Startseite » Chemie » Anlagen (Chemie) »

Mischen und dispergieren im Schongang

Anlagen (Chemie)
Mischen und dispergieren im Schongang

Bei der Herstellung von Mischprodukten in der chemischen und pharmazeutischen Industrie ist heute eine schonende Verarbeitung der Inhaltsstoffe Pflicht. Wichtig dabei: Fehlerquellen im Produktionsprozess müssen vermieden und die Verarbeitung dennoch effizient durchgeführt werden. Mit der IKA Standard Production Plant SPP können alle Grundoperationen der Misch- und Dispergiertechnik schonend durchgeführt werden.

Ralf Schüle

Die klar durchdachte Konzeption und der Einsatz erprobter Maschinen erlauben bei der SPP eine einfache Bedienung und gewährleisten eine hohe und gleichbleibende Misch- und Dispergierqualität. Die Mischanlage besteht im Wesentlichen aus einem konischen Behälter, einem Schrägblattrührer, einer Umlaufleitung und einer Pump- und Inline-Dispergiermaschine. Aufgrund der speziellen Behältergeometrie zeichnet sich die Mischanlage durch eine sehr niedrige Bauhöhe aus. Optional kann der Behälterdeckel mithilfe einer Kippvorrichtung geöffnet werden. Dadurch ist bei minimalem Platzbedarf ein einfacher Zugang zum Behälter für die Beschickung, anfallende Wartungsarbeiten und Sichtkontrollen möglich.
Verschiedene elektrische Steuerungen – angefangen bei einer einfachen Handsteuerung bis hin zu einer vollautomatischen Steuerung mit Benutzer- und Rezeptverwaltung – können realisiert werden. Das Automatisierungssystem ist in verschiedenen Ausbaustufen realisierbar und die Integration in bestehende Leitsysteme jederzeit möglich.
Standardmäßig stehen acht verschiedene Anlagengrößen mit Nutzvolumina zwischen 25 und 4000 l zur Verfügung. Damit ein einfaches und zuverlässiges Scale-up gewährleistet ist, wurde schon bei der Entwicklung der Anlagenreihe auf eine geometrische Vergleichbarkeit der einzelnen Anlagenteile geachtet. Die modulare Bauweise der Anlage ermöglicht eine optimale Anpassung an die jeweiligen Kundenanforderungen.
Im Mittelpunkt der Standard Produktion Plant (SPP) steht eine direkt in den Behälterauslass eingebaute Pump- und Inline-Dispergiermaschine DBI (Direct Batch Inline). Unterschiedliche Verfahrensschritte bei der Herstellung von chemischen oder pharmazeutischen Produkten erfordern die Trennung der Pumpenzone von der Dispergierzone. Der am Einlass der Dispergiermaschine angebrachte Bodenrührer, dessen Rührerflügel direkt in den konischen Teil des Behälters hineinragen, sorgt für eine starke Turbulenzentwicklung. Gerade bei Mindermengen und hohen Viskositäten unterstützt dieser zusätzliche Rührer das Homogenisieren und sorgt so für ein gutes Durchmischen. In Kombination mit dem von oben angetriebenen zweiarmigen Ankerrührer mit Blattelementen und feststehendem Strömungsbrecher ergibt sich eine nahezu perfekte Durchmischung des Behälterinhaltes. Die erste Stufe des DBI ist als reine Pumpstufe ausgelegt. Hiermit kann das zu bearbeitende Produkt ohne Scherung durch die Umlaufleitung rezirkuliert werden oder sie dient als Produktaustragspumpe. Der Einsatz als CIP-Pumpe ist ebenso vorgesehen. Dies erspart eine zusätzliche CIP-Pumpe. Die zweite Stufe des DBI dient als Dispergierstufe. Um eine hohe Dispergierqualität zu erreichen, wurde eine geeignete Rotor/Stator-Kombination gewählt. Die daraus resultierenden hohen Scherkräfte garantieren feinste Tröpfchen- und Partikelgrößen und eine sehr gute Langzeitstabilität der hergestellten Emulsionen und Suspensionen.
Feinste Tröpfchen
Die beiden Stufen sind mit einem Membranventil miteinander verbunden. Dies wird je nach Bearbeitungsschritt geöffnet oder geschlossen. Der spezielle Pumprotor der ersten Stufe versorgt die Dispergierstufe selbst bei hohen Viskositäten von mehr als 100 000 mPas mit der erforderlichen Produktmenge. Dies ist ein enormer Vorteil gegenüber herkömmlichen Mischanlagen, die das Fördern nur in Verbindung mit groben, uneffektiven Generatoren erlauben. Während des Dispergiervorganges kann somit der Behälterinhalt bis zu zwanzig Mal in der Stunde umgewälzt und homogenisiert werden. Soll das Produkt nur schonend zirkuliert werden, z. B. zum Abkühlen ohne Scherbeanspruchung, wird das Membranventil zwischen den Stufen geschlossen. Der Produktaustrag erfolgt allein über die Pumpstufe des DBI. Eine zusätzliche Austragspumpe ist nicht notwendig.
Die Zufuhr fester oder flüssiger Additive wie Pulver, Pasten oder Flüssigkeiten erfolgt ohne zusätzliches Vakuum im Mischbehälter über einen oder mehrerer seitlich am DBI angebrachten Zuführtrichter direkt in die Dispergierzone. Dadurch erfolgt eine sofortige Benetzung und Verteilung. Das bei der Zugabe von Pulver unter Vakuum über den Behälterdeckel übliche Anhaften des Pulvers an der Behälterdeckelwand entfällt. Ebenso wird ein Durchschlagen von unbenetzten Pulvern in den Behälter vermieden.
