Modellierung und Simulation der Kristallisation in dispersen Systemen

In der Feststoffverfahrenstechnik wird heute zunehmend darauf fokussiert, disperse Feststoffe mit definierten Eigenschaften herzustellen. Zur Erzeugung von auf spezifische Anwendungen optimierten Feststoffen ist ein spezielles Produktdesign unumgänglich, weil die Produktqualität wesentlich durch die Feststoffstruktur (Hohl-, Vollpartikel), die Partikelgrößenverteilung und die Partikelform beeinflusst wird. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden Kristallisationsverfahren untersucht, bei denen die Festphasenbildung in dispersen Systemen abläuft. Grundlage der drei untersuchten Verfahren Antisolvent- und Kühlungskristallisation in Emulsionen sowie Sprühtrocknung ist die Beschränkung des Kristallisationsraumes auf Tropfen definierter Größe. Für die zu untersuchenden Kristallisationsverfahren werden strukturell ähnliche Einzeltropfenmodelle entwickelt, mit denen der Übersättigungsaufbau im Tropfen durch Stoff- bzw. Wärmetransport beschrieben sowie die Festphasenbildung mittels Populationsbilanzen als Funktion von Tropfenradius und Zeit berechnet werden kann. Sowohl die verschiedenen Phänomene des Übersättigungsaufbaus im Tropfen als auch die für jedes Verfahren spezifische Änderung des Volumens der dispersen Phase führen dazu, dass für die drei Kristallisationsverfahren unterschiedliche Feststoffstrukturen erhalten werden.