Mischprozesse

Mischprozesse bezeichnet in der Technik Prozesse, bei denen sich zwei oder mehr Stoffe zu einer einheitlichen Mischung vermengen. Ziel ist meist eine gleichmäßige Verteilung der Komponenten (Homogenisierung) oder die Erzeugung kontrollierter Phasenstrukturen wie Emulsionen oder Suspensionen. Mischprozesse finden sich in der chemischen Industrie, der Lebensmittel- und Kosmetikbranche sowie in der Pharma- und Petrochemie.

Die Mechanismen umfassen Molekulardiffusion, Konvektion und Turbulenz. In Chargen- oder kontinuierlichen Systemen setzen Rührwerke, Propeller-, Radial- oder Axialrührer, Turbinenrührer oder statische Mischersysteme die Komponenten in Bewegung. Je nach Eigenschaften der Stoffe (Viskosität, Dichteunterschiede, Partikelgröße) können Diffusion und Advektion unterschiedliche Anteile an der Gesamtmischung haben. Turbulente Strömung erhöht die Vermischung, während in ruhenden Systemen Diffusion dominiert.

Typen umfassen Chargenmischung (Batch) mit einem oder mehreren Rührern, kontinuierliche Mischprozesse in Reaktoren oder Mischern sowie statische Mischsysteme. Typische Ausrüstungen sind Rührwerke mit Propeller-, Radial- oder Axialrührern, Turbinenrührern sowie statische Mischsysteme und Düseneinsätze.

Anwendungen finden sich in der chemischen Industrie, bei Lebensmitteln und Getränken, Kosmetikprodukten, Pharmazeutika und Lacken. Mischprozesse dienen dort der Homogenisierung von Flüssigkeiten, der Emulsifikation von Phasen, der Dispergierung von Feststoffen oder der Lösung von Feststoffen.

Die Qualität der Vermischung wird oft durch den Grad der Homogenität gemessen. Kennzahlen sind Mischzeit, Varianz der Konzentration oder der Korrelationsgrad, sowie dimensionless Größen wie die Reynolds-Zahl Re und die Péclet-Zahl Pe, die das Verhältnis von Trägheits- zu Diffusionsprozessen beschreiben.

Herausforderungen betreffen die Skalierung von Labor- auf Industriegrößen, Energieeffizienz, die Vermeidung von Totzonen, Phasenseparation sowie die Stabilisierung von Emulsionen oder Suspensionen.

Siehe auch: Homogenisierung, Emulgierung, Dispergierung, Rührtechnik, Mischersysteme.