Variationskoeffizient (CV, RSD)
Definition
Der Variationskoeffizient ist das Maß für die Mischgüte einer Charge. Er setzt die Standardabweichung s einer Messreihe in Beziehung zum arithmetischen Mittelwert x und wird in Prozent angegeben:
CV = (s ÷ x) × 100 %
International wird er häufig als relative Standardabweichung (Relative Standard Deviation, RSD) bezeichnet. Beide Begriffe beschreiben dieselbe Größe. Ein kleiner Wert bedeutet, dass die untersuchte Komponente in allen Proben in ähnlicher Konzentration vorliegt, die Mischung also homogen ist.
Ermittlung
Der Variationskoeffizient wird nicht am Mischer gemessen, sondern an Proben. Aus der Charge werden an definierten Stellen und zu definierten Zeitpunkten Stichproben gezogen und auf die Konzentration einer Leitkomponente untersucht. Aus den Einzelwerten ergeben sich Mittelwert und Standardabweichung.
Anzahl, Ort und Masse der Proben beeinflussen das Ergebnis erheblich: Zu wenige Proben liefern eine zufällige Aussage, zu große Probenmassen mitteln Inhomogenitäten heraus. Die Probenmasse sollte sich an der späteren Verbrauchseinheit orientieren, etwa an einer Tablette, einem Beutel oder einer Abfüllportion.
Aussagekraft und Grenzen
Ein niedriger Variationskoeffizient belegt Homogenität nur für die untersuchte Komponente, den untersuchten Zeitpunkt und die gewählte Probenmasse. Er sagt nichts darüber aus, ob die Mischung in den nachgelagerten Förder- und Abfüllschritten stabil bleibt; Entmischung nach Dichte, Korngröße oder Form kann erst danach auftreten. Ein Teil der gemessenen Streuung stammt zudem aus der Probenahme und der Analytik selbst und nicht aus dem Mischprozess.
Zielwerte
Zielwerte für den Variationskoeffizienten sind anwendungsspezifisch. Sie ergeben sich aus der Rezeptur, dem Anteil der Leitkomponente, der Dosierform und den Anforderungen des Abnehmers oder der jeweiligen Regulierung; ein allgemein gültiger Grenzwert für alle Anwendungen existiert nicht. Üblich ist, den Zielwert vor dem Versuch festzulegen und ihn gemeinsam mit dem Probenahmeplan zu dokumentieren.
Orientierungswerte für Labor- und Technikumsversuche
Bei der Entwicklung und Validierung neuer Rezepturen im Vertikalmischer dienen folgende Schwellenwerte als Benchmark:
| Variationskoeffizient | Einordnung |
|---|---|
| unter 3 % | sehr hohe Homogenität; Zielbereich für Mischungen mit Mikro-, Pigment- oder Wirkstoffanteilen |
| 3 bis 5 % | technische Homogenität; praxisüblicher Zielbereich für die meisten industriellen Schüttgutmischungen |
Die Werte gelten als Orientierung für Versuche und ersetzen nicht den anwendungsspezifisch festgelegten Zielwert.