Emulgieren mit mikroporösen Strukturen am Stoffsystem Öl / Wasser: Eine experimentelle Untersuchung von Emulgierparametern

Emulsionen werden als Produkt oder Zwischenprodukt in vielen Bereichen der chemischen, kosmetischen oder pharmazeutischen, aber auch der Erdöl- und Lebensmittelindustrie eingesetzt. Ihre Produktpalette geht über Farben, Milch und Milchprodukte, Saucen, Cremes, Medikamente und Bitumen, bis hin zu Kraftstoff.

Beim Emulgierverfahren als verfahrenstechnische Grundoperation wird eine flüssige Phase in Form von Tropfen in eine andere, mit dieser nicht mischbaren Phase dispergiert. Es gibt verschiedene Verfahren zur Erzeugung von Emulsionen, wobei sich das Emulgieren mit mikroporösen Membranen als sehr schonend für die zu emulgierenden Stoffe gezeigt hat. Besonders für schersensible Stoffe ist dieses Verfahren durch die lokal geringen Scherkräfte geeignet, um Funktionalität und Produktqualität dieser Emulsionen aufrecht zu erhalten.

Dieses Buch beschäftigt sich mit dem direkten Emulgieren und dem Emulgieren mit einer Voremulsion (Premix) an mikroporösen Strukturen. Zum Aufprägen von Scherkräften bei der Tropfenablösung unterhalb der porösen Struktur wird die kontinuierliche Phase durch einen Strömungskanal geführt. Im Fokus steht der Zusammenhang zwischen interner Struktur verschiedener Membranen (Porosität, Porendurchmesser, Benetzungseigenschaft) und der entstehenden Tropfengröße und Tropfengrößenverteilung. Zur Reduzierung der Tropfenkoaleszenz werden grenzflächenstabilisierende Stoffe eingesetzt. Um trotz hoher Durchsätze Energie einzusparen, kann versucht werden, den Emulgierdruck sowie die Strömungsgeschwindigkeit der äußeren Phase möglichst gering zu halten, wodurch jedoch ein Koaleszieren der an der Membranoberfläche entstehenden Tropfen bewirkt werden kann. In Bezug dazu sind Untersuchungen notwendig, mit denen das Koaleszenzverhalten bei dem Membranemulgieren in Abhängigkeit des Emulgierdruckes sowie der Strömungsgeschwindigkeit abgeschätzt werden kann. Das Tropfenkollektiv einer erzeugten Emulsion wurde mittels der Beugungsspektrometrie gemessen und charakterisiert.