Auftaktveranstaltung DFG SPP 1486-PiKo

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1 Auftaktveranstaltung DFG SPP 1486-PiKo Untersuchungen zum Aufbau nanostrukturierter Partikelagglomerate als Wirkstoff-Trägersysteme durch gezielte Reagglomeration von Nanopartikel in Strömungen T. Schuler, Karsten Köhler, H.P. Schuchmann BIO- UND LEBENSMITTELTECHNIK BEREICH I: LEBENSMITTELVERFAHRENSTECHNIK (LVT) Kissling, Schütz, Piesche WCCE8, Montreal 2009 KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Großforschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft Sauter, C Motivation Grundlegendes Verständnis zur Nanostrukturierung und Beladung von Nanoagglomeraten durch gezielte Reagglomeration in Strömungen von Flüssigkeiten mögliche Anwendungsbereiche: Wirkstoffformulierungen (Pharmazie, Agrochemie): Steuerung der Wirkstoffabgabe über Agglomeratstruktur/-eigenschaften eigenschaften des Trägermaterials Druckbare Dispersionen mit durch Agglomeratstruktur definierten Eigenschaften Photovoltaik Wirkstoff Trägermaterial Auftaktveranstaltung DFG SPP 1486 PiKo

2 Zielsetzung: Gezielte Steuerung der Agglomerat- - größe, -struktur, -porosität, -beladung Einflussparameter: Partikel-Partikel-Wechselwirkungen (beschränkt auf elektrostatische & sterische in Flüssigkeiten) Kontaktart, -zeit, -häufigkeit trennende, formende äußere Kräfte aufgeprägte Strömungen Auftaktveranstaltung DFG SPP 1486 PiKo Vorgehensweise Dispergieren Re- /Agglomerieren Unstrukturierte Primäragglomerate Dispergierte Nanopartikel strukturierte Agglomerate Sauter, C. Schuchmann, H.P., cfi International 2009 Notwendigkeit des Dispergierschrittes abhängig vom gewählten Ausgangsmaterial Rücksprache / Absprache mit Serviceprojekt Auftaktveranstaltung DFG SPP 1486 PiKo

3 Vorgehensweise: Variation der Strömungsverhältnisse Dispergierte Nanopartikel laminare Strömung strukturierte Agglomerate turbulente t Strömung Variation Partikelart (Morphologie, mechan. Eigenschaften, Größe) Variation Partikel-Partikel-Wechselwirkungen (elektrostat., sterisch) Auftaktveranstaltung DFG SPP 1486 PiKo Vorgehensweise: Variation der Strömungsverhältnisse Definierte Strömungsverhältnisse laminar oder turbulent: Scheibenmühle = def. Rotor-Stator-System Kissling, Schütz, Piesche WCCE8, Montreal 2009 Übergangsbereich laminar-turbulent Umschlagsgebiet hinter Hochdruck-Dispergierblenden: i d HPPF-Anlage mit modularen Blenden Auftaktveranstaltung DFG SPP 1486 PiKo

4 Anlagenaufbau: Scheibenmühle 1 Eingang 2 3 Dispergier -scheiben Ausgang 1 Vorlagebehälter Suspension 2 Schlauchpumpe 3 Scheibenmühle Antriebswelle Sauter, C; Schuchmann, H.P Auftaktveranstaltung DFG SPP 1486 PiKo Anlagenaufbau: HPPF (high pressure post feeding) 3 PI 5 1 PI Vorlagebehälter Konti-Phase (H2O) 2 HD-Pumpe 3 Manometer 4 Pulsationsdämpfer 5 Blendenblock 6 Disperionsvorlagebehälter 7 Vorlagebehälter Lösungsmittelmodifikation (ph-shift etc) Sauter, C; Schuchmann, H.P Auftaktveranstaltung DFG SPP 1486 PiKo

5 proof-of-concept gezielte Reagglomeration als f(ort des ph-wechsels) 1,0 Desagglomeration im instabilen Bereich Stabilisierung i im Bereich geringerer Turbulenz Q 3 (x) Summenv verteilung 0,8 0,6 04 0,4 0,2 Al 2 O 3 Partikelkonzentration: 10 Gew.-% Dispergierdruck: p = 500 bar ph 6 Al ph 8 2 O 3 Stabilisierung i 10 kurz Gew.-% nach dem hochturbulenten Bereich Δp = 500 bar ph 8->6 Stabilisierung im hochturbulenten Bereich ph 8->6 ph = 8 6 ζ = mv 0,0 0,01 0, Partikelgröße x / µm C. Sauter, H. P. Schuchmann: ProcessNet FA GF, ZER 2008, Chem.-Ing. Tech Auftaktveranstaltung DFG SPP 1486 PiKo Entscheidend: Messtechnik Göß Größenverteilung Form und äußere Struktur, Morphologie Form und Porosität Partikel- und Agglomeratstabilität Beladung mit Cyclodextrin Synergien im SPP??? Auftaktveranstaltung DFG SPP 1486 PiKo