Kristallisation in Emulsionen

  • Forschungsthema:Einfluss der partiellen Koaleszenz auf die Partikelgröße während des Kristallisierens einer Schmelzemulsion
  • Typ:Bachelorarbeit
  • Datum:abgeschlossen (10/2015)
  • Betreuung:Spiegel
  • Bearbeitung:Johannes Weiß

Der Abkühlvorgang flüssiger Emulsionstropfen zu erstarrten Partikeln spielt beim Schmelzemulgieren (siehe Abb. 1) eine entscheidende Rolle für die Produktqualität. Verbleiben Tropfen nach der Herstellung im flüssigen Zustand in Form von unterkühlter Schmelze, führen diese zu einer Agglomeration der Tropfen bzw. Partikel und damit zu einer Entwertung des Produktes.


Abbildung 1: Schematische Darstellung des Schmelzemulgierprozesse.

Emulsionen zeigen infolge von Wechselwirkungen im Vergleich zu Einzeltropfen ein unterschiedliches Erstarrungsverhalten. So kristallisiert ein einzelner Tropfen aus Triphenylphosphin mit einem Durchmesser von 100 µm erst nach mehreren Tagen, in einer bewegten Emulsion (Tropfengröße ca. 40 µm) sind alle Tropfen jedoch nach spätestens 6 h fest. Der Grund liegt vermutlich in der Kollision zwischen flüssigen Tropfen und bereits erstarrten Tropfen (=Partikeln), welche den flüssigen Tropfen zum Kristallisieren bringt. Dieser Vorgang wird als partielle Koaleszenz bezeichnet. Dabei nimmt jedoch die Größe der entstehenden Partikel im Vergleich zu den Emulsionstropfen zu. Ebenfalls kann bei konstanter Unterkühlung festgestellt werden, dass die Anzahl der Partikel mit zunehmender Zeit zunimmt, während die Anzahl der noch flüssigen Tropfen abnimmt (siehe Abb. 2).


Abbildung 2: Veränderung einer Emulsion (hergestellt bei 80°C) während des Abkühlvorganges auf 15°C über mehrere Stunden.

Ziel der Arbeit ist es, diese Vorgänge in einer gerührten Emulsion näher zu untersuchen und zu charakterisieren. Dazu sollen Emulsionen während des Abkühlens mittels online Bildanalyse (CamsizerXT) beobachtet und aus den Aufnahmen Rückschlüsse auf den Anteil der Tropfen und Partikel über der Zeit gezogen werden. Als weitere Möglichkeit kann ein Teil der Tropfen mit einem Marker versehen und über die Verteilung dieses Markers das Verhalten der Tropfen während der Kollision analysiert werden. Wichtige Versuchsparameter sind hier der Energieeintrag (Rührgeschwindigkeit), der Anteil (Dispersphasenanteil) sowie die Größe der Tropfen und der verwendete Emulgator.

Bei Interesse könnt ihr euch gerne per Mail oder Telefon für weitere Informationen melden.