Hanf ist vielseitig verwendbar. Aus den Samen lassen sich Mehl, Speiseöle, Ölfarben, Schmierstoffe und Reinigungsmittel gewinnen, aus den Stängeln Fasern für Textilien und Seile und aus den Blütenständen Harz. Das Harz findet als Arzneimittel, aber auch als Genuss-/Rauschmittel Verwendung.
Cannabis ist inzwischen in vielen Ländern als Heilmittel freigegeben. Entsprechend steigt das wirtschaftliche Interesse an diesem Produkt, der Markt entwickelt sich rasant. Die interessantesten Bestandteile für medizinische Anwendungen sind die Cannabinoide, insbesondere THC (∆-Tetra-Hydrocannabidiol) und CBD (Cannabidiol), die – je nach Pflanzensorte- in unterschiedlichen Konzentrationen vorliegen.
THC wird unter anderem zur Behandlung von Allergien, in der Schmerztherapie, bei Angststörungen, Essstörungen, Migräne und auch in der Krebstherapie eingesetzt. CBD wird in Nahrungsmitteln, Cremes, Shampoos und Körperlotionen verwendet. Es ist nicht psychoaktiv, wirkt aber schmerzstillend, entzündungshemmend und stimmungsaufhellend. Neben THC und CBD lassen sich aus Hanfsamen beispielsweise gesättigte Fettsäuren, Beta-Carotine, Omega-3-Fettsäuren und Vitamin E gewinnen.
Zur Trennung der hitzeempfindlichen Komponenten wie THC und CBD von Verunreinigungen bedarf es schonender Trennverfahren. Eine sehr erfolgreiche Lösung hierfür ist die Dünnschicht-/Kurzwegdestillation.
Der Alzenauer Spezialist für Kurzwegdestillation UIC hat für diesen sensiblen Anwendungsbereich bereits zahlreiche Vakuum-Destillationsanlagen in den unterschiedlichsten Ausführungen geliefert und in Betrieb genommen. Das Unternehmen ist in der Lage, seine Anlagen apparate- und verfahrenstechnisch auf die jeweiligen anwendungstechnischen Besonderheiten hin auszulegen.
Wischsystem senkt Verweilzeit
Für die Trennung von hochsiedenden Stoffgemischen und im besonderen Maße von hitzeempfindlichen Produkten stellt die Feinvakuum-Destillation eine elegante Möglichkeit dar, diese in einen schwerer flüchtigen Rückstand und ein leichter flüchtiges Destillat zu trennen. Um die während der Destillation auftretende thermische Beanspruchung sensibler Stoffe und die daraus resultierenden unerwünschten Veränderungen, wie Zersetzung, Polymerisation und Strukturveränderungen, zu minimieren, müssen verfahrenstechnische Maßnahmen getroffen werden, die die Ursachen für diese Veränderungen (Aufenthaltszeit und hohe Temperatur) weitgehend eliminieren.
Die Aufenthaltszeit für thermo-sensible Stoffe in der heißesten Zone, der Verdampfungszone, wird mimimiert, indem das zu verdampfende Produkt durch ein Wischsystem auf der Verdampferoberfläche zu einem dünnen Film verteilt wird. Somit befindet sich im Verdampfer ein sehr geringes Produktvolumen. Daraus wiederum resultiert eine entsprechend kurze Verweilzeit von bis zu wenigen Sekunden. Das Wischsystem schafft gleichzeitig ideale Bedingungen für den Stofftransport und den Wärmeübergang.
Der Siedepunkt eines Stoffes lässt sich darüber hinaus durch Anlegen von Unterdruck verringern. Mit fallender Temperatur nimmt die Zersetzungsrate thermisch empfindlicher Stoffe überproportional ab. Bei einer Destillation im sogenanntem Feinvakuum, bei einem Druck hinunter bis 0,001 mbar, ist eine Siedepunktserniedrigung um bis zu ca. 250° möglich. Damit eine Destillation bei diesem Vakuum möglich wird, muss der Verdampfer nach bestimmten konstruktiven Anforderungen gefertigt sein.
