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Hochdruckemulgieren – Neue Prozesse und Produkt Simultane Emulgier- und Mischtechnik trägt zur Prozessintensivierung bei

| Autor / Redakteur: Dr.-Ing. Karsten Köhler, Dipl.-Ing. Marc Schlender, Prof. Dr.-Ing. Heike P. Schuchmann / Anke Geipel-Kern

Simultane Emulgier- und Mischtechnik ist eine neue Technik, die in einer mikrostrukturierten Zerkleinerungseinheit die Grundoperationen Emulgieren und Mischen kombiniert. Die Autoren zeigen an drei Beispielen, wie das Verfahren die Zerkleinerung von Tropfen im Emulgierprozess und deren Stabilisierung verbessern kann.

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Abb. 1: Schematische Darstellung eines Hochdruckhomogenisators.
Abb. 1: Schematische Darstellung eines Hochdruckhomogenisators.
(Bild: KIT)

Bei vielen Produkten oder Zwischenprodukten der chemischen, kosmetischen oder pharmazeutischen Industrie, aber auch der Erdöl- und Lebensmittelindustrie, handelt es sich um Emulsionen. Typische Produktbeispiele sind Farben, Milch und Milchprodukte, Saucen, Cremes, Papieradditive, pharmazeutische Formulierungen und Bitumen. Um diese Anwendungsvielfalt zu ermöglichen, ist die Einstellung der Tropfengrößenverteilung im Emulgierprozess ein ganz entscheidender Verfahrensschritt. Eigenschaften wie Geschmack, Farbe und Konsistenz, aber auch die Sicherstellung der Lager- und Transportfähigkeit werden hierbei eingestellt [Schuchmann, 2007].

Beim konventionellen Verfahren des Hochdruckhomogenisierens, das bereits seit über 100 Jahren eingesetzt [Gaulin, 1899] wird, wird eine Rohemulsion hergestellt und über einen Hochdruckhomogenisator, bestehend aus einer Hochdruckpumpe und einer Zerkleinerungseinheit, zu einer Feinemulsion verarbeitet [Schubert, 2005]. Der Grundaufbau eines Hochdruckhomogenisators hat sich bis heute praktisch nicht verändert. Eine Hochdruckpumpe verdichtet eine Voremulsion, in der die disperse Phase in Form von großen Tropfen in der kontinuierlichen Phase verteilt ist, auf den gewünschten Homogenisierdruck. Für die meisten Anwendungen in der Emulgiertechnik werden Kolbenpumpen verwendet, die die Rohemulsion auf Drücke zwischen 20 und 4000 bar verdichten können. In einer Zerkleinerungseinheit wird die Emulsion anschließend wieder entspannt. Dabei werden die Tropfen der Voremulsion in der Zerkleinerungseinheit aufgebrochen und so die gewünschten Produkteigenschaften eingestellt.

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