Unverzichtbar in der Feststoff-Produktion

CT-Produktfokus Mischer und Trockner

01.08.2019 Sie sind die zentralen Anlagen in der Feststoff-Produktion: Mischer und Trockner. Unser Produktfokus gibt einen Überblick über technische Fortschritte in diesen wichtigen Bereichen – von der Neuschöpfung bis zur Weiterentwicklung etablierter Systeme.

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1: Der kontinuierliche Mischer nutzt das Verfahren des mechanisch erzeugten Wirbelbetts. Bild: Lödige

1: Kontinuierlicher Pflugschar-Mischer für hohe Homogenität

Der kontinuierliche Pflugschar-Mischer Typ KM von Lödige erzielt bei Misch- bzw. Verweilzeiten zwischen 25 bis 60 s eine hohe Homogenität und eine konstante Reproduzierbarkeit des Endprodukts. Er eignet sich für die Verarbeitung von pulverförmigen, faserigen oder körnigen Feststoffen ebenso wie für Flüssigkeiten und Pasten. Darüber lassen sich auch Granulationsprozesse bei kurzer Verweilzeit durchführen. Eine Reihe von Ausrüstungsoptionen erweitert die Vielseitigkeit des Geräts.

Der Mischer basiert auf dem patentierten Verfahren des mechanisch erzeugten Wirbelbetts. Hierbei rotieren in einer horizontalen, zylindrischen Trommel wandnah Pflugschar-Schaufeln. Deren Umfangsgeschwindigkeit und geometrische Form ist so bemessen, dass sie die Mischkomponenten von der Trommelwand abheben und aus dem Gutbett in den freien Mischraum schleudern. Unter der permanenten Erfassung des gesamten Produkts wird daher selbst bei hohen Mischgutdurchsätzen eine intensive Vermischung erreicht.

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2: Der Batchmischer wurde um neue Größen und Optionen ergänzt. Bild: Gericke

2: Doppelwellenmischer GMS mit neuen Optionen

Den Doppelwellenmischer GMS von Gericke gibt es neuerdings in Größen von 140 bis 5.000 l. Außerdem hat der Hersteller den Batchmischer um weitere Optionen und Funktionen ergänzt. Dazu gehört das Einsprühen von Flüssigkeiten, das durch das Design des Mischers mit einer hohen Mischdynamik mittels Fließbett möglich wird. Außerdem kann die homogene Mischung von Kleinstkomponenten (bis <0,001 %) bei einem Mischergebnis mit einer relativen Standardabweichung von <1 % teure Vormischungen ersetzen.

Ein neuer optionale Cutter lässt sich in die Fronttür einbauen, um Agglomerate aufzuschließen. Zur Reinigung lässt sich die Fronttür aufschwenken, sodass der Cutter für die Reinigung gut zugänglich ist. Der Mischer kann darüber hinaus optional auch mit einem luftgefüllten Doppelmantelgehäuse geliefert werden, das die Temperaturregelung ermöglicht.

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3: Die Baureihe von kontinuierlichen Mischern wurde jetzt mit ausziehbaren, schnell reinigbaren Modellen weiterentwickelt. Bild: Gericke

3: Kontinuierliche Mischer lassen sich jetzt schneller reinigen

Auch weiterentwickelt hat Gericke die Baureihe der kontinuierlichen Mischer GCM. Diese zeichnen sich durch eine hohe Mischhomogenität und das hygienische Design aus. Die Baureihe wurde jetzt durch die ausziehbaren, schnell reinigbaren Modelle Typ GCM EBC ergänzt. Kontinuierliche Mischprozesse erleichtern eine effiziente Prozessgestaltung. Der Energieaufwand pro Leistungseinheit ist geringer, die physische Manipulation und damit auch die Entmischungsgefahr von Chargen entfallen.

Mit den neuen Mischermodellen können die Mischkammer und das Mischwerkzeug verfahren werden. Zwei Reinigungspositionen erleichtern dem Betreiber die schnelle Reinigung. Die Mischer verfügen über ein fliegend gelagertes Mischwerkzeug und eine komplett demontierbare Wellendichtung. In der Hygieneausführung sind die produktberührenden Teile poliert. Die Konstruktion vermeidet Hohlräume, in denen sich Schmutznester bilden. Die Mischer eignen sich für den Einsatz in einer explosionsgefährdeten Umgebung und sind Atex-zertifiziert.

4 Engelsmann Sonderanfertigung des Rhönradmischers, hier mit Glasfass.

4: Bei diesem Rhönradmischer (im Bild eine Sonderanfertigung mit Glasfass) wurde unter anderem die Rollenbahn weiterentwickelt. Bild: Engelsmann

4: Rhönradmischer in überarbeiteter Hygienevariante

Engelsmann hat die Hygienevariante des Rhönradmischers JEL RRM überarbeitet. Der Mischer kommt zum Mischen, Homogenisieren und Einfärben verschiedenster Schüttgüter und Flüssigkeiten zum Einsatz. Zentraler Gegenstand der Überarbeitung war die Rollenbahn, auf der das Rhönrad mit Fassaufnahme und Mischbehälter aufliegt. Statt einer aus mehreren Teilen zusammengesetzten Konstruktion besteht die Rollenbahn nun aus einem einzigen geschweißten Edelstahlbauteil, was die Reinigung erleichtert. Als Antrieb des Mischers dient ein Aseptikmotor, der mit seinem glatten Gehäuse ebenfalls für den Einsatz in hygienesensiblen Branchen geeignet ist.

Auch die Fassaufnahme besteht bei der Hygienevariante aus Edelstahl und ist mit einer speziellen, FDA-konformen Anti-Rutsch-Beschichtung überzogen. Mit Größen von 50 bis 300 l deckt der Freifallmischer ein breites Spektrum an Aufgabenstellungen ab.

5 Schwing Einwegmischer mit X-Gitter-Geometrie

5: Der Einwegmischer baut besonders kurz und reduziert dadurch Produktabfall. Bild: Schwing Verfahrenstechnik

5: Einwegmischer mit X-Gitter-Geometrie

Die neuen Einwegmischer von Schwing Verfahrenstechnik adressieren Schwachpunkte statischer Mischer wie Wendel- oder quadratische Mischer, darunter Produkt- und Qualitätsverluste. Der Mischer mit X-Gitter-Struktur zeichnet sich durch eine deutlich bessere Mischgüte, niedrigere Produktionskosten und deutliche Materialeinsparungen aus.

Der vom Schweizer Hersteller Stamixco entwickelte Mischer ist deutlich kürzer als andere Mischer, wodurch sich Produktionsabfall laut Anbieter um mehr als 60 % reduzieren lässt. Seine kompakte Bauweise macht diesen kurzen und effizienten Kunststoff-Einwegmischer speziell für Roboteranwendungen interessant. Das gilt insbesondere dann, wenn diese Anwendungen sehr präzise Klebstoff-Führungen erfordern. Die Mischgeometrie sorgt bei laminaren hoch- bzw. niederviskosen Mischaufgaben sowie großen Konzentrationsunterschieden für eine hohe Homogenität bis in die Randzonen. Der Mischer wird aus den Kunststoffen PP oder POM gefertigt.

Symex Powder Mixer

6: Eine Technologie kombiniert die gegenläufige Trockenmahltechnologie mit Speziallösungen etwa zur Einarbeitung flüssiger Binder zu einer flexiblen Gesamtlösung für Trockenmischprozesse. Bild: Symex

6: Kombinierter Trockenmisch- und Trockenmahlprozess

Die Sydry-Serie von Symex stellt eine neue Lösung für das Mischen und Mahlen von Pulver und Trockenmaterial dar. Die Technologie kombiniert die gegenläufige (High-Shear-)Trockenmahltechnologie mit Speziallösungen etwa zur Einarbeitung flüssiger Binder zu einer flexiblen Gesamtlösung für Trockenmischprozesse. Die Mahltechnologie bietet eine optimale Scherenergie für Trockenmahlprozesse und somit neue Prozessmöglichkeiten.

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7: Diese Vakuum-Mischtrockner zeichnen sich durch eine effiziente Trocknung pulvriger Güter aus und lassen sich mit einem neuartigen Reinigungssystem nutzen. Bild: Amixon

7: Mischtrockner mit vollautomatischer Reinigung

Die Vakuum-Mischtrockner von Amixon zeichnen sich durch eine effiziente Trocknung pulvriger Güter aus. Betriebe, die ihre Produkte unter sterilen Bedingungen herstellen, können ein neuartiges Reinigungssystem namens Waterdragon nutzen. Es arbeitet vollautomatisch und erledigt die Vorgänge des automatischen Nassreinigens, des Dampfsterilisierens und des anschließenden Trocknens. Die Mischtrockner arbeiten mit vertikal gelagerten Schraubenband-Mischwerkzeugen, die mit gleichmäßig engem Abstand innerhalb der Mischräume rotieren.

Die Wandbestreichung der Gefäßwandung sorgt für einen guten Wärmeübergang, zumal sämtliche produktberührten Oberflächen einen Doppelmantel aufweisen: die Mischwerkwelle, die schaufelartig geformten Arme und das Schraubenband. Die besondere Formgebung des Schraubenbandes bewirkt ein Mischen und Verströmen ohne Verdichtung und Pressung der Güter. Sowohl pulverförmige als auch pastöse Güter sowie kristalline Güter werden zuverlässig getrocknet. Zuweilen verändert sich die Konsistenz der Güter, und es müssen während der Trocknung zähplastische Erscheinungsformen überwunden werden. Die Trockner sind gemäß EHEDG-Richtlinien konstruiert und GMP- und FDA-konform.

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8: Die besondere Konstruktion des Trockners erlaubt vergleichsweise niedrige Produkt-Endtemperaturen. Bild: Allgaier

8: Kombinierter Trommeltrockner und -kühler

Der Trommeltrockner/-Kühler TK-D System Mozer von Allgaier ermöglicht kombiniertes Trocknen und Kühlen der getrockneten Feststoffe auf nahe der Umgebungs- oder Kühllufttemperatur. Seine hohe Energieeffizienz erreicht der Trockner durch Wärmerückgewinnung und Verdampfungskühlung.

Die Trommeltrockner sind eine Weiterentwicklung der Baureihen TK und TK+. Sie ergänzen die bisherigen Systeme durch die Möglichkeit der Kühlung auf besonders niedrige Feststofftemperaturen sowie der effizienten Wärmerückgewinnung und sind dadurch energieeffizient. Im Gegensatz zur Trocken-Kühltrommel TK in zweischaliger Bauweise gibt es bei der einzügigen TK-D keine Berührpunkte zwischen dem abkühlenden Trockengut und der heißen Innentrommel im Eintrittsbereich des Trockners. Dadurch sind besonders niedrige Temperaturen der getrockneten Feststoffe bis nahe an die Umgebungstemperatur oder die Temperatur der eingesetzten Kühlluft möglich. Mittels einer zweigeteilten Bauform des Zentralbereiches zur separaten Absaugung der Abluftströme aus der Trockenzone und aus der Kühlzone ist die getrennte Abführung und Entstaubung der beiden Abluftströme möglich.

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9: Der Konustrockner ist besonders für sensible Produkte konzipiert. Bild: AVA

9: Produktschonender Konustrockner

Der Konustrockner von AVA arbeitet chargenweise und eignet sich für unterschiedliche Trocknungs- und Verdampfungsprozesse. Er besteht aus einem konusförmigen Behälter mit wandgängig eingebauten Mischwendeln und ist besonders für sensible Produkte konzipiert. Die Mischwendel fördert das Produkt entlang der beheizten Behälterwand nach oben. Von dort aus fällt es im Prozessraum wieder nach unten. Der Mischprozess findet vorrangig im Grenzbereich der gegenläufigen Bewegung statt.

Das Wendelprinzip ermöglicht eine einheitliche Temperatur und Produktfeuchte in sensitiven Prozessen. Das Gerät kann auf unterschiedliche Art und Weise beheizt werden. Unter Vakuum lässt sich der Prozessraum für eine besonders schonende Produkttrocknung unter niedrigeren Temperaturen aufheizen. In der Laborvariante kann der Trockner für eine große Bandbreite an Produkten und Produktentwicklungen eingesetzt werden.

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10: Der Rotations­trockner kommt für hochreine und sterile Prozesse zum Einsatz und zeichnet sich durch sein dynamisches Trocknungssystem aus. Bild: Pink

10: Rotationstrockner für hochreine Prozesse

Der Rotationstrockner RTSD von Pink wird für hochreine und sterile Prozesse eingesetzt und zeichnet sich durch sein dynamisches Trocknungssystem aus. Für viele Anwendungen ist das Trocknen unter Bewegung von Vorteil: Pulver und Granulate werden während des Trockenvorgangs durchmischt, wodurch die Wärme gleichmäßig auf das Produkt übergeht. Das leistungsfähige System wurde für die effiziente Vakuum-Trocknung unter Rotation konstruiert.

Der Vorteil gegenüber herkömmlichen Rotationstrocknern besteht im Wesentlichen darin, dass die Trommel des RTSD einseitig „fliegend“ gelagert ist. Das bedeutet, dass die gesamte Medienversorgung wie auch Messungen, die Vakuum-Erzeugung sowie der Antrieb über eine Drehdurchführung erfolgt. Dadurch kann die Maschine optimal im Reinraum für sterile Prozesse aufgestellt bzw. über eine Sterilwand integriert werden. Die Trommel des Trockners ist in Doppelkonusform ausgeführt, doch sie ist auch als Taumelbehälter lieferbar. Der Trockner kann in explosionsgefährdeten Bereichen betrieben werden und ist GMP-/FDA-gerecht ausgeführt. Der Innenraum der Trommel ist einfach zu reinigen. Die Trockner werden mit einem Trommelvolumen zwischen 125 und 1.500 l geliefert. Beheizt wird die Trommel über die Doppelwand mit Warmwasser oder Wärmeträgeröl (bis 200 °C).

11 _Comber Austragsventil!!!

11: Der in Hastelloy C22 gefertigte Filtertrockner verfügt über ein sterilisierbares Austragsventil. Bild: Comber

11: Filtertrockner für aseptische Anwendungen

Der in Hastelloy C22 gefertigte Filtertrockner Pressofiltro von Comber ist unter anderem für biotechnologische und pharmazeutische Trocknungsaufgaben im aseptischen Umfeld konzipiert, beispielsweise die Herstellung von sterilen Parenteralia. Der dampfsterilisierbare Filtertrockner ermöglicht die vollständig zu validierende Sterilität während des gesamten Verfahrensprozesses, von der Inertisierung über die Beschickung mit Suspension, Filtration, Waschung und Trocknung bis hin zum Produktaustrag.

Die cGMP- und FDA-konforme Ausführung des Behälterinneren sowie der zugehörigen Rohrleitungen verhindert Produktanhaftungen und bewirkt eine gute Reinigbarkeit. Cleaning-in-Place und nachfolgende Sterilization-in-Place durch Wasserdampf mit einer Temperatur von mindestens 121° C befreien alle produktberührten Flächen von Keimen und Verunreinigungen. Die aseptische Ausführung der Flansche, Dichtungen, Ventile etc. ermöglicht vollständige Drainage der CIP-Flüssigkeit wie auch des Kondensats während des Aufheizens.Für die Filtertrockner bietet der Hersteller ein wirksames Heel-Break-System zum Aufbrechen der nach dem Produktaustrag verbleibenden Restschicht an. Es sichert den restschichtfreien Austrag und sorgt für eine größtmögliche Produktausbeute. Dazu wird die Multilayer-Filterplatte von unten impulsweise mit Stickstoff druckbeaufschlagt, die Restschicht bricht auf und lässt sich durch das Rührwerk austragen.

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12: Dieser Sprühtrockner wirkt elektrostatisch. Bild: Spraying Systems

12: Elektrostatisch wirkender Sprühtrockner

Der neue Sprühtrockner Polardry von Spraying Systems wirkt elektrostatisch. Durch die unterschiedlichen Leitfähigkeiten der Bestandteile (Wirkstoff, Lösungsmittel und Trägermaterial) werden diese unterschiedlich geladen. Die negativ geladenen Lösungsmittel sowie das Trägermaterial drängen nach außen und ermöglichen eine schnelle Trocknung bei niedrigerer Temperatur. Der geringer geladene Wirkstoff drängt nach innen und wird daher vom Trägermaterial umschlossen. Das Prinzip minimiert den Verlust, die Beeinträchtigung oder die Veränderung der Wirkstoffbestandteile. Die kontrollierte Agglomeration erspart weitere Verfahrensschritte und erhöht die Teilchengröße und die Schüttdichte.

Heftausgabe: August/2019
Jona Göbelbecker, Redaktion

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