Messaufbau zur Untersuchung der Tropfendeformation in Blenden in Abhängigkeit von der Aufgabeposition

Hochdruckhomogenisation ist ein weit verbreitetes Verfahren in der Lebensmittel-, Chemie- und Kosmetikindustrie. Bei der Hochdruckhomogenisation (HDH) werden Rohemulsionen bei hohem Druck durch Dispergiereinheiten gefördert und anschließend entspannt. Dies führt zu einer Reduktion der Tropfengröße. Die gezielte Anpassung oder Veränderung der Tropfengrößenverteilung basiert bis heute hauptsächlich auf empirischem Wissen, da der Tropfenaufbruch durch die lokalen Strömungsbedingungen in der Dispergiereinheit beeinflusst wird. Die transitionelle bis turbulente Strömung und die kleinen geometrischen Abmaße der Dispergiereinheit stellen die Messtechnik immer noch vor Herausforderungen. Es konnte bereits gezeigt werden, dass Micro Particle-Image-Velocimetry (µPIV) eine geeignete Messmethode ist, um die Strömung sowie die Tropfendeformation in einer modifizierten Lochblende als Dispergiereinheit zu charakterisieren. Allerdings ist diese Messmethode hinsichtlich der räumlichen Auflösung begrenzt. Um diese Einschränkungen zu umgehen, ist eine gängige Methode die Skalierung der Dispergiereinheit.
In diesem Beitrag wird der Messaufbau vorgestellt, mit dem die Strömung und die Tropfendeformation im skalierten Maßstab mittels µPIV untersucht werden. ... mehrErste Ergebnisse werden gezeigt und die Auswertemethodik diskutiert. Hierzu wird zunächst im ersten Schritt die Strömung anhand lokaler Geschwindigkeiten charakterisiert und daraus lokale Spannungen berechnet. Anschließend werden Tropfen an unterschiedlichen Position vor der Blende aufgegeben, so dass sie beim Passieren der Dispergiereinheit unterschiedliche Spannungsbelastungen erfahren. Die Ergebnisse werden im Hinblick auf die Auswirkung der Spannungshistorie auf die Tropfendeformation diskutiert.