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Kompaktierung & Granulation

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Technologie – Kompaktierung & Granulierung

Kompaktierung

Alexanderwerk - Die wichtigsten Regionen im Walzenspalt der Kompaktierung

Abbildung 1: Die wichtigsten Regionen im Walzenspalt der Kompaktierung

Bei der Kompaktierung ist es vorrangiges Ziel die Dichte von Sch├╝ttg├╝tern zu erh├Âhen. Dabei werden vor allem kleine, feine Partikel durch Zusammenpressen zu gr├Â├čeren Partikeln verbunden. Auch kann es Ziel sein, dass hohe Luftanteile aus den Sch├╝ttg├╝tern entfernt werden sollen, so dass geringere Volumina am Ende generiert werden k├Ânnen. Reine Kompaktierprozesse werden vor allem in der chemischen Industrie eingesetzt. Je nach Beschaffenheit des Ausgangsmaterials wird der Kompaktierung noch ein Zerkleinerungsprozess nachgeschaltet, um so die verdichteten, aber groben Agglomerate in kleinere Partikel zu zerteilen.

Die Kompaktierung mit Walzenpressen stellt eine hocheffiziente M├Âglichkeit dar, um Sch├╝ttg├╝ter zu kompaktieren. Das Ausgangsmaterial wird bei der Walzenkompaktierung ├╝ber zwei gegenl├Ąufig rotierende Walzen verdichtet. Ein Sonderfall der Kompaktierung ist das Brikettieren. Hierbei werden die Walzenoberfl├Ąchen mit Taschen versehen, so dass beim Verpressen die Briketts entstehen.

Je nach plastischer Verformbarkeit des Ausgangsmaterials entstehen durch das Verpressen endlose Sch├╝lpen, aber auch feine Nadelagglomerate, wie z.B. bei der Kompaktierung von Silikaten. Die Sch├╝lpen werden im folgenden Zerkleinerungsprozess auf Granulate gew├╝nschter Form zerkleinert, so dass Sch├╝ttg├╝ter mit h├Âheren Dichten (geringeres Volumen) und besseren Flie├čeigenschaften entstehen.

Beispiele f├╝r den Einsatz von Alexanderwerk Walzenkompaktoren zum Kompaktieren (und Granulieren) sind:

  • Kompaktieren von Granulieren von Batteriemasse
  • Kompaktieren und Granulieren von Katalysatoren
  • Kompaktieren und Granulieren von Farbpigmenten
  • Kompaktieren und Granulieren von Enzymen
  • Kompaktieren und Granulieren von nat├╝rlichen und biologischen Pulvern
  • Kompaktieren und Granulieren von Lebensmitteln
  • Kompaktieren und Granulieren von Kaffeepulver
  • Kompaktieren und Granulieren von Mineralien
  • Kompaktieren und Granulieren von Erzen
  • Kompaktieren und Granulieren von Zellulose
  • Kompaktieren und Granulieren von Braunkohle
  • Kompaktieren und Granulieren von verschiedenen Salzen
  • Kompaktieren und Granulieren von D├╝ngemitteln
  • Kompaktieren und Granulieren von aufgebrannten Kernbrennelementen (U3O8)
  • Kompaktieren und Granulieren zur Anreicherung von Kernbrennelementen (UF2)
  • Kompaktieren und Granulieren von Airbagpulvern
  • u.v.m

Granulation

Von Granulation spricht man vor allem in pharmazeutischen, oder ├Ąhnlich gelagerten Anwendungen. Bei der Granulation werden aus feinen, schlecht flie├čenden Pulvern, durch die Agglomeration von Partikeln, gr├Â├čere Partikel, die sogenannten Granulate, erzeugt. Ziel bei der Granulation in der Pharmazie ist es vor allem eine gute Dosierbarkeit des Sch├╝ttgutes zu erreichen, da gerade die aktiven Wirkstoffe (APIs) sich im nicht granulierten Zustand schlecht im folgenden Prozessschritt, der Tablettierung, zu Tabletten verpressen lassen. Grunds├Ątzlich k├Ânnen zwei unterschiedliche Verfahren zur Herstellung von Granulaten benutzt werden.

  • Nass Granulation / Wet Granulation
  • Trockengranulation / Dry Granulation

Bei der sogenannten Nassgranulierung werden den Pulvern Binder in fl├╝ssiger Form zugegeben. Der Binder, i.d.R. auf Wasser- oder Alkoholbasis, fungiert dabei als Kleber, so dass einzelne Partikel miteinander ├╝ber die Fl├╝ssigkeitsbr├╝cken verbunden werden. Die Nassgranulation erfordert zudem einen Trocknungsprozess, um die Feuchte in den Granulaten zu reduzieren. Sowohl die Zugabe von Bindemitteln, als auch der Trocknungsprozess k├Ânnen sich negativ auf die Qualit├Ąt der Granulate auswirken.

