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Was ist Mikroverfahrenstechnik?

Unter Mikroverfahrenstechnik versteht man die Durchführung verfahrenstechnischer Operationen, wie z.B. Wärmeübertragung, Mischen, Phasenumwandlungen, chemische und biochemische Umsetzungen sowie Stofftrennungen, in mikrostrukturierten Apparaten. Diese Apparate zeichnen sich durch sehr feine innere Strömungsbereiche aus, wobei mindestens eine Abmessung quer zur Strömungsrichtung kleiner als 1 Millimeter ist. Durch die hiermit verbundenen dünnen Fluidschichten wird erreicht, dass der Wärmetransport und oft auch der Stofftransport in dieser Richtung so schnell verlaufen, dass kein nennenswerter begrenzender Einfluss mehr auf das Verhalten des Apparates zu beobachten ist. Der Prozess kann dann mit minimalem Energiebedarf und maximaler Kontrolle der Prozessbedingungen durchgeführt werden. Dadurch werden erheblich höhere spezifische Leistungen möglich.

Mikrostrukturierte Apparate eignen sich vorwiegend für schnelle Prozesse mit hoher Wärmetönung. Angesichts der höheren Druckverluste bei der Durchströmung von Mikrostrukturen, ihrer Anfälligkeit für Verstopfungen, zum Beispiel durch Fouling, muss die Anwendbarkeit mikrostrukturierter Apparate für verfahrenstechnische Operationen stets im Einzelfall beurteilt werden.

Die Mikroreaktionstechnik ist ein Teilgebiet der Mikroverfahrenstechnik; sie behandelt Stoffumwandlungen in mikrostrukturierten Reaktoren. Dagegen überlappen sich Mikrofluidik und Mikroverfahrenstechnik gegenseitig. Die Mikrofluidik beschäftigt sich mit Strömungsvorgängen durch Mikrostrukturen. Sie kann daher einerseits als Teilgebiet der Mikroverfahrenstechnik betrachtet werden. Andererseits können mikrofluidische Systeme als „Lab-on-a-Chip“-Anwendungen auch Pumpen, Ventile, Sensoren sowie Mikroapparate für komplexere verfahrenstechnische Operationen umfassen.

Mikrostrukturierte Apparate können auch in Bezug auf die Außenabmessungen sehr klein sein. In diesem Fall ist der oft verwendete, verkürzte Begriff „Mikroapparat“ zutreffend. Sie können aber auch viele tausend einzelne Kanäle besitzen und dadurch insgesamt eine beachtliche Apparategröße erreichen. In solchen Fällen ist die Bezeichnung „Mikroapparat“ irreführend und es sollte besser der Begriff „Mikrostrukturapparat“ verwendet werden.