Die industriell häufig anzutreffenden Rotor-Stator-Apparate haben sich bei der Herstellung von viskosen Emulsionsformulierungen etabliert. Insbesondere die kontinuierliche Prozessführung verspricht wegen der guten Regulierbarkeit des Leistungs- und Energieeintrags eine hohe Effizienz. Jedoch hinkt der wissenschaftliche Kenntnisstand dem Bedarf an einem fundierten Prozessverständnis hinterher. Ziel des Forschungsvorhabens der Forschungsstelle 1 war es daher, mittels experimenteller Untersuchungen, die für den Prozess relevanten Einflussgrößen zu analysieren, um somit eine fundierte Basis für eine gesicherte Prozessauslegung zu schaffen. Im Zuge des Vorhabens wurde eine Emulgieranlage im Technikumsmaßstab aufgebaut. Auf Basis einer umfangreichen Variation der geometrischen, stofflichen und betrieblichen Einflussgrößen wurde eine optimierte Apparategeometrie entwickelt und umfangreiche Erkenntnisse zum Betriebs- und Emulgierverhalten dieser Apparateklasse erarbeitet und die Ergebnisse in dimensionsloser Form dargestellt.
An der Forschungsstelle 2 wurde zum Inline-Monitoring von Emulgierprozessen ein optischer Partikelsensor auf Basis der statistischen Extinktionsmethode entwickelt und validiert. Dieser Sensor ermöglicht es sowohl eine mittlere Partikelgröße als auch eine Partikelkonzentration zu bestimmen. Um Emulsionen hinsichtlich der Partikelgrößenverteilung zu untersuchen, wurde ein weiterer Inline-Sensor entwickelt, der nach dem Prinzip der erweiterten statistischen Extinktionsmethode arbeitet. Zur Untersuchung der verschiedenen die Methode beeinflussenden Effekte wurde ein Simulationsmodell entwickelt. Mithilfe des Simulationsmodells konnte zudem die Messunsicherheit der statistischen Extinktionsmethode bestimmt werden. Die sich aus der Herleitung der Grundgleichungen der Methode sowie aus den Messprinzipien ergebenden Anforderungen wurden ausgearbeitet und bei der messtechnischen Umsetzung der Methoden eingezogen. Zur Validierung der beiden Methoden wurden geeignete Sensoraufbauten realisiert. Die Messfähigkeit der aufgebauten Sensoren wurde mit umfangreichen experimentellen Untersuchungen im Labormaßstab sowie an einer verfahrenstechnischen Anlage überprüft.
Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht.
Bearbeitet wurde das Forschungsthema vom 11/12 bis 10/15 an der Universität Stuttgart, Institut für Mechanische Verfahrenstechnik (Böblinger Straße 72, 70199 Stuttgart, Tel.: 0711/685-85009) unter der Leitung von Prof. Dr. M. Piesche (Leiter der Forschungsstelle Prof. Dr. M. Piesche) und der Technischen Universität Kaiserslautern, Lehrstuhl für Mechanische Verfahrenstechnik (Gottlieb-Daimler-Straße, 67663 Kaiserslautern, Tel.: 0631/205-2114) unter der Leitung von Prof. Dr. S. Ripperger (Leiter der Forschungsstelle Prof. Dr. S. Ripperger).
Das IGF-Vorhaben Nr. 452 ZN der Forschungsvereinigung Forschungs-Gesellschaft Verfahrens-Technik e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.