Agglomerate aus dem Prozess entfernen Klumpen und Agglomerate im Schüttgut: Wie Sie die richtige Technologie finden

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J. Engelsmann AG

L.B. Bohle Maschinen und Verfahren GmbH

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Klumpen oder – verfahrenstechnisch ausgedrückt – Agglomerate müssen vor der Verarbeitung raus aus dem Prozess. Dabei gibt es zwei Wege: Abtrennen oder Zerkleinern. Wann Sie welchen wählen sollten, verrät Ihnen unser Expertenbeitrag.

Jeder der Schüttgüter verarbeitet, kennt das Phänomen: Zucker, Mehl aber auch Sand, Farbpigmente oder Katalysatorpulver verklumpen leicht. Bei Transport, Lagerung oder während des Produktionsprozesses bilden sich zum Teil feste Agglomerate, die nicht nur ein Schönheitsfehler sind, sondern die Verarbeitung erschweren und häufig die Qualität des Endproduktes beeinträchtigen.

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In der Praxis werden Klumpen aus dem Prozess entfernt, indem sie einfach abgetrennt oder aufgelöst bzw. zerkleinert werden. Welches Verfahren am besten geeignet ist, ist von Aspekten abhängig wie der Menge, Größe und Härte der Agglomerate und ob die Klumpen der Produktion wieder zugeführt werden können oder entsorgt werden müssen.

Klassiker Siebmaschinen

Der wohl unkomplizierteste Weg, Agglomerate aus dem Prozess abzutrennen ist, sie auszusieben. Agglomerate bestehen aus mehreren, aneinander haftenden Produktpartikeln. Sie sind daher zwangsläufig größer als das gewünschte Kornspektrum des Produkts und können denkbar einfach mit Siebmaschinen abgetrennt werden.

Das Aussieben von Agglomeraten entspricht einer klassischen Über- bzw. Grobkornabsiebung. Das Gutkorn ist über die Maschenweite des Siebgewebes definiert. Zu große Partikel wie Agglomerate können das Siebgewebe nicht passieren, bleiben darauf liegen und werden aus dem Siebtrog transportiert. Je nach Einsatzfall werden die Klumpen dann entsorgt oder in der Produktion wiederverwertet.

Vibrationssiebe als „Allrounder“

Doch nicht jede Siebmaschine ist für jedes Produkt geeignet. Bei der Wahl eines geeigneten Siebverfahrens spielen die Produkteigenschaften daher eine zentrale Rolle: Abhängig davon, ob die zu siebenden Feststoffe extrem feinpulvrig, fetthaltig oder z. B. bruchempfindlich sind, kommen in der Praxis Vibrations-, Schwing- oder Zentrifugal- bzw. Wirbelstromsiebverfahren zum Einsatz.

Vibrationssiebmaschinen sind besonders vielseitig und erreichen selbst bei feinen Pulvern sehr hohe Durchsatzleistungen und Trennschärfen. Die Mechanik ist simpel: Vibrationsmotoren, die außen am Siebgehäuse montiert sind, erzeugen hohe Beschleunigungen in horizontaler und vertikaler Richtung, welche sich vom Siebgewebe auf das Produkt übertragen. Dadurch gleiten die Partikel mit einer „springenden“ Bewegung über das Siebgewebe. Gut- und Fehlkorn werden voneinander getrennt und über separate Ausläufe an der Siebmaschine abtransportiert.

Mit federnder Lagerung

Bei der Vibrationssiebmaschine JEL Konti II von Engelsmann ist das Siebgehäuse auf Federn gelagert und wird von zwei Vibrationsmotoren horizontal oder vertikal bewegt. Durch die Einstellung der Unwucht und des Neigungswinkels der Motoren können die Schwingungsintensität und -richtung modifiziert und perfekt an das zu siebende Produkt angepasst werden.

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Auch wenn sich mit Vibrationssieben eine Vielzahl an Produkten problemlos sieben lässt, haben auch diese Allrounder ihre Grenzen. Bei bestimmten Stoffeigenschaften sind nur Schwing- und Zentrifugalsiebe in der Lage, optimale Siebergebnisse zu liefern.

Linearschwingsiebe für Empfindliches

Vor allem bei bruchempfindlichen Produkten kann die „springende“ Bewegung, wie sie Vibrationssiebmaschinen generieren, Korn vernichten bzw. Bruch erzeugen. Um zu viel Ausschuss zu vermeiden, sollten empfindliche Schüttgüter wie Katalysatoren oder Teeblätter besonders schonend gesiebt werden.

Bei Schwingsieben wie dem JEL Freischwinger von Engelsmann verbinden Schubstangen den Siebkorb mit einem Schwungantrieb und versetzt diesen in eine waagerechte, schwingende Siebbewegung. Dadurch gleitet das Siebgut während des Siebens über den Siebeinleger, ohne sich zu sehr auf und ab zu bewegen. Das Ergebnis ist ein besonders produktschonender und trennscharfer Siebprozess, mit dem bei entsprechender Siebfläche auch sehr hohe Durchsatzleistungen erzielt werden können.

