Bitte logge Dich ein, um diesen Artikel zu bearbeiten.
Bearbeiten

Trocknungsverfahren

1 Definition

Trocknungsverfahren dienen dem Entzug von Flüssigkeiten (v.a. Wasser) aus einem Trockengut, z.B. durch Verdunsten, Verdampfen oder Sublimieren.

2 Hintergrund

Um beim Trocknungsverfahren Wasser zu entfernen, muss dem Trockengut Energie zugeführt werden. Je nach Bindung des Wassers unterscheidet man:

  • adsorbiertes Wasser: geringe Haftkraft, befindet sich auf Oberflächen von Stoffen.
  • absorbiertes Wasser: Quellungswasser mit geringer Bindungsstärke; leicht zu entfernen; z.B. Wasser in gequollener Gelatine.
  • kapillar-kondensiertes Wasser: bis in Mikrokapillaren (Radius ≤ 0,1 µm) gebundenes Wasser; schwer zu entfernen; Vorkommen u.a. im Kieselgel.
  • Haftwasser: auf Oberflächen und in Hohlräumen; ungebunden, frei beweglich; hat den gleichen Dampfdruck wie ungebundenes Wasser.
  • Hydratwasser: Strukturelement in Kristallgittern (Hydraten); nur bei hohen Temperaturen unter Verlust der Kristallstruktur zu entfernen.

3 Trocknungsverlauf

Bei der Trocknung trocknet ein Stoff von außen nach innen. Die Trocknungsgeschwindigkeit nimmt im Laufe des Prozesses ab, da sich die Oberfläche des Wassers verkleinert und das stärker gebundene Wasser entfernt werden muss, welches sich zudem in Poren und Kapillaren befindet.

Die Trocknung endet mit einem Gleichgewichtswassergehalt, der von den Stoffeigenschaften des Gutes abhängt. Hygroskopische Güter beispielsweise lassen sich nicht auf 0 % Restfeuchte trocknen.

4 Arten der Trocknung

4.1 Chemische Trocknung

Das Wasser wird bei der chemischen Trocknung durch eine chemische Reaktion entzogen. Es ist mit dieser Methode grundsätzlich möglich 0 % Restfeuchte zu erreichen. Eingesetzt werden können folgende Stoffe:

Substanz Produkt Verhältnis
Na2SO4 Na2SO4 * 12 H2O 1:12
CaO Ca(OH)2 1:1
P2O5 2 H3PO4 1:3
MgSO4 MgSO4 * 7 H2O 1:7
H2SO4 Hydratbildung

4.2 Physikalische Trocknung

4.2.1 Kolloidale Kieselsäure

Genutzt wird mit Schwefelsäure aus Wasserglas gefälltes, amorphes SiO2, welches sehr porös ist. Die Oberfläche, auch innerhalb der Poren, ist glatt und gleichmäßig.

In den Poren befinden sich viele Silanol-Gruppen, die das Wasser über Wasserstoffbrücken halten. Eine Restfeuchte von etwa 5 % ist erreichbar. Der Partialdruck des gebundenen Wassers ist hierfür verwantwortlich.

4.2.2 Molekularsiebe

Molekularsiebe bestehen aus Zeolithen. Dabei handelt es sich um Na-, K-, Ca- oder Al-Silikate, die durch Fällung hergstellt werden. Sie sind ebenfalls porös. Die Größe der Poren wird durch die gewählten Ionen beeinflusst und je nach zu entfernender Flüssigkeit ausgewählt: Für Wasser wählt man Poren in der Größenordnung von 3 Angström, für Ethanol 10 Angström.

4.2.3 Thermische Verfahren

Bei den thermischen Trocknungsverfahren unterscheidet man zwischen:

  • Schranktrocknung: Die Trocknung erfolgt per Konvektion in einem Trockenschrank durch einen beheizten Luftstrom.
  • Vakuumtrocknung: Bei dieser Kontakttrocknung wird die Wärme über die beheizten Stellflächen übertragen und das Wasser als Dampf durch das Vakuum stetig entfernt. Durch das Vakuum wird im Vergleich zur Schranktrockung eine geringere Temperatur benötigt.
  • Walzentrocknung: Flüssige, brei- und pastenartige Güter werden über beheizte Walzen mit Wärme und Druck getrocknet; eignet sich gut z.B. für Trockenextrakte.
  • Infrarottrocknung: Durch die Wärmeentwicklung mittels Infrarotstrahlen mit über 800 nm Wellenlänge wird das Wasser verdampft.
  • Mikrowellentrocknung: Bei 500 µm bis 30 cm Wellenlänge werden hierbei die Wassermoleküle in Schwingung versetzt und erzeugen dadurch Wärme. Dieses Verfahren wird oft mit einem Vakuum kombiniert, um es zu beschleunigen.

Tags:

Fachgebiete: Chemie, Pharmazie, Physik

Diese Seite wurde zuletzt am 5. Juni 2020 um 19:08 Uhr bearbeitet.

Um diesen Artikel zu kommentieren, melde Dich bitte an.

Klicke hier, um einen neuen Artikel im DocCheck Flexikon anzulegen.

Artikel wurde erstellt von:

Letzte Autoren des Artikels:

1 Wertungen (4 ø)

36 Aufrufe

Hast du eine allgemeine Frage?
Hast du eine Frage zum Inhalt?
Copyright ©2020 DocCheck Medical Services GmbH | zur mobilen Ansicht wechseln
DocCheck folgen: