Hintergrund

Hochdruckhomogenisation (HDH) ist seit über 100 Jahren Stand der Technik für die Herstellung von feindispersen Emulsionen. Bei diesem Verfahren wird eine Rohemulsion auf hohen Druck verdichtet und durch eine Zerkleinerungseinheit entspannt und dadurch sehr hohen und sehr schnell wechselnden Spannungen ausgesetzt, die zu einem Aufbrechen der Tropfen führen. Als Zerkleinerungseinheit wird im industriellen Maßstab meistens ein so genanntes Flachventil eingesetzt. Zur Untersuchung der auftretenden Strömung wird die Geometrie im Bereich der Forschung in der Regel vereinfacht. Dadurch können vor allem optische Verfahren angewendet werden. Ein Beispiel für die optische Analyse der Strömung ist die Micro Particle Image Velocimetry (µPIV). Dabei werden kleine Partikel in der Flüssigkeit aufgegeben und mit Hilfe eines Lasers und einer Hochgeschwindigkeitskamera verfolgt. Durch die zeitliche Mittelung der Daten kann beispielsweise die Geschwindigkeit und die Strömungsrichtung analysiert werden. Für die Geometrie der Lochblende wurde in der Vergangenheit das Design der Zerkleinerungseinheit optimiert, sodass ein Zustrom nach der Blende eingemischt werden kann und der Prozess des Simultanen Emulgierens und Mischens (SEM) zwei Prozessschritte vereint. Dieser Prozess soll nun in industrierelevanten Geometrien integriert werden.

Deine Arbeit

Ziel deiner Arbeit ist es, das Konzept des SEM für eine Geometrie umzusetzen, die charakteristische Elemente des Flachventils enthält. Die Strömung dieser Zerkleinerungseinheit soll mit Hilfe des µPIVs untersucht werden. Es sollen verschiedene Ausführungen des SEM miteinander verglichen werden. Neben dem Vergleich der Strömungsgrößen soll auch die Tropfenzerkleinerung in der Emulsion berücksichtigt werden. Das genaue Forschungsthema können wir abhängig vom aktuellen Forschungsstand im Vorgespräch festlegen.

Bei Interesse melde dich gerne per Mail unter: eva.ruetten∂kit.edu