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Kugel statt Kegel

Optimierte Vakuumkontakttrocknung
Kugel statt Kegel

Kontakttrockner zählen zu den Standardapparaten bei der thermischen Behandlung von Wirkstoffen oder lösemittelbehafteten Feinchemikalien. Mit der Entwicklung des Helixtrockners BD konnten die Schwachstellen konventioneller Konuswendeltrockner beseitigt werden. Der Vakuumkontakttrockner mit Kugelboden genügt allen allgemeinen Anforderungen für die Produktion hochwertiger Wirkstoffe in Mehrproduktanlagen.

Dipl.-Ing. Jürgen Oeß

Die industriell angewandten Trocknungsarten werden nach Art der Wärmezuführung eingeteilt. Am weitesten verbreitet ist die Konvektionstrocknung, bei der die zu trocknenden Güter mit heißem Gas überströmt oder durchströmt werden. Bei der Trocknung von toxischen, explosiven oder lösemittelbehafteten Gütern ist ein Produkthandling unter geschlossenen und inerten Bedingungen unabdingbar. Kontakttrockner, in denen die Wärme durch Kontakt mit beheizten Oberflächen an das Produkt übertragen wird, bieten für diese Anwendungsfälle entscheidende Vorteile. Sie können ohne oder mit nur geringen Mengen an Schleppgas betrieben werden, was eine Lösemittelrückgewinnung vereinfacht. Kreisgassysteme, in denen Energie durch ständiges Aufheizen und Abkühlen des Trocknungsgases vernichtet wird, werden bei reinen Kontakttrocknern nicht benötigt. Der thermische Wirkungsgrad liegt daher bei Kontakttrocknern bei über 90 % im Vergleich zu ca. 70 % bei Konvektionstrocknern. Der Wirkungsgrad bei der Lösemittelrückgewinnung liegt bei Kontakttrocknern bei fast 100 %. Ein weiterer Vorteil ist die Prozessführung bei niedrigem Prozessdruck. Durch Absenkung der Verdampfungstemperatur der zu entfernenden Lösemittel im Vakuum ist eine schonende thermische Behandlung der Produkte möglich. Die Vakuumkontakttrocknung ist daher das Standardverfahren bei der Herstellung hochwertiger Wirkstoffe.
Homogen durchmischt
Kontakttrockner für die diskontinuierliche Verarbeitung von Schüttgütern bestehen im wesentlichen aus geschlossenen Behältern mit Heizmantel oder innen liegenden Heizflächen. Abgesehen von Trockenschränken wird das Produkt durch Bewegung des Gehäuses oder mittels eines Mischwerks durchmischt, um ein homogenes Endprodukt zu erhalten und den Wärmeeintrag zu verbessern. Die Geometrien der Kontakttrocknerbehälter sind vielfältig. Zylindrische Behälter in vertikaler, horizontaler oder schräger Einbaulage finden ebenso Verwendung, wie konische, doppelkonische oder kugelförmige Ausführungen. Bei Trocknern mit rotierenden Mischorganen kommen Schnecken, Wendeln, Breiträumer, Pflugscharen, Kratzer und andere Werkzeuge zum Einsatz, die zum Teil nur für bestimmte Produkte entwickelt wurden. Die Auswahl von Trocknern für die Herstellung unterschiedlicher Produkte in Multi-Purpose-Anlagen ist daher oft schwierig. Eine optimale Trocknerbauform war bislang nicht auf dem Markt, weshalb KMPT mit deutschen Chemie- und Pharmafirmen die Anforderungen der Betreiber von Wirkstoffanlagen an Mehrprodukttrockner zusammengefasst und auf dieser Basis eine neue Trocknerbauform entwickelt hat.
Veränderte Geometrie
Die Krauss-Maffei Mischertrockner MT und Helixtrockner HD erfüllen den Großteil der von der Industrie geforderten Kriterien. Beide Apparate sind Vertikaltrockner mit Konusbehälter, deren Bauform vollständige und schnelle Produktentleerung sicherstellt. Die ständige Produktbewegung im Haufwerk verhindert Agglomeratbildung. Schneeballeffekte durch Abrollen von Produkt auf großen Oberflächen treten nicht auf. Über im Trocknerdeckel installierte Sprühköpfe lassen sich sämtliche Innenoberflächen mit Flüssigkeit intensiv reinigen. Die Aufstellung im Reinraum mit Trennung der Antriebsteile zum freien Zugang im technischen Raum ist sowohl beim MT als auch beim HD möglich. Sämtliche Antriebsteile sind außerhalb des Verfahrensraumes angeordnet und somit zu Wartungszwecken einfach zugänglich. Die Produktdurchmischung ist sowohl mit umlaufender Mischschnecke als auch mit Helix-Mischwerk schonend und effektiv um eine homogene Qualität des Endproduktes sicherzustellen. Der Wärmeeintrag in das Produkt erfolgt über die Heizflächen und nicht durch Reibung, wodurch Kornzerstörung vermieden wird. Es lassen sich sowohl die Behälter als auch die Mischschnecke und die Mischwendel beheizbar ausführen, um die Trocknungsleistung zu verbessern. Der mittlere Wärmeübergang von der Wand an das Produkt ist beim Helixtrockner aufgrund der ständigen Bewegung des Produkts höher, da im Mischertrockner das Produkt nur an der Schnecke gefördert wird. Die Antriebskonstruktion bei Schnecken-trocknern ist aufgrund der doppelten Drehbewegung aufwändiger und somit mit höheren Investitions- und Wartungskosten verbunden. Beim HD-Trockner mit zentralem auf dem Deckel angebautem Mischwerk mit einer Drehbewegung sind diese Nachteile nicht gegeben. Allerdings ist der Einsatzbereich von komplett konischen Wendeltrocknern auf gut rieselfähige Produkte begrenzt. Im unteren Konusbereich wird das Produkt aufgrund der geringen Umfangsgeschwindigkeiten nur mäßig durchmischt, der Raum zwischen den Verstrebungen und der Wendel ist begrenzt und es kann bei fasrigen und klebrigen Produkten zu Produktaufbau und Verstopfung führen.
Um die kritischen Stellen bei konischen Wendeltrocknern zu eliminieren, wurde beim Krauss-Maffei Helixtrockner BD der untere Teil des Konusbehälters durch einen Kugelboden ersetzt. Die Kombination mit einem schräg angestellten Ankerrührer vermeidet in diesem Bereich Mischungszwickel. Die Durchmischung wird durch höhere Umfangsgeschwindigkeit entscheidend verbessert und ermöglicht so einen Einsatz auch für schwer fließende Produkte. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der reduzierten Behälterhöhe, was nicht nur den Platzbedarf reduziert, sondern auch die mechanische Belastung auf die Welle verringert. Die notwendigen Wandabstände zwischen Rührwerk und Behälterwand können damit halbiert werden. Dies wird zudem unterstützt durch die niedrigeren Fertigungstoleranzen für Kugelböden im Vergleich zu Konen mit geringem Durchmesser. Zur optimalen Inspektion der produktberührten Teile kann bei kleineren Behältern der Deckel aufgeklappt und das Mischwerk komplett ausgeschwenkt werden.
Halle 9, Stand 235
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