An ingenious design and the use of proven machines enable easy handling and guarantee excellent, consistent mixing and dispersion quality. The mixing unit essentially consists of a conical vessel, a diagonal blade stirrer, a bypass pipe and a pumping and inline dispersing machine. Due to its special vessel configuration, the mixing unit has a very low height. The vessel lid can optionally be opened by means of a tilting mechanism. This permits easy access to the vessel for feeding, maintenance and visual inspections, but requires only minimal space.
Various electrical controls can be implemented – from a simple manual control to a fully automatic control system with user and recipe management. The automation system is upgradable and integration into an existing control system is possible at any time.
Eight different standard unit sizes are available with volumes from 25 to 4000 l. In order to ensure simple and reliable scale-up applications, attention was paid when developing the unit series to designing individual parts with similar geometry. The modular unit philosophy allows optimal adaptation to each customer’s requirements.
The heart of the Standard Production Plant (SPP) is a Direct Batch Inline (DBI) pumping and inline dispersing machine, which is built directly into the vessel discharge. Various process steps in the manufacture of chemical or pharmaceutical products demand that the pumping zone be separated from the dispersion zone. The bottom stirrer, which is attached to the inlet of the dispersing machine and has stirring blades that reach directly into the conical part of the vessel, ensures strong turbulences. Particularly when small volumes and high viscosities are involved, this additional stirrer supports the homogenising process and therefore provides good mixing. In combination with a two-armed anchor stirrer fitted with blade elements and a fixed flow breaker that is powered from above, optimal mixing of the vessel content is guaranteed.
The first stage of the DBI is designed as a pumping stage. The product to be processed can thus be re-circulated through the bypass pipe without any shearing; alternatively, the stage can serve as a product discharge pump. It can also be used as a CIP (cleaning in place) pump, so that a separate pump for CIP is not necessary. The second DBI stage is a dispersion stage.
A suitable rotor-stator combination was chosen in order to achieve a very high dispersion quality. The resulting high shearing forces lead to very fine droplet and particle sizes as well as excellent long-term stability of the emulsions and suspensions produced.
Very fine droplets
The two stages are connected to one another by a diaphragm valve. This valve is either opened or closed, depending on the process step. The special pumping rotor in the first stage supplies the dispersion stage with the exact product quantity required, even at viscosities of more than 100,000 mPas. This is an enormous advantage compared to conventional mixing units that only allow handling in connection with coarse, ineffective generators. The vessel content can thus be circulated and homogenised up to 20 times an hour during the dispersion process. If the product needs to be circulated gently (for cooling without shear stress, for example), the diaphragm valve between the two stages is closed. In this case, the product is discharged solely via the DBI’s pumping stage. A separate discharge pump is not necessary.
Solid or liquid additives such as powders, pastes and liquids are fed without additional vacuum in the mixing vessel by means of one or more hoppers attached to the side of the DBI and leading directly into the dispersion zone, where they are immediate wetted and distributed. The adhesion of the powder to the vessel lid wall that generally occurs when powders are added via the vessel lid under vacuum is avoided. Furthermore, unmoistened powders are prevented from entering the vessel.
Online-Info www.cav.de/1310437
Unsere Webinar-Empfehlung
Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

cav-Produktreport

Für Sie zusammengestellt

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Hier finden Sie aktuelle Whitepaper

Top-Thema: Instandhaltung 4.0

Lösungen für Chemie, Pharma und Food

Pharma-Lexikon

Online Lexikon für Pharma-Technologie

phpro-Expertenmeinung

Pharma-Experten geben Auskunft

Prozesstechnik-Kalender

Alle Termine auf einen Blick


Industrie.de Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de