Dispergier-Grundlagen

Die Grundlagen unserer Technologie.


Dispergieren

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, so dass diese gleichmässig verteilt werden. Die dadurch erzeugten Dispersionen, Emulsionen, Suspensionen und Schäume werden in der Pharma- Chemie- Lebensmittel- Live-science- und Kosmetik-Industrie eingesetzt.

Dispergieren 


  • Homogenisieren 

  • Emulgieren 

  • Suspendieren 

  • Nassmahlen
  • 
Begasen

  • Schäumen 

  • Probenvorbereitung 

  • Reaktionsbeschleunigung 


Folgende Stoffsysteme können mit diesen Rotor/Stator-Generatoren bearbeitet werden:


flüssig-fest / flüssig-flüssig / flüssig-gasförmig


Der Rotor⁄Stator Aufbau

Der Stator ist der ruhende äussere Teil und stellt das Gegenstück zum Rotor dar. Der sich drehende Rotor bildet mit dem Stator eine Einheit. Beide werden genauestens auf das zu bearbeitende Produkt angepasst und sind ineinander abgestimmt.


Das kinematische Prinzip des Dispergierens

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

  • die Wahl der richtigen Generator Geometrie (Rotor/Stator)
  • 
der Abstand zwischen Rotor und Stator (Scherspaltgrösse)
  • die Umfanggeschwindigkeit (m/s)

Homogenization

Es werden zwei oder mehr Produktphasen so gut verteilt, dass in jeder Teilmenge exakt dieselbe Verteilung der Komponenten entsteht 




Agglomerat     /     homogen


Emulgieren

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).


Suspendieren

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).


Lösen

Hier sollen lösliche Stoffe in eine Flüssigkeit eingebracht werden. Dafür sind in der Regel hohe Turbulenzen für die Geschwindigkeit des Lösungsvorganges zuständig.


Desagglomerieren

Trockene Partikel (z.B. in Pulver) verklumpen zu Agglomeraten, wenn sie mit Flüssigkeiten vermischt werden. Diese Agglomerate werden mechanisch beim Dispergieren zerschlagen.


Acceleration of reactions

Mit der mechanischen Einwirkung des Rotors/Stators werden (chemische) Reaktionen beschleunigt (z.B. für geschäumte Produkte)


Aufschlämmen

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.


Schäumen

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.