Vorteile von Wäschemixern und Trocknern

30. Mai 2019

Gemischte Pulver können in eine Vielzahl von Produkten eingearbeitet werden, darunter pharmazeutische Tabletten, Vitamine, Nahrungsergänzungsmittel, Mineralmischungen und sogar verschiedene Lebensmittel wie Energieriegel. Zu den Anwendungen gehören auch Kunststoffe, Metallpulver, Chemikalien, Pigmente, Kosmetika, Lebensmittel, Pyrotechnik und andere.

Viele dieser Formulierungen beinhalten die feine Mischung von bis zu 40–50 Komponenten, darunter Pulver und Spurenbestandteile (<1 %), die sich in Größe und Dichte stark unterscheiden. In einigen Fällen sind hierfür mehrere „Schlüsselmischungen“ und häufige Tests in einem zeitaufwändigen und kostspieligen Prozess erforderlich.

Um dieses Problem zu lösen, benötigen Hersteller eine hochvolumige, präzise Mischung von Formulierungen auf Geräten, die eine außergewöhnliche Chargenkonsistenz und wiederholbare Ergebnisse bieten.

Zu den verfügbaren Optionen gehören Taumelmischgeräte, die entsprechend den Anforderungen der Anwendung konstruiert werden können, um schnell eine präzisere, homogenere Mischung herzustellen, die alle erforderlichen Komponenten und Spurenelemente in den angegebenen Mengen enthält.

Um die Vorteile von Wäschemixern und Trocknern zu untersuchen, diskutieren wir die Vorteile und Vorteile dieses Ansatzes mit Gregg Muench, Vizepräsident für Geschäftsentwicklung bei GEMCO. Das Unternehmen, das seit seiner Gründung im Jahr 1916 mit der Produktion von Trommelmixern zum Mischen von Schießpulver für Kriegsanstrengungen begann, stellt auch heute noch Geräte zum Trommelmischen und Vakuum-Trocknen her.

F: Trommelmischgeräte werden seit mehr als einem Jahrhundert zum Mischen pulverförmiger Zutaten verwendet. Warum ist dieser Ansatz auch heute noch so beliebt?

A: Trommelmischen ist eine sehr schonende Verarbeitungstechnik für den Umgang mit abrasiven oder empfindlichen Feststoffen. Dies ermöglicht ein sanftes, wiederholbares Muster, das nicht nur ein hervorragendes Mischdesign beibehält, sondern auch die physikalischen Eigenschaften des Produkts bewahrt.

Obwohl es verschiedene Arten von Gefäßformen gibt, einschließlich der Doppelkegel- und V-Form, wird das Mischen dadurch erreicht, dass das Gefäß gedreht wird und das Materialbett von den Gefäßwänden abfällt.

Trommelmixer sind so konstruiert, dass sie ein wiederholbares Muster erzeugen, bei dem sich das gesamte Schüttgut bewegt, um eine homogene Mischung zu bilden. Der Mixer bewegt sich mit einer präzisen Geschwindigkeit, wobei die Behälterwand in einem präzisen Winkel steht, sodass das Material über sich selbst kaskadiert. Es gibt keine zusätzliche Kraft durch Paddel, Pflüge oder Spiralbänder – nur die Schwerkraft.

Währenddessen erfolgt gleichzeitig eine Mikromischung (falls erforderlich) über Rührflügel, die sich in der Mitte der Mischzone des Behälters befinden, wo die Feinbearbeitung des Materials erfolgt. Zusammengenommen setzen Makro- und Mikromischung jedes Partikel gleichmäßig einer sechsmal aktiveren Mischung pro Umdrehung aus als bei herkömmlichen Mischern.

An diesem Punkt wird es nur noch eine Frage des Maßstabs. Bei größeren Produktionsmodellen können Stabmixer eine Kapazität von ½ bis über 400 Kubikfuß haben.

F: Wie schneidet das Trommelmixen im Vergleich zu herkömmlichen Mischgeräten ab, die Klingen oder Paddel verwenden?

A: Herkömmliche Geräte wie Pflug-, Band- und Paddelmischer verwenden Klingen oder Paddel, um das Material zu schieben, und sind daher darauf beschränkt, das Material innerhalb der Grenzen ihres aktiven Bereichs zu bewegen. Die Mechanik drückt das Materialbett nach außen und hinterlässt tote Bereiche im Behälter, in denen sich das Material langsamer bewegt oder stationär bleibt.

