Trocknungszeiten drastisch reduziert

Dipl.-Ing. Kai Büttner, Dr.-Ing. Alessandro Passéri

Bei der Herstellung von Spezialchemikalien und pharmazeutischen Produkten wird immer häufiger die Frage nach problemlosem Produkthandling, Kreuzkontamination, guten Reinigungsmöglichkeiten sowie hoher Wirtschaftlichkeit gestellt. Vor diesem Hintergrund setzt man hier – auch im Hinblick auf die immer wichtiger werdende FDA-Validierung – Filtertrockner ein.

Aus der Tatsache, daß diese Apparate ursprünglich nur für die Fest-Flüssig-Trennung entwickelt wurden, ergab sich ein großer Nachteil: die langen Trocknungszeiten. Die einfache Ausführung der Behälterbeheizung und die traditionelle Geometrie der in der Regel beheizbaren Rührer erschwerten eine effektive Kontakttrocknung. Um hier die aktuellen Ansprüche der Anwender zu erfüllen, wurden die Filtertrockner Filtrodry Typ XD entwickelt, die sich durch erheblich reduzierte Trocknungszeiten auszeichnen.

Im Prinzip entspricht der Aufbau des Filtrodry Typ XD dem eines herkömmlichen Filtertrockners. Auch beim Filtrodry sind Boden, Mantel, Klöpperboden und Rührer beheizbar. Da die Rührwerkzeuge, die völlig in das Produkt eintauchen, von größter Bedeutung für eine effiziente Wärmeübertragung sind, haben sich die Entwicklungsarbeiten besonders auf ihre Geometrie konzentriert.

Die neue Konfiguration des Rührers besteht aus zwei kreuzweise übereinander angeordneten Armen. Der untere Arm übernimmt Aufgaben bei der Fest-Flüssig-Trennung. Er streicht glatt, schlämmt auf und trägt aus. Der obere Arm ist wichtig für die Wärmeübertragung und verfügt daher über eine außergewöhnlich große Heizfläche.

Durch die Kombination von effizienter Vermischung und großer Wärmeübertragungsfläche ist die Trocknungsleistung des Filtrodry Typ XD etwa mit der eines Vakuumkontakttrockners vergleichbar. Das Drehmoment und die Geometrie des Rührwerkzeugs sind so ausgelegt, daß es den nassen Filterkuchen effizient einschneiden, umrühren, trocknen und abschließend das getrockenete Produkt austragen kann.

Falls der Filtrodry XD ausschließlich als Trennapparat eingesetzt wird, ermöglicht er problemlos auch einen konventionellen Druckfiltrationsvorgang, mit anschließender Austragung des Naßkuchens.

Ein wichtiges Kriterium beim Vergleich der herkömmlichen Filtertrockner mit den Filtertrocknern Filtrodry Typ XD sind die Heizflächen der Apparate, da diese sich bei verschiedenen Produkten neutral in den Wärmeübertragungseigenschaften verhalten. Addiert man die produktberührten Heizflächen von Boden, Mantel (nur Kuchenhöhe) und Rührer, ergibt sich bei den Filtertrocknern Filtrodry Typ XD – in Abhängigkeit vom Apparatedurchmesser – eine um 30 bis 40% größere Gesamtheizfläche. Hierbei ist die Heizfläche der Rührers allein um das Vier- bis Fünfache größer (Abb. 2).

Mit Hilfe von Technikumsversuchen und aufgrund von praktischen Erfahrungen wurde ermittelt, mit welchem Wirkungsgrad die Boden-, Mantel- und Rührerheizflächen an der Gesamtwärmeübertragungsleistung teilnehmen. Die Beheizung des Klöpperbodens wurde dabei nicht berücksichtigt, da sie ausschließlich eine Rückkondensation verhindern soll und damit für den eigentlichen Trocknungsprozeß ohne Bedeutung ist. Unter Berücksichtigung der Wirkungsgrade der einzelnen Heizflächen erhöht sich die effektive Heizfläche des Gesamtapparates um ca. 100%.

Die Verdoppelung der Heizfläche führt selbstverständlich zu einer signifikanten Verkürzung der Trocknungszeiten. Das zeigt Abbildung 3, in der der Trocknungsverlauf für einen methanolfeuchten, organischen Aromaten in einem herkömmlichen Filtertrockner und im Filtrodry Typ XD dargestellt ist. Die Abbildung zeigt, daß nicht nur die Trocknungszeit halbiert, sondern auch eine deutlich geringere Restfeuchte erreicht wird.

Ein weiterer Vorteil ist, daß die Geometrie und Anordnung der Rührwerkzeuge und die damit zusammenhängende intensive Vermischung des Produkts die Bildung von Klumpen unterdrückt. Eventuell entstehende Klumpen werden durch die keilförmigen Rührerzähne sofort zerteilt, so daß am Ende des Prozesses ein homogenes Produkt vorliegt.

Unter der Voraussetzung, daß der Filtrodry Typ XD gemäß GMP ausgelegt wurde, beeinträchtigt die aufwendige Geometrie der Rührerwerkzeuge in keinster Weise die Reinigung mit Hilfe entsprechender CIP-Systeme. Selbstverständlich läßt sich der Filtertrockner auch nach den FDA-Regulatorien validieren.

Der Filtrodry Typ XD kann überall dort eingesetzt werden, wo eine apparative Trennung der Prozeßschritte Isolierung und Trocknung Probleme bereitet, beispielsweise in Multipurpose-Anlagen und bei toxischen oder leicht kontaminierbaren Stoffen.

Um die Größe und Leistungsfähigkeit eines Filtertrockners auf die konkreten Wünsche des Anwenders anpassen zu können, stehen mobile Pilotanlagen für Versuche vor Ort oder stationäre Anlagen im Technikum des Herstellers zur Verfügung.

Vor dem Hintergrund der kurzen Trocknungszeiten armortisieren sich die etwas größeren Investitionskosten innerhalb kürzester Zeit.

Weitere Informationen cav-259