Solidmix Vakuumkontakttrockner mit verschiedenen Rührsystemen: links Ekato Feststoff Paravisc und rechts Ekato Isopas.

Bild: Ekato Systems

Vakuumprozessmischer Fest-Flüssig-Trennung – wenn es nur thermisch geht

03.09.2018

In der Verfahrenstechnik ist die Trennung von Festem und Flüssigem eine Hauptaufgabe. Typische Verfahren sind Dekantieren oder Zentrifugieren. Jedoch führen diese Methoden nicht immer zum Erfolg. Für einige Produkte ist die thermische Trennung essentiell.

Eine thermische Trennung findet in der Regel, auch wegen Reduzierung der Betriebskosten, unter Vakuum statt. Das Vakuum senkt den Siedepunkt des Lösemittels, es kann daher bei geringerer Temperatur verdampft werden. Dadurch wird das Produkt geschont und etwaige Nebenreaktionen reduziert oder gar verhindert.

Die Ekato-Solidmix-Technologie

Die Ekato-Solidmix-Technologie deckt die Sparte der vertikalen Vakuumkontakttrockner ab und hat sich in den letzten Jahren als zuverlässige Technologie sowohl zur Trocknung als auch zum Mischen von Produkten der chemischen und pharmazeutischen Industrie erwiesen. Die Behälter bestehen aus einem konusförmigen Unterteil und einem zylindrischen Oberteil. Die Welle ist von oben gelagert und wird im Kopfraum der Maschine abgedichtet. Über den Behälterdeckel lassen sich Reinigungsarmaturen installieren, sodass ein Cleaning in Place (CIP) durchgeführt werden kann. Außerdem besteht die Möglichkeit, für die Dosierung von Flüssigkeiten spezielle Sprühdüsen zu verbauen um beispielsweise eine Pulver-Konditionierung zu realisieren.

Für ein einheitliches Mischen von fest-fest und im gewissen Rahmen für fest-flüssig hat Ekato zwei spezielle Rührer entwickelt, den Ekato Feststoff Paravisc für rieselfähige Produkte und den Ekato Isopas für Produkte mit ausgeprägter Umbruchphase. Für die Trocknung wird typischerweise sowohl der Behälterdeckel als auch die Welle temperiert. Durch verschiedenste Sensorik kann dabei der Prozess online überwacht und gesteuert werden bis das Produkt der gewünschten Spezifikation entspricht.

Der Ekato Feststoff Paravisc setzt voraus, dass es sich bei dem Produkt bereits um rieselfähiges Schüttgut handelt. Er ist daher nur bedingt geeignet für die Verarbeitung von flüssigen bis halbfesten oder pastösen Produkten. Weist das Produkt eine solche zähflüssige Umbruchs- oder Knetphase auf, ist der Ekato Isopas das bevorzugte Rührorgan der Wahl.

Bei den Ekato-Solidmix-Trocknern kommen beide Rührwerke ohne Abstreifer aus, welche in der Regel wegen des Verschleißes bei Pulvern als auch der hochviskosen Umbruchs- und Knetphase nicht ratsam sind. Durch eine wandgängige Ausführung der Rührwerke, welche nur wenige Millimeter beträgt, wird die Umwälzung auch an der Wand realisiert und benötigt daher keine Abstreifer.

Der Prozess der Vakuumtrocknung erfordert ein besonderes Augenmerk auf das Vakuumsystem. In der Hauptverdampfung, welche stattfindet während viel Lösemittel vorhanden ist, können günstige und robuste Systeme wie Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen zur Erzeugung des Unterdrucks genutzt werden.

Erreicht der Trocknungsprozess die Nachtrocknung, muss der Druck deutlich vermindert werden - je nach Lösemittel oder zu verdampfendem Extraktionsgut. Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen kommen in der Regel spätestens bei einem Druck kleiner 30 mbar an ihre Grenzen. Bei diesem Punkt sollte auf ein paralleles Vakuumsystem umgeschaltet werden.

Prozess im eigenen Labor entwickeln

Die Nachtrocknung zeichnet zudem aus, dass das Produkt meist feinkörnig wird. Das bedeutet, dass der Brüdenstrom mit Produktstaub beladen ist und die trockenlaufende Vakuumpumpe davor geschützt werden muss. Ein Filter setzt dies um. Der Filterkuchen wird entfernt, indem der Filter zyklisch mit Gas gegengespült wird. Dadurch kann die erzeugte Druckdifferenz zumindest reduziert werden, sodass die Trocknung am Ende auch den tiefen Druck erreichen kann. Als Filter dienen hier Metall- oder Gewebefilter, welche an das Produkt angepasst sind.

Für die Dimensionierung der benötigten Komponenten ist es wichtig, die Kenndaten des Produktes und Prozesses zu kennen. Der erste Schritt sollte daher sein, Versuche im Labormaßstab durchzuführen. Ekato Systems hat die Möglichkeit, seinem Technikum Trocknungsversuche bis 100 Liter (Schüttgut), oder 50 Liter (flüssig bis halbfest) durchzuführen. Dabei können gemeinsam mit dem Team der Forschung und Entwicklung die Prozesse angepasst und optimiert werden. Es gibt aber Produkte, die nur beim Kunden vor Ort handzuhaben sind. Dafür bietet Ekato Systems einen Pool an Leihmaschinen. Damit können die Kunden im eigenen Labor oder der Produktion, auch mit Unterstützung der Ekato Systems Forschung und Entwicklung, den Prozess entwickeln.

Bildergalerie

  • Der Solidmix Vakuumkontakttrockner mit Ekato-Isopas.

  • Die Trocknung eines Slurry mit Knetphasen-Übergang und das pulverförmige Endprodukt

  • Das Ekato-Vakuumsystem

  • Das Solidmix-Labor im Hause Ekato Systems

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