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Anlagen- / Apparatebau

Flexibilität ist gefragt

09.02.2007 | Autor / Redakteur: Redaktion PROCESS /

Von den steigenden Anforderungen im Apparatebau bleiben auch Mühlen nicht verschont. Mahlsysteme, die Produkt und Mitarbeiter schützen, modular aufgebaut sind oder die strengen Anforderungen der Pharmaindustrie erfüllen, stehen daher hoch im Kurs.

Von den steigenden Anforderungen im Apparatebau bleiben auch Mühlen nicht verschont. Mahlsysteme, die Produkt und Mitarbeiter schützen, modular aufgebaut sind oder die strengen Anforderungen der Pharmaindustrie erfüllen, stehen daher hoch im Kurs.

Aufschließen, Grobzerkleinern, Agglomerate trennen, Feinmahlen, Homogenisieren oder Feinstvermahlen - eine moderne Mühle muss für die unterschiedlichsten Aufgaben gewappnet sein. Auf der einen Seite werden Universalität und Robustheit gefordert, auf der anderen Seite sind teure Werkstoffe und Sonderkonstruktionen gefragt, und nicht immer lassen sich diese Ansprüche unter einen Hut bringen. Deshalb ist es nicht verwunderlich, dass sich die meisten der von PROCESS im Rahmen der Marktübersicht „Mühlen in der Verfahrenstechnik“ (PROCESS 1/2-2003) befragten Unternehmen zum einen als Anbieter von standardisierten „Universalmühlen“ und zum anderen als „klassische“ Apparatebauer sehen.

Eine für alle?

Von PROCESS nach den Einsatzgebieten der Mühlen befragt, fühlen sich mehr als zwei Drittel der Hersteller trotz der bekanntermaßen sehr unterschiedlichen Anforderungen in jedem verfahrenstechnischen Industriebereich wohl. Was zunächst einheitlich erscheint, wird aber schon bei der Frage nach den Kriterien für eine Mühlenauswahl näher differenziert. Hierbei stehen dann nämlich wieder gutspezifische- bzw. industriespezifische Faktoren wie die Guteigenschaften oder die Integration in bestehende Anlagen auf dem Wunschzettel ganz oben (siehe Grafik S.55, oben links).

Und hierzu gehören nicht nur die Mühlen selbst, sondern auch die vor- und nachfolgenden Aggregate wie Klassierer oder Sichter. So liefern Unternehmen wie Bauermeister neben Zerkleinerungsmaschinen und Mahlanlagen bei Bedarf auch Vorzerkleinerer, Windsichter und Siebmaschinen sowie Zusatzeinrichtungen für den Explosionsschutz, zum Kaltmahlen, zum Inertisieren und für die Schalldämpfung. Zum Fein- und Feinstzerkleinern werden die Universalmühlen und die Asima-Mühlen eingesetzt, zum staubarmen Zerkleinern mit enger Partikelgrößenverteilung die Bauermeister Riffel- und Glattwalzwerke. Die Universalmühlen sind schnelllaufende Prallzerkleinerungsmaschinen für weiche bis mittelharte Trockenstoffe.

Sie werden in explosionsdruckstoßfester Ausführung bis zu 10 bar Überdruck in sechs Produktionsgrößen mit Mahlraumdurchmessern von 220 bis 1200 mm geliefert und können als Turbo-, Stift-, Zahnkranz- und Schlagkreuzmühlen ausgerüstet werden. Die modulare Konzeption der MFH-Line von Frewitt sorgt ebenfalls für optimale Zerkleinerungsergebnisse in allen Prozessindustrien. Das Unternehmen macht die hohen Rotorgeschwindigkeiten maßgeblich verantwortlich für die Korngröße und die Durchsatzleistung des zu verarbeitenden Produktes.

Der Rotor der Hammermühle kann von der Schlagseite (Hammer) auf die Schnittseite (Messer) gewendet werden. Das neue Konzept der einseitigen Rotorlagerung verhindert, dass das Produkt während des Verarbeitungsprozesses erwärmt wird. Die MFH-Line ist besonders für die Zerkleinerung und Pulverisierung von harten, kristallinen oder faserigen Produkten geeignet. Der Austausch von Prallelelementen war bisher ebenso umständlich wie zeitraubend.

Mit der Prallstrommühle DemiNo präsentiert Noll eine Anlage, bei der die Prallelemente ohne Werkzeuge austauschbar sind. Die einfach geformten und damit kostengünstigen Schlagelemente sind in Stahl, Spezialstahl und sogar Keramik lieferbar. Das Mahlprinzip basiert auf dem Einsatz einer intelligenten Kombination aus Scher-, Reibungs- und Prallkräften, während das Material in einer turbulenten Luftströmung durch den Mahlspalt fließt.

Fettig, klebrig oder feucht?

Mit konventionellen Mühlen ist es oft schwierig oder überhaupt nicht möglich, fettige, klebrige und feuchte Produkte wie Presskuchen, Zelluloseether oder Waschmittel unter Normaltemperatur zu vermahlen. Eine Lösung bietet hier die Contra-Selectormühle von Pallmann. Das Hauptmerkmal dieser Maschine ist der drehende Siebkorb: Hohe Fliehkräfte, welche auf den Siebkorb einwirken, und mitrotierende Gehäuseräumer halten den Mahlraum frei von Ansätzen, auch bei der Verarbeitung der problematischsten Produkte.

