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Dispergieren ist der eigentliche Oberbegriff für die Arbeiten, welche mit den Rotor/Stator-Geräten durchgeführt werden. Es wird auch als «Nassmahlen» bezeichnet.
Die Hauptaufgabe der Rotor/Stator Dispergierer besteht global darin, verschiedene Komponenten zu zerkleinern, zu vermischen oder aufzuschäumen, sodass diese gleichmässig verteilt werden. Die dadurch erzeugten Dispersionen, Emulsionen, Suspensionen und Schäume werden in der Pharma-, Chemie-, Lebensmittel-, Live-Science-, und Kosmetik-Industrie eingesetzt.
Folgende Stoffsysteme können mit diesen Rotor/Stator-Generatoren bearbeitet werden:
FLÜSSIG-FEST / FLÜSSIG-FLÜSSIG / FLÜSSIG-GASFÖRMIG
Angetrieben durch einen Motor erzeugt der Rotor innerhalb des Stators einen Unterdruck, welcher kontinuierlich die zu dispergierende Phase ansaugt. Im Arbeitsbereich des Rotor/Stators wird die zu dispergierende Phase zentrifugal beschleunigt und kommt in den Scherspalt zwischen Rotor und Stator. Das Produkt unterliegt hohen abbrems-tangentialen und radialen Beschleunigungskräften. Die einzelnen Partikel/Tröpfchen werden auseinander gerissen und somit zerkleinert (Scherung). Es werden Umfangsgeschwindigkeiten bis zu 50 m/s erreicht. Durch weitere Schneid- und Pralleffekte werden die Partikel/Tröpfchen noch weiter zerkleinert. Diese extremen Turbulenzen, die bei der Bearbeitung entstehen, sorgen für eine exzellente Homogenisierung des Produktes.
Entscheidend für die Feinheit einer Emulsion/Suspension ist folgendes: Die Wahl der richtigen Generator Geometrie (Rotor/Stator), der Abstand zwischen Rotor und Stator (Scherspaltgrösse), die Umfanggeschwindigkeit (m/s).
Es werden zwei oder mehr Produktphasen so gut verteilt, dass in jeder Teilmenge exakt dieselbe Verteilung der Komponenten entsteht.
Es werden zwei nicht stabil mischbare Flüssigkeiten, eine hydrophobe (z.B. Öl-) und eine hydrophile (z.B. Wasser-) Phase dauerhaft miteinander vermischt. Um eine stabile Emulsion zu erhalten, benötigt man eine möglichst große Total-Tropfenoberfläche (wird nur durch sehr kleiner Tropfen erreicht) und einen Emulgator, evtl. einen Stabilisator (z.B. Hautcreme).
Darunter versteht man das Verteilen eines nichtlöslichen Feststoffes in einer Flüssigkeit. Zum Suspendieren werden oft hohe Turbulenzen und spezielle Generator-Geometrien benötigt (z.B. Farbpartikel zusammen mit einer Trägerflüssigkeit).
Hier sollen lösliche Stoffe in eine Flüssigkeit eingebracht werden. Dafür sind in der Regel hohe Turbulenzen für die Geschwindigkeit des Lösungsvorganges zuständig.
Trockene Partikel (z.B. in Pulver) verklumpen zu Agglomeraten, wenn sie mit Flüssigkeiten vermischt werden. Diese Agglomerate werden mechanisch beim Dispergieren zerschlagen.
Mit der mechanischen Einwirkung des Rotors/Stators werden (chemische) Reaktionen beschleunigt (z.B. für geschäumte Produkte).
Durch das spezifische Gewicht bei gewissen Feststoffen trennt sich nach einer bestimmten Zeit die Suspension wieder auf. Durch Sedimentation bilden die schweren Partikel einen Bodensatz. Dieser wird mittels Turbulenzen aufgewirbelt, um die Mischung wieder herzustellen.
Unter Schäumen versteht man das Einbringen sowie das gleichmäßige Verteilen (Dispergieren) von Luft/Gas in einer Flüssigkeit. Durch hohe Scherkräfte (Rotor/Stator) werden zusätzlich die Gasblasen zerkleinert, was zu einem stabileren Schaum führt.