Verfahrenstechnik 3/2021

Jede Lösung ist anders
Maßgeschneiderte Anlage für das Handling von Fest- und Flüssigstoffen
Schon seit Jahrhunderten mischen Menschen trockene Pulver mit
Flüssigkeiten. Die aktuelle Herausforderung dabei ist, dass das Fördern,
Dosieren, Mischen, Reagieren und Handling dieser Stoffe bei
gleichzeitiger Rezepttreue, Prozess- und Anlagensicherheit erfolgen.
Wie ein Anlagenbauer solche Projekte beim Kunden umsetzt und dabei
all diese Kriterien erfüllt, wird im Beitrag beschrieben.
Wird es zu heiß, wird das Gel sofort unbrauchbar.
Wird es zu kalt, härtet es innerhalb
weniger Sekunden aus, und es ist nicht
mehr förderbar. Das Produkt muss also bis
hin zur Verarbeitungsmaschine, auf der das
Gel in Blöcke gegossen wird, auf konstanter
Temperatur gehalten werden.
Temperatur überwachen
In der maßgeschneiderten Komplettanlage
wird ein Gel hergestellt, das sich aus verschiedenen
Flüssigkeiten mit dynamischen
Viskositäten von 1 mPas bis hin zu
50 000 mPas und unterschiedlichsten physikalischen
Eigenschaften zusammensetzt,
die sich dilatant oder auch strukturviskos
verhalten können. Die dabei verwendeten
Pulver sind teilweise sehr fein, hygroskopisch,
zeitverfestigend und klebrig. Das
Endprodukt muss bei einer Temperatur von
150 °C hergestellt werden, damit die Flüssigkeiten
mit den Feststoffen wie gewünscht
reagieren, sich vermischen und es damit
Autor: Gabriel Kubina, Vertriebsleiter,
Kitzmann-Gruppe, Lengerich
die erwünschten chemischen und physikalischen
Eigenschaften erhält.
Bei diesem Prozess ist die Besonderheit,
dass eine Kreuzkontamination der Brüden
mit den Rohstoffpulvern unbedingt vermieden
werden muss. Da das Pulver aber erst
bei 150 °C eingegeben werden darf, musste
eine Lösung gefunden werden, um zu verhindern,
dass die Brüden die Pulverrohstoffleitungen
kontaminieren. Zugleich ergab
sich das Problem, dass bestimmte Rezeptkomponenten
relativ früh auszudampfen
beginnen, was zum einem die
Notwendigkeit zur Einstufung in eine Ex-
Zone voraussetzt und zum anderen Bestandteile
in der Rezeptur unkontrolliert
verdampfen lässt. Weiterhin muss eine
Temperaturrange von ± 3 °C eingehalten
werden, damit das Produkt stabil bleibt.
Da das Gel eine hohe selbstisolierende Wirkung
hat, ist eine Änderung des Temperaturistzustandes
nur sehr langsam realisierbar.
Ausschlaggebend ist hier, dass es keinerlei
Wärmebrücken in der Gesamtanlage geben
darf, in denen das Material auskühlen kann.
Da das Fertigprodukt zudem noch einen geringen
Wärmeleitkoeffizienten hat, ist eine
stabile Erfassung der eigentlichen Kerntemperatur
eines der Hauptprobleme im Prozess.
Nachdem in einer Laboranlage erfolgreich
ein qualitativ hochwertiges Gel hergestellt
werden konnte, mussten sich all diese Parameter
einem Scale-up unterziehen, um den
Prozess auf eine Produktionsanlage konkret
ummünzen zu können. Dort ist das wichtigste
Kriterium, neben der Sicherheit auch die Reproduzierbarkeit
sicherzustellen.
Speziell zu beachten dabei ist, dass der
Temperaturübergang optimal im Verfahren
realisiert werden muss. Zur Sicherstellung
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