Stabilisierte Emulsionen aus Fetten und Wasser
Die Herstellung von Emulsionen ist eines der Aufgabengebiete der Verfahrenstechnik. Eine Emulsion ist ein System von mindestens zwei praktisch nicht ineinander löslichen Flüssigkeiten, im einfachsten Fall ein Gemisch aus zwei Phasen, Öl und Wasser. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt werden Emulsionen industriell mittels Rührkesselkaskaden hergestellt. Dabei werden verschiedene Rührkessel zum Vormischen und zum eigentlichen Emulgieren eingesetzt. Zusätzlich muss die beim Rühren eingebrachte Luft durch ein Vakuum entfernt werden. Statische Mischer im makroskopischem Maßstab sind wegen der zu geringen Scherkräfte zum Emulgieren nicht geeignet, jedoch Mikromischer erzeugen genügend große Scherkräfte und können eingesetzt werden.
Die Little Things Factory bietet eine Reihe von Mikromischern an. Besonders geeignet zu Herstellung von Emulsionen sind die Steg-. und Düsenmischer (Typ-ST und SR). Am folgendem Beispiel einer Emulsion aus Fett und Wasser wird die Anwendbarkeit der genannten Mikromischer erfolgreich demonstriert. Vergleichsmaßstab ist eine industriell hergestellte Emulsion, Chargengröße 50 Liter, die Tropfengröße ist in der Abb. 1 dargestellt. Die Emulsion in Abb. 2 wurde mit einem Mikromischer hergestellt. Die Bestandteile und die Prozessbedingungen waren identisch. In beiden Fällen wurde die bei Raumtemperatur feste Fettphase vorgewärmt und mit dem ebenfalls erwärmtem Wasser gemischt. Die Viskosität der Komponenten ist bei den gegebenen Prozessbedingungen in etwa gleich. Durch die Prozesstemperatur von 70°C ist eine durchgehende Temperierung notwendig. Dies ist in einem Wasserbad möglich, eleganter ist aber die Verwendung temperierter Mikromischer, wie z.B. den Reaktor Typ S-2. Der Versuch wurde bei einer Gesamtflussrate von 800ml/h durchgeführt. Der Druckverlust betrug ca. 5 Bar. Eine weitere Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeiten bewirkt in der Regel noch kleinere Tropfen.
 |  |
| Emulsion aus Öl und Wasser hergestellt, in einem Rührkessel. Das Mischverhältniss liegt bei 1:1 | Emulsion aus Öl und Wasser, hergestellt in einem Mikromischer ST. Das Mischverhältniss ist 1:1 |
Der Vergleich zeigt eine deutliche Verschiebung der durchschnittlichen Tropfengröße hin zu kleineren Durchmessern und eine Verringerung der Verteilungsbreite. Das bedeutet eine Verbesserung der Produktstabilität und damit auch seiner Qualität. Zudem entfällt eine Entgasung durch ein Vakuum, weil ein Gaseintrag während der Prozessierung nicht möglich ist. Mikromischer werden im kontinuierlichen Betrieb eingesetzt, was eine gleichbleibende Qualität verschiedener Chargen verspricht.