High-Shear-Flüssigstoffhomogenisierung

Links ein Bild der Firma Ystral. Bei der High-Shear-Flüssigstoffhomogenisierung werden Misch- und Dispergierprozesse in Flüssigkeiten durchgeführt. Dabei werden sehr hohe Schergradienten erzeugt, um eine feine und möglichst stabile Verteilung von Tröpfchen, Feststoffpartikeln oder Gasblasen in einer kontinuierlichen Flüssigphase zu erreichen. Typische Anwendungsgebiete sind die Herstellung von Emulsionen und feindispersen Suspensionen sowie das Auflösen und Deagglomerieren schwer benetzbarer Pulver in Flüssigkeiten.

Hierzu werden Hochgeschwindigkeitsrotoren eingesetzt, beispielsweise Rotor-Stator-Systeme, Dispergier- oder Kavitationswerkzeuge. Diese führen die Flüssigkeit und die disperse Phase(n) mit hohen Relativgeschwindigkeiten gegeneinander. Dadurch entstehen starke Scherkräfte und Turbulenzen, die größere Tropfen oder Agglomerate zerlegen und neue Grenzflächen erzeugen. Die High-Shear-Homogenisierung wird überall dort eingesetzt, wo konventionelles Rühren nicht ausreicht, um die gewünschte Feinheit oder Stabilität zu erreichen. Beispiele hierfür sind Cremes, Soßen, Dispersionen, Lacke, Suspensionen oder pharmazeutische Formulierungen.

Im Unterschied zu einfachen Rührern, die vor allem eine makroskopische Durchmischung erzeugen, zielt die High-Shear-Technik auf eine gezielte Reduktion der Partikel- oder Tropfengröße sowie auf eine enge Größenverteilung ab. In der Praxis werden solche Aggregate als Batch- oder Inline-Systeme ausgeführt und häufig mit anderen Prozessschritten (Heizen/Kühlen, Reaktion, Vakuum, Gaszugabe) kombiniert. Bei der Auslegung sind die Viskosität, der Feststoffgehalt, die Empfindlichkeit des Produkts gegenüber Scherung und das gewünschte Endpartikelspektrum maßgeblich.