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Wirbelschichtverfahren

Prozessvielfalt durch Wirbelschichtverfahren

| Autor/ Redakteur: Melanie Guttzeit / Anke Geipel-Kern

Ein hoher Staubanteil sowie eine schlechte Rieselfähigkeit führen beim Abfüllen, der Dosierung und in der Anwendung von pulvrigen Subs-tanzen häufig zu Problemen. Dies kann durch die Agglomeration mit der Wirbelschichttechnologie deutlich verbessert werden.

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Einfluss der Prozessparameter am Beispiel der Partikelgröße (Bild: Glatt Ingenieurtechnik)
Einfluss der Prozessparameter am Beispiel der Partikelgröße (Bild: Glatt Ingenieurtechnik)

Die Agglomeration von pulvrigen Subs-tanzen bietet in jeder Branche Vorteile, die unverzichtbar sind. Ein besonders geeignetes Verfahren hierfür stellt die Wirbelschichttechnologie dar. Die Agglomeration im Wirbelbett wird beispielsweise zur Herstellung von Instantprodukten eingesetzt. Aufgrund der guten Durchmischung in der Wirbelschicht kollidieren die Partikel. Durch Eindüsen einer Flüssigkeit auf die pulverisierte Vorlage bilden sich zwischen den Einzel-partikeln des Rohstoffs Flüssigkeitsbrücken aus, die ein Zusammenhaften durch Kapillarkohäsionskräfte und Oberflächengrenzspannungen bewirken. Dabei werden die Oberflächen der Partikel angelöst bzw. über Polyme-re aneinander gebunden. Der gute Wärme- und Stofftransport in der Wirbelschicht sorgen für ein schnelles Verdunsten der eingebrachten Feuchte. Es entsteht ein gröberes Agglomerat mit veränderten Eigenschaften wie ausgeprägter Fließfähigkeit, herabgesetzter elektrostatischer Aufladung sowie poröser Struktur mit kapillaren Oberflächen. Letzteres ist für eine verbesserte Benetzbarkeit und somit bessere Löslichkeit zuständig. Diese Eigenschaften werden durch gezielte Manipulation der Prozessparameter bewirkt.

Entscheidende Bindung

Für die Bildung von Agglomeraten ist neben der Kollisionswahrscheinlichkeit, die vor allem durch die Gasgeschwindigkeit, die Partikelgröße und -dichte bestimmt wird, die eigentliche Bindung wichtig. Außer den natürlich aufkommenden Kräften (van der Waals’sche und elektrostatische Kräfte) sind Materialbrückenbindungen für die Agglomeratbildung von immenser Bedeutung. Diese werden neben der Löslichkeit der Partikel durch verschiedene Bindemechanismen erfüllt: chemische Bindung, Kristallisation und Erhärtung gelöster Stoffe, Trocknen von Flüssigkeitsbrücken sowie Kapillarflüssigkeit. Durch die Stabilität der Bindungen werden Bruch und Abrieb eines Granulates während des Prozesses sowie der Lagerung deutlich verringert. Das Produkt weist typische Eigenschaften wie gutes Fließverhalten, hervorragendes Benetzungs- und Löslichkeitsverhalten und Staubfreiheit auf.

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