Home | english  | Impressum | KIT

Untersuchungen zum Einfluss der Kollisionen auf das Kristallisationsverhalten von Emulsionen mit kristalliner Dispersphase

Untersuchungen zum Einfluss der Kollisionen auf das Kristallisationsverhalten von Emulsionen mit kristalliner Dispersphase
Typ:BA/MA
Datum:ab sofort
Betreuer:

Dipl.-Ing. Serghei Abramov

Lipophile kolloidale Dispersionen werden häufig als Trägersysteme für schwer wasserlösliche Wirk- und Effektstoffe eingesetzt, da diese eine bessere Verträglichkeit gegenüber Polymeren aufweisen. Die Herstellung solcher Systeme kann mittels konventioneller Zerkleinerungsverfahren, wie Mahlen in Rührwerkskugelmühlen,  erfolgen. Die Form der entstandenen Partikel lässt sich jedoch schwer über den Mahlprozess steuern. Eine Alternative bietet der Schmelzemulgierprozess. Hierbei wird oberhalb des Schmelzpunktes der zu zerkleinernden Substanz eine feindisperse Emulsion hergestellt, die  anschließend durch Abkühlen in eine Feststoffsuspension überführt wird. Wie wahrscheinlich die Kristallisation eines Emulsionstropfens zu einen Feststoffpartikel ist hängt von den Stoff- und Prozessparametern ab. So können beispielsweise die Emulgatormoleküle an der Grenzfläche die Kristallisation initiieren und somit die Wahrscheinlichkeit der Kristallisation an der Grenzfläche des Tropfens erhöhen und somit die Induktionszeit zur Kristallisation verkürzen. Dabei ist die Kinetik der Keimbildung im Tropfen von großer Bedeutung für die Anwendungseigenschaften der Dispersionen: ist die Keimbildungsrate langsam so können nicht auskristallisierte, noch flüssige Tropfen miteinander kollidieren und anschließend koaleszieren. Ist dagegen die Keimbildung schnell so ist die Kollision von auskristallisierten, bereits festen Partikeln wahrscheinlicher, die nicht mehr miteinander koaleszieren können. Die Keimbildung hängt von zahlreichen Stoff- und Prozessparametern ab, wie Emulgator, Tropfengröße oder Unterkühlung. So können beispielsweise bestimmte Emulgatoren oder Strömungsprofile im Prozessraum die Keimbildungsrate beim Abkühlvorgang steigern, den Kristallisationsvorgang beschleunigen und somit die gewünschten Struktureigenschaften ermöglichen.

Im Rahmen dieser Abschlussarbeit (Bachelorarbeit oder Masterarbeit) soll der Einfluss der Kollisionen der einzelnen Tropfen auf das Kristallisationsverhalten beim Abkühlen der Emulsionen mit kristalliner Dispersphase untersucht werden. Dabei werden die Kollisonsraten in einer hochdefinierten Geometrie des Rotationsrheomters bei vorgegebenen Scherraten eingestellt und unter einem Polarisationsmikroskop das Kristallisationsergebnis charakterisiert.

Abb. 1: Kollision zweier Tropfen beim Abkühlen der Emulsion kann kristallisationsfördernd sein

Geräte:

Rotor-Stator-Maschinen zur Herstellung von Schmelzemulsionen
Rotatiosrheometer zur Einstellung von Kollisionsraten
Polarisationsmikroskop mit einem Heiz-/Kühltisch (Bereich: von -196 bis +420 °C)
Partikelmesstechnik: Laserbeugung und dynamisce Lichtstreuung
Auswertung: Excel/Origin

Beginn: ab sofort

Dauer Bachelorarbeit:    3 Monate

Dauer Masterarbeit:       6 Monate

Betreuer: Dipl.-Ing. Serghei Abramov