Von pastös bis rieselfähig

Andreas Weber

Weil die Trocknung meist am Ende einer Prozesskette steht, wird die Produktqualität maßgeblich durch den Trocknungsvorgang beeinflusst. Zur produktschonenden Vakuumkontakttrocknung von feuchten Feststoffen aus sämtlichen Bereichen der Prozessindustrie, haben sich neben nicht-durchmischten Systemen wie Hordenschränken, die meist zur Trocknung kleinerer Feststoffmengen verwendet werden, mittlerweile drei Systeme etabliert – die Taumel-, Horizontal- und Vertikaltrocknung. Bei allen drei Systemen findet eine Produktumwälzung während der Trocknung statt. Beim Taumeltrockner erfolgt diese per Schwerkraft, bei horizontalen bzw. vertikalen Systemen per Mischorgan. Die Temperierung wird beim Taumeltrockner über den Mantel reguliert, bei horizontalen bzw. vertikalen Systemen hingegen erfolgt sie darüber hinaus optional über das Mischorgan. In einer dazugehörigen Lösemittelrückgewinnungsanlage wird der Brüden kondensiert und gesammelt, um in der Regel an den Anfang der Prozesskette zurückgeführt zu werden. Von den drei Systemen ist der horizontale Vakuumkontakttrockner derzeit historisch bedingt am weitesten verbreitet. Bei diesem Verfahren wird das Gut über eine an zwei Stirnflächen gelagerte Welle zur verbesserten Wärmeübertragung durchmischt. Das System eignet sich durch die beidseitige Lagerung vor allem zum Trocknen von kohäsiven Feststoffen mit ausgeprägter Umbruchphase beim Übergang von freier zu gebundener Restfeuchte. In der Anwendung von horizontalen Trocknungssystemen sind allerdings Probleme bei der Verarbeitung von Feinchemikalien, Pharmaprodukten oder Lebensmitteln bekannt, die vor allem durch die produktberührte Lagerung entstehen können. Für die Betreiber entsteht daraus ein erhöhter Kontrollaufwand, um die angestrebte Produktqualität zu gewährleisten. Ein notwendiges zweites Wellenlager samt Abdichtung verursacht bei diesen Systemen zudem höhere Anschaffungs- und Wartungskosten. Nicht zuletzt bereitet das derzeit weit verbreitete horizontale Trocknungssystem aufgrund der ungünstigen Geometrie häufig bei der Entleerung Probleme durch große Rückstandsmengen. Denn gerade bei hochwertigen Produkten wie zum Beispiel bei Spezialchemikalien oder Pharmawirkstoffen zählt schließlich jedes Gramm an ausgetragenem Produkt.

Deutlich geringere Rückstandsmengen sind demzufolge ein klarer Vorteil von vertikalen Trocknern. Aufgrund des konischen Bodens wird hier der Produktaustrag erleichtert, was höhere Produktausbeuten ermöglicht. Zudem verfügen vertikale Systeme lediglich über ein anstatt zwei Lager, das darüber hinaus nicht produktberührt ist. Vor diesem Hintergrund hat Ekato zwei unterschiedliche Apparate mit vertikaler Bauart für das Trocknen von Feststoffen entwickelt. Vornehmlich für rieselfähige Güter findet der Feststoff-Paravisc in Solidmix-VST-Apparaten (vertikaler Schüttguttrockner) Verwendung. Speziell zum Verarbeiten von pastösen und schlecht fließenden Medien wurde das Isopas-Mischwerk entwickelt, das in Solidmix-VPT-Apparaten (Vertikaler Prozesstrockner) verwendet wird. Neben der speziellen Geometrie verfügt der Solidmix-VPT über einen Stromstörer, der ein Mitrotieren des Produktes verhindert und somit auch bei kritischen Fließeigenschaften eine homogene Durchmischung gewährleistet. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, einen Temperaturfühler im konischen Behälterteil vorzusehen sowie die Option, in den Stromstörer eine weitere Temperaturmessung zu integrieren, um so einen elementaren Prozessparameter redundant und direkt im Produkt zu erfassen.

Eine GMP-gerechte Konstruktion kann für beide Apparate problemlos realisiert werden. Zudem verfügen beide Ausführungen über die Möglichkeit, Proben ohne Unterbrechung des Prozesses zu entnehmen und einen Zerhacker zum Aufbrechen von Agglomeraten einzubauen. Häufig ergibt sich als positiver Nebeneffekt bei Verwendung eines Zerhackers eine verkürzte Trocknungsdauer, durch die mit der Zerkleinerung einhergehende Oberflächenvergrößerung (kürzere Diffusionswege für das Lösemittel werden erreicht).

