Gibt es Vertikalmischer mit integrierter Flüssigkeitsdosierung und Sprühdüsen zur Binder-Aufgabe bei der Granulation?
Ja. Es gibt Vertikalmischer, die über integrierte Flüssigkeitsdosiersysteme und Sprühdüsen für die definierte Binderaufgabe in Aufbau- und Feuchtgranulationsprozessen verfügen. Solche Systeme werden in der Pharma-, Chemie-, Keramik-, Lebensmittel- und Düngemittelindustrie eingesetzt.
Systemaufbau und Funktionsprinzip
Die Flüssigkeitsaufgabe erfolgt meist über ein kombiniertes Dosier- und Sprühsystem. Dazu gehören eine externe Dosierstation mit einer Dosierpumpe sowie eine Sprühlanze oder Düse im Mischraum. Je nach Anwendung kommen Einstoff- oder Zweistoffdüsen zum Einsatz. Sie erzeugen ein definiertes Tröpfchenspektrum und sorgen für eine gleichmäßige Benetzung des Produktbetts.
Die Düsen können im Deckel, seitlich im Behältermantel oder auf einer Lanze angeordnet sein. So wird die Sprühflüssigkeit gezielt in die aktive Mischzone eingebracht. Bei viskosen oder warm zu verarbeitenden Bindersystemen sind auch beheizte Leitungen und Düsen möglich. Die Sprühmenge, der Sprühdruck und der Zeitpunkt der Zugabe werden meist über eine SPS gesteuert und dokumentiert.
Der Übergang vom Trockenmischen zur Granulation kann im selben Aggregat erfolgen. Dadurch ist ein Single-Pot-Verfahren möglich.
Rolle des Mischwerkzeugs
Während die Sprühdüsen den Binder einbringen, sorgt das Mischwerkzeug für die Umwälzung und mechanische Fluidisierung des Produkts. Die Partikel werden intensiv bewegt und gleichmäßig benetzt. So entstehen kontrolliert wachsende Agglomerate. Lokale Überfeuchtung und grobe Klumpenbildung werden vermieden.
Viele Vertikalmischer verfügen zusätzlich über Zerhacker. Diese zerkleinern zu große Agglomerate und unterstützen eine enge Korngrößenverteilung.
Vorteile der integrierten Sprühtechnik
Die integrierte Flüssigkeitsdosierung bietet mehrere Vorteile. Der Binder wird gleichmäßiger verteilt als bei manueller Zugabe. Die Kornstruktur lässt sich gezielt beeinflussen. Die Granulateigenschaften werden reproduzierbarer. Außerdem verkürzen sich die Prozesszeiten, weil Mischen, Anfeuchten und Granulieren im selben Apparat stattfinden.
Der geschlossene Betrieb reduziert Staubemissionen und verbessert die Arbeitssicherheit. Für validierungspflichtige Anwendungen sind CIP- oder WIP-fähige Ausführungen üblich. Dabei sind die Leitungen, Düsen und Sprühlanzen so ausgeführt, dass sie gut gereinigt werden können und keine Toträume bilden.
Typische Ausführungen
Typische Bauformen sind konische Vertikalbehälter mit zentraler Schnecke sowie vertikal ausgeführte Pflugschar- oder Schaufelmischer. Die Sprühdüsen können je nach Konstruktion im Deckel, seitlich im Behälter oder auf einer verstellbaren Lanze montiert sein.
Wichtige Auslegungsparameter
Für eine stabile Granulation müssen Binder-Eigenschaften, Sprühsystem, Düsengeometrie und Prozessparameter aufeinander abgestimmt werden. Dazu gehören Viskosität, Durchflussrate, Tropfenspektrum, Düsensitz, Mischerdrehzahl, Füllgrad und Sprühzeitpunkt. Entscheidend ist auch, dass Sprühlanzen und Leitungen reinigungsfreundlich und totraumarm ausgeführt sind.
So realisiert amixon® Binderaufgabe und Granulation im Chargenmischer
Integrierte Flüssigkeitsdosierung als Ausstattungsmerkmal
amixon® Maschinen wie VM, HM, AM, SH, AMK, KS und GM können auf Wunsch mit Flüssigkeitszugabelanzen ausgerüstet werden. Die Binderflüssigkeit wird dabei direkt in das bewegte Mischgut eingebracht. Alternativ oder ergänzend kommen Zweistoffdüsen zum Einsatz. Sie erzeugen eine besonders feine Zerstäubung und sorgen für eine gleichmäßige Benetzung.
Die Zugabe erfolgt im Wirkbereich des Schneidrotors. Dadurch wird lokale Überbenetzung vermieden. Die Hauptursache für unkontrollierte Klumpenbildung wird so deutlich reduziert. Auch zähflüssige Binder lassen sich prozesssicher einbringen. Ein temperierbares Bevorratungsgefäß hält temperaturempfindliche Flüssigbinder niedrigviskos.
Arbeitsteilung im Mischraum: Makro- und Mikrovermischung
Das SinConvex®-Mischwerk wälzt das gesamte Volumen dreidimensional um. Es trägt auch zur Selbstreinigung des Mischers bei. Gleichzeitig führt es ständig frisches Pulver in die Benetzungszone. Der Schneidrotor verteilt die Flüssigkeit mikrofein und zerteilt entstehende Grobagglomerate.
Der gleiche amixon® Mischer kann zum Befeuchten mit geringer Energieeinleitung, zum schonenden Aufbauagglomerieren, zum Desagglomerieren oder zum Granulieren eingesetzt werden. Damit lässt sich die Prozessintensität an die jeweilige Aufgabe anpassen.
Der Drehmoment- und Temperaturverlauf wird über die SPS überwacht. Das unterstützt die Endpunktbestimmung. Dosierprofile mit Zwischenmischphasen können als Rezeptur hinterlegt und reproduzierbar abgerufen werden.
Vom Batch zur kontinuierlichen Granulation
Für kontinuierliche Aufgaben ergänzt der Ringschicht-Mischgranulator RMG das Programm. Er erzeugt runde, staubarme Granulate mit enger Korngrößenverteilung. amixon® prüft im Technikum mit Originalprodukt, welche Lösung technisch und wirtschaftlich sinnvoll ist.
Absicherung im amixon® Technikum
Vor der Investition steht der Nachweis. Im amixon® Technikum am Stammsitz in Paderborn stehen 35 Testanlagen in unterschiedlichen Baugrößen bereit. Ergänzt werden sie durch Technikumsstandorte in Japan, Indien, Thailand, China, Südkorea und den USA.
Die Versuche erfolgen mit Originalprodukt, realen Füllgraden und Chargengrößen sowie im vorgesehenen Temperatur- und Druckbereich. Bewertet werden Mischqualität, Produktschonung, Energieeintrag, Reinigbarkeit und Reproduzierbarkeit im späteren Serienbetrieb. Die Ergebnisse werden gemeinsam mit amixon® Experten ausgewertet und dokumentiert. So entsteht eine belastbare Grundlage für die spätere Auslegung. Technische und wirtschaftliche Risiken werden reduziert.