BIOTECHNICA 2003: Chaos in der Ordnung

Mit IMM-Computersimulationen werden die eigenen Mikromischer für vielfältige Applikationen optimiert

Trinken Sie gerne Kaffee? Ohne es wahrscheinlich zu wissen, nutzen Sie „chaotisches Mischen“ jeden Morgen, wenn Sie die Milch in den Kaffee einrühren

Das Prinzip der hohen Mischleistung in der Kaffeetasse beruht auf einer vielfach nahezu unkontrolliert anwachsenden Vergrößerung der Mischflächen zwischen Milch und Kaffee. Von mikroverfahrenstechnischen Apparaten erwartet man eine vergleichbar hohe Mischleistung. Die hochgeordneten Strömungen in Mikromischern vermischen die Komponenten aber oft vergleichsweise langsam. Daher haben die Ingenieure des IMM nun „Chaos in die Ordnung gebracht“. Mit speziellen Simulationsprogrammen gelingt es, die hochgeordneten Strömungen zu beschreiben. Auf diesen Ergebnissen aufbauend, konnte die Mischergeometrie der IMM-Raupenmischer im Hinblick auf eine hohe Mischleistung optimiert werden.

In den neuen IMM-Raupenmikromischern wird mit bisher nicht gekannter Perfektion ein sauberes Strömungsprofil erzeugt (eine so genannte hochsymmetrische Multilamellen-Anordnung).

Obwohl die Strömung in den IMM-Raupenmikromischern hochgeordnet ist, zeigen Berechnungen, dass die Mischfläche dennoch schnell (exponentiell) und quasi-chaotisch anwächst – wie bei der Vermischung von Milch mit Kaffee in der Tasse. Damit ist Chaos in der Ordnung, aber im Gegensatz zur Kaffetasse treten im IMM-Raupenmischer keine Turbulenzen auf.

Der neue Raupenmikromischer gliedert sich in eine Produktfamilie ein, die zunehmend für die industrielle Prozesstechnik eingesetzt wird. Anders als seine Vorgängermodelle eignet er sich besonders für das Mischen zähflüssiger (hochviskoser) Stoffe. Er ist damit als Komponente für biochemische Reaktionen, die Herstellung von Blutersatzstoffen oder Lab-on-Chip-Systeme denkbar.

Die besondere Mischleistung verdankt der neue Raupenmikromischer seiner inneren Struktur, die einer charakteristischen Geometrie folgt. Spezielle Split-Recombine-Stufen auf der Kanaloberfläche bewirken ein wiederholtes Trennen und Zusammenführen zweier Flüssigkeiten. Nach jeder Stufe verdoppelt sich die Anzahl der parallel fließenden Ströme (Fluidlamellen). Der neue Mischer ermöglicht – bei einem Kanalquerschnitt von 2 x 2 mm2 – hohe Durchsätze von bis zu 300 l/h bei einem Druckverlust von bis zu 7 bar.

Besuchen Sie uns auf der BIOTECHNICA 2003
vom 07.10.-09.10.2003.

* IVAM Gemeinschaftsstand Halle 2, Stand A36
* VDI/VDE-Technologiezentrum Halle 3, Stand G03