Kontinuierlich auf der ganzen Linie

Dipl.-Ing. Gernot Ingenerf

Abbildung 1 zeigt einen kontinuierlichen Gesamtprozess zur Herstellung von Tabletten aus einer verwogenen Ausgangs-Pulvermischung. Zur Festlegung der Produktionscharge wird das Ausgangsprodukt im Batch-Mixer eingewogen. Der sich anschließende Prozess erfolgt durchgehend kontinuierlich und beginnt mit der taktweisen Übergabe an eine Differential-Dosierwaage, die die Pulvermischung in den Feuchtgranulator übergibt. Das erzeugte Feuchtgranulat wird in der Wirbelschicht kontinuierlich getrocknet und an einen Feingranulator übergeben. Das fertige Granulat kann entweder in Container abgefüllt oder mit weiteren Additiven kontinuierlich vermischt und direkt an die Tablettenpresse weitergeleitet werden.

Die im Feuchtgranulator CB hergestellten Produkte gelangen direkt über eine Aufgaberutsche in den Wirbelschichttrockner WT. Das Feuchtgranulat wird in der Wirbelschichtanlage durch speziell aufbereitete Warmluft fluidisiert.

Die mehrstufige Ausführung der Wirbelschichttrocknungsanlage erlaubt eine optimale Anpassung der Trocknungslufttemperatur sowie der Luftgeschwindigkeit an die Produkterfordernisse. In der Ablufthaube des Trockners integrierte Hochleistungs-Filterpatronen halten das gesamte Produkt während des Trocknungsschrittes im Aggregat zurück. Die Abreinigung der Filterpatronen erfolgt zyklisch nacheinander ohne Unterbrechung des Produktionsbetriebes.

Nach dem Durchlaufen der Trocknungszonen wird das Trockengranulat über eine Zellradschleuse an eine Zwangssiebmaschine, den Feingranulator, übergeben. Dieser sorgt für eine gleichmäßige Korngröße.

Granulate neigen aufgrund ihrer Feuchtigkeit und Thermoplastizität zum Verkleben. Daher ist eine Unterstützung des Verfahrens durch Vibration empfehlenswert.

In der beschriebenen Variante arbeitet die Anlage als Einmassenschwingsystem. Die Steuerung des Wirbelschichtapparates erfolgt mit einer Frequenz von 12 Hz und einer Amplitude von ca. 3 bis 5 mm. Das Einmassenschwingsystem verbessert die Durchmischung, den Transportfluss und die Fluidisation des Pulvers bei niedriger Luftgeschwindigkeit.

Der Zuluftverteiler ist eine wärmeisolierte Wanne aus Edelstahl, die das Untergestell mit dem Schwingsystem bis in die Höhe des Siebbodens allseitig umschließt und bei geschlossener Ablufthaube den Trockner an der Maschine nach unten hermetisch abschließt. Seitlich besitzt der Zuluftverteiler je nach Anzahl der Zonen entsprechende Lufteintrittsstutzen. Zum Ablauf von Reinigungsflüssigkeit sind im unteren Wannenteil je Zone ein Schmutzwasserablauf mit pneumatisch betriebenem Ablaufventil installiert. An der Abgabeseite des Zuluftverteilers befindet sich ein Abgabeschacht, in den das Produkt vom Siebboden fällt. Anschließend wird das Produkt durch die an dieser Stelle angeflanschte Zellradschleuse ausgetragen.

Der Anströmboden ist ein einteiliges, auf einem umlaufenden Tragrahmen geschweißtes Lochblech. Er liegt auf einem Auflagekragen im Zuluftverteiler auf der Nahtstelle zur Ablufthaube. Zusammen mit der Schwingbewegung übernimmt der Anströmboden den Transport des Produktes von der Aufgabe durch die verschiedenen Trocknungszonen bis zum Ausfallschacht.

Die Ablufthaube ist auf der Längsseite drehbar gegenüber dem Zuluftverteiler gelagert. Sie hat integrierte, pneumatisch unter Abkopplung vom Unterdruck des Abluftventilators abreinigbare Filter. Die Haube ist über Schnellspannverschlüsse mit dem Unterkasten verbunden und lässt sich zu Reinigungs- und Inspektionszwecken aufklappen. Der Öffnungswinkel ist so gewählt, dass ein leichter Austausch der Filterpatronen möglich ist.