Zudem lässt sich bei der Mühle die Körnungslinie durch Veränderung der Mahlausrüstung und Drehzahlen präzise einstellen. Gleichzeitiges Mahlen und Trocknen in einem Arbeitsgang ist ebenfalls möglich. Hierbei werden die Antriebsenergie der Maschine und ein hoher Luftdurchsatz für die Trocknung genutzt. Die Contra-Selctormühle ist in robuster Stahl-Schweißkonstruktion ausgeführt und für den 24-Stundenbetrieb ausgelegt.

Hohe Pharmaforderungen

Empfehlungen der FDA und Richtlinien wie GMP, CFR oder 94/9/EG (Atex) fordern ständige Weiterentwicklung und eine hohe Flexibilität von den Herstellern. Daher bietet Hosokawa Alpine z.B. flexible Mehrzweckanlagen, die für verschiedene Wirkstoffe eingesetzt werden. „Wir spüren auch ein verstärktes Interesse an Systemen zur Verarbeitung hochaktiver Wirkstoffe“, ergänzt Bertram Brenner, Leiter Pharma & Food bei Hosokawa Alpine, die Anforderungen.

Diese Mühlen bieten einen erhöhten Personen- und Produktschutz und durch das Monoblock-Maschinendesign lassen sich zudem kleinste Batchgrößen mit geringstem Verlust verarbeiten. Dies ist in dieser Branche unerlässlich, da einige Produkte extrem teuer sind. Zudem müssen die Mahlanlagen über WIP-(Washing-in-place), CIP-(Cleaning-in-place) oder SIP-(Sterilisation-in-place)-Techniken verfügen, um Stillstandszeiten zu vermeiden. Daraus entstehen häufig neue Apparate, da die Mühlen in Containment-Systeme integriert werden. Diese bieten neben leichter Zerleg- und Reinigbarkeit den einfachen Zugang zu den Bauteilen und eine ergonomische Handhabung.

„Der Trend der Auslegung von Mühlen für die Pharmaindustrie geht zu Maschinen mit engem Kornband und feiner Partikelverteilung z.B. bei der Herstellung von Filmtabletten und Wirkstoffemulsionen“, erklärt Mercedes Nanu, Marketingleiterin bei Nara, ergänzend. Daher wurde die Pharmamühle SCM speziell auf diese Belange der Pharmaindustrie hin entwickelt. Die Super Clean Mill ist eine Stiftmühle, die den GMP-Anforderungen in der pharmazeutischen und der Lebensmittelindustrie gerecht wird.

Die geringe Erwärmung bei der Zerkleinerung sowie die leichte Einstellung der Partikelgröße durch Siebeinsätze und der einfache Aufbau für eine schnelle und leichte Wartung sind weitere Vorteile dieser Maschine. Außerdem kommt es auf konstruktive Details an, die einer Kontamination vorbeugen. „Beispiele hierfür sind die Ausführung der luftgespülten Wellenabdichtung, ein Direktantrieb und die räumliche Trennung von Mahlraum und Antriebseinheit“, beschreibt Nanu die wichtigen Eigenschaften.

Für hochaktive Wirkstoffe kooperierte Nara mit dem englischen Unternehmen PSL. Daraus entstand die Millbox, eine GMP-konforme Stiftmühle in einem speziellen Containment: Die Mahlstifte auf dem rotierenden Mühlenrotor verursachen einen konstanten Gasstrom aus dem Containment über den Einfülltrichter durch den Mahlraum zum Filter und von dort zurück ins Containment. Dadurch wird der mühleninterne Produkttransport gewährleistet. Das Produkt wird über den Einfülltrichter zugeführt und verbleibt nach der Vermahlung im Auffangbehälter, der über ein Doppelklappenventil angeschlossen ist.

Mahlen auf Probe

Zwischen Theorie und Praxis ist häufig ein himmelweiter Unterschied – und dies besonders bei Schüttgütern. Daher stellen die meisten Mühlenhersteller ihren Kunden ein eigenes Versuchstechnikum zur Verfügung. Geht es ums Kaltmahlen, stehen dem Anwender sogar Mühlen verschiedener Hersteller in einem Labor für Testzwecke bereit. Um auch für zähe und elastische Werkstoffe (z.B. Thermoplaste, Elastomere und Wachse) beim Mahlen besonders hohe Kornfeinheiten und Durchsatzleistungen zu erzielen, ist es erforderlich, das zu bearbeitende Aufgabegut mit einem Kältemittel bis auf den Glaspunkt abzukühlen und damit zu verspröden.

Der für die Zerkleinerung erforderliche Energieeintrag lässt sich dadurch deutlich reduzieren. Zudem wird so bei wärmeempfindlichen Stoffen der Temperaturanstieg durch die Umsetzung der elektrischen Energie der Mühlenmotoren und damit ein Verschmelzen und Verkleben des Mahlguts verhindert.

Eiskalte Technik

Die Mühlen im Kaltmahltechnikum von Messer Griesheim sind deshalb mit Stickstoffkühlern, Regeleinrichtungen und Mengenmessgeräten für Stickstoff ausgerüstet. Für neue Produktideen können Mustermahlungen bis zum Tonnen-Maßstab durchgeführt werden. Auch für die nachfolgenden Aggregate, wie Sortier- und Klassiereinrichtungen sowie ein Analysenlabor ist gesorgt. Zudem stehen alle Versuchsergebnisse (ca. 10 000 Materialtests) in einer Datenbank zur Verfügung.

Was hat innovative Zerkleinerungstechnik sonst noch zu bieten? Auf der PROCESS-Homepage finden Sie hierzu die exklusive Marktübersicht „Mühlen in der Verfahrenstechnik“. Unter Marktübersichten, PROCESS 1/2-2003, Stichwort Mahltechnik, haben wir zahlreiche Mühlenhersteller, deren innovative Produkte sowie die Ansprechpartner für Sie zusammengestellt.

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