Optimale Feststoffbenetzung

Dipl.-Ing. Dorothee Klöpping

Herkömmliche Feststoffeinarbeitungssysteme machen sich im wesentlichen das Venturi-Prinzip zunutze und saugen die Schüttgüter mittels Unterdruck in die Flüssigkeit ein. Bei diesen Systemen werden neben den Feststoffen auch große Mengen an Luft/Gas eingesogen. Diese Luft hat oft einen negativen Einfluss auf den Gesamtprozess und muss durch aufwendige und kostenintensive Entgasungsschritte entfernt werden.

Das patentierte Centrisol-Dispergiersystem mischt Feststoffe dagegen in Flüssigkeiten ein, ohne Klumpenbildung zu verursachen und Luft einzutragen.

Das kompakte, Platz sparend gebaute System setzt sich zusammen aus Feststoff- und Flüssigkeitsdosierer, Injektor, Produktpumpe und einem speziellen Automatisierungsystem. Gravimetrische Dosierschneckensysteme haben sich für die hochgenaue Dosierung von Feststoffen bewährt, während Verdrängerpumpen, kombiniert mit Durchflussmessgeräten, eine präzise Dosierung von Flüssigkeiten gewährleisten. Die beiden Produktströme werden in dem Injektor zusammengeführt. Eine feine Dispersion entsteht. Das Mengenverhältnis der Produktströme ist frei wählbar.

Der patentierte Injektor besteht aus einem zylindrischen Gehäuse, in dem sich ein Rotor dreht. Die Flüssigkeit wird über die Eintrittsöffnung in der Zylinderwand zugeführt. Der sich drehende Rotor zwingt die Flüssigkeit in eine kreisende Bewegung. Hierbei wirkt die Zentrifugalkraft und drückt den sich bildenden Flüssigkeitsring nach außen gegen die Zylinderwand, während das Zentrum des Rotors frei von Flüssigkeit bleibt. Es bildet sich eine stabile Grenzschicht zwischen Atmosphäre und Flüssigkeit. Der Feststoff wird zentral von oben aufgegeben und gelangt im freien Fall in das flüssigkeitsfreie Zentrum des Injektors. Dort wird er beschleunigt und in den Flüssigkeitsring geschleudert. Der Injektor hat keine einsaugende Wirkung, so dass ein Luft-/Gaseintrag vermieden wird. Die beschleunigten Feststoffpartikel treffen einzeln in die Flüssigkeit ein, wodurch eine optimale Benetzung der Oberfläche sichergestellt ist.

Ursprünglich wurde das Centrisol-Dispergiersystem für die kontinuierliche Produktion entwickelt. Die Vorteile des Centrisol-Prinzips sind jedoch auch für Batchproduktionen von großer Bedeutung. Klumpenbildung, Schaumbildung und Gaseinschlüsse stellen auch hier große Probleme dar. Die Batchproduktionszeit kann durch die Optimierung des Feststoffeintrags und der Pulverbenetzung wesentlich reduziert werden. Reaktionsbegünstigende Feststoffe werden aufgrund ihrer sofortigen feindispersen Verteilung sofort aktiv. Was wiederum eine Steigerung der Produktqualtität bedeuten kann.

Die folgenden Praxisbeispiele verdeutlichen das durch das Centrisol-Dispergiersystem zur Verfügung stehende Prozessoptimierungspotential.

Die Suspensionsherstellung ist ein wesentlicher Prozessschritt in der Produktion von sprühgetrockneten Pulvern. Durch den Einsatz des Centrisol-Dispergiersystems wird eine kontinuierliche und mengenproportionale Produktion der zu versprühenden Suspension möglich. Sie kann just in time hergestellt werden, so dass eine Zwischenlagerung nicht erforderlich ist und eine Entmischung vermieden wird. Die gesamte Oberfläche des Pulvers wird sofort beim Eintritt in die Flüssigkeit benetzt. Aus diesem Grund kann es nicht zur Klumpenbildung kommen. Über das Centrisol-System wird keine Luft eingesogen, demzufolge können zur Schaumbildung neigende Produkte problemlos verarbeitet werden.

Diese Vorteile sind zum Beispiel für die Pigmenteinarbeitung bei der Waschmittelproduktion von Bedeutung.

Das Centrisol-System ermöglicht die hochgenaue kontinuierliche Mengenanpassung der eingesetzten Filterhilfsmittel an die Filtrationsaufgabe. Die Filterstandzeiten werden erhöht, daraus resultiert eine Einsparung an Filterhilfsmitteln und somit eine Reduzierung der Entsorgungskosten. Durch die Just-in-time-Produktion entstehen keine Restmengen, die Suspension wird entsprechend des Bedarfs hergestellt. Des Weiteren werden oxidationsgefährdete Produkte durch die lufteintragsfreie Arbeitsweise geschützt.

Das System ist in geschlossener Ausführung erhältlich. Die Filterhilfsmittel, mit zum Teil karzinogener Wirkung, können nicht in die Umgebungsluft gelangen. Die Gesundheit des Bedienungspersonals wird geschützt.

Die optimale Benetzung der in den Reaktor eingebrachten Feststoffe ist für die Qualität und die Geschwindigkeit des Prozesses ebenso wichtig wie die gleichmäßige Verteilung.

Ein Beispiel aus der Praxis ist die Beschickung von Autoklaven mit Bleicherde. Die Bleicherden werden direkt in dem Fettsäurestrom eindosiert und dispergiert. Die zeitgleiche Beschickung des Autoklaven mit Fettsäure und Bleicherden stellt eine gleichmäßige Verteilung der Feststoffe sicher.

Gelatine wird in vielen Produktionsverfahren eingesetzt, wie zum Beispiel in der Filmindustrie. Die Benetzung und das Lösen des feinen Pulvers stellt besondere Anforderungen an den Prozess und ist häufig geschwindigkeitsbestimmend. Eine luftfreie Einbringung und optimale Benetzung der Gelatinepartikel mit Flüssigkeit können zu deutlichen Verkürzungen von Batchzeiten führen. Durch die spezielle Benetzungstechnik können höhere Viskositäten problemloser verarbeitet werden als mit Venturi-Injektoren.

In der vollautomatischen Ausstattung kann das System für die kontinuierliche und mengenproportionale Produktion eingesetzt werden. Die zeitgleiche Einarbeitung weiterer Pulver ist möglich.

Halle 10.1, Stand J6-J10

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