In Höhe der Filteroberkante sind Ober- und Unterteil der Ablufthaube durch eine waagerechte Trennwand mit zylindrischen Ausbrüchen für die dort gelagerten Rotationsluftdüsen zur Filterabreinigung getrennt. Im Normalbetrieb kann die Luft durch diese Ausbrüche, nach dem sie die Filterpatronen von außen nach innen durchströmt hat, frei passieren. Beim Reinigen verschließen zylindrische Luftabschlussklappen die Ausbrüche.

Oberhalb des Produktausfallschachtes ist ein pneumatisch klappbares Wehr integriert. Es stellt sicher, dass bereits beim Anfahren Gutprodukt mit der erforderlichen Restfeuchte die Anlage verlässt. Zudem sichert es eine gleichmäßige Schichthöhe über die gesamte Fläche des Trockners.

Im Inneren der Ablufthaube sind zylindrische Hochleistungsfilterpatronen installiert, die die feuchtigkeitsbeladene Abluft von Feinstpartikeln reinigen. Das Filtermaterial der Patronen ist lamellenartig gefaltet und wird von einem innenliegenden Edelstahlblechmantel gestützt. In eine Dichtungsfuge, die konzentrisch zum Außenrand der Filterpatrone verläuft, wird ein Dichtring eingelegt. Dieser trennt am eingebauten Filter die Rohgas- von der Reingasseite.

Im Normalbetrieb tritt die Luft durch den Lamellenmantel in das Filterinnere ein, wobei die Filtration an der Oberfläche eine PTFE-Membran übernimmt. Wird eine Filterpatrone abgereinigt, so wird der Abluftstrom aus der Filterpatrone durch pneumatisches Herunterdrücken des Verschlussdeckels unterbrochen. Gleichzeitig wird die Rotationsluftdüse mit Druckluft beaufschlagt. Tangential auf dem Düsenarm angeordnete Bohrungen sorgen für eine Rotationsbewegung während des Abreinigungszyklus.

Beim Austritt des Produktes aus dem Agglomerator fällt dieses vom Siebboden in die Auslaufrutsche des Zuluftverteilers und wird getaktet durch eine pneumatisch betätigte, oszillierende Flügelschleuse ausgetragen. Die Abdichtung des Drehflügels gegenüber dem oberen und unteren Deckel erfolgt mit Hilfe einer flexiblen Membrane, die zwischen den Deckeln und dem Schleusenkorpus eingeklemmt ist. In den zwischen Deckel und Membrane vorhandenen Zwischenraum wird mit Druckluft ein leichter Überdruck erzeugt, der die Membrane an das Flügelrad anpresst. Die mechanische Produktbeanspruchung wird dadurch minimiert. Zur Kontrolle der Produktrestfeuchte kann im Produktaustragsbereich ein Sensor installiert werden, der mittels NIT-Technik oder Mikrowellen-Technik die Produktrestfeuchte online misst.

Eine Wand trennt Produktions- und Luftaufbereitungsraum voneinander.

Die Zuluft wird grob gefiltert, eventuell vorgeheizt oder konditioniert von einem Radialventilator angesaugt. Anschließend wird die Prozessluft auf die einzelnen Zuluftsektionen aufgeteilt, einzeln erwärmt sowie direkt vor Eintritt in den Trockner über Hepa-Filter aufbereitet. Die Luftverteilung lässt sich über einzelne Klappen einstellen. Abluftseitig wird die mit Feuchtigkeit beladene Prozessluft von einem Radialventilator über einen Polizeifilter gesaugt und über einen Schalldämpfer nach außen geführt.

Die Luftmenge wird im Ansaugrohr gemessen und über den mit Frequenzumformer betriebenen Zuluftventilator geregelt. Der ebenfalls mit einem Frequenzumformer betriebene Abluftventilator regelt den in der Trocknungsanlage benötigten Unterdruck. Die Ablufttemperatur in der letzten Trocknungszone lässt eine genaue Aussage über den Produktrestfeuchtegehalt zu.

Weitere Prozessparameter sind die Feuchtegehalte von Zu- und Abluft sowie die Schichthöhe in der Anlage. Außerdem wird auch die kontinuierliche gravimetrische Produktdosierung registriert.

Die gesamte Granulations- und Trocknungslinie wird automatisch über SPS-Steuerung kontrolliert und arbeitet rezepturgesteuert. Die wichtigsten Verfahrensdaten werden dokumentiert und entsprechend der Produktionscharge ausgedruckt.

Die Vorteile eines vollautomatischen Prozesses liegen in der Bedienung ohne manuelle Eingriffe. Kontaminationsrisiken für den Bediener durch das geschlossene System bestehen nicht, ferner wird für den Betrieb weniger Bedienungspersonal benötigt.

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