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Zehn Millionen Tröpfchen aus einem Milliliter

Druckloses Auftragen flüssiger Mikrokomponenten auf Schüttgüter
Zehn Millionen Tröpfchen aus einem Milliliter

Um flüssige Mikrokomponenten wie Enzyme, Aromastoffe oder Vitamine auf Schüttgüter aufbringen zu können, sind moderne Sprühsysteme im Leistungsbereich von 50 bis 5000 g/t Feststoff erforderlich. Ein Sprühgerät, das diesen Leistungsbereich abdeckt, ist der Rotospray®.

Um Schüttgüter zu veredeln oder mit Wirkstoffen zu versehen, werden häufig Flüssigkomponenten im Mikrobereich aufgetragen. Ein Sprühsystem, das bis zu neun Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Viskosität parallel verarbeiten und auf Pellets, Granulaten oder Schüttgütern aufbringen kann, ist der Rotospray. Messungen haben ergeben, daß der Rotospray einen Milliliter Flüssigkeit in rund zehn Millionen Tröpfchen auflöst und damit eine gleichmäßige Verteilung der Komponenten ermöglicht. So wurde beispielsweise bei der Sprühung diverser Flüssigkeiten eine Verteilgenauigkeit mit einem Variationskoeffizienten von kleiner 10% bei einer Wiederfindungsrate von 95% erreicht.

