ISBN 9783843912648

978-3-8439-1264-8, Reihe Verfahrenstechnik

Frederik Wolf
Über die Herstellung von Wasser-in-Öl Emulsionen mit Lochblenden

252 Seiten, Dissertation Karlsruher Institut für Technologie (2013), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Der Aufbruch von Tropfen hängt entscheidend von den angreifenden Spannungen ab. Die Art und Intensität der Strömung bedingt diese Spannungen. Die Größenverteilung der entstehenden Tropfen werden maßgeblich von Viskositätsverhältnis und Grenzflächenspannung bestimmt. Wie sich diese grundsätzlichen Zusammenhänge konkret für die Herstellung von Wasser-in-Öl-(W/O)-Emulsionen mit Lochblenden darstellen ist Gegenstand dieser Arbeit. Sie hat das Ziel die im Prozess auftretenden Mechanismen zu untersuchen und den das Ergebnis bestimmenden Mechanismus zu identifizieren.

Die Bestimmung der Strömungsart in Lochblenden ist messtechnisch durch die Untersuchung der Abhängigkeit des Durchflusskoeffizienten von der Reynolds-Zahl möglich. Die Untersuchungen zeigen, dass bei typischen Prozessbedingungen laminare und transitionelle Strömungen, aber keine turbulenten Strömungen oder Kavitation auftreten, wie sie für O/W-Emulsionen typisch sind. Die gemessenen Tropfengrößenverteilungen der untersuchten Emulsionen korrelieren mit der Strömungsart bei der sie hergestellt wurden, aber nicht mit dem spezifischen Energieeintrag.

Diese Untersuchungen identifizieren die grundlegenden Mechanismen der Herstellung von W/O-Emulsionen mit Lochblenden bei den untersuchten Prozessparametern: Die Viskosität der Emulsion bestimmt die Strömungsart. Die Strömungsart wiederum bestimmt den vorherrschenden Auslöser des Tropfenaufbruchs. Bei den untersuchten typischen Prozessparametern handelt es sich um Scherung in laminarer und transitioneller Strömung. Das Viskositätsverhältnis und die An- oder Abwesenheit eines Emulgators bestimmen die sich ergebende mono-, bi- oder multimodale Tropfengrößenverteilung.