Organische Lösungsmittel
Organische Lösungsmittel sind chemische Verbindungen auf Kohlenstoffbasis, die andere Stoffe physikalisch oder chemisch lösen können. Sie zählen zu den wichtigsten Hilfsstoffen in der industriellen Verfahrenstechnik. Ihre Bedeutung reicht von der Extraktion und dem Wirkstoffaufschluss bis hin zur chemischen Synthese. In vielen Prozessen ermöglichen sie erst den Zugang zu wertgebenden Inhaltsstoffen oder steuern Reaktionen. In der Pharmaindustrie, der Feinchemie, der Lebensmitteltechnik und der Kosmetikindustrie sind organische Lösungsmittel daher unverzichtbar.
Ein zentraler Einsatzbereich ist die Extraktion. Organische Lösungsmittel erlauben es, bestimmte Komponenten selektiv aus komplexen Stoffgemischen zu lösen. Durch die gezielte Wahl der Polarität lassen sich Wirkstoffe, Aromen oder Öle effizient gewinnen. Auch beim chemischen Aufschluss von Stoffen spielen Lösungsmittel eine entscheidende Rolle. Sie machen schwer zugängliche Substanzen reaktions- oder transportfähig. In der chemischen Synthese dienen sie als Reaktionsmedium, Wärmeträger und Transportphase für Edukte und Produkte. Dabei beeinflussen sie die Reaktionsgeschwindigkeit, Selektivität und die Qualität der Produkte.
Eine besondere verfahrenstechnische Bedeutung haben Lösungsmittel bei der Flüssigaufgabe auf Feststoffe. Dabei wird ein Feststoff zunächst in einem Lösungsmittel gelöst. Anschließend wird diese Lösung gleichmäßig auf einen anderen Feststoff aufgesprüht, häufig in einem Mischer. Nach dem Verdampfen des Lösungsmittels bleibt der gelöste Stoff fein verteilt auf der Oberfläche der Partikel zurück. So lassen sich extrem hohe Mischgüten erreichen. Die Verteilung kann nahezu homogen bis in den Nanometerbereich erfolgen. Dieses Verfahren wird eingesetzt, um Wirkstoffe zu dotieren, Additive gleichmäßig einzubringen oder Produkte funktionell zu verändern.
Mit demselben Prinzip lassen sich auch Ummantelungs- und Beschichtungsprozesse realisieren. Dazu werden Polymere, Wachse oder funktionelle Substanzen in Lösung gebracht und auf Feststoffe aufgetragen. Nach dem Verdampfen des Lösungsmittels entsteht eine gleichmäßige Hülle um die Partikel. Dadurch lassen sich Produkte schützen, Freisetzungsprofile steuern oder Fließeigenschaften verbessern. Lösungsmittel ermöglichen somit nicht nur das Mischen, sondern auch die gezielte Funktionalisierung von Pulvern und Granulaten.
Anorganische Lösungsmittel
Lösungsmittel sind nicht ausschließlich organisch. Auch Wasser ist ein Lösungsmittel und zählt zu den anorganischen Lösungsmitteln. Ein bekanntes Beispiel ist die Lösung von Kohlendioxid in Wasser, wie sie etwa in Getränken oder in technischen Gasabsorptionsprozessen vorkommt. Neben Wasser gehören auch flüssiger Ammoniak oder mineralische Säuren zu den anorganischen Lösungsmitteln. Sie werden vor allem in wässrigen Reaktionen, in der Elektrochemie oder bei der Gaswäsche eingesetzt.
Darüber hinaus existieren weitere Klassen von Lösungsmitteln. Dazu zählen ionische Flüssigkeiten, überkritische Fluide wie überkritisches Kohlendioxid und sogenannte Deep Eutectic Solvents. Diese kommen vor allem dann zum Einsatz, wenn eine hohe Selektivität, geringe Rückstände oder eine verbesserte Umweltverträglichkeit gefordert sind. Sie gewinnen in der Forschung und in spezialisierten industriellen Anwendungen zunehmend an Bedeutung.
Nach nahezu jedem lösungsmittelbasierten Prozess stellt sich die Frage der Lösungsmittelentfernung und Rückgewinnung. Insbesondere bei beschichteten oder extrahierten Feststoffen ist eine vollständige und zugleich schonende Trocknung entscheidend. Rückstände sind unerwünscht. Gleichzeitig dürfen empfindliche Partikel nicht beschädigt werden.
Hier kommen Vakuum-Kontakttrockner wie die von amixon® zum Einsatz. Diese Apparate sind in der Lage, nahezu alle Arten von Lösungsmitteln aus dispersen Feststoffen auszutreiben. Die Trocknung erfolgt besonders schonend. Dies ist einerseits auf das sanfte Mischverfahren zurückzuführen. Andererseits sorgen außergewöhnlich große Wärmeübertragungsflächen für eine effiziente Energieeinbringung bei niedrigen Temperaturen. amixon® führt diese Prozesse gern im Technikum vor. Auf dieser Website gibt es einen interessanten Blogbeitrag: „amixon® hilft bei der Dimensionierung großer Vakuum-Mischtrockneranlagen”.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die chemische Beständigkeit der Apparate. Einige Lösungsmittel wirken stark korrosiv. In solchen Fällen werden die Trockner und Mischer daher aus Nickelbasiswerkstoffen gefertigt.