Bei der Trockengranulation werden durch das gezielte Kompaktieren und anschlie├čende Zerkleinern Granulate der gew├╝nschten Qualit├Ąt erzeugt. Eine Zugabe von Bindern mit anschlie├čender Trocknung ist hierbei nicht erforderlich. Grunds├Ątzlich sind zwei Verfahren gebr├Ąuchlich:

  • Slugging
  • Walzenkompaktierung

Beim sogenannten Slugging werden aus dem Ausgangsmaterial gro├če Tabletten gepresst. Diese werden anschlie├čend mit Hilfe von M├╝hlen zerkleinert. Der Nachteil des Slugging ist vor allem der nicht kontinuierliche Prozess, sowie die ungleichm├Ą├čige Verpressung des schlecht, flie├čf├Ąhigen Ausgangsmaterials. Dies spiegelt sich auch in den Fertiggranulaten wider, da durch Slugging genierte Granulate sich vor allem durch eine unstabile und schlecht zu kontrollierende Qualit├Ąt auszeichnen. Slugging wird heute nicht mehr als ÔÇ×state-of-the-artÔÇť angesehen und daher auch noch kaum angewendet.

Die Walzenkompaktierung, die in den letzten Jahren sehr an Bedeutung gewinnen konnte, erzeugt stabile Granulate durch das verpressen von Pulvern zwischen zwei gegenl├Ąufig rotierenden Walzen. Das Agglomerat wird dann ├╝ber eine nachgeschaltete Zerkleinerungseinheit in ein Granulat zerkleinert. Alexanderwerk Walzenpressen der WP-Baureihe zeichnen sich dabei unter anderem durch ihre besonders schonende Zerkleinerung aus. Auch der Verpressungsprozess ist einzigartig, da die vertikal angeordneten Walzen, in Verbindung mit einer besonderen Steuerung, kontinuierlich Sch├╝lpen mit gleichbleibender Dicke und Dichte erzeugen.

Grundlegender Aufbau der Alexanderwerk Walzenkompaktoren
(WP Pharma Baureihe)

Alexanderwerk WP 1200 - Grunds├Ątzlicher Aufbau eines Walzenkopaktors

Abbildung 2: Grunds├Ątzlicher Aufbau eines Walzenkompaktors (WP Pharma Baureihe)

  1. Hopper mit Stirrer zur Aufnahme des Rohprodukts
  2. Patentierter Combi-Vent-Feeder-System zur Optimierung der Blend Uniformity (BU)
  3. Zuf├╝hreinheit mit Vakuumzone
  4. Vertikal angeordnete Walzen zur Verpressung des Ausgangsmaterials
  5. Separierungsm├Âglichkeit von unverpressten Material
  6. Flake-Crusher zur kontrollierten Vorzerkleinerung
  7. Integrierte 2-stufige Granuliereinheit mit 2 Rotorfeingranulatoren

 

Warum schafft Alexanderwerk die qualitativ hochwertigsten Granulate?

Alexanderwerk Walzenpressen stellen im Vergleich zu allen anderen Walzenpressen die hochwertigsten Granluate her. Dies liegt vor allem daran, dass Alexanderwerk den gesamten Prozess optimiert hat. Bei der Materialaufgabe im Hopper f├Ąngt die Qualit├Ąt des Prozesses bereits an. Eine optimierte Gestaltung sorgt f├╝r eine gute Zuf├╝hrung von Material. Der integrierte Stirrer verhindert Verklumpungen und sorgt f├╝r eine gute Materialaufgabe. Der patentierte Combi-Vent-Feeder steigert die Durchsatzleistung und tr├Ągt wesentlich zu einer gleichm├Ą├čigen Vermischung von Roh- und R├╝ckf├╝hrmaterial bei. Die vertikale Anordnung der Walzen, in Kombination mit der einzigartigen Walzenspaltregelung, sorgt f├╝r eine gleichm├Ą├čige Dichte und Sch├╝lpenvolumen. Das einzigartige Steuerungskonzept der Alexanderwerk Walzenpressen erm├Âglicht es den Walzenspalt mit einer Genauigkeit von +/- 0,1 mm zu betreiben. Dadurch weisen die Sch├╝lpen und Flakes eine gleichm├Ą├čige Dicke und Dichte auf. Auch die Materialzuf├╝hrung wird kontinuierlich geregelt, so dass bei konstantem Walzendruck es zu keinerlei Schwankungen in der Dichte oder H├Ąrte der Sch├╝lpen kommen kann. Nicht zuletzt garantiert der 3-stufige Zerkleinerungsprozess die schonendste Zerkleinerung im Vergleich mit allen anderen Wettbewerbern und liefert dabei generell bis zu 50% weniger Feinanteile als andere Walzenpressen.