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Projekt
Formulierung von dispersen Systemen durch (Schmelz-)Emulgierung: Prozessgestaltung, In-situ-Diagnostik und Regelung
Antragsteller
Professor Dr. Knut Graichen; Dr.-Ing. Franz Huber; Dr. Jochen Schmidt
Fachliche Zuordnung
Mechanische Verfahrenstechnik
Förderung
Förderung seit 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 504809428
Ziel dieses Projekts ist die automatisierte Herstellung von flüssig-flüssig-dispersen Systemen über Schmelzeemulgieren, wobei bei diesem Prozess das Emulgieren bei erhöhter Temperatur erfolgt. Als Produkte werden nach der Abkühlung Dispersionen von sphärischen Nano- oder Mikropartikeln erhalten. In Rahmen dieses Projekts wird ein Schmelzeemulgierprozess für die automatisierte Herstellung von Produktpartikeln mit wohldefinierter Partikelgrößenverteilung (PGV) betrachtet. Diese beeinflusst dabei maßgeblich die späteren Produkteigenschaften, wie zum Beispiel das Fließverhalten oder wie die Wirkstofffreisetzungskinetik. Die PGV der Produkte wird dabei durch das komplexe Zusammenspiel konkurrierender Mechanismen bestimmt. Dies sind insbesondere der Tropfenaufbruch in einem Rotor-Stator infolge von Scher- und Dehnbeanspruchung sowie die Koaleszenz und weitere Reifung, die ihrerseits von der Systemzusammensetzung, d.h. dem genutzten Emulgator (Art, Konzentration) und der Dispersphase (Viskosität, Volumenanteil) abhängig sind. Für ein besseres Prozessverständnis und eine aktive Prozessregelung sind daher Möglichkeiten zur in situ Bestimmung der PGV dringend erforderlich. In diesem Projekt wird zur in situ Messung der PGV ein neuartiges, auf breitbandiger elastischer Lichtstreuung basierendes fasergekoppeltes Messsystem entwickelt. Dieses wird an Referenzpartikelsystemen validiert und am Emulgierprozess eingesetzt. Weiterhin wird ein hybrides Prozessmodell entwickelt, das die Basis für das Design einer modellprädiktiven Regelung des Prozesses darstellt. Die modellprädiktive Regelung wird in Kombination mit der in situ Messung die Möglichkeit für eine aktive Prozesssteuerung und die Herstellung von Emulsionen mit vorher definierten Eigenschaften bei gleichzeitiger Optimierung der Prozesszeit ermöglichen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
