Stoffvereinigung
ZHAW Bioverfahrenstechnik1
ZHAW Bioverfahrenstechnik1
Worin bestehen die Prozessziele mechanischer Stoffvereinigungsprozesse?
Mechanische Stoffvereinigungsvorgänge haben das Ziel, durch einwirkung von mechanischen Werkzeugen sowie von Kraftfeldern möglichst homogene Mischungen herzustellen.
Ausgangspunkt sind mindestens zwei Mischpartner gleichen oder unterschiedlichen Aggregatzustandes.
Mit welchen verfahrenstechnischen Methoden wird in der Prozessindustrie gemischt?
- Trockenmischen
- Strömungsmischen
- Kneten
- Rühren
- Kneten
- Begasen
- Zerstäuben
- Fluidisieren
Was verstehen Sie unter einem Mischgrad, der Mischzeit und der Verweilzeit?
Mischzeit (Mischgüte)
Unter er Mischzeit wird die Zeit verstanden, welche notwendig ist, um nach der Zugabe einer Störgrösse (Produkt, Stoff usw.) eine definierte Mischgüte im System erreicht wird. Allgemein gilt für die Mischzeit: Zeit vom Beginn der Mischung bis zum Zeitpunkt, bei dem stabil eine Abweichung von +- 5% vom Sollwert erreicht wird.
Verweilzeit
Die Verweilzeit ist diejenige Zeit, während der sich ein Massenteilchen des Mengenstroms in einem kontinuierlich durchströmten Apparat aufhält.
Erläutern Sie je ein Beispiel eines Rührverfahren für das Mischen flüssig/fest, flüssig/flüssig und flüssig/gasförmig?
flüssig/fest - Suspendieren / Lösen
flüssig/flüssig - Emulgieren / Lösen
flüssig/gasförmig - Begasen / Zerstäuben
Worauf ist bei der Auswahl eines optimalen Rührers zu achten?
Die Wahl des Rührorgans ist abhängig von:
- der Rühraufgabe
- den Energieeintrag
- den Stoffsystem (Zusammensetzung, Empfindlichkeit, Viskosität)
Wie wird die Rührerleistung berechnet und was ist dabei zu beachten?
Die zur Überwindung der Trägheits- und Reibungskräfte benötigte Anlaufleistung Pa ist grösser als die Betriebsleistung P.
Erläutern Sie das Prinzip eines statischen Mischers! Wo könnten statische Mischer in der Industrie eingesetzt werden?
Beim kontinuierlichen mischen erfolgt das Zusammenbringen und Ineinanderverteilen von Stoffen durch nicht bewegliche Elemente in einem Rohr (statische Mischer bzw. statische Mischelemente) in einem Strom.
Statische Mischer eignen sich prinzipiell für Stoffvereinigungsprozesse (Homogenisieren, Suspendieren, Dispergieren) Wie auch für Reaktionsprozesse. Voraussetzung ist die Pump- und Dosierfähigkeit bzw. bei Trockenmischen die Rieselfähigkeit des Stoffsystems.
https://www.youtube.com/watch?v=z0LS3hWhxfg
Erläutern Sie den Aufbau und die Anwendung eines Kneters!
https://www.youtube.com/watch?v=gyTk86hOf7c (p.s Enjoy the music ;))
-
Was ist bei dem Einsatz eines Trockenmischers zu beachten?
Achtung:
- Staubexplosion
- Wasser hat in diesen Bereichen nichts verloren!
Mittels welcher Methoden können Feststoffe kompaktiert werden?
Kompaktieren
(Zusammenfügen, Agglomerieren, Kornvergrösserung) ist der gegenteilige Verfahrensschritt zum Zerkleinern und eine Methode zur Herstellung von körnigem Gut. Prozessziele des Kompaktieren sind die Veränderung von Stoffeigenschaften und die Herstellung von speziellen Produkt- und Handelsformen.
Partikel und Feingut können verfahrenstechnisch zusammengefügt werden durch:
- Aufbauagglomeration (Aufbaugranulieren, Pelletieren)
- Pressagglomeration (Formpressen, Brikettieren, Tablettieren)
- Agglomerieren durch Trocknung
- Sintern
Durch welche Eigenschaften werden Agglomerate charakterisiert?
