Interview: Trends und Entwicklungen in der Verfahrenstechnik zur Partikelherstellung

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PROCESS: Welche Möglichkeiten im Produkt-Design schafft die Strahlschicht?

Jacob: Die Strahlschicht bietet die Möglichkeit, die thermischen Bedingungen im Prozessraum in einem sehr weiten Bereich zu variieren. Besonders bei der Behandlung von temperatur- und verweilzeitempfindlichen Produkten erweist sich die Strahlschicht als sehr vorteilhaft. Speziell bei der Durchführung von Sprühgranulationsprozessen lassen sich merkbare Vorteile erkennen, wenn sehr feine Partikel mit homogener Struktur und gleichmäßiger Oberflächenstruktur hergestellt werden sollen. Weiterhin sind Beschichtungsprozesse auch mit sehr hohen Auftragsmengen durchführbar, da sowohl feine als auch deutlich größere Partikel gleichzeitig in einem Apparat besser fluidisiert werden können als mit der herkömmlichen Wirbelschichttechnik.

PROCESS: Sie setzen im Technologiezentrum überwiegend kontinuierliche Verfahren ein. Welche Vorteile haben Konti- gegenüber Batch-Verfahren?

Jacob: Vor- und Nachteile zwischen den beiden Grundprinzipien eindeutig zu beschreiben ist nicht immer möglich. Wir betrachten die zwei Ansätze als gleichwertig. Chargenprozesse haben ihre Vorzüge bei häufigen Produktwechseln, kleineren bis mittleren Produktionsmengen und Anwendungen, wo es auf sehr genaue Zeitabläufe ankommt. Die kontinuierlichen Verfahren bieten sich bei mittleren bis sehr hohen Mengen an. Ihr besonderer Vorteil besteht in der sehr gleichmäßigen Produktqualität und dem minimalen Bedienungsaufwand. Weiterhin kann die insgesamt hergestellte Produktmenge in einem sehr weiten Bereich durch Änderung der Anlagenbetriebszeit verändert werden. Diese Eigenschaft hat Vorzüge, wenn mit der gleichen Anlagentechnik ein Produkt zunächst entwickelt und anschließend in größeren Mengen produziert werden soll. Somit wird eine sichere Übertragbarkeit gewährleistet.

PROCESS: Wo liegen die besonderen Herausforderungen beim Scale-up von Wirbelschichtprozessen?

Jacob: Das Scale-up von Wirbelschichtprozessen gestaltet sich umso komplexer, je spezifischer die Eigenschaften der herzustellenden Produkte sind. Beim Produktdesign wird mit Temperatur- und Feuchteprofilen im Prozessraum gearbeitet. Dazu kommen die vorherrschenden Kräfte zwischen den Partikeln, wie z. B. Haftkräfte und Scherkräfte. Das alles muss bei der Maßstabsübertragung berücksichtigt werden. In den letzen Jahren wurden immer mehr neue Methoden und bessere Modelle entwickelt, die sich auch in der Praxis einsetzen lassen. Die Nutzung von Modellierung und Simulation verbessert das Prozessverständnis, ersetzt jedoch nicht die versuchstechnische Arbeit und die praktische Erfahrung.

* Das Gespräch führte Anke Geipel-Kern, Redakteurin bei PROCESS.

Ergänzendes zum Thema

Das Technologiezentrum Weimar

Das Technologiezentrum Weimar, das 2009 erheblich erweitert wurde, steht für innovative Technologien zur Herstellung bzw. Veredelung von Granulaten und Pellets für alle pulververarbeitenden Industrien. Wirbelschicht- und Strahlschichttechnologien sind die Kernkompetenzen, wenn es darum geht, pulvrige Substanzen für Lebensmittel, Waschmittel, Düngemittel, Pestizide, Pharmaka, Kosmetika und viele anderen Anwendungen zu attraktiven, staubfreien, gut dosierbaren und bestens löslichen Granulaten und Agglomeraten zu verarbeiten. Typische Anwendungen sind hierfür die Sprühgranulation von Flüssigkeiten, die Agglomeration von Pulvern, das Coating zur Funktionalisierung von Partikeln aber auch das Verkapseln von Flüssigkeiten zur Stabilisierung empfindlicher Substanzen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf kontinuierlichen Verfahren, es werden aber auch Batch-Verfahren angeboten. In Machbarkeitstests werden neuartige Produktformen entwickelt und in Versuchen die Eigenschaften bzw. Herstellverfahren bereits etablierter Produkte optimiert. So werden mit Laboranlagen im kleinsten Maßstab (200 bis 500 g) die Prozesse etabliert und danach bei 50 bis 200 kg pro Batch oder Stunde die optimalen Verfahrensparameter bestimmt. Zum Scale-up der Ergebnisse aus den Laborversuchen stehen mehrere Pilotanlagen sowie Produktionsanlagen bereit. Die Zertifizierung nach ISO 2010:9001 sowie ein etabliertes HACCP-System für den Lohnproduktionsbereich unterstreichen den Qualitätsanspruch von Glatt. Ergänzende Technologien, wie z.B. Mischen, Nassgranulieren, Extrudieren und Tablettieren runden die Palette ab. Um Ausgangsstoffe und Produkte bereits unmittelbar während der Entwicklung zu charakterisieren, steht nun eine größere Vielfalt von analytischen Methoden zur Verfügung. Das erweiterte und neu ausgerüstete Labor umfasst verschiedene Geräte zur Bestimmung von Produkteigenschaften, wie digitale Mikroskopie, Partikelgrößen- und Partikelformverteilung (Laserbeugung), thermische Analyse (TGA, DSC), Sorptions- und Desorption, Abrieb, Schüttdichte, Feuchte sowie von Eigenschaften von Flüssigkeiten wie z.B. Partikelgrößen- oder Tropfenverteilung in Suspensionen bzw. Emulsionen, Flüssigkeitsrheologie, pH- und Leitwert.

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