55. Behandlung von Lebensmitteln, insbesondere Milchprodukten, mit hohen hydrostatischen Drücken

Alkalien und Losungsmitteln. Ausgangsrohstoff fur die Herstellung von C-Fasern ist vorwiegend eine spezielle Polyacrylnitril-Faser (PAN), die sog. Precursorfaser. In mehrstufigen Verarbeitungsschritten werden Wasserstoffund Stickstoffatome durch Pyrolyse aus den Fasern entfernt. Der theoretische Schmelzpunkt von Polyacrylnitril liegt ca. 100°C iiber dem Beginn der thermischen Zersetzung. Deshalb werden derzeit alle Precursoren durch ein technisch sehr aufwendiges NaBspinnverfahren hergestellt. Vergleichsweise einfach ist dagegen ein TrockenspinnprozeB, bei dem die Polyacrylnitril-Fasern durch Verdampfen von Losungsmitteln und unter Verringerung des Schmelzpunktes gcwonnen werden. Bei diesem Verfahren tritt das Polymer mit einer vorgegebenen Temperatur und mit einer bestimmten Losungsmittelkonzentration aus Spinndiisen aus. Spinnkammertemperatur und Druck sind Betriebsparameter. Diese charakterisieren das Abdampfverhalten. Durch die Fadenbwegung wird das gasformige Medium im Nahbereich der Fadenoberflache mitgeschleppt. E s bildet sich eine Stromungsgrenzschicht aus, die mit der Temperaturgrenzschicht in der Gasphase korreliert. Die Temperaturgrenzschicht beeinfluat die Temperaturverteilung im Filament, die ihrerseits wiederum mit den StoffgroBen wie Viskositat, Verdampfungsenthalpie, Diffusionskoeffizient, Henry-Konstante bzw. Loslichkeit, Warmeleitfahigkeit etc. gekoppelt ist. Letztlich wird durch deren Wechselwirkung der Verfestigungsund Verdampfungsvorgang beeinfluat. Somit sind die physikalischen und geometrischen GroBen mit den Stoffgroaen verkniipft. In einer mathematischen Modellierung und mittels numerischer Simulation sowie unterstiitzt durch Experimente wird das Trockenspinnverfahren physikalisch analysiert. Durch geeignete Berechnungsmethoden werden die entscheidenden ProzeBparameter, deren Wechselwirkung miteinander und der EinfluB auf das Spinngeschehen herausgestellt. Verfolgt wird der SpinnprozeB an einem Einzelfaden unter Zugrundelegung eines stationaren, rotationssymmetrischen Ziehvorganges und unter Ausbildung laminarer Grenzschichtstromungen im Nahbereich der Filamentoberflache. Mit Hilfe der Kontinuitats-, Bewegungsund Energiegleichungen fur die Schmelze und Gasphase sowie der Konzentrationsgleichung erfolgt die Berechnung der Faserkontur und des Losungsmittelanteils langs der Filamentlange in Abhangigkeit der Apparateund BetriebsgroBen. Diese sind Diisenradius, Austrittsgeschwindigkeit des Polymers an der Diise, Austrittstemperatur der Schmelze, Anfangskonzentration des Losungsmittels, Druck und Temperatur in der Gasphase und Abzugskraft bzw. Abzugsgeschwindigkeit der Faser. Das Gleichungssystem wird durch empirische GesetzmaBigkeiten fur die StoffgroBen und durch rheologische Stoffgesetze fur die Normalspannungsdifferenz erganzt und mit aus der Literatur bekannten Losungsalgorithmen numerisch gelost. In Anlehnung an die Rechenergebnisse findet ein Vergleich mit dem Experiment statt. Hierbei ist ein Ziel die Ermittlung der lokalen Fasergeschwindigkeit. Des weiteren erfolgt die Bestimmung des Restlosungsmittel-Anteils uber eine Massenbilanz. In der Abbildung ist der Restlosungsmittel-Anteil, bezogen auf die Anfangskonzentration, als Funktion der Abzugsgeschwindigkeit dargestelkverglichen werden rechnerische Ergebnisse mit experimentellen Daten bei Vorgabe der Temperatur und des Druckes in der Gasphase sowie der Austrittstemperatur der