- Agglomerationskorngrösse
- Porosität
- Druckfestigkeit
- Abriebfestigkeit
Welche Bindungsmechanismen können bei der Agglomeration eine Rolle spielen?
Erläutern Sie den Unterschied zwischen Aufbauagglomeration und Pressagglomeration!
Bei der Aufbauagglomeration werden die Bindungen durch stoffliche Brücke zwischen den einzelnen Partikeln hergestellt und übertragen. Es sind dies in der Regel Flüssigkeits- und Bindemittelbrücken. Bei der Aufbauagglomeration entstehen meistens weniger feste Agglomerate. Die Endfestigkeit der Agglomerate basiert auf Adhäsionskräfte, welche erst bei der Nachbehandlung der Agglomerate durch das Trocknen ausgebildet werden.
Bei der Pressagglomeration werden pulverförmige und feinkörnige Stoffe durch mechanisches Verdichten in Pressmaschinen zu kleinstückigem Gut verdichtet. Zwischen den einzelnen Partikeln wirken Anziehungskräfte (z.B. Van-der-Waals-Kräfte) welche durch den erhöhten ruck aktiviert werden. Es werden keine stofflichen Brücken herausgebildet. Voraussetzung für die Wirksamkeit dieser Bindemechanismen ist ein minimaler Abstand der agglomeratbildenden Teilchen an den Koordinationspunkten. Die Hohen Kräfte welche auf das Teilchenkollektiv während des Pressvorganges wirken, führen zu einer Orientierung und Annäherung der Partikel mit bleibender Wirkung. Der Einsatz von Bindemittel oder Flüssigkeit sowie eine Nachbehandlung durch Trocknen können in der Regel entfallen. Je nach Stoffart besitzen die Formkörper losen bis festen Zusammehalt. Bei feuchten und teigigen Massen wirken zusätzlich Kapillarkräfte.
Welche Stoffvereinigungsprozesse gibt es?
- Mischen
- Rühren
- Kneten
- Vermengen
- Versprühen
- Begasen
- Kompaktieren
- Agglomerieren
- Formpressen
- Dosieren
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Flashcards
Worin bestehen die Prozessziele mechanischer Stoffvereinigungsprozesse?
Mechanische Stoffvereinigungsvorgänge haben das Ziel, durch einwirkung von mechanischen Werkzeugen sowie von Kraftfeldern möglichst homogene Mischungen herzustellen.
Ausgangspunkt sind mindestens zwei Mischpartner gleichen oder unterschiedlichen Aggregatzustandes.
Mit welchen verfahrenstechnischen Methoden wird in der Prozessindustrie gemischt?
- Trockenmischen
- Strömungsmischen
- Kneten
- Rühren
- Kneten
- Begasen
- Zerstäuben
- Fluidisieren
Was verstehen Sie unter einem Mischgrad, der Mischzeit und der Verweilzeit?
Mischzeit (Mischgüte)
Unter er Mischzeit wird die Zeit verstanden, welche notwendig ist, um nach der Zugabe einer Störgrösse (Produkt, Stoff usw.) eine definierte Mischgüte im System erreicht wird. Allgemein gilt für die Mischzeit: Zeit vom Beginn der Mischung bis zum Zeitpunkt, bei dem stabil eine Abweichung von +- 5% vom Sollwert erreicht wird.
Verweilzeit
Die Verweilzeit ist diejenige Zeit, während der sich ein Massenteilchen des Mengenstroms in einem kontinuierlich durchströmten Apparat aufhält.
Erläutern Sie je ein Beispiel eines Rührverfahren für das Mischen flüssig/fest, flüssig/flüssig und flüssig/gasförmig?
flüssig/fest - Suspendieren / Lösen
flüssig/flüssig - Emulgieren / Lösen
flüssig/gasförmig - Begasen / Zerstäuben
Worauf ist bei der Auswahl eines optimalen Rührers zu achten?
Die Wahl des Rührorgans ist abhängig von:
- der Rühraufgabe
- den Energieeintrag
- den Stoffsystem (Zusammensetzung, Empfindlichkeit, Viskosität)
Wie wird die Rührerleistung berechnet und was ist dabei zu beachten?
