Mischtechnik
Die Mischtechnik beschreibt die Wissenschaft und Praxis des Vermischens von Stoffen. Sie ist ein zentrales Gebiet der Chemietechnik und der Verfahrenstechnik. Mischprozesse dienen der Homogenisierung von Stoffsystemen und finden in vielen technischen Anwendungen Verwendung. Die zu mischenden Stoffe können gasförmig, flüssig oder fest sein. Oft werden auch Stoffe unterschiedlicher Aggregatzustände miteinander vermischt. Beispiele hierfür sind Suspensionen, Emulsionen oder Gas-Feststoff-Gemische. Das Ziel besteht stets darin, eine homogene Verteilung aller Komponenten auf molekularer oder partikulärer Ebene herzustellen.
Das Mischen gehört zu den Grundoperationen der Verfahrenstechnik. Es beeinflusst den Stofftransport, die Reaktionskinetik und die Produktqualität. Eine vollständige Durchmischung verbessert in der Regel die Ausbeute chemischer Reaktionen und sorgt für gleichmäßigere physikalische Eigenschaften.
In der Praxis kommen verschiedene Mischprinzipien zum Einsatz. Wichtige Beispiele sind das Schubmischen, das Freifallmischen und das Verwirbelungsmischen durch Verschleuderung. Man unterscheidet zwischen Chargenmischen und kontinuierlichem Mischen, das auch als Durchlaufmischen bezeichnet wird. Eine besondere Form ist das Multi-Step-Mischen, bei dem mehrere Prozessschritte nacheinander ablaufen.
Beim Pulvermischen sprechen Ingenieure von einer komplexen Kopplung aus Umwälzung, Partikelverschiebung und Diffusionsvorgängen. Im Blogbeitrag „Exkurs: Pulvermischen und begleitende Verfahren” der amixon GmbH wird erläutert, dass das Pulvermischen meist mit weiteren Prozessen wie Befeuchten, Agglomerieren oder Beschichten verbunden ist.
Mischprozesse spielen auch in der chemischen Reaktionstechnik eine entscheidende Rolle. Fast alle Synthesereaktionen sind räumlich und zeitlich von Mischvorgängen überlagert. Nur wenn sich reagierende Moleküle schnell und gleichmäßig begegnen, kann eine vollständige Umsetzung erfolgen. Je intensiver und gleichmäßiger der Stofftransport durch Mischen ist, desto effizienter verläuft die chemische Reaktion.
Um die Mischtechnik zu verstehen, sind Kenntnisse in Strömungsmechanik, Partikelphysik und Thermodynamik erforderlich. Ingenieure nutzen heute Simulationen, um Mischräume und Prozessparameter für Flüssigstoffe zu optimieren. Beim Feststoffmischen oder Vakuum-Mischtrocknen sind dagegen praktische Versuche mit den Originalstoffen notwendig. Dafür bieten viele Mischerhersteller Technika an.