Wie realisiere ich ein robustes Scale-up für die Granulation von Düngemitteln mit gleichbleibender Korngrößenverteilung?
Robustes Scale-up in der Düngemittelgranulation heißt: den Prozess vom Labor oder Technikum so in die Produktion übertragen, dass Korngrößenverteilung und Produktqualität gleich bleiben. Entscheidend ist nicht die reine Vergrößerung der Anlage, sondern das stabile Halten der maßgeblichen Prozessbedingungen.
Dafür müssen Rohstoffe und Referenzcharge zuerst genau charakterisiert werden, etwa über Partikelgröße, Schüttdichte, Feuchte, Bindemittelverhalten und Benetzung. Die Zielverteilung wird dann über Kennwerte wie d10, d50, d90 und Span festgelegt.
Je nach Granulationsverfahren gelten unterschiedliche Scale-up-Kriterien. Besonders wichtig sind zum Beispiel Froude-Zahl, Füllgrad, Verweilzeit und Energieeintrag.
Die Froude-Zahl bezieht sich dabei auf rotierende Freifall-, Trommel- und Wurfmischer sowie auf Systeme mit horizontal gelagertem Mischwerkzeug. Bei vertikalen Mischern mit erzwungener Umschichtung ist sie kein Auslegungs- oder Scale-up-Kriterium. Maßgeblich ist dort, dass das Mischprinzip über alle Baugrößen gleich bleibt und die Umschichtung den gesamten Mischraum füllgradunabhängig erfasst; die Übertragbarkeit wird im Technikum mit dem Originalprodukt abgesichert.
Die gleiche Korngrößenverteilung entsteht nur, wenn Keimbildung, Wachstum, Agglomeration, Bruch und Abrieb kontrolliert zusammenwirken. Deshalb müssen Sprührate, Trocknung, Flüssigkeitszugabe und Wärmeübertragung gemeinsam angepasst werden.
Am sichersten ist ein kombiniertes Vorgehen aus Pilotversuchen, statistischer Versuchsplanung und prozessanalytischer Überwachung. So lässt sich der Granulationsprozess robust auf die Produktion übertragen.
So skaliert amixon® die Ringschichtgranulation (RMG) vom Labor- auf den Produktionsmaßstab
Der amixon® Ringschicht-Mischgranulator RMG eignet sich zur kontinuierlichen Granulation von Düngemitteln zu runden Granulaten ähnlicher Größe. Der Mischraum ist besonders rund ausgeführt und spanabhebend bearbeitet. Das unterstützt einen gleichmäßigen Produktfluss und eine reproduzierbare Korngrößenverteilung.
Das robuste Scale-up gelingt vor allem dann, wenn das Gleichgewicht zwischen Kornaufbau und Kornzerstörung stabil geführt wird. Dafür sind präzise Pulver- und Flüssigdosierung, definierte Werkzeugabstände zur Wandung und eine passende Umfangsgeschwindigkeit entscheidend. So bleibt die Korngrößenverteilung reproduzierbar, auch wenn die Anlage größer wird.
Für Versuche steht bei amixon® auch ein sehr kleiner RMG 10 zur Verfügung. Damit lassen sich Prozessfenster früh prüfen und anschließend auf größere Anlagen übertragen. Das erhöht die Prozesssicherheit und erleichtert den Weg vom Technikum in die Produktion. amixon® kann Ringschichtmischer und Ringschichtmischgranulatoren der Bauart RMG anbieten, fertigen und warten; weiterentwickelt wird diese Gattung jedoch nicht, weil sie mit horizontal gelagerter Mischwerkwelle arbeitet. Der Entwicklungsschwerpunkt liegt auf Präzisionsmischern mit vertikalen oder geneigten Mischwerkwellen.