Hochdruckhomogenisierung

Hochdruckhomogenisierung, auch Hochdruckhomogenisierung, ist ein industrielles Verfahren zur feinen Zerkleinerung von Dispersionen, insbesondere zur Stabilisierung von Emulsionen durch Reduktion der Tröpfchengröße. Dabei wird eine Flüssigkeit mit hohem Druck durch eine enge Düse oder ein Ventil gepresst, wodurch Scherkräfte, Kavitation und Turbulenz entstehen. Diese mechanischen Kräfte zerkleinern vorhandene Phasen und verbessern die Grenzschicht zwischen den Bestandteilen, was zu einer stabileren Emulsion führt.

Typische Drücke liegen je nach Anwendung im Bereich von etwa 50 bis 350 MPa. Häufige Anwendungen finden sich in der Lebensmittelindustrie (Milch, Sahne, Saucen, Getränke), der Pharma- und Kosmetikindustrie (Nanosuspensionen, cremige Formulierungen) sowie in der chemischen Industrie. Die Anlage besteht aus einer Hochdruckpumpe, einem Ventil- oder Düsenbereich sowie gegebenenfalls einem Rückführungssystem. In der Praxis erfolgen oft mehrere Passagen oder mehrere Stufen, um eine gewünschte Feinheit zu erreichen. Temperaturmanagement ist wichtig, da durch Reibung Wärme entsteht.

Wichtige Parameter sind Druck, Temperatur, Viskosität der Phasen und die Rezepturbestandteile. Vor der Hochdruckhomogenisierung werden oft Voremulsionen erzeugt, und anschließend Qualitätskontrollen wie Tröpfchengrößenverteilung durchgeführt. Varianten umfassen Ventiltypen mit verschiedenen Durchlässen und mehrstufige Systeme; Mikrofluidisierung ist eine verwandte Technik, die sehr feine Strukturen erzeugt.

Vorteile sind eine verbesserte Stabilität, feinere Texturen und besserer Geschmack oder Bioverfügbarkeit. Zu den Einschränkungen gehören hoher Energieaufwand, Kosten, potenzielle Denaturierung empfindlicher Substanzen durch Hitze sowie Material- und Wartungsanforderungen.