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Planeten-Mischer

Proben mischen mit Planeten-Mischer

| Autor / Redakteur: Thomas Lemke* / Marc Platthaus

Abb.1: Handhabung des Thinky-Mischers
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Abb.1: Handhabung des Thinky-Mischers (Bild: C3 Prozess- und Analysentechnik)

Oft bringt erst die richtige Mischung den Erfolg. Gerade im Labor sind gut durchmischte Probensysteme der erste Schritt für die richtige Analyse oder Synthese. Mithilfe von Planeten-Mischern kann dieser Schritt sauber und effizient durchgeführt werden.

Der Vorgang des Mischens und Homogenisierens spielt bei vielen Prozessschritten in unterschiedlichsten Industrien und Anwendungsbereichen eine große Rolle. In vielen Fällen ist an den Mischprozess auch noch die Notwendigkeit des Entgasens gekoppelt. Die Güte dieser Vorgänge entscheidet maßgeblich über die Produktqualität bzw. ermöglicht überhaupt erst nachfolgende Prozessschritte und Reaktionen.

Was ist Mischen?

Mischen ist ein mechanischer Prozess zur Vereinigung von verschiedenen Komponenten, zum Beispiel von verschiedenen Flüssigkeiten mit Feststoffen und Gasen, ggf. „… mit Begasen, Entgasen, Emulgieren, Suspendieren, Kneten usw.“ [1].

Kraume definiert das Mischen als „… das Verteilen von Masseteilchen in einem vorgegebenen Volumen, wobei sich die Teilchen in wenigstens einer Eigenschaft unterscheiden“ [2]:

  • Chemische Zusammensetzung,
  • Temperatur,
  • Aggregatzustand,
  • Viskosität,
  • Partikelgröße und -form,
  • Farbe,
  • Tropfen- und Blasengröße,
  • Dichte, usw.

Im Ergebnis des Mischens entsteht eine Vergleichmäßigung der Ausgangskomponenten, die u.a. zur Erhöhung der Produktqualität führt. Damit stellen sich gleichzeitig die Einflussgrößen auf die Güte und Effektivität der Vermischung dar.

In der Literatur wird das Mischen auch in Hinsicht auf die wirkenden Mechanismen betrachtet [3]: „Durch Mischen vermindert man örtliche Unterschiede in der Zusammensetzung, der Temperatur, des Dispersionsgrades und anderen physikalischen Eigenschaften eines Stoffes. Das Mischen geschieht durch drei Hauptmechanismen Diffusion, Konvektion und Dispergierung.“

Der diffusive Ausgleichsvorgang findet auf mikroskopischer, submikroskopischer oder molekularer Ebene statt. Treibende Kraft ist die thermische Bewegung der Teilchen. Der konvektive Ausgleichsvorgang findet durch makroskopische Verschiebung ganzer Stoffbereiche statt. Der dispergierende Mischvorgang findet nur bei inhomogenen Mischungen statt.

Zahlreiche Systeme erhältlich

Mischen zählt zu den wichtigsten verfahrenstechnischen Prozessen in fast allen Industriezweigen. Mischapparate kommen in der Pharmazie, Biotechnologie und bei der Produktion von Lebensmitteln zum Einsatz sowie in der Chemie, Elektrotechnik/Elektronik und in der Produktion von Lakken und Farben. Die Palette der zu verarbeitenden Stoffe ist dabei unüberschaubar groß. Deren Konsistenz kann niedrig oder hochviskos, pastös, krümelig oder pulvrig sein. Oft werden mehrere Schritte in einem Arbeitsgang erledigt. Zu den wichtigsten Aufgabenstellungen zählen neben dem eigentlichen Mischen oder Homogenisieren noch das Suspendieren und Dispergieren. Aus dieser Vielfalt ergibt sich aus gerätetechnischer Sicht die eigentliche Herausforderung für den Gerätehersteller. Einerseits soll mit einer begrenzten Gerätepalette und möglichst einheitlicher und einfach zu bedienender sowie robuster Technik eine höchstmögliche Anzahl an Applikationen abgedeckt werden. Andererseits hat jede individuelle Anwendung ganz spezielle Anforderungen an den Mischprozess, denen die eingesetzte Mischtechnik jeweils gerecht werden muss. Dieser Herausforderung stellt sich die Firma Thinky Corp. mit seinen kontaktlos arbeitenden Planeten-Mischern seit nunmehr 40 Jahren. Die Thinky-Mischer mischen, dispergieren und entgasen das Material effizient in einem einzigen Arbeitsschritt innerhalb von Sekunden bis wenigen Minuten. Die Mischkapazitäten reichen vom Labormaßstab bis in die Kleinmengenproduktion. Bei dem zu mischenden Material kann es sich sowohl um fluide als auch um feste Proben handeln. Das technische Know-how liegt dabei in der Bewegung des Mischbehälters. Dieser führt sowohl eine Kreisbahn um eine feste Achse im Uhrzeigersinn als auch eine Eigenrotation um die eigene Achse entgegen dem Uhrzeigersinn – mit optimierten Verhältnis zueinander – aus.

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