Emulgieren

Unter einer Emulsion versteht man das feine (homogene) Gemisch von zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten (Phasen), wie es z.B. bei Cremes der Fall ist, welche durch das Verfahren Emulgieren stabil miteinander verbunden worden sind. Das Ziel des Emulgierens ist die Zerteilung der diskontinuierlichen Phase in feine Tropfen, was eine Erhöhung der  Grenzfläche zwischen den beiden Ursprungsflüssigkeiten zur Folge hat. Dieses ist ebenfalls eine Grundaufgabe des Rührens im Allgemeinen. In der Regel sind Emulsionen trübe und milchig. Sie bleiben meist für bestimmte Zeiträume erhalten, eine wichtige Rolle spielen dabei der Temperatur- und der PH-Bereich. Stabil gehalten werden Emulsionen meist durch Emulgatoren, die die Koagulation von einmalig erzeugten Tröpfchen verhindert.

Durch das Emulgieren, das Zerteilen der Tröpfchen, wird die Auftriebskraft der einzelnen Tropfen verkleinert und das Aufrahmen verlangsamt. Zudem können weitere Zusatzstoffe hinzugemischt werden, die die Viskosität der kontinuierlichen Phase erhöhen und damit die Steiggeschwindigkeit reduzieren, die die Oberflächenladungen der Tröpfchen verändern und damit die Tropfen sich voneinander abstoßend gestalten, oder die auf andere Art und Weise als oberflächenaktive Substanzen wirken. Ähnliche Verfahren zum Emulgieren sind die Verfahren Homogenisieren und Dispergieren.

Die neueste Innovation ist unsere Dosierstation zur Verwiegung und Dosierung flüssiger Rohstoffe, welche im Prozess eine erhebliche Rationalisierung darstellt. 

Die Beratung und der Verkauf von gebrauchten Homogenisiermischern und Prozessanlagen für das Verfahren, wie beispielsweise das Emulgieren, ist ein weiterer Schwerpunkt unseres Leistungsspektrums. 

Beim Emulgieren gilt es vor allem die Grenzflächenspannung an der Öl-Wasser-Phasengrenzfläche zu überwinden. Dies geschieht einerseits durch die Zufuhr von Energie, die Scherkräfte auslöst, die die Tröpfchen verkleinern und somit die Grenzfläche zwischen den Stoffen vergrößert. Andererseits werden Tenside eingesetzt, die über einen lipophilen und einen hydrophilen Teil verfügen und somit zwischen den beiden Phasen vermitteln können.

Trotz der Vermittlung der Tenside sind Emulsionen instabile Systeme, da die beim Emulgieren produzierten feinen Tröpfchen im Laufe der Zeit zu größeren Tropfen zusammenfließen. Durch das Entstehen größerer Tropfen verringert sich die Größe der Grenzflächen und die Emulsion bricht. Butter beispielsweise entsteht, wenn Sahne, eine Milchfett-in-Wasser-Emulsion, bricht.

Anwendungen

Ein klassischer Anwendungsfall ist die Herstellung von kosmetischen Emulsionen zur Stärkung des Säureschutzmantels und der Permeationsbarrieren der menschlichen Haut. Weitere typische Anwendungsgebiete des Emulgierens sind die Herstellung von

• Cremes
• Kosmetische Sonnenschutzmittel
• Lotionen

Details

Die Herstellung stabiler und wirksamer Emulsionen stellt die Mischtechnik vor eine Reihe von Herausforderung, da die nicht nur die Prozessparameter wie Temperatur, Druck, usw. von hoher Bedeutung sind, sondern ebenfalls die zum Einsatz kommende Technologie im Bereich des Homogenisators. Von der allgemeinen Geometrie, der drehzahlabhängigen Anzahl der  Scherraten über das Spaltmaß der Rotor- Statorverzahnung und der Auslegung von Zuführungen weiterer Rohstoffe bis hin zum Gehäuse und Antriebsauslegung können diverse Details erhebliche Unterschiede in der Qualität und Produktionsgeschwindigkeit bewirken oder über die generelle Machbarkeit des Prozesses entscheiden. Ebenfalls von hoher Bedeutung ist die Reinigbarkeit und Totraumfreiheit des Homogenisators um die Einhaltung aktueller Hygienestandards beim Emulgieren zu gewährleisten.

Kommen abrasive Rohstoffe zum Einsatz, wie z.B. bei Zahnpasta, empfiehlt sich darüber hinaus die Härtung der Rotor- Statorverzahnung um die Standzeit zu erhöhen. Ein weiterer großer Kostenfaktor kann ebenfalls die Wartung sein. Neben der Rotor- Statorverzahnung ist die Dichtung ein hauptsächlich beanspruchter Teil des Homogenisators. Die Dichtung wird meist als doppelwirkende Gleitringdichtung ausgeführt. Je nach Produkt sind die Dichtungsmaterialien entsprechend zu wählen. Gerne beraten wir Sie zu dem Thema Emulgieren.