Wirbelschicht - das Prinzip und deren Möglichkeiten

 

Werden Schüttgüter in einer Wirbelschichtanlage - zum Beispiel vom Typ MINOfluidbed MFB - mittels Gasstrom in Fluidisation versetzt, erscheinen gegenüber dem Zustand der ruhenden Schüttung zusätzliche physikalische Eigenschaften und Effekte, welche für die Durchführung diverser verfahrenstechnischer Prozess genutzt werden können:

Schematische Darstellung Wirbelschicht

Besonders interessant sind:

  • Hohe Werte für Wärme- und Stoffübergang
       - kürzere Prozesszeiten
       - grössere Leistungen und Kapazitäten
       - geringere Kosten
  • Intensive und homogene Partikeldurchmischung
       - genau definierte Prozessbedingungen über gesamte Wirbelbett
       - einheitlich hohe Qualität
  • Minimale Krafteinwirkung auf Produktpartikel
       - schonende Behandlung und Prozessführung
       - verbesserte Qualität
  • Fliessverhalten der fluidisierten Schüttung
       - effizientes Produkthandling
       - wenig manuelle Eingriffe
       - höhere Effizienz

 

Wirbelschicht - Trocknung

MINO 2019 DE Schema Wirbelschichttrocknung Schematische Darstellung Wirbelschichttrocknung

Bei der Wirbelschicht - Trocknung wird die durch das Wirbelbett strömende Prozessluft so vorgetrocknet und konditioniert, dass diese die Feuchtigkeit des zu trocknenden Produktes aufnehmen und aus dem Prozess wegführen kann.

Die Entfeuchtung der Prozessluft erfolgt mittels:

  • Taupunkt -Trocknung
  • Adsorptions - Trocknung

Dank des sehr guten Stoff- und Wärmeübergangs können Trocknungsprozess in der Wirbelschicht auch bei sehr tiefen Temperaturen immer noch effizient gefahren werden. Das Verfahren eignet sich somit bestens für die schonende Trocknung von thermisch sensiblen Stoffen: 

  • Mikroorganismen (Enzyme, Alginate, aktive Hefe, Vitamine, etc.)
  • Lebensmittel
  • Pharmazeutische Produkte

 

Endprodukt der Hefetrocknung: aktive Bäckereihefe (Instanthefe)

Wirbelschicht - Granulation

Schematische Darstellung Wirbelschicht - Granulation

Bei der Wirbelschicht - Granulation wird das Ausgangsprodukt im Prozessbehälter vorgelegt, von der konditionierten Prozessluft  durchströmt und in Schwebe gehalten.

Über eine oder mehrere Sprühdüsen (top-spray, bottom-spray oder seitlichen Düsen) wird Bindemittel auf das Wirbelbett aufgesprüht. Die einzelnen Partikel der vorgelegten Schüttung werden mit Hilfe des aufgesprühten Bindemittels zu Agglomeraten vereinigt und zu Granulaten der gewünschten Grösse aufgebaut.

Die konditionierte Prozessluft hält einerseits das Wirbelbett in Schwebe, andererseits führt sie die über das Bindemittel eingebrachte Feuchtigkeit aus dem Prozess weg.

Grösse und Form der Granulate können durch Variieren der Prozessparameter beeinflusst werden.

 

Endprodukt Wirbelschichtgranulator: Aufgranulierte Zuckerstärke

Wirbelschicht - Coating

Schematische Darstellung Wirbelschicht - Coating

Bei der Wirbelschicht - Coating wird das Ausgangsprodukt im Prozessbehälter vorgelegt, von der konditionierten Prozessluft  durchströmt und in Schwebe gehalten.

Typische Ausgangsprodukte sind:

  • Spheres
  • Pellets
  • Granulate

Über eine oder mehrere Sprühdüsen (top-spray, bottom-spray oder seitlichen Düsen) wird das Coating - Medium in das Wirbelbett eingesprüht. Die einzelnen Partikel der vorgelegten Schüttung werden so mit Coating - Medium beaufschlagt und erhalten eine homogene Überzugsschicht.

Die konditionierte Prozessluft hält einerseits das Wirbelbett in Schwebe, andererseits führt sie die über das Coating - Medium eingebrachte Feuchtigkeit aus dem Prozess weg.

Die Dicke der Coating - Schicht kann über die geeignete Wahl der Prozessparameter beeinflusst werden (Sprühzeit, Sprühmenge, etc.).

 

Endprodukt Wirbelschichtcoating: Spheres mit bio-aktiver Überzugsschicht

Wirbelschicht - Layering

Schematische Darstellung Wirbelschicht - Layering

Das Layering erfolgt analog dem Coating. Dabei wird eine Suspension oder eine Lösung auf vorgelegte Partikel aufgesprüht.

Dies geschieht in der Regel über unten angeordnete Sprühdüsen (top-spray, seiten-spray). Es können so eine oder mehrere Substanzen mit unterschiedlichen Eigenschaften in mehreren Schritten in das Wirbelbett eingesprüht werden. Die einzelnen Pellets können auch mit mehreren unterschiedlichen Überzugsschichten versehen werden ("Zwiebelstruktur" der erzeugten Pellets).

Die konditionierte Prozessluft hält einerseits das Wirbelbett in Schwebe, andererseits führt sie die über das Suspensionen bzw. Lösungen eingebrachte Feuchtigkeit aus dem Prozess weg.

Die Dicken der einzelnen Layers können über die geeignete Wahl der Prozessparameter beeinflusst werden (Sprühzeit, Sprühmenge, etc.).

 

Pharmazeutische Darreichungsformen (Tabletten, Kapseln, etc.) werden oft mittels mehrerer Schichten mit unterschiedlichen Eigenschaften versiegelt