Alles läuft rund

Schon während des Wirbelschichtverfahrens erkennen können, ob der Prozess optimal verläuft, war bislang nicht möglich. Das Forschungsvorhaben „Strukturbildende Wirbelschichtprozesse“ an der OvGU Magdeburg ist gemeinsam mit seinen Industriepartnern ein gutes Stück vorangekommen auf dem Weg zur Inline-Messung. Und ist obendrein erfolgreich bei der Entwicklung von Energieeinsparmethoden.  

„Wir haben im zurückliegenden Jahr eine Menge erreicht“, freut sich Dr. Andreas Bück. Er ist Verfahrenstechniker an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg und hatte im Frühjahr 2013 eine Stiftungsprofessur innerhalb des InnoProfile-Transfer-Vorhabens „Strukturbildende Wirbelschichtprozesse“ angetreten – in Weiterführung des Forschungsprojektes NaWiTec.

Forschungsgruppenleiter Andreas Bück demonstriert die Induktionsspule. Sie dient der Energieeinsparung.
 
Forschungsgruppenleiter Andreas Bück demonstriert die Induktionsspule. Sie dient der Energieeinsparung.  
Gerade bereitet er einen Vortrag für die Magdeburger Veranstaltungsreihe „Wissenschaft im Rathaus“ vor. Nun sind die alteingesessenen Magdeburger nicht ganz unbeleckt, was die Wirbelschichttechnologie betrifft. 1981 ging in der industriellen Kaffeerösterei ihrer Stadt die weltweit erste Wirbelschichttrocknungsanlage in Betrieb. Seitdem wird auf dem Gebiet der Wirbelschicht- und Granuliertechnik immer weiter geforscht.

Den Herstellern von Pharmazeutika, von Pflanzenschutzmitteln und Dünger, von Waschpulver und Lebensmitteln sei es wichtig, dass ihre Granulate und Pulver aus Partikeln bestehen, von denen jeder gleich aussieht und auch die gleiche gewünschte Eigenschaft hat, sagt Andreas Bück und legt das Modell einer Sonde auf den Tisch, die derzeit von den Forschungsprojekten NaWiTec und Wigratec+ gemeinsam entwickelt wird. Sie soll die Partikel schon während des Wirbelschichtprozesses vermessen. Die Inline-Messung habe den Vorteil, dass sofort eingegriffen werden könne, wenn etwas nicht rund läuft, erklärt Bück.

Wobei man „rund“ auch wörtlich nehmen kann. Wenn die Partikel während der Formulierung nicht rund bleiben, sondern Klumpen bilden, würde die neue Sonde einen zu hohen Feuchtigkeitsanteil signalisieren. „Bevor die ganze Produktionsanlage verklebt“, betont Bück. Manchmal allerdings seien Klumpen – fachlich präzise ausgedrückt „Agglomerate“ – ausdrücklich erwünscht, wie beim Kakaopulver zum Beispiel. Ohne Agglomeration wäre es feinster Staub, der sich kaum zu einem Getränk verarbeiten lässt.
 

BMBF finanziert Laser-Scan-Mikroskop

Nehmen die Partikel während der Wirbelschichttrocknung eine andere als die gewollte Form und Farbe an, sei das oft nicht nur ein Schönheitsfehler, sondern könne die Eigenschaften der Partikel verändern, sagt Bück. Eine neueste Errungenschaft wird helfen, die „Strukturbildenden Wirbelschichtprozesse“ dahingehend zu optimieren: Das BMBF hat dem Forschungsvorhaben ein konfokales Laser-Scan-Mikroskop finanziert.

Doktorandin Franziska Sondej untersucht am Laser-Scan-Mikroskop die Partikelstrukturen.
Doktorandin Franziska Sondej untersucht am Laser-Scan-Mikroskop die Partikelstrukturen.
Es ist zur Zeit auch der Arbeitsplatz von Doktorandin Franziska Sondej. Sie untersucht gerade die Partikelstrukturen nach der Wirbelschichttrocknung – die Beschaffenheit einer Enzymschicht auf dem Waschpulver-Granulat beispielsweise oder die geschlossene Schutzschicht auf Medikamenten-Kapseln. Auf Grundlage der Analysen am Mikroskop könne zum Beispiel die Strömungsführung berechnet werden, um die Beschichtung zu optimieren. Was wiederum in die Handlungsanweisungen für Anlagenbauer eingehe, erklärt Bück.
 

Energieeinsparung ohne Qualitätsverlust

Da die Wirbelschichttechnologie ein energie- und somit kostenintensiver Prozess ist, beschäftigt sich das InnoProfile-Transfer-Verbundprojekt „NaWiTec Energie“ mit der Reduzierung des Energieaufwandes bei der Partikelformulierung in Wirbelschichtprozessen. „Wir verfolgen zwei Wege“, erklärt Andreas Bück. „Auf dem einen steht eine Säule mit einer Spule. Die erzeugt ein Induktionsfeld, in dem erhitzen sich Metallhohlkugeln, die zwischen den Partikel schweben und diese dann trocknen.“ Dieses Verfahren wird von der Glatt Ingenieurtechnik GmbH in Weimar industriell begleitet.

Eine andere Methode der Energieeinsparung entwickelt die Otto-von-Guericke-Universität gemeinsam mit der IPT-Pergande GmbH in Weißand-Gölzau und der Anhaltischen Verfahrens- und Anlagentechnik in Magdeburg. Versuche haben bislang ergeben: „Allein dadurch, dass der Granulationsprozess anders gefahren wird, nämlich das Einsprühen und Trocknen zeitlich voneinander getrennt, können bis zu 20 Prozent Energie eingespart werden, ohne dass die Produktqualität darunter leidet“, sagt Andreas Bück.


Weitere Informationen zur InnoProfile-Transfer-Stiftungsprofessur „NaWiTec Strukturbildende Wirbelschichtprozesse“ finden Sie hier. Hier stellen wir Ihnen Informationen zum InnoProfile-Transfer-Verbundprojekt „NaWiTec Energie“ zur Verfügung.