Der Vorteil der beiden Systeme gegenüber Taumeltrocknern liegt vor allem in einem deutlich verbesserten Wärmeübergang, wodurch die Trocknungszeiten reduziert werden können. Durch das fehlende Mischorgan bedarf es beim Taumeltrockner einer längeren Zeit bis zur Oberflächenerneuerung, weshalb produktseitige Wärmeübergangskoeffizienten (bei Feststoff-Trocknern in der Regel limitierend für den Wärmedurchgang) niedriger ausfallen. Der Unterschied nimmt tendenziell mit sinkender Restfeuchte zu, da die Wärmeleitfähigkeit vom Produkt im Verlauf der Trocknung abnimmt. Daher werden bei horizontalen und vertikalen Trocknungssystemen meist Mischorgane mit Wandabständen von wenigen Millimetern verwendet, um einen zusätzlichen Wärmedurchgangswiderstand durch Produktanlagerungen an der Wand zu vermeiden.

Zwei Beispiele aus der Anwendungspraxis verdeutlichen das Potenzial der Technologie:

Zur Lösung spezieller Trocknungsprobleme bietet Ekato Systems die Möglichkeit, Versuche im Technikumsmaßstab durchzuführen. Dazu stehen beide vertikalen Apparatetypen zur Verfügung. Mit dem Kunden wird ein Konzept entwickelt, um verfahrenstechnische Parameter hinsichtlich Produktivität, Ökologie und Kosteneffizienz zu optimieren. Erprobte Scale Up-Verfahren erlauben die Hochrechnung der Versuchsergebnisse auf den Produktionsmaßstab.

Halle 5, Stand 370

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Die 1933 gegründete Ekato Group ist Technologie- und Weltmarktführer in der Rühr- und Mischtechnik und bietet mit fünf Tochtergesellschaften individuelle Lösungen für die prozessorientierte Industrie. Fundierte Entwicklungsarbeit, modernste Simulations- und Versuchsmethoden sowie eine auf Prozesswissen basierende Beratung haben dazu beigetragen, dass die Unternehmensgruppe ihre prominente Stellung in den letzten Jahren kontinuierlich ausbauen konnte.

Watzelt: Gegründet wurde Ekato 1933 in Düsseldorf durch Erich Karl Todtenhaupt, der mit seinen Initialen E-Ka-To dem Unternehmen auch seinen Namen gegeben hat. 1943 zog die Firma nach Schopfheim in Südbaden. Unter Leitung von Erich Kurt Todtenhaupt, dem jüngsten Sohn des Gründers, und Helmut Gänser wurde im Jahr 2003 die Ekato-Gruppe organisatorisch neu ausgerichtet, um die Innovations- und Produktionskraft der einzelnen Unternehmen stärker zu bündeln und die Gruppe optimal für den internationalen Wettbewerb aufzustellen. Mit Erfolg: Schrittweise wurden wir zum Weltmarktführer in der Rühr- und Mischtechnik und konnten seitdem unsere Stellung kontinuierlich ausbauen.

Watzelt: Wir haben uns vom klassischen Maschinenbauer zum modernen Engineering- und Beratungs-Unternehmen entwickelt. Aufgrund der Komplexität und der vielen beeinflussenden Variablen ist bei der Entwicklung und Modernisierung bestehender Rührtechnik eine fachkundige und partnerschaftliche Beratung von entscheidender Bedeutung. Die Unternehmen der Ekato Group haben in den 75 Jahren des Firmenbestehens immer das Verständnis von Kundenprozessen und die darauf aufbauende Entwicklung von effizienten Lösungen in den Mittelpunkt ihrer Tätigkeiten gestellt. Eine F+E-Quote von mehr als sieben Prozent ist eine Grundlage, um den anspruchsvollen Bedürfnissen der Prozessindustrie gerecht zu werden. Maßgeschneiderte Lösungen werden dabei mit modernen Simulationstechniken wie Computational Fluid Dynamics (CFD) und Finite Elemente-Berechnungen, Laborversuchen unter Betriebsbedingungen sowie verlässlichem Scale-up im partnerschaftlichen Teamplay mit den Spezialisten der Kunden entwickelt. Qualität „Made by EKATO“ beinhaltet daher Entwicklung, Beratung und Service hinsichtlich hocheffizientem Rühren und Mischen.

Watzelt: Energieeffizienz ist das Thema der Zukunft und wird es in absehbarer Zeit auch bleiben. Rund zwei Drittel des gesamten Energiesparpotenzials in Herstellungsprozessen entfallen auf Prozesse wie Rühren und Mischen. Dank der Anwendung innovativer, auf individuelle Bedürfnisse anpassbarer Technologien kann Ekato einen wesentlichen Beitrag zur effizienten Energienutzung leisten. Schon die Umstellung bestehender Komponenten auf Hochleistungsrührwerke kann die Produktivität im zwei- bis dreistelligen Prozentbereich steigern. Infolge des höheren Wirkungsgrades der Anlagen sinken sowohl der Rohstoff- als auch der Energieverbrauch. Zudem wird der CO2-Ausstoß reduziert und es fallen weniger Abfälle an, die energieintensiv entsorgt werden müssen. Mit dem Einsatz modernster Rührtechnologien in der prozessorientierten Industrie wird aus dem Begriff der „Nachhaltigkeit“ so mehr als nur ein Schlagwort. Die CO2-Bilanz der Prozessindustrie wird erheblich verbessert, Ressourcen und Umwelt langfristig geschont.

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