Homogenisierer

In Industrien, die flüssige Stoffe verarbeiten, wie z. B. in der Milchverarbeitung, der Kosmetikindustrie oder der Lack- und Farbenindustrie, hat der Begriff „Homogenisieren, Homogenisator“ jedoch eine besondere Bedeutung, die über den einfachen Mischvorgang hinausgeht. Unbehandelte Milch ist ein solches Beispiel. Der Rahm schwimmt auf, die wässrige Phase ist unten. Ein Homogenisator soll nicht mischbare Komponenten wie Wasser und Fett homogenisieren. Dies ist aber nur möglich, wenn es gelingt, die Fetttröpfchen so klein zu machen, dass sie im Wasser emulgieren. Viele der dafür eingesetzten

Maschinen haben ihren Ursprung in der Feststoffzerkleinerungstechnik. Es handelt sich dabei um hochtourig drehende Rotor-Stator-Systeme oder Kolloidmühlen. - Also Homogenisatoren, die Partikelkollektive in einen Zustand homogener Partikelgrößenverteilung überführen.

Aber auch mit Hochdruckpumpen kann in einer Flüssigkeit eine extrem hohe Scherspannungen erzeugt werden, um so genannte "Wasser-in-Fett-Emulsionen" oder "Fett-in-Wasser-Emulsionen" herzustellen. Die so erzeugten Emulsionen können später wieder entmischen, indem sich die Fettphase von der Wasserphase trennt. Emulgatoren können verwendet werden, um Emulsionen zu stabilisieren. Zum Beispiel ist Sonnencreme eine Wasser-in-Fett Emulsion, die lange Zeit stabil bleibt. Als Emulgatoren kommen unter anderem Lecithine, Tenside oder Seifen in Frage.

Methoden des Homogenisierens: Desagglomerieren / Emulgieren

Man kann versuchen, eine Analogie zwischen dem Mischen von Feststoffen und dem Mischen von Flüssigkeiten herstellen:

Liegt ein Pulver in Form extrem kleiner Partikel vor, so wollen die kleinen Partikel agglomerieren. Die interpartikulären Kräfte, insbesondere die Van-der-Waal-Kräfte, wirken umso stärker, je kleiner die Partikel sind. Soll ein solches Schüttgut homogen mit anderen Pulvern vermischt werden, müssen deren Agglomerate zunächst in Primärpartikel aufgetrennt werden. Eine solche Desagglomeration kann in geeigneten Pulvermischern erfolgen, wenn der Mischer mit hochtourigen Scherwerkzeugen ausgestattet ist und genügend Antriebsleistung zur Verfügung steht. Die erneute Agglomeration der zuvor vereinzelten Primärpartikel kann durch den Einsatz von sogenannten Fließ- oder Rieselhilfsmitteln verhindert werden. Das sind leichte Pulver mit Partikelgrößen im Nanometerbereich und extrem großen spezifischen Oberflächen. Diese Stoffe verteilen sich gut im Mischgut. Sie verbessern das Fließverhalten der Pulver, indem sie nahezu alle Partikel umhüllen. Dadurch erschweren sie die unerwünschte Agglomeration.

Der Emulgator in der Flüssigmischung wirkt in etwa analog zum Fließhilfsmittel in der Schüttgutmischung.

Anmerkung:

Apparate zur Behandlung von Flüssigkeiten sind in der Regel nur für Flüssigkeiten geeignet. Pulver können mit ihnen nicht verarbeitet werden. Anders verhält es sich bei Maschinen, die pulvrige Feststoffe verarbeiten, homogenisieren:

In Feststoffmischern/ Homogenisatoren können oft auch flüssige Stoffe aufbereitet werden. Dies ist sogar häufig der Fall, wenn sich die Konsistenz eines Mischgutes während des Mischens verändert. Betrachten wir als Beispiel die Vakuum-Mischtrocknung einer Slurry.

Hier wird stichfestes, schlammartiges Material (Suspension aus einer Kammerfilterpresse) in den Mischer-Trockner eingebracht. Durch den Mischvorgang werden die feuchten Pulver resuspendiert und niedrigviskos. Während der Vakuumtrocknung entweicht immer mehr Flüssigkeit. Das Mischgut wird hochviskos und zähplastisch. Es bilden sich Klumpen und Schollen, die mit Messermühlen und Schneidrotoren zerkleinert werden. Je trockener das Mischgut wird, desto kleiner werden die Klumpen. Schließlich brechen die entstandenen Agglomerate auf. Im trockenen Zustand liegt ein homogenes, desagglomeriertes Pulver vor. Beim Trocknen wird das Mischgut homogenisiert. Dieses Verfahrensmuster findet in der Lebensmittelindustrie, in der chemischen Industrie, in der Hochleistungskeramik und in der pharmazeutischen Industrie statt. In diesem Sinne sind Vakuum-Mischtrockner auch Homogenisierer oder Homogenisatoren.