Separate Flüssigkeitsaufgabe
Bei miteinander reagierenden Flüssigkeiten läßt sich jede Flüssigkeit unverdünnt und separat in das Sprühgerät bzw. auf die Rotationsdüse dosieren. Dadurch wird der Kontakt mit den anderen Flüssigkeiten vermieden und es kommt bei Stillstand der Anlage nicht zu Reaktionen zwischen den einzelnen Flüssigkeiten. Die Entnahme aus dem Originalgebinde und das Verwenden von separaten Rohrsystemen gewährleistet dabei die Haltbarkeit der flüssigen Komponenten. Besondere Schutzmaßnahmen für das Personal gegen mögliche allergische Reaktionen sind nicht notwendig.
Neben dünnflüssigen Medien sind mit dem Rotospray auch Gele zu verarbeiten. Dadurch entstehen keine Kontaminationen der Anlagenteile durch eventuelle Bindemittel, und auf Spülchargen kann verzichtet werden. Das Aufsprühen der Komponenten ist auch erst unmittelbar vor der Auslieferung möglich. Dazu erfolgt zunächst die Herstellung von Grundmischungen. Diese werden dann unmittelbar vor der Verladung bedarfsgerecht optimiert.
Rotationsdüse mit vier Sprühtellern
Ein Vergleich verschiedener Düsensysteme zeigt, daß die Rotationsdüse ideal für das Aufsprühen flüssiger Mikrokomponenten unterschiedlichster Viskosität auf Schüttgüter geeignet ist (Tabelle). Die Produktzufuhr von Pellets, Granulat oder anderer Schüttgüter erfolgt beim Rotospray zentral von oben auf einen konischen Verteilteller (Abb. 1). Von diesem laufen die Feststoffe schleierförmig verteilt in die Sprühkammer hinein. Ein rotierender Arm sorgt für die nötige Verweilzeit in der Kammer. Über einen zentral angeordneten Sammelstutzen werden bis zu neun Flüssigkeiten drucklos dem oberen Verteilkegel der Rotationsdüse zugeführt. Ein separater hochtouriger Motor treibt die komplette Rotationsdüse an. Vom oberen Verteilkegel der Düse erfolgt die Flüssigkeitsausbreitung auf die vier Sprühteller der Rotationsdüse. Diese sind durch ein Labyrinthsystem miteinander verbunden, so daß sich die Flüssigkeit unabhängig von der Flüssigkeitsmenge gleichmäßig auf alle vier Sprühteller verteilt. Die auftretenden Zentrifugalkräfte treiben während der Rotation die Flüssigkeit zur Peripherie der Teller. Dort werden sehr feine Flüssigkeitstropfen gebildet, die über die verzahnte Oberfläche der Tellerränder separiert und in den herabfließenden Produktschleier geschleudert werden. Die gesamte Oberfläche der vier Sprühteller ist offen, so daß es nicht zu Verstopfungen infolge von Verschmutzungen der Flüssigkeiten oder bei hochviskosen Gelen und Ölen kommen kann.
Exakte Dosierung
Die Dosierung der Feststoffe kann volumetrisch (z. B. Dosierschnecke) oder gravimetrisch (z. B. kontinuierliche Waage) erfolgen, wobei die gravimetrische Gewichtserfassung vorzuziehen ist (Abb. 2). Für die Dosierung der Flüssigkeiten werden Dosierpumpen verwendet. Je nach Viskosität und Art der Flüssigkeit kommen Kolben-, Exzenterschnecken-, Membran- oder Schlauchpumpen zum Einsatz. Die Messung der zugesetzten Flüssigkeitsmengen kann volumetrisch über Pumpendrehzahl oder Kolbenhub erfolgen. Auch eine gravimetrische Bestimmung über Mass-Flowmeter oder über Waagen ist möglich, wobei die abnehmende Flüssigkeitsmenge erfaßt wird (Negativ-Verwiegung). Für die Regelung, Steuerung und Gewichtserfassung eignet sich eine PLC-Steuerung.
Rotospray für Düngemittel
Die Verwendung des Rotospray zur Aufbringung von Zusatzstoffen wie Vitaminen und Enzymen auf Futtermittel hat sich bereits bewährt. Das Gerät wird nun auch bei einem Hersteller von verschiedenen Düngemitteln eingesetzt, der in mehreren Werken etwa drei Millionen Jahrestonnen Düngemittel produziert (Abb. 3). Das Granulat, das ein Kornspektrum von etwa 0,5 bis 4 mm aufweist, wird mit flüssigem Staubbindemittel benetzt. Dieses Besprühen wird bisher mit Düsen in einem Fallschacht bzw. auf Förderbändern bewerkstelligt, wobei jedoch die Gleichmäßigkeit der Beschichtung Mängel aufwies.
In Vorversuchen wurden unterschiedliche Granulate (Rollgranulat aus Kalium- und Magnesiumsulfat sowie Preßgranulat aus Kaliumsulfat) mit einem mineralölhaltigen und eigenfluoreszierenden Bindemittel (hochraffiniertes Solvent-Neutralöl) in einem Rotospray 700 getestet. Die Zielsetzung der Vorversuche bestand darin, das Düngemittelgranulat mit einem ausreichenden Flüssigkeitsfilm zu beaufschlagen, um die Benetzung zu optimieren und damit Bindemittel einzusparen. Darüber hinaus gilt es die Staubemissionen beim Handling des Produktes zu reduzieren, da dieses in der Landwirtschaft mit Auswurfmaschinen zur Düngung von Tabakpflanzen auf die Felder ausgebracht wird.
Beim Einsatz des Rotospray muß vor allem beachtet werden, daß der Abrieb des Granulates möglichst gering ist. Ein entstehender Feinanteil von kleiner 0,5 mm bedeutet eine ungleichmäßige bzw. schlechte Verteilung auf den Nährboden der Pflanzen und damit einen Qualitätsverlust.
Vorversuche erfolgreich bestanden
Aufgrund der erfolgreich durchgeführten Vorversuche wird der Rotospray zur Zeit in Langzeitversuchen unter Produktionsbedingungen eingesetzt. Das Gerät ist zu diesem Zweck im Bypass zwischen den Vorlagesilos zur Pufferung der Düngemittelgranulate und einer Bandwaage vor der Verladung auf Eisenbahnwaggons eingebunden. Die Gesamtdurchsatzmenge beträgt rund 200 t/h, wobei etwa 65 t/h über den Rotospray 700 laufen.
Die zu verarbeitende Flüssigkeitsmenge beträgt rund 9 kg auf 1000 kg Feststoffmenge. Das bei Raumtemperatur honigartige Staubbindemittel wird mittels Zahnradpumpe dem Besprühungssystem zudosiert. Dabei ist die optimale Durchsatzleistung des Feststoffes u. a. abhängig von der beizumischenden Flüssigkeitsmenge sowie -konsistenz. Die Zielsetzung der Langzeitversuche besteht nun darin, weitere Betriebserfahrungen hinsichtlich Verschleiß und möglicher Verklebungen im Rotospray zu bekommen.
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