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Kompaktierung & Granulation

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Technologie – Kompaktierung & Granulierung!

Kompaktierung

Abbildung 1: Die wichtigsten Regionen im Walzenspalt der Kompaktierung

Bei der Kompaktierung ist es vorrangiges Ziel die Dichte von Schüttgütern zu erhöhen. Dabei werden vor allem kleine, feine Partikel durch Zusammenpressen zu größeren Partikeln verbunden. Auch kann es Ziel sein, dass hohe Luftanteile aus den Schüttgütern entfernt werden sollen, so dass geringere Volumina am Ende generiert werden können. 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 Möglichkeit dar, um Schüttgüter zu kompaktieren. Das Ausgangsmaterial wird bei der Walzenkompaktierung über zwei gegenläufig rotierende Walzen verdichtet. Ein Sonderfall der Kompaktierung ist das Brikettieren. Hierbei werden die Walzenoberflächen mit Taschen versehen, so dass beim Verpressen die Briketts entstehen.

Je nach plastischer Verformbarkeit des Ausgangsmaterials entstehen durch das Verpressen endlose Schülpen, aber auch feine Nadelagglomerate, wie z.B. bei der Kompaktierung von Silikaten. Die Schülpen werden im folgenden Zerkleinerungsprozess auf Granulate gewünschter Form zerkleinert, so dass Schüttgüter mit höheren Dichten (geringeres Volumen) und besseren Fließeigenschaften entstehen.

Beispiele für 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 natürlichen 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 Düngemitteln
  • 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 ähnlich gelagerten Anwendungen. Bei der Granulation werden aus feinen, schlecht fließenden Pulvern, durch die Agglomeration von Partikeln, größere Partikel, die sogenannten Granulate, erzeugt. Ziel bei der Granulation in der Pharmazie ist es vor allem eine gute Dosierbarkeit des Schüttgutes zu erreichen, da gerade die aktiven Wirkstoffe (APIs) sich im nicht granulierten Zustand schlecht im folgenden Prozessschritt, der Tablettierung, zu Tabletten verpressen lassen. Grundsätzlich können 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 flüssiger Form zugegeben. Der Binder, i.d.R. auf Wasser- oder Alkoholbasis, fungiert dabei als Kleber, so dass einzelne Partikel miteinander über die Flüssigkeitsbrücken 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 können sich negativ auf die Qualität der Granulate auswirken.

Bei der Trockengranulation werden durch das gezielte Kompaktieren und anschließende Zerkleinern Granulate der gewünschten Qualität erzeugt. Eine Zugabe von Bindern mit anschließender Trocknung ist hierbei nicht erforderlich. Grundsätzlich sind zwei Verfahren gebräuchlich:

  • Slugging
  • Walzenkompaktierung

Beim sogenannten Slugging werden aus dem Ausgangsmaterial große Tabletten gepresst. Diese werden anschließend mit Hilfe von Mühlen zerkleinert. Der Nachteil des Slugging ist vor allem der nicht kontinuierliche Prozess, sowie die ungleichmäßige Verpressung des schlecht, fließfähigen Ausgangsmaterials. Dies spiegelt sich auch in den Fertiggranulaten wider, da durch Slugging genierte Granulate sich vor allem durch eine unstabile und schlecht zu kontrollierende Qualität auszeichnen. Slugging wird heute nicht mehr als „state-of-the-art“ 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 gegenläufig rotierenden Walzen. Das Agglomerat wird dann über 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 Schülpen mit gleichbleibender Dicke und Dichte erzeugen.

Grundlegender Aufbau der Alexanderwerk Walzenkompaktoren
(WP Pharma Baureihe)

Abbildung 2: Grundsätzlicher 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. Zuführeinheit mit Vakuumzone
  4. Vertikal angeordnete Walzen zur Verpressung des Ausgangsmaterials
  5. Separierungsmöglichkeit 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 fängt die Qualität des Prozesses bereits an. Eine optimierte Gestaltung sorgt für eine gute Zuführung von Material. Der integrierte Stirrer verhindert Verklumpungen und sorgt für eine gute Materialaufgabe. Der patentierte Combi-Vent-Feeder steigert die Durchsatzleistung und trägt bei zu einer gleichmäßigen Vermischung von Roh- und Rückführmaterial. Die vertikale Anordnung der Walzen, in Kombination mit der einzigartigen Walzenspaltregelung, sorgt für gleichmäßige Dichte und Schülpenvolumen. Das einzigartige Steuerungskonzept ermöglicht es den Walzenspalt mit einer Genauigkeit von +/- 0,1 mm zu betreiben. Dadurch weisen die Schülpen eine gleichmäßige Dicke auf. Auch die Materialzuführung wird kontinuierlich geregelt, so dass bei konstantem Walzendruck es zu keinerlei Schwankungen in der Dichte kommen kann. Nicht zuletzt garantiert der 3-stufige Zerkleinerungsprozess die schonendste Zerkleinerung im Vergleich mit allen anderen Wettbewerbern.

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