Da diese Einheiten stationär sind, verfügen sie außerdem über einen stationären Anschluss an der Unterseite der Maschine. Dieser Anschluss verfügt über einen langen Hals, der das Material während des Mischens von jeglicher Verarbeitungskraft isoliert. Bediener müssen häufig den Austragsbereich entleeren und ihn manuell wieder oben in den Mischer einführen. Dies bedeutet, dass einige Teile der Mischung mehr Zusatzstoffe erhalten als andere. Tatsächlich können solche Mixer keine Mischungen mit 7 % oder weniger einer Zutat verarbeiten.

Ein weiteres Problem liegt in der Positionierung der Verstärkerstäbe oder Fluidisierungszonen. Diese Verstärkerstäbe sollten sich idealerweise in der Mischzone befinden, wo jedes Partikel hindurchtritt. Bei herkömmlichen Mischern liegen die Verstärkerstäbe jedoch häufig in Totzonen. In diesem Fall wird das Material nicht richtig verflüssigt und die Wirkstoffe werden nicht in die gesamte Charge eingearbeitet.

Herkömmliche Mischer neigen außerdem dazu, teure Zusatzstoffe zu verschwenden. Da dem Behälter zugesetzte Zusatzstoffe zunächst nur einen sehr kleinen Teil des Materials berühren, werden sie schnell vom Materialbett absorbiert. Die typische Reaktion besteht darin, mehr Additive hinzuzufügen, um die gewünschte Mischungskonzentration zu erreichen, was die Kosten in die Höhe treibt.

F: Eine der Herausforderungen der Branche besteht darin, Spurenmengen fester oder flüssiger Zutaten gründlich in eine größere Charge zu mischen. Wie gelingt das mit Tumblern?

A: Es ist schwieriger, präzise Mischungen mit Spurenbestandteilen (<1 %) zu erstellen, die sich in Größe und Dichte unterscheiden.

Das richtige Einmischen von Spurenbestandteilen kann jedoch beispielsweise für Pharmahersteller von entscheidender Bedeutung sein, damit sie die regulatorischen Anforderungen der United States Pharmacopeia (USP), des National Formulary (NF) oder der FDA erfüllen können.

Dazu müssen sie für jede Charge Ergebnisse innerhalb der Mischungsgleichmäßigkeitsanforderungen erzielen, unabhängig davon, ob die Formel überwiegend aus Wirkstoffen und mehreren Hilfsstoffen besteht oder überwiegend aus Hilfsstoffen mit sehr geringen Mengen an Wirkstoffen besteht.

Obwohl Nutrazeutika und Nahrungsergänzungsmittel nicht wie Arzneimittel streng reguliert sind, müssen diese Produkttypen dennoch alle Angaben auf dem Etikett belegen, wie z. B. bestimmte RDA- oder FDA-Zulassungen, Vitaminprozentsätze oder Wirkstoffe.

Wenn Taumelmischgeräte so konstruiert sind, dass sie die Anforderungen der Anwendung erfüllen, können die Geräte schnell eine präzisere, homogenere Mischung erzeugen, die alle erforderlichen Komponenten und Spurenelemente in den angegebenen Mengen enthält.

Eine solche Mischung kann nicht nur den Bedarf an Schlüsselmischungen eliminieren, sondern auch eine bessere Verteilung der Wirkstoffe bewirken.

In einem Beispiel mischte ein großer Nutraceutical-Hersteller in Nevada etwa 40 Komponenten in 1000-Kilo-Chargen in einem 6-7-stufigen Prozess mit mehreren Schlüsselmischungen. Durch eine Vor-Ort-Analyse des Herstellerprozesses, einschließlich der Untersuchung der physikalischen Eigenschaften der verwendeten Pulver, wurde festgestellt, dass alle Komponenten in einem Schritt gemischt werden konnten, wobei sowohl Makro- als auch Mikromischung zum Einsatz kamen.

Durch den Wegfall der Schlüsselmischungen und aller Zwischentests schätzte der Kunde, dass er durch die neue Ausrüstung etwa 875.000 US-Dollar pro Jahr einsparen konnte.

F: Können Wäschemixer auch zum Trocknen verwendet werden?

A: Wäschemixer können bei Bedarf mit einer Vakuumtrocknung