Isoteniskopverfahren

Beim Isoteniskopverfahren handelt es sich um ein physikalisch-chemisches Messverfahren zur Bestimmung des Dampfdrucks einer Flüssigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur. Es zählt zu den statischen Methoden der Dampfdruckbestimmung und findet insbesondere in der Thermodynamik sowie bei der verfahrenstechnischen Auslegung von Eindampfprozessen Anwendung.

In der aufbereitenden Verfahrenstechnik ist das Eindampfen von Flüssigkeiten ein zentraler Prozessschritt, beispielsweise zur Konzentrierung, Kristallisation oder zur Trennung temperaturempfindlicher Substanzen. Ein weiteres Beispiel ist die Lebensmittel- oder Pharmaproduktion, bei der hitzeempfindliche Komponenten schonend getrennt werden müssen. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Rückgewinnung von Lösungsmitteln aus Resten bei der Rektifikation.

Dabei hängen die Effizienz und die thermische Belastung des Produkts entscheidend vom Siedeverhalten der Flüssigkeit ab. Dieses wird wiederum durch den Dampfdruck beeinflusst, der sich mit der Temperatur verändert.

Der Dampfdruck definiert den Druck, bei dem die Flüssigkeit mit ihrer eigenen Dampfphase im Gleichgewicht steht. Mit zunehmender Temperatur steigt der Dampfdruck und der Siedepunkt verschiebt sich unter gegebenem Umgebungsdruck. In technischen Anlagen, insbesondere bei Vakuumbedingungen oder mehrstufigen Eindampfsystemen, ist eine genaue Kenntnis der Dampfdruckkurve daher essenziell.

Ein Isoteniskop ist ein einfaches, aber präzises Messgerät aus Glas. Es besteht aus einem U-förmigen Rohrsystem, das teilweise mit der zu untersuchenden Flüssigkeit und einer Bezugsflüssigkeit (oft Quecksilber) gefüllt ist. Die Probe wird in einem thermostatisierten Bad erhitzt, während der Druck im System durch ein Vakuum oder eine bekannte Gasatmosphäre kontrolliert wird. Der Gleichgewichtsdruck der Flüssigkeit lässt sich dann durch den Höhenunterschied der Quecksilbersäulen bestimmen. Der Messwert entspricht dem Gleichgewichtsdampfdruck der Probe bei der jeweiligen Temperatur. Wiederholte Messungen bei verschiedenen Temperaturen ergeben eine Dampfdruckkurve. Auf deren Basis können durch linearisierte Darstellung gemäß der Clausius-Clapeyron-Gleichung thermodynamische Größen wie die Verdampfungsenthalpie ermittelt werden.

ln(p) = −ΔH_vap /(R · T) + C

p : Dampfdruck
ΔH_vap : Verdampfungsenthalpie
R : universelle Gaskonstante
T : absolute Temperatur
C : Integrationskonstante

Im Technikum der amixon stehen Vakuummischtrockner und Eindampfanlagen zur Verfügung. Sie können für die Verfahrenserprobung und Produktentwicklung genutzt werden.