50 Jahre Rotationsverdampfer

Einem Zufall war es zu verdanken, dass vor mehr als 2500 Jahren griechische Seefahrer auf hoher See den Wollekondensator entdeckten. Das Schiff geriet in Seenot und die Mannschaft musste aus Salzwasser das überlebensnotwendige Süßwasser gewinnen. Hierzu erhitzten sie Meerwasser und kondensierte die Dämpfe an Walle, die über einem Topf angebracht war. Der sogenannte „Wollekondensator“ war in der Antike bis in die Neuzeit weit verbreitet und stellte einen gewissen Fortschritt gegenüber der früheren Tiegel-Variante dar.

Später wurden im 2. Jahrhundert anhand der Alchemielehre in Ägypten Destillationsapparate entwickelt, die aus den 4 klassischen Bauteilen wie Heizbad, Vorlagekolben, Helm und Auffangkolben bestanden. Über einem Heizkessel wurde ein helmartiger Deckel mit einer inneren Auffangrinne für das Kondensat anbracht. Der aufsteigende Dampf kondensierte an den Wänden des Aufsatzes, das Kondensat sammelte sich im unteren Rand und floss durch den schnabelartigen Ausguss in ein Sammelgefäß ab. Der sogenannte „Alambic“ wurde in der Regel aus Kupfer, aber auch aus Keramik oder Glas hergestellt. Dieses Prinzip wird in moderner Form noch heute bei den Rotationsverdampfern eingesetzt.

Im 17. und 18. Jahrhundert wurden die Apparaturen kontinuierlich in ihrer Destillationsleistung verbessert. Hierzu wurde Wasser erstmals als Kühlmittel verwendet. Bei der Wahl der Werkstoffe entfernte man sich mehr und mehr von Metall und konzentrierte sich auf das chemikalienbeständigere Glas.

Im 17. Jahrhundert führte der irische Physiker Robert Boyle, der sich intensiv mit Vakuum befasst hatte, die ersten Unterdruckdestillationen durch, um die Beziehung von Druck und Siedepunkt aufzuklären. Die daraufhin folgende Erfindung des Druckreglers sowie die Verbesserung der Pumpen erlaubten eine gezieltere Anwendung der Unterdruckdestillation und führten zu einer Effizienzsteigerung in der Verdampfung. Zunächst wurden nur Blasenapparate für Vakuumdestillationen eingesetzt. Mit dem Aufkommen der organischen Chemie Mitte des 19. Jahrhunderts fand eine wahre Innovationsexplosion statt und erste Rektifikationskolonnen für mehrstufige Destillationen wurden entwickelt. In den Jahren 1950 bzw. 1955 skizzierten die Wissenschaftler C.C. Draig und M. E. Volk die Idee des rotierenden Kolbens zur verbesserten Durchmischung des Destillationsgutes und zur Erhöhung des Wärmeeintrags für einen produktschonenden Arbeitsprozess. Zusätzlich schlugen sie einen Kühler für die effiziente Kondensation der Dämpfe vor.

Walter BUCHI griff zusammen mit der Basler Chemischen Industrie die Idee von C.C. Draig und M.E. Volk auf und entwickelte den ersten industriell gefertigten Rotationsverdampfer. Die ersten patentierten Geräte wurden 1957 in Basel verkauft und im Jahr 1958 erstmals auf der ACHEMA in Frankfurt dem internationalen Publikum vorgestellt. Der Erfolg war durchschlagend!

Das Rotavapor Model 1957 zeichnete sich durch einen funkenfrei arbeitenden Induktionsmotor und einen leistungsfähigen Glaskühler mit Kühlschlange aus. Erstmals gelang es, die Drehzahl des Motors mit einem einfachen Drehwiderstand zwischen 0-240 upm stufenlos zu regulieren. Der Kühler wurde mittels Normschliff auf das Antriebsaggregat aufgesteckt. Bei der ersten Variante von 1957 war schon eine kontinuierliche Einspeisung von Flüssigkeiten während der Destillation mit Hilfe eines Einleitrohrs und eines Hahns möglich. Als Vakuumquelle diente damals eine Wasserstrahlpumpe und zur Beheizung wurde ein Wasserbad vorgeschlagen, in welches der rotierende Kolben teilweise eingetaucht werden konnte. Das Rotavapor Model 1957 war über 20 Jahre in unzähligen Laboratorien populär. Bereits an der ACHEMA 1961 konnten bei verschiedenen Firmen Rotationsverdampfer gesehen werden, die das BUCHI Modell nachahmten aber nie erreichten.