Rührer - Magnetisches Rühren

Das magnetische Rühren ist eine der bekanntesten Methoden, um flüssige Medien durchzumischen. Dieser Prozess lässt sich in einem großen Temperaturbereich und mit fast allen chemischen Reagenzien sowohl in offenen, als auch in geschlossenen Systemen, sowie im Druck- und Vakuumbereich durchführen.

Das Grundsystem besteht aus zwei Teilen:

einem Rührmagneten in der Flüssigkeit und einem Magnetantrieb außerhalb des Gefäßes. Beide bilden einen Magnetkreis. Um in Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Viskositäten problemlos rühren zu können, sollte der Magnetkreis eine Vielzahl von Geschwindigkeiten zulassen. Deshalb spielt die Stärke und Form des Magnetkreises zwischen Rühr- und Antriebsmagnet eine wichtige Rolle.

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Der Rührmagnet selbst ist ein Magnetstab, der mit einem Material überzogen ist, dessen Aufgabe es ist, den Magnetkern zu schützen und eine Verunreinigung des zu rührenden Mediums zu verhindern.

Der Kern des Rührmagnetes besteht in der Regel aus Alnico V; eine weniger verwendete Variante ist Samarium-Cobalt. Aufgrund seiner außergewöhnlichen chemischen und thermischen (-200 °C bis +260 °C) Eigenschaften ist Polytetrafluorethylen (PTFE) das bevorzugte Material für die Ummantelung. Es lässt sich relativ leicht bearbeiten, ist sterilisierbar und das Ausgangsmaterial genügt den FDA und USP Class VI Ansprüchen.

Grundsätzlich ist es nicht ganz einfach, den effektivsten Magnetrührstab für eine spezielle Anwendung zu bestimmen. Eine wichtige Rolle spielen die Form des Gefäßes und die Viskosität des zu rührenden Mediums. Bei Petrischalen erzielt man beispielsweise mit einem langen Rührstab bei niedrigen Drehzahlen zufriedenstellende Ergebnisse, bei einem Rundkolben bietet sich die Eiform (ovale) Ausführung an. Ideal ist es, wenn der Magnet des Magnetrührstabes und der Magnet des Rührantriebes die gleiche Länge und den geringstmöglichen Abstand zueinander haben.

A Zylinder-Magnetrührstab » B Ovaler oder Ei-Magnetrührstab » C Magnetrührstab mit Führung » D Küvetten-Magnetrührstab » E Magnetrührstab für Zellkulturanwendungen » F Sonderanfertigung für Reaktionsgefäße

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Die Erhöhung der Magnetstärke durch die Verwendung beispielsweise eines SmCo Magnets kann in vielen Fällen Vorteile haben. Allerdings kann sich dies auch negativ auswirken durch:

Abdriften:

Wenn der Rührmagnet und Antriebsmagnet große Längenunterschiede aufweisen, kann der Rührmagnet zu einem Pol des Antriebsmagneten abdriften.

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Bremswirkung /Blockade:

Sind die Kräfte zwischen Rührmagnet und Antriebsmagnet sehr stark, kann der Druck des Magnetrührstabes auf den Gefäßboden die Rotationsgeschwindigkeit verringern, im ungünstigsten Falle sogar blockieren.

Generell kann man keine Empfehlung für oder gegen eine bestimmte Rührstabvariante aussprechen. Im Zweifelsfalle ist man gut beraten, unterschiedliche Magnetrührstabformen unter den eigenen Bedingungen zu testen.

Der zweite Teil des Rührsystems ist der Rührantrieb, der in der simpelsten Form aus einem einfachen, geschwindigkeitskontrollierten Induktionsmotor bzw. Schrittmotor besteht. In manchen Fällen enthält der Motor eine automatische Umkehrung um die Rührwirkung zu verbessern. Als Antriebsmagnet fungiert normalerweise ein einfacher Vierkant, ein U-Magnet oder ein zusammengesetzter SmCo-Magnet. Seine Rotation treibt dann den Magnetrührstab in der Flüssigkeit an. Die gewünschte Drehzahl lässt sich über die Geschwindigkeitskontrolle regeln.

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