Institut für Mechanische Verfahrenstechnik (IMVT)

Emulgieren, Dispergieren, Agglomerieren

Mehrphasige Stoffsysteme spielen in der chemischen, pharmazeutischen und Lebensmittelindustrie eine große Rolle. Das IMVT forscht daher in den Bereichen Emulgieren, Dispergieren, Agglomerieren.

Mikroskopaufnahme einer Emulsion (c)
Mikroskopaufnahme einer Emulsion

Dispersion

Eine Dispersion ist allgemein ein Gemisch aus zwei Phasen, die sich weder ineinander lösen, noch miteinander reagieren. Dispersionsprozesse dienen dazu eine der beiden Phase zu zerkleinern. Diese ist dann die disperse Phase. Die zweite Phase wird als kontinuierliche Phase bezeichnet.

Agglomeration

In Prozessen, wie beispielsweise bei der Herstellung von Instant Kaffee, ist es erforderlich disperse Stoffsysteme mit genau definierten Partikelgrößen herzustellen. Wird dies durch die Vereinigung mehrerer kleiner Einheiten zu einer größeren erreicht, bezeichnet man dies als Agglomerieren. Dabei kann es sich um Partikel (Feststoff), Tropfen (Flüssigkeit) oder Blasen (Gas) handeln.

Emulsion (c)
CAD-Modell eines Rotor-Stator-Mischers zur Herstellung einer Emulsion.

Emulsion

Bei einer Emulsion handelt es sich um eine Mischung zweier Flüssigkeiten, die normalerweise nicht mischbar sind. In der Verfahrenstechnik gibt es Produkte und Prozesse, die ebendies erfordern. Das IMVT beschäftigt sich mit der Entwicklung und Optimierung der dafür notwendigen Prozesse und Maschinen.

Forschungsprojekte

Die Herstellung von flüssig-flüssig Emulsionen bei mittel- und hochviskosen Flüssigkeiten stellt in vielen Prozessen der Kunststoff-, Chemie-, Kosmetik- und Nahrungsmittelindustrie einen essentiellen Verfahrensschritt dar. Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer neuen Prozessführung, die zu einer deutlichen Energie- und Kostenersparnis führt.
 

Details zum Projekt (PDF)

Rotor-Stator-Mischer werden hauptsächlich bei der Vermischung viskoser Flüssigkeiten bei gleichen oder unterschiedlichen Viskositäten und Mengenanteilen in der Kunststofftechnologie, der Lebensmitteltechnologie und der Kosmetikindustrie eingesetzt. Ziel ist die Untersuchung und Herleitung allgemeingültiger Zusammenhänge  zwischen dimensionslosen Kennzahlen, die betriebliche, geometrische und stoffliche Parameter charakterisieren.

Details zum Projekt (PDF)

Zur Beschleunigung der Abreinigung durch Vergrößerung der abzuscheidenden Schmutzpartikel werden dem Abwasser häufig Flockungsmittel zugegeben. In diesem Forschungsvorhaben wird durch eine mathematisch-physikalische Modellbildung des Flockungsprozesses eine Erfassung der prozessrelevanten Parameter erfolgen.

Details zum Projekt (PDF)

Am konkreten Beispiel des Tellerseparators soll eine allgemein anwendbare Methodik entwickelt werden, mit der auch andere Trennprozesse mit dispergierten Partikelphasen im Zentrifugalfeld behandelt werden können. Zur Beschreibung des Strömungsfeldes der kontinuierlichen Phase werden Simulationsrechnungen mit einem kommerziellen CFD-Programm durchgeführt. Die Partikelbewegung läßt sich dann mit einem Lagrange-Ansatz im gegebenen Strömungsfeld bestimmen. Da zur vollständigen Bestimmung des Trennverhaltens auch die lokale Flockengrößenverteilung eingeht, werden die Partikelwechselwirkungen mittels Populationsbilanzen modelliert. Dazu müssen Methoden entwickelt werden, wie die Eigenschaften des Strömungsfeldes und die Flockungsmittelkonzentration in die Populationsbilanzen eingehen.

Kontakt

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Prof. Ph.D.

Carsten Mehring

Institutsleitung

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