Wirbelschicht schafft Vorteile

Zu den Agrochemikalien zählen Produkte für Landwirtschaft- und Gartenbau wie Herbizide, Insektizide, Fungizide oder Düngemittel. Die Produktion erfolgt meist in großen Tonnagen. Wirtschaftliche Verfahren und die Entwicklung fortschrittlicher Produktmerkmale sind Voraussetzung für den Markterfolg. Bei aktiven Wirkstoffen kommt der Formulierung des Endproduktes in Hinblick auf sichere Handhabung und ökologische Unbedenklichkeit erhebliche Bedeutung zu. Der Herstellungsprozess im Wirbelschichtapparat beginnt mit der Mischung der Rohkomponenten entsprechend der Rezeptur. Über geeignete Beschickungseinrichtungen, beispielsweise eine Differenzialdosierwaage, gelangen sie dann kontinuierlich in den Wirbelschichtapparat. In der Trocknungskammer wird das Produkt mittels Zuluft durch einen Siebboden fluidisiert, wobei die Trocknungsdauer von der Aufgabefeuchte des Produktes und dem Feuchteabgabeverhalten des Granulates abhängt. Das Produkt kann auf Restfeuchten weit unter 1 Gew.% abgetrocknet werden, die Verweilzeit im System ist über die Produktmenge im Apparat einstellbar. Nach Erreichen des gewünschten Restfeuchtegrades verlässt das Produkt die Trocknungskammer und kann dann einer Verpackungsanlage übergeben oder im Big Bag gelagert werden, wobei das nicht der Spezifikation entsprechende Material nach einem Siebschritt den vorgeschalteten Verfahrensschritten zurückgeführt werden kann.

Agrochemikalien müssen leicht handhabbar, gut auszubringen und stabil zu lagern sein. Diese hohen Ansprüche erfüllen verkapselte, wasserdispergierbare Granulate, die z. B. ein vorzeitiges Auswaschen der Wirkstoffe verhindern und eine an die Pflanzen angepasste Wirkstofffreigabe ermöglichen. Einige Herbizide oder Fungizide werden zu in Wasser dispergierbaren Granulaten verarbeitet und anschließend kontinuierlich in der Wirbelschicht getrocknet. Bei modernen, hochaktiven Substanzen muss die Umgebung vollständig vor einer Kontaminierung geschützt sein. Dazu gehört, dass Kreuzkontaminationen beim Produktwechsel absolut ausgeschlossen sind, aber gleichzeitig der Reinigungsaufwand und die Stillstandszeiten für diese Stationen minimal bleiben.

Die Beschichtung von Pflanzenschutz- oder Düngemitteln hat verschiedene Zielsetzungen. Die einfachste Forderung ist die nach besseren Handlings- und Lagereigenschaften wie gutes Ausbringungsvermögen, Staubfreiheit und Stabilität. Bei Batch-Wirbelschichtanlagen kann man den Coating-Prozess durch ein spezielles Anlagen-Setup (z.B. Wurster-Verfahren) optimieren. Bei der Granulation benetzen die Flüssigkeitstropfen die fluidisierten Primärpartikel und trocknen auf der Oberfläche ab. Der Vorgang des Benetzens und Trocknens erfolgt vielfach, so dass im Idealfall schalenförmig aufgebaute Granulate entstehen. Die Granulate besitzen im Gegensatz zu klassischen Agglomeraten (Himbeerstruktur) eine runde und kompakte Form (Zwiebelschalenstruktur). Das Endprodukt ist staubfrei und fließfähig. Auf diese Weise können Herbizide, Fungizide oder Insektizide (z. B. Netzschwefel-Suspensionen, Maneb oder Mancozeb) verarbeitet und hergestellt werden. Durch die Auswahl geeigneter Parameter lässt sich mit diesem Verfahren der Feuchtegehalt bzw. die Korn- und Partikelgrößenverteilung in Hinblick auf das gewünschte Endprodukt einstellen. Eine Kombination der Wirbelschicht-Agglomeration und Wirbelschicht-Sprühgranulations-Trocknung ergibt sich, wenn eine feststoffhaltige Lösung auf einen Träger aufgesprüht wird. Biologische Pflanzenschutzmittel, basierend auf pilzlicher Biomasse, können in dieser Weise mit einer definierten Konzentration auf einem Träger abgeschieden werden.

Über die im Apparat eingebauten Sprühdüsen wird der aktive Fermenter mit einem definierten Feststoffgehalt auf die kontinuierlich zugeführte Trägersubstanz aufgebracht. Wichtig ist, dass die Prozessführung extrem schonend erfolgt, damit die Sporenaktivität nicht beeinträchtigt wird. So lassen sich wasserlösliche Granulate mit einer definierten Anzahl Pilzsporen pro Gramm Endprodukt herstellen. Die Beherrschung der der technologischen Besonderheiten der verschiedenen Prozesse ist ein weiterer entscheidender Faktor, um im Rahmen der Formulierung hochmoderner und komplexer Pflanzenschutzmittel ein rundes Gesamtkonzept bieten zu können.

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Wirbelschichtverfahren lassen sich nicht nur zum effizienten Trocknen einsetzen. Sie eignen sich auch für intensive Mischvorgänge, wobei hohe spezifische Oberflächen erzeugt werden. Mithilfe von Sprühtechniken, d. h. Düsensystemen, die entweder von oben (Top-Spray) oder von unten (Bottom-Spray) das fluidisierte Pulver mit Binder- oder Flüssigkeitssystemen besprühen, können funktionelle Eigenschaften formuliert und die anwendungstechnischen Eigenschaften hinsichtlich Handling, Ausbringung und Dispergierbarkeit gezielt verbessert werden. In der Wirbelschicht lassen sich Agglomerations- und Granulationsverfahren, Coating- und Sprühgranulationstrocknungsprozesse durchführen. Je nach Anwendung, Komplexität der Prozessschritte, Produktionsmengen und Produktwechselhäufigkeiten bietet sich entweder ein kontinuierlicher oder chargenweiser Betrieb an. Unabhängig von der Betriebsart sollten in jedem Fall hohe Ansprüche an die apparative Umsetzung gestellt werden: Sorgfältige Ausführung der Maschinen und sichere, kontaminationsfreie Funktion sind Voraussetzung.

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