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Emulgation, Dispersion einer Flüssigkeit, Lödige Dispergier-Mischer
Definition
Unter Emulgieren versteht man die Dispersion einer Flüssigkeit in einer anderen, d.h. die Herstellung eines Stoffsystems aus mindestens zwei ineinander nicht löslichen Flüssigkeiten, wobei die eine Flüssigkeit in Form von feinsten Tröpfchen (disperse Phase) in der anderen Flüssigkeit (kontinuierliche Phase) verteilt wird. Die hierzu nötige Zerteilung der dispersen Phase wird bei ausreichend hoher Drehzahl mit Rotor-Stator-Systemen erzeugt. Infolge großer lokaler Geschwindigkeitsunterschiede beim Durchlaufen des Rotor-Stator-Systems, treten entlang der Phasengrenzen der Flüssigkeiten hohe Scherkräfte auf, welche die disperse Flüssigkeit in einzelne Tröpfchen verteilen. Verfahrenstechnisches Ziel des Emulgierens ist die Erzeugung von Tröpfchen mit einer hohen spezifischen Oberfläche. Stabilisiert wird das System durch Emulgatoren und Stabilisatoren.
Lödige Emulgier-System
In einem horizontalen Mischer mit modifizierten Pflugscharschaufeln werden die Komponenten der Emulsion zu einer Vormischung vermischt. Die mit speziellen Abstreifern modifizierten Mischelemente sorgen dabei dafür, dass das Produkt mit der gesamten Innenfläche des temperierbaren Doppelmantels in Kontakt kommt und somit ein effizienter Wärmeaustausch stattfinden kann. Die Herstellung des endgültigen Zustandes einer Emulsion erfolgt mit Hilfe eines Rotor-Stator-Systems, welches an den unteren Bereich des Mischers angeflanscht ist. Die flüssigen Komponenten werden hierbei im Kreislaufbetrieb durch das Rotor-Stator-System in den Mischer zurückbefördert bis die gewünschte Tröpfchengrößenverteilung der Emulsion erreicht ist.
Mit diesem Konzept eines horizontal angeordneten Mischers mit angeflanschtem Homogenisator wurden zwei bewährte Verfahrensprinzipien konsequent miteinander verbunden.
Bei niedrigerer Drehzahl des Mischwerkes wird die Pumpwirkung des Homogenisators für den Austrag der Emulsion genutzt, bzw. auch für die WIP-Reinigung.
Beispiele
Emulgieren von Pharmazeutika (Salben, Pasten)
Emulgieren von Kosmetika (Zahnpasta, Gele, Cremes, Lotionen, etc.)
Emulgieren von Lebensmitteln (Mayonnaisen, Saucen, Streichfette, etc.)
Emulgieren von Feinchemikalen / Farben (Schuhcreme, Lacke, Polymere, etc.)
Emulgieren mit Lödige
Basierend auf dem bewährten horizontalen Pflugschar®-Mischer wurden die für die Herstellung von halbfesten und pastösen Produkten wie kosmetische und pharmazeutische Cremes, Zahnpasta und andere - wichtigen Baugruppen geändert bzw. Modifikationen unterworfen. Diese sind im Wesentlichen der Anbau eines Hochleistungs-Homogenisators an der Stelle, wo üblicherweise das Entleerventil des Pflugschar®-Mischers angebaut ist. Bei dem Homogenisator handelt es sich um ein sehr schnell laufendes (bis 6000 min-1) Rotor-Stator-System. Des Weiteren wird das horizontale Mischwerk mit wandgängigen Abstreifern ausgestattet.
Diese Maschinenausführung ist darüber hinaus in der Regel mit Doppelmantel zum Temperieren des Produktes sowie als vakuumfeste Ausführung zum Entgasen des Produktes ausgestattet.
Auf Grund der Pumpwirkung des Homogenisators wird das herzustellende Produkt über eine Ringleitung in die Trommel zurück gefördert. Damit wird gewährleistet, dass das gesamte Material vom Wirkungsbereich des Rotor-Stator-Systems erfasst wird. Die Entleerung des Produktes erfolgt ebenfalls über diesen Weg.
Durch die horizontale Anordnung ergeben sich erhebliche Vorteile gegenüber vertikalen Maschinen.
- Die Mischwirkung ist sehr viel besser und die Mischzeit erheblich kürzer. Das Einmischen von sehr leichten Feststoffen ist problemlos möglich, da die gesamte Mantelfläche vom Mischwerk überstrichen wird.
- Die Wärmeübertragung über den Doppelmantel ist sehr viel besser, da bei gleichen Baugrößen bis zu 50% mehr Heizfläche zur Verfügung steht.
- Das gleiche gilt für die zum Entgasen erforderliche freie Oberfläche über dem Produktspiegel, welche im horizontalen Apparat über 20% größer ist als bei der vertikalen Variante.
- Ein weiterer oft wichtiger Punkt ist die Bauhöhe der Anlage. Auf Grund der liegenden Bauform des Lödige Dispergier-Mischers wird erheblich weniger teure Gebäude -Höhe erforderlich. Auch ist der Einbau in bestehende Gebäude sehr viel leichter zu realisieren.
Maschinen zum Emulgieren
Lödige Dispergier-Mischer LDM