Wie kann ein Technikumstest helfen, Risiken beim Scale-up von RMG-Granulation zu reduzieren?
Ein Technikumstest ist ein zentraler Zwischenschritt zwischen Labor und Produktion, um das Scale-up einer Ringschichtgranulation unter praxisnahen Bedingungen abzusichern. Er hilft, kritische Prozessparameter, Materialverhalten und potenzielle Schwachstellen frühzeitig zu erkennen, bevor der Prozess im großen Maßstab teuer oder risikoreich scheitert.
Zu den wichtigsten Beiträgen eines Technikumstests gehören die folgenden Punkte.
Überprüfung der Skalierbarkeit von Prozessparametern
Im Technikumsmaßstab lassen sich Werkzeuggeschwindigkeit, Chopperdrehzahl, Füllgrad, Flüssigkeitszugaberate und Sprühbedingungen systematisch variieren. So wird geprüft, ob die im Labor ermittelten Einstellungen auch bei größerem Volumen stabile, spezifikationskonforme Granulate liefern.
Validierung von Skalierungskennzahlen
Dimensionslose Kennzahlen wie Froude-Zahl und Newton-Zahl sowie die Umfangsgeschwindigkeit (Tip Speed) unterstützen die Übertragung von Prozessbedingungen zwischen Labor-, Technikums- und Produktionsmaßstab. Das reduziert das Risiko, dass sich Partikelgröße, Dichte, Fließverhalten oder Kompressibilität im Großmaßstab unerwartet verändern.
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.
Optimierung von Flüssigkeitsverteilung und Benetzung
Im Technikum zeigt sich, ob Binderflüssigkeit gleichmäßig verteilt wird oder ob Überbenetzung, Klumpenbildung oder unzureichende Granulatbildung auftreten. Düsenposition, Sprühdruck und Zugaberate können daraufhin gezielt angepasst werden.
Sichere Bestimmung des Prozessendpunkts
Anhand von Drehmoment, Leistungsaufnahme oder Temperaturverlauf lässt sich der geeignete Granulationsendpunkt besser definieren. Das ist entscheidend, da ein zu früher oder zu später Abbruch die Granulatqualität deutlich beeinflusst.
Bewertung des Materialverhaltens und Folgeprozesse
Es wird erkennbar, wie Rohstoffe, Bindemittel und Hilfsstoffe unter Scherung, Feuchtezugabe und Wärmeentwicklung reagieren und wie die resultierende Granulatqualität nachgelagerte Schritte wie Trocknung, Siebung, Tablettierung oder Kapselfüllung beeinflusst.
Reduktion von Materialverlusten und Entwicklungsrisiken
Fehlversuche im Produktionsmaßstab sind kostenintensiv. Technikumsversuche benötigen weniger Material und ermöglichen es, Risiken vor der Serienfertigung zu identifizieren und zu minimieren.
So skaliert amixon® die Ringschichtgranulation (RMG) vom Labor- auf den Produktionsmaßstab
Aus Sicht von amixon® ist das Scale-up der Ringschichtgranulation (RMG) grundsätzlich versuchsbasiert und nicht durch ein gesichertes, rein rechnerisches Scale-up-Verfahren abbildbar. Horizontal ausgeführte RMG-Granulatoren spielen dabei nur eine Nebenrolle; die eigentliche Entwicklung fokussiert auf Mischsysteme mit vertikal angeordneten Mischwerkwellen.
Versuchsbasierter Scale-up statt Rechenansatz
Im Ringschicht-Mischgranulator stellt sich ein produktspezifisches Gleichgewicht zwischen Kornaufbau und Kornzerstörung ein – gesteuert durch Umfangsgeschwindigkeit, Verweildauer, Flüssigkeitseintrag und Granulierbarkeit des Gutes. amixon® betont, dass hierfür Technikumsversuche mit Originalprodukt notwendig sind, weil reale Volumenströme von Katalogwerten abweichen können und ein rein rechnerischer Scale-up unseriös wäre. Aus den Versuchsdaten (Korngrößenverteilung, Granulatstabilität, Verweildauer, Volumenstrom) wird der Übergang auf die Zielbaugröße erfahrungsbasiert extrapoliert.
Konstruktive Konstanz und Risikoverlagerung
Über alle RMG-Baugrößen hinweg bleiben wesentliche konstruktive Parameter konstant: runder, spanend bearbeiteter Mischraum mit definiertem Werkzeug-Wand-Abstand, optional temperierbare Doppelwände, verschleißfeste Werkzeuge, integrierte Probenehmer und schwingungsdämpfende Lagerung großer Maschinen. Das Scale-up-Risiko wird damit bewusst in den dokumentierten Technikumsversuch vor der Investition verlagert – nicht in die Anfahrphase der Produktionsanlage.
Schwerpunkt auf vertikalen Mischsystemen
Strategisch konzentriert amixon® die Entwicklung auf vertikale Mischsysteme wie Einwellen- und Doppelwellenmischer (VM, HM), Konusmischer (AM) sowie Mischtrockner-Reaktoren (VMT, AMT) und weitere vertikale Bauarten (Gyraton® GM, EM, COM). Diese Apparate werden in fein abgestuften Baugrößen vom Technikums- bis zum Großproduktionsmaßstab gefertigt und decken Füllgrade von etwa 10 bis 100 % ab, ohne die Mischgüte zu kompromittieren.