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Synthese

Magie leicht gemacht: Dispergieren und Homogenisieren von der Entwicklung bis zur Produktion

| Autor/ Redakteur: Martin Künstle* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Das Dispergieren und Homogenisieren ist bei vielen Produkten der erste Herstellungsschritt. Da aber viele Substanzen in der Produktion ein anderes Verhalten zeigen als im Labortest, ist der Übergang vom Labor in den Produktionsmaßstab ein kritischer Moment. Lesen Sie, wie ein Gerät diesen Übergang vereinfachen kann.

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Abb. 1: Reale Produktionsbedingungen bereits im Labormaßstab: Der Magic Lab als Micro-Plant.
Abb. 1: Reale Produktionsbedingungen bereits im Labormaßstab: Der Magic Lab als Micro-Plant.
( Bild: IKA )

Ein System, das Dispergier- und Homogenisieraufgaben sowohl für die Entwicklung wie auch die Produktion übernehmen kann – diese quasi magische Formel beschreibt der Magic Lab von IKA. Dabei handelt es sich nicht um eine Produktionsmaschine im großen Maßstab, sondern um eine kleine Labormaschine. Mit dieser können nicht nur Rezepturen getestet werden, sondern aufgrund vieler konstanter Arbeitsparameter können diese auch mit einem sicheren Scale-Up auf große Systeme für die Produktion übertragen werden.

Verfahrensprinzip immer identisch – Module werden angepasst

Der IKA Magic Lab bietet eine Vielzahl von Techniken zum Mischen und Zerkleinern. Verschiedene Module sorgen dafür, dass sowohl im Batch- als auch im Inline- Verfahren gearbeitet werden kann. So bietet er unveränderte Arbeitsmethoden von der Rezeptur-Entwicklung bis zur Großproduktion. Gearbeitet wird nach dem Rotor- Stator-Prinzip einer Inline-Dispergiermaschine.

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Das zu verarbeitende Produkt wird zentral von oben zugeführt und durchläuft von dort die Scherzone. Je nach Art der Werkzeuge kommen zwischen einem und drei Mischorganen zum Einsatz. Nachdem das Produkt die Scherzonen durchlaufen hat, wird es am unteren Ende radial aus der Maschine ausgetragen. Die Geometrie der Werkzeuge wird bei allen Baugrößen beibehalten. Auch die Umfangsgeschwindigkeiten von 23 m/s bleibt konstant. Im Micro-Plant-Aufbau lassen sich schon Mengen von 200 Millilitern dispergieren. Als Inline-Gerät ermöglicht der Magic Lab Durchsatzmengen von bis zu 120 Litern pro Stunde. Der Magic Lab und die weiterführenden Dispergiersysteme der Serie 2000 von IKA haben vieles gemeinsam. So verfügen sie über dieselbe Bauweise, dieselbe Umfanggeschwindigkeit und Werkzeuggeometrie. Mittels sieben verschiedener Systemgrößen sichert IKA Technologie somit ein nahtloses Scale-Up vom Labor bis zur industriellen Produktion, was zahlreiche Vorteile bietet: Die verwendeten Rohstoffe im Bereich Pharmazie, Kosmetik oder Lebensmittel sind oft sehr teuer. Durch kleine Mengen an Probenmaterial im Testbetrieb ist eine enorme Kostenreduzierung möglich. Außerdem werden die bisher oft auftretenden Probleme beim Übertragen von Produktionsmethoden von Batch- auf Inline-Verfahren durch die Scale-Up-Möglichkeit vermieden.

Sieben Module für die jeweilige Probenart

Die Bandbreite der Einsatzmöglichkeiten reicht von der Herstellung von Lebensmitteln wie Ketchup, über die Produktion von Kosmetika bis zur Verarbeitung von Polymeren. Daher kann der Magic Lab durch die Verwendung verschiedener Module auf den jeweiligen Einsatz optimiert werden. Immer wenn einfaches Rühren oder Mischen nicht ausreichend ist, kommt das Modul Ultra-Turrax (UTL) zum Einsatz. Der Mischeffekt des einstufigen Ultra-Turrax beruht auf dem Prinzip des Zahnkranz-Dispergierens.

Durch unterschiedlich fein verzahnte Generatoren und unterschiedliche Umfanggeschwindigkeiten kann die Maschine an die jeweilige Dispergieraufgabe angepasst werden.

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