Prozessvielfalt durch Wirbelschichtverfahren

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L.B. Bohle Maschinen und Verfahren GmbH

Vom Labor zum Massenprodukt

Die Anlage ist vom Labormaßstab bis hin zum Produktionsmaßstab in allen Größen realisierbar. Dabei werden u.a. Richtlinien der EHEDG (European Hygienic Engineering & Design Group) berücksichtigt, um einer sicheren Herstellung und guten Qualität der Produkte in der pharmazeutischen sowie der Lebensmittelindustrie zu entsprechen.

Man unterscheidet beim Agglomerationsprozess zwei Prozessarten, die sich anhand der Eindüsung charakterisieren lassen. Fast immer werden eine oder mehrere Sprühdüsen abwärts von oben auf die Wirbelschicht sprühend (Top-Spray-Verfahren) eingesetzt. Dieses Gegenstrom-Verfahren ermöglicht eine Überfeuchtung des Prozesses und somit eine Produktion von Agglomeraten mit größerer Kornstruktur.

Durch einen Einsatz der Sprühdüsen aufwärts nach oben in die Wirbelschicht hinein sprühend (Bottom-Spray-Verfahren) kann es sein, dass je nach Sprühdruck die Sprühtropfen über die Schicht hinaus sprühen und die vorgelegten Pulverpartikel nicht getroffen werden. Dieser Prozess gleicht dem Prinzip der Sprühtrocknung. Dadurch wird Feinstaub und somit eine geringe Korngröße erzielt. Die Wahl der Eindüsungsvariante hat einen maßgebenden Einfluss auf die Produkteigenschaften wie Agglomerathärte, -dichte und Schüttgewicht.

Spiel der Parameter

Des Weiteren ist es möglich, durch die Einstellung der Parameter die Eigenschaften des Produktes maßgebend zu bestimmen. Der wichtigste Aspekt hierbei ist, dass die Prozessfeuchte der Struktur des Granulats proportional ist. Diese kann in erster Linie durch die Zulufttemperatur und die Sprührate beeinflusst werden. Je höher die Feuchtigkeit während des Agglomerationsprozesses, desto mehr Flüssigkeitsbrücken sind zwischen den Partikeln vorhanden und umso mehr Feststoffbindungen entstehen, die für ein großes und poröses Agglomerat sorgen. Wird hingegen der Prozess relativ trocken durchgeführt, steigt der Feinanteil und somit das Schüttgewicht.

Die Feuchtigkeit im Prozess lässt sich durch die Sprührate und damit durch die Trocknungsgeschwindigkeit bestimmen. Diese ist abhängig vom Sättigungsgrad der Zuluft.

Durch Erhöhung der Sprührate wird dem Prozess mehr Feuchtigkeit zugeführt, was wiederum den Aufbau von Flüssigkeitsbrücken erleichtert. Es entstehen gröbere und zum Teil auch dichtere Granulate.

Der Zerstäubungsdruck hat ebenfalls einen wesentlichen Einfluss auf den Prozess. Erhöht man den Sprühdruck an der Düse, entstehen kleinere Tröpfchen, die durch die größere Oberfläche die Trocknungszeit verkürzen und für Granulate mit einem erhöhten Feinanteil sorgen.

Im Allgemeinen verringert eine höhere Zulufttemperatur die Verdampfungszeit des Lösemittels und sorgt für eine schnellere Aushärtung der Bindungen. Die Brückenbindungen zwischen den Agglomeraten bilden sich schneller aus, sodass Partikel mit geringer Korngröße entstehen.

Die Partikelgröße wird außerdem durch den Volumenstrom definiert. Mit zunehmender Gasgeschwindigkeit nimmt die Bewegungsintensität der Partikel weiter zu. Die starke Verwirbelung sorgt für einen Abrieb der bereits entstandenen Agglomerate und vermindert das Bindevermögen der Sprühflüssigkeit, wodurch die Partikel in ihrem Wachstum begrenzt sind.

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