Nanopartikel im laufenden Mahlprozess messen

Die Wirkungsweise von Pharmazeutika, die Effizienz von Katalysatoren oder die Farbwirkung und Funktionalität von Drucktinten hängen auch von der Größe der darin enthaltenen Nanopartikel ab. Doch es fehlt bislang an Methoden, um bei der Herstellung in Mahlprozessen die Partikelgrößenverteilung zu überwachen. Im EU-Förderprojekt PAT4Nano hat ein Konsortium aus Industrie und Forschung in den letzten vier Jahren praktikable Ansätze für solche Inline-Messungen erforscht. Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen hat ein vielversprechendes laserbasiertes Verfahren entwickelt, das diese Lücke schon bald schließen könnte.

Inline-Messung von Partikelgrößenverteilung

Das ILT hat eine neuartige Methode zur Inline-Messung der Partikelgrößenverteilung im Mahlprozess entwickelt. Diese Methode ist besonders für Industrien wie Pharmazeutika, Katalysatoren und Druckfarben wichtig, in denen die Größe von Nanopartikeln entscheidend für die Produktqualität ist. Bei Medikamenten z.B. hängt von der Größe der Wirkstoffpartikel ab, wie schnell diese im Körper aufgelöst werden und wie anhaltend sie wirken. Eine neu entwickelte Inline-Sonde mit einem rotierenden Schaufelrad ermöglicht eine präzise Probenahme und Messung, ohne den Prozess zu unterbrechen. Für die Entwicklung der benötigten Inline-Messtechnik wurde ein Laserstreulichtverfahren mit echtzeitfähigen mathematischen Algorithmen verknüpft.

Herausforderungen und Lösungen

Die Messung von Partikeln unter 100 Nanometern stellt eine erhebliche Herausforderung dar, da herkömmliche mikroskopische Bildgebungsverfahren oft an ihre Grenzen stoßen. Das Team des ILT hat diese Herausforderung durch die Kombination von Laserscattering-Techniken mit Echtzeit-Mathematikalgorithmen bewältigt, was die Präzision der Messungen deutlich verbessert. Dabei kommen dynamische Lichtstreuung (DLS) und fortschrittliche optische Systeme zum Einsatz, um Probleme wie Mehrfachstreuung und hohe Partikelkonzentrationen zu überwinden.

Großes Potenzial für industrielle Anwendungen

Die neuartige Messtechnik des ILT zeigt großes Potenzial für industrielle Anwendungen. Derzeit arbeitet das Institut daran, die Technologie weiter zu verfeinern und zu kommerzialisieren. Die erfolgreiche Integration dieser Methode könnte zu erheblichen Verbesserungen bei der Prozessüberwachung und Produktkonsistenz in verschiedenen Branchen führen.