Die zur Überwindung der Trägheits- und Reibungskräfte benötigte Anlaufleistung Pa ist grösser als die Betriebsleistung P.
Erläutern Sie das Prinzip eines statischen Mischers! Wo könnten statische Mischer in der Industrie eingesetzt werden?
Beim kontinuierlichen mischen erfolgt das Zusammenbringen und Ineinanderverteilen von Stoffen durch nicht bewegliche Elemente in einem Rohr (statische Mischer bzw. statische Mischelemente) in einem Strom.
Statische Mischer eignen sich prinzipiell für Stoffvereinigungsprozesse (Homogenisieren, Suspendieren, Dispergieren) Wie auch für Reaktionsprozesse. Voraussetzung ist die Pump- und Dosierfähigkeit bzw. bei Trockenmischen die Rieselfähigkeit des Stoffsystems.
https://www.youtube.com/watch?v=z0LS3hWhxfg
Erläutern Sie den Aufbau und die Anwendung eines Kneters!
https://www.youtube.com/watch?v=gyTk86hOf7c (p.s Enjoy the music ;))
-
Was ist bei dem Einsatz eines Trockenmischers zu beachten?
Achtung:
- Staubexplosion
- Wasser hat in diesen Bereichen nichts verloren!
Mittels welcher Methoden können Feststoffe kompaktiert werden?
Kompaktieren
(Zusammenfügen, Agglomerieren, Kornvergrösserung) ist der gegenteilige Verfahrensschritt zum Zerkleinern und eine Methode zur Herstellung von körnigem Gut. Prozessziele des Kompaktieren sind die Veränderung von Stoffeigenschaften und die Herstellung von speziellen Produkt- und Handelsformen.
Partikel und Feingut können verfahrenstechnisch zusammengefügt werden durch:
- Aufbauagglomeration (Aufbaugranulieren, Pelletieren)
- Pressagglomeration (Formpressen, Brikettieren, Tablettieren)
- Agglomerieren durch Trocknung
- Sintern
Durch welche Eigenschaften werden Agglomerate charakterisiert?
- Agglomerationskorngrösse
- Porosität
- Druckfestigkeit
- Abriebfestigkeit
Welche Bindungsmechanismen können bei der Agglomeration eine Rolle spielen?
Erläutern Sie den Unterschied zwischen Aufbauagglomeration und Pressagglomeration!
Bei der Aufbauagglomeration werden die Bindungen durch stoffliche Brücke zwischen den einzelnen Partikeln hergestellt und übertragen. Es sind dies in der Regel Flüssigkeits- und Bindemittelbrücken. Bei der Aufbauagglomeration entstehen meistens weniger feste Agglomerate. Die Endfestigkeit der Agglomerate basiert auf Adhäsionskräfte, welche erst bei der Nachbehandlung der Agglomerate durch das Trocknen ausgebildet werden.
Bei der Pressagglomeration werden pulverförmige und feinkörnige Stoffe durch mechanisches Verdichten in Pressmaschinen zu kleinstückigem Gut verdichtet. Zwischen den einzelnen Partikeln wirken Anziehungskräfte (z.B. Van-der-Waals-Kräfte) welche durch den erhöhten ruck aktiviert werden. Es werden keine stofflichen Brücken herausgebildet. Voraussetzung für die Wirksamkeit dieser Bindemechanismen ist ein minimaler Abstand der agglomeratbildenden Teilchen an den Koordinationspunkten. Die Hohen Kräfte welche auf das Teilchenkollektiv während des Pressvorganges wirken, führen zu einer Orientierung und Annäherung der Partikel mit bleibender Wirkung. Der Einsatz von Bindemittel oder Flüssigkeit sowie eine Nachbehandlung durch Trocknen können in der Regel entfallen. Je nach Stoffart besitzen die Formkörper losen bis festen Zusammehalt. Bei feuchten und teigigen Massen wirken zusätzlich Kapillarkräfte.
Welche Stoffvereinigungsprozesse gibt es?
- Mischen
- Rühren
- Kneten
- Vermengen
- Versprühen
- Begasen
- Kompaktieren
- Agglomerieren
- Formpressen
- Dosieren
