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Sekundenschnell

Kontinuierliche Beschichtung von Calcium-carbonat mit Stearinsäure
Sekundenschnell

Der Hochgeschwindigkeitsmischer Turbulizer findet u.a. beim kontinuierlichen Erhitzen und Beschichten von Calciumcarbonat mit Stearinsäure Verwendung. Im Turbulizer überzieht die geschmolzene Stearinsäure auf homogene Weise das Calciumcarbonat. Die Stearatzugabe liegt im Bereich von 0,5 bis 2 Gewichtsprozent. Die Verweilzeit des Produktes im Turbulizer beträgt nur etwa fünf Sekunden.

Das Produkt gelangt bei Umgebungs-temperatur in den Turbulizer und tritt mit einer Temperatur zwischen 90 °C und 150 °C aus. Die Manteltemperaturen des Turbulizers liegen zwischen 175 °C und 250 °C. Thermöl ist das üblichste Medium für den Wärmeaustausch, wenngleich auch Dampf ab ca. 10 bar häufig als Heizmedium eingesetzt wird. Der Energiebedarf für diese Anwendung beläuft sich auf etwa 50 kWh pro Tonne.

Vorteile des kontinuierlichen Mischbetriebs
Beim kontinuierlichen Mischen erfolgen Dosieren, Mischen/Beschichten und Austrag des Produktes gleichzeitig. Dabei gibt es eine deutliche Wechselwirkung zwischen dem Dosierorgan und dem Mischer. Die erforderliche Genauigkeit der Dosiervorrichtung wird von der Möglichkeit, im Mischer Dosierschwankungen zu kompensieren, bestimmt. Wegen der gleichzeitig stattfindenden Produktzu- und abfuhr ist das Mischgut von der Verweilzeit-Verteilung der Teilchen abhängig.
Ganz allgemein bedarf kontinuierliches Mischen/Beschichten weniger Arbeitsaufwand als Chargenbetrieb. Kontinuierliche Mischer sind durch kurze Verweilzeit, die in geringen Raumbedarf im Verhältnis zum Durchsatz resultiert, gekennzeichnet. Wegen dieser kurzen Verweilzeit können Fluktuationen im Zufluß nur zu einem sehr geringen Grad ausgeglichen werden. Daher kommt es auf sehr genaue Dosierung der Komponenten an.
Anwendungsvielfalt
Durch den engen Kontakt zwischen dem Mischgut und der erwärmten Innenfläche ist die Effizienz der Wärmeübertragung im Turbulizer sehr hoch. Mit einem maximalen Paddel-Umfang von 2,5 bis 3 km pro Minute ist er in der Lage, die Dispersion der Komponenten in der Mischkammer sehr effektiv durchzuführen. Die typischen Verweilzeiten bewegen sich zwischen 1 und 10 Sekunden.
Der Turbulizer kommt für einen weiten Einsatzbereich in Betracht, vom einfachen Mischen von Pulvern bis hin zur kontinuierlichen Reaktion von Pulvern mit Gasen.
Er wird gegenwärtig u.a. in folgenden Anwendungen eingesetzt:
l Mischung von Trockenstoffen,
l Mischung von Trockenstoffen mit Flüssigkeiten,
l Agglomerat-Zerkleinerung/Klumpenbrechen,
l Homogenisierung,
l Dispersion,
l Reaktion,
l Erwärmung,
l Beschichtung.
Den Turbulizer gibt es mit einem Durchmesser von 200 bis 1200 mm und einem Durchsatz von 100 kg/h bis 200 t/h. Angesichts der kompakten Abmessungen ist der Flächen- und Raumbedarf nur sehr gering. Der Mischer ist in unterschiedlichen Materialien verfügbar, von Stahl und Edelstahl bis hin zu Materialien wie Hastelloy und Inconel.
Beschichtung von Calciumcarbonat
Beim Beschichten von Calciumcarbonat mit Stearinsäure werden beide Komponenten normalerweise als Trockenpulver bei Umgebungstemperatur zugeführt. Die mechanische Energie und der Heizmantel erhitzen die Komponenten. Im Turbulizer schmilzt die Stearinsäure und beschichtet das Calciumcarbonat. Dieser Prozeß ist als “filming” eines Kernpartikels mit einer erstarrten Flüssigkeit allgemein bekannt. Das beschichtete Calciumcarbonat wird bei einer Temperatur von etwa 120 °C ausgetragen.
Die Paddeln im Arbeitsbereich der Mischkammer sind auf 45° (negativ) eingestellt, was zu einer Verweilzeit von etwa 5 Sekunden führt. Die Paddeln im Zufuhrbereich sind auf 45° (positiv) eingestellt. Im Auslaufbereich sind sie flach (parallel zur Welle) angeordnet. Die Drehzahl der Welle ermöglicht eine Umfangsgeschwindigkeit der Paddelspitze von 2 bis 2,5 km/min. Die Manteltemperatur beträgt etwa 200 °C.
Angesichts der sehr kurzen Verweilzeit im Turbulizer ist eine sehr genaue Dosiereinrichtung sowohl für das Calciumcarbonat als auch für die Stearinsäure erforderlich. Empfohlen wird eine gravimetrische Dosierung mit einer Genauigkeit von 6 2%. Ein sehr genaues volumetrisches Dosiergerät (6 2% auf der Grundlage von 2 t) ist ebenfalls einsetzbar. Zufuhrschnecken mit großem Durchmesser sind aufgrund von Dosierschwankungen für diese Applikation nicht zu empfehlen. Der Turbulizer kann nicht als Puffer zum Ausgleich der Schwankungen der Dosiergeräte dienen.
Eine Luftströmung durch den Turbulizer während des Betriebs ist unbedingt zu vermeiden, da hierdurch ein “Kurzschluß” der Teilchen verursacht werden kann, wodurch sich ein nicht homogen beschichtetes Produkt ergibt. Bei Anwendung einer pneumatischen Fördereinrichtung zur Produktabfuhr, ist eine Drehschleuse einzusetzen. Das zugeführte Produkt fällt durch Schwerkraft in einen einfachen Einlaufstutzen, wird von dort in die Mischkammer des Turbulizers gefördert und infolge der Rotation der Paddeln mit etwas höherer Ausströmgeschwindigkeit als beim freien Fall ausgetragen.
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