ANLAGEN & KOMPONENTEN
Industrielle Trocknung feststoffhaltiger Flüssigkeiten
Wirbelschicht-Sprühgranulationsprozesse ermöglichen passgenaue Lösungen für eine Vielzahl unterschiedlicher Materialsysteme, Anwendungen und Industrien. Quelle: Glatt GmbH
Die industrielle Trocknung feststoffhaltiger Flüssigkeiten wird häufig eingesetzt, um Produkte in eine besser handhabbare Form zu überführen und sie bei Umgebungstemperaturen lagerfähig zu machen. Die dabei erzeugten Schüttgüter zeichnen sich gegenüber dem Ausgangsmaterial durch höhere Stabilität sowie ein reduziertes Gewicht und Volumen aus. Dadurch lassen sich Transport- und Lagerkosten ebenso wie der Aufwand bei der Handhabung deutlich verringern. Insbesondere bei Nutrazeutika kann der durch Wärmeeintrag bewirkte Wasserentzug abhängig von der Aktivität der im Trockenprodukt verbleibenden Restfeuchte zu einer verlängerten Haltbarkeit beitragen.
Für eine möglichst rasche Trocknung von Flüssigkeiten bietet sich das Versprühen in einem heißen Luftstrom an, wie es bei der Sprühtrocknung praktiziert wird. Dieses Verfahren wird seit vielen Jahrzehnten genutzt, um großvolumige Massenprodukte wie etwa Milchpulver effizient und wirtschaftlich zu trocknen. Neben der Eignung für hohe Durchsätze ist die Sprühtrocknung auch bei Flüssigkeiten mit geringem Feststoffanteil vorteilhaft, da vergleichsweise hohe Prozesstemperaturen eingesetzt werden können. Auf diese Weise lässt sich viel Wasser verdampfen, während empfindliche Produkte aufgrund der niedrigen Kühlgrenztemperatur dennoch geschont werden. Nachteilig kann jedoch der hohe Staubanteil der im Sprühturm erzeugten Produkte sein, insbesondere bei Enzymen oder anderen Proteinen, da diese häufig stark wirksame Allergene darstellen und in feiner Verteilung bereits in geringen Konzentrationen problematisch sind.
Kontinuierlich betriebene Wirbelschicht-Sprühgranulationsanlagen ermöglichen durch ihren Mehrkammeraufbau die Kombination mehrerer Prozessschritte innerhalb einer Anlage. Eine rechteckige Wirbelschichtanlage lässt sich theoretisch in beliebiger Länge ausführen, sodass in aufeinanderfolgenden Prozesszonen gezielt unterschiedliche Produkteigenschaften eingestellt werden könne, um maßgeschneiderte Partikel zu erzeugen. In einem Kundenprojekt gelang es den Prozessingenieuren von Glatt, aus einer Lösung hydrolysierter Proteine mittels Wirbelschicht zunächst in einem vorgeschalteten Sprühtrocknungsschritt gut lösliche, pulverförmige Partikel herzustellen. Im weiteren Verlauf des Prozesses wurden diese über mehrere Anlagenzonen hinweg agglomeriert, bis schließlich Partikel mit etwas höherer Dichte entstanden, die besser einsinken und sich dadurch schneller und vollständiger lösen als reine Sprühtrocknungsprodukte. Während die Sprühgranulation bislang vor allem zur Herstellung kompakter Partikel, etwa für Enzyme oder Düngemittel, eingesetzt wurde, eröffnet die gezielte Einstellung der Produkteigenschaften vom fein löslichen Granulat bis hin zu kompakten Teilchen innerhalb eines Prozesses neue Perspektiven für die Sprühtrocknung von Flüssigkeiten.
Sprühgranulation für Nutrazeutika
Bei der Sprühgranulation entstehen durch den schichtweisen Aufbau feste, kompakte und runde Vollkugeln mit zwiebelförmiger Struktur. Die Aufbaugranulation – das sogenannte „Layering“ – ermöglicht ein flexibles und komplexes Produktdesign, da Partikel aus verschiedenen Feststoffschichten gebildet sowie Kerne beladen und beschichtet werden können. Das bietet insbesondere Herstellern von Nutrazeutika die Möglichkeit, ihre Produkte gezielt zu funktionalisieren und mit einem höheren Mehrwert auszustatten. Zusätzlich kann im gleichen Apparat ein Coating der zuvor sprühgranulierten Partikel durchgeführt werden, um beispielsweise eine retardierende Wirkung zu erzielen, die aktive Komponente vor äußeren Einflüssen zu schützen oder einen unangenehmen Geschmack oder Geruch zu maskieren.
Zwiebelförmige Struktur in einem Aminosäuregranulat. Quelle: Glatt