Die besondere Challenge beim Sieben: Feuchte und fettige Produkte

Feuchte und fettige Produkte wie Kakao neigen extrem zu Klumpenbildung und sind besonders schwierig zu sieben, da sie das Siebgewebe zusetzen, wodurch das Sieb immer mehr an Durchlässigkeit verliert. Herkömmliche Vibrations- oder Schwingsiebe erzielen bei solchen Produkten oft nur ungenügende Siebergebnisse – auch wenn sie über eine Siebgewebe-Abreinigung verfügen.

Zentrifugal- bzw. Wirbelstromsiebmaschinen wie die JEL Viro von Engelsmann nutzen beim Sieben die Zentrifugalkraft. Über eine Zuführschnecke wird das Produkt in einen runden Siebkorb geführt, in dessen Inneren sich ein drehender Rotor mit Schlägerleisten befindet. Mithilfe dieser rotierenden Leisten wird das Produkt durch Zentrifugalkraft von innen an das Siebgewebe geschleudert. Festere Agglomerate, welche das Siebgewebe nicht passieren können, werden zurückgehalten und aus dem Siebkorb zu einem gesonderten Auslauf befördert. Die aussortierten Klumpen können anschließend entweder der Produktion wieder zugeführt und weiterverarbeitet oder entsorgt werden.

Auch bei fettigen Produkten passiert es natürlich, dass sich das Gewebe des Siebkorbs beim Passieren des Gutkorns langsam verklebt und zusetzt. Durch die Kombination aus Zentrifugalkraft und Siebgewebeabreinigung lassen sich bei Wirbelstromsiebmaschinen jedoch wesentlich bessere Ergebnisse erzielen als bei Siebverfahren, die auf Vibration oder einer horizontalen Schwingbewegung basieren.

Agglomerate während des Prozesses auflösen

Eine zweite Möglichkeit im Umgang mit Agglomeraten ist, sie aufzulösen bzw. zu zerkleinern. Die Frage nach dem optimalen Verfahren ist hier abhängig von der Menge und Beschaffenheit der Klumpen, dem angestrebten Zerkleinerungsgrad und anderen produktionstechnischen Vorgaben z. B. Durchsatzleistung. Neben Zerkleinerungstechniken kommen auch hier Siebmaschinen zum Einsatz. Bei besonders leichten und lockeren Agglomeraten ist nicht viel Energie notwendig, um sie auf die benötigte Korngröße zu zerkleinern. Die in Wirbelstromsieben erzeugte Zentrifugalkraft reicht oftmals schon aus, dass sich ein Großteil der Agglomerate im Produkt beim Aufprall auf das Siebgewebe auflöst und das Siebgewebe passiert.

Bei weichen und pastösen Agglomeraten funktionieren Passiersiebungen hervorragend. Das Produkt wird von einem Rotor mit Passierleisten durch ein Siebgewebe gestreift, sodass es am Ende klumpenfrei und in der gewünschten Körnung zur Verfügung steht.

Zacken- bzw. Klumpenbrecher für die richtig harten Brocken

Zur Zerkleinerung größerer und vor allem härterer Klumpen kommt spezielle Zerkleinerungstechnik wie Zacken- oder Klumpenbrecher zum Einsatz. Im wesentlichen bestehen Zackenbrecher wie der JEL UZ-2 von Engelsmann aus mehreren (meist zwei) parallel gelagerten Brecherwellen, die mit Brechersternen und Distanzhülsen bestückt sind. Durch die gegenläufige Bewegung der Wellen wird das klumpige Produkt eingezogen. Die Prall- und Reibungskräfte im Zusammenspiel mit der fortlaufenden Drehbewegung zerkleinern selbst extrem harte Agglomerate sehr zuverlässig. Das zerkleinerte Produkt fällt im Anschluss durch ein Siebgitter und wird entweder von Sammelbehältern aufgefangen oder direkt dem nachgelagerten Verarbeitungsprozess zugefördert. Über die Anzahl, Form und Distanz der aufgebauten Brechersterne, und schließlich über die Maschenweite des Siebgitters am Auslauf, wird der gewünschte Zerkleinerungsgrad bestimmt.

Für jede Produkteigenschaften die passende Lösungen

Wie diese Beispiele zeigen, gibt es viele Lösungsansätze, wie Agglomerate aus dem Prozess entfernt werden können. Die Auswahl passender Verfahren hängt hauptsächlich von den Eigenschaften des Produkts bzw. der Beschaffenheit der Agglomerate und den verfahrenstechnischen Zielen des Betreibers ab.

Siebmaschinen bieten durch ihre Trennschärfe, Durchsatzleistung und Wirtschaftlichkeit klare Vorteile wenn es darum geht, Agglomerate mit wenig Energieeinsatz abzusieben oder, bei weicheren Klumpen, sogar aufzulösen. Für härtere und größere Klumpen werden jedoch leistungsstärkere Zerkleinerungstechniken wie Zackenbrecher benötigt, um die Agglomerate auf ein vorgegebenes Kornspektrum zu zerkleinern.

Welche Technologie im jeweiligen Einsatzfall am geeignetsten ist, lässt sich bei Bedarf in Technikumsversuchen testen. Die Testergebnisse dieses kleineren Maßstabs lassen sich dann auf den Echtbetrieb hoch rechen, was am Ende eine fundierte Investitionsentscheidung gestattet.

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