Anforderungen an die Anlagen
In sogenannten Kurzwegdestillationsanlagen hat man diese Anforderungen verwirklicht. Neben den bereits beschriebenen Prozessbedingungen sind für den wirtschaftlichen und sicheren Betrieb einer Destillationsanlage für Labor und Technikum weitere Anforderungen einzuhalten. Dazu gehören:
- Die Anlage muss einfach zu bedienen sein.
- Anpassungen an geänderte Aufgabenstellungen müssen rasch vorgenommen werden können.
- Die Anlage sollte modular konzipiert sein.
- Der Platzbedarf für eine Anlage muss durch kompakte Bauweise möglichst niedrig sein.
- Die Anlage sollte verfahrbar sein, um ihre Flexibilität zu erhöhen.
Diesen Forderungen kommen die von der UIC gefertigten Kurzweg-Destillationsanlagen nach. Entsprechend den unterschiedlichen Anforderungen von Labor und Technikum stehen zwei Baureihen von Verdampferanlagen zur Verfügung.
Für Laboranwendungen hat sich die Anlagenbaureihe KDL 5 mit einem Verdampfer aus Borosilikatglas 3.3 bewährt. Der eingesetzte Werkstoff Glas gestattet die visuelle Kontrolle des Destillationsvorganges, wodurch der Anwender einfach Informationen über den Ablauf des Destillationsprozesses gewinnen kann, beispielsweise die Produktverteilung, Blasenbildung oder Spritzen.
Als Technikumsanlage für Prozess- und Verfahrensentwicklung, für die Kleinproduktion und auch für Up-Scaling-Versuche wurde die Anlagenbaureihe KD 6 entwickelt, die speziell die an sogenannte small-scale production units gestellten Anforderungen erfüllt. Das Herzstück der Anlage ist ein Verdampfer aus Edelstahl 1.4571. Aufgrund des besseren Wärmeüberganges von Metall im Vergleich zu Glas sind wesentlich höhere spezifische Verdampferleistungen gegenüber Laboranlagen aus Glas möglich.
Flexibles Baukastensystem
Beide Baureihen KDL 5 und KD 6 basieren auf einem Baukastensystem, mit dem flexibel auf unterschiedliche Anforderungen reagiert werden kann. Die notwendigen Funktionsgruppen (Module) sind leicht auszutauschen bzw. zu ergänzen.
Das modulare Baukastensystem bietet folgende Vorteile:
- Standardisierte Komponenten ermöglichen kurze Lieferzeiten.
- Ein entsprechender Lagerbestand ermöglicht kurzfristige Ersatzteillieferungen.
- Anlagen können individuell nach Anwenderwunsch gefertigt werden.
- Das Preis-Leistungs-Verhältnis ist günstig.
Für die Baureihe KDL 5 und KD 6 stehen vielseitige Optionen und Ausstattungsvarianten bereit. Somit kann auf einfache Weise eine universelle Mehrzweckanlage (multi-purpose) oder eine Anlage gezielt für spezifische Anwendungen konfiguriert werden.
Weitere wichtige technische Daten der Kurzwegdestillationsanlagen KDl 5 und KD 6 für Labor- und Technikumsaufgaben bis zur Small-Scale-Produktion sind:
- Verdampferfläche: 5 bzw. 6 dm²
- Typischer Durchsatz: 0,5 bis 1,5 bzw. 3 bis 5 kg/h
- Wischersystem: selbstreinigendes Rollenwischsystem
- Verdampfertemperatur: bis 350 °C
- Betriebsdruck für Destillation: bis 0,001 mbar (produktabhängig)
- Beheizung: Thermalöl
Alle Anlagen verfügen über getrennte Heizkreisläufe für Verdampferfläche, Innenkondensator, Rückstandsaustrag und Destillataustrag. Neben den Anlagen für Labor und Technikum konzipiert UIC auch größere Vakuum-Destillationsanlagen für den industriellen Einsatz mit Durchsätzen von bis zu mehreren Tonnen pro Stunde individuell und liefert sie schlüsselfertig.
Suchwort: cav0618uic
Halle 5.1, Stand A76
Autor: mICHAEL sCHWEGLER
Leiter Vertrieb,
UIC
Autor: Dr. Daniel Bethge
Leiter Anlagenplanung,
UIC
Hier finden Sie mehr über:
