Die traditionelle Gefriertrocknung in Schalen ist zeitaufwendig und arbeitsintensiv. Eine wirtschaftliche Alternative hat Hosokawa Micron in Form der aktiven Gefriertrocknung entwickelt. Das Verfahren, das in einer Anlage und in einem Schritt zu einem rieselfähigen Pulver führt, hat sich beispielsweise bei der Trocknung von pharmazeutischen Produkten oder Kräutern bewährt.
Dr. IR. Peter G.J. van der Wel und Drs. Roland Wiersinga
Bei der traditionellen Gefriertrocknung wird das zu verarbeitende Produkt in Schalen ausgebreitet. Diese werden in Kammern mit Kühl- und Heizböden geschoben. Die Kammern können bis zu 100 Schalen fassen. Zuerst wird die Ausgangsmischung so stark abgekühlt, dass sich eine Eisplatte in der Schale bildet. Dann wird die hermetisch abgeschlossene Kammer evakuiert. Durch Erwärmung der Eisschicht im Vakuum (1 bis 0,01 mbar) sublimiert das gefrorene Lösemittel aus dem Produkt. Das gasförmige Lösemittel wird mithilfe einer Vakuumpumpe und eines Niedrigtemperatur-Kondensators aus der Kammer entfernt. Da das Lösemittel in der Eisplatte sehr fest gebunden ist, läuft die Sublimation vergleichsweise langsam ab. Beschleunigt wird sie durch eine Erwärmung der Schalen über die Bodenplatten. Nach Beendigung der Gefriertrocknung werden die Schalen aus der Kammer genommen. Sie enthalten einen harten Feststoffkuchen, der in der Regel zu Pulver gemahlen wird.
Die Nachteile der traditionellen Gefriertrocknung in Schalen sind lange Prozesszeiten, ein aufwendiges Handling der offenen Schalen und damit einhergehend die Gefahr einer Kontamination. Zudem muss das gefriergetrocknete Produkt aufgearbeitet werden.
Bei der von Hosokawa Micron entwickelten aktiven Gefriertrocknung treten diese Nachteile nicht auf. Sie führt ohne zusätzliche Mahlprozesse und in einer Anlage zu einem rieselfähigen Pulver. Schwer zu handhabende Schalen, die relativ schlechte Wärmeübergangsraten verursachen, gibt es nicht mehr. Das zu trocknende Ausgangsprodukt wird direkt in die Trocknungskammer eingebracht. Dort wird es ständig umgewälzt. Durch den direkten Kontakt mit dem Kühlmittel entsteht in kurzer Zeit ein Granulat, dessen Größe und Form von der Art des Produktes und den Prozessparametern abhängen. Anschließend wird das Granulat in der Trocknungskammer einem Vakuum ausgesetzt. Nach dem Kühlmittel entweicht das im Produkt gebundene Lösemittel. Während der Sublimation wird das Granulat über die Wände der Trocknungskammer erwärmt. Das im Produkt befindliche Lösemittel geht schlagartig vom kristallinen in den gasförmigen Zustand über, wobei die Granulate auseinandergesprengt werden. Das Ergebnis ist ein lockeres Pulver. Gegen Ende des Trocknungsprozesses, das Lösemittel ist größtenteils sublimiert, steigt die Produkttemperatur langsam an. Erreicht sie die Temperatur der Kammerwände ist der Trocknungsprozess abgeschlossen. Nach der Belüftung der Trocknungskammer kann das Produkt als rieselfähiges, feines Pulver entnommen werden.
Halle 10.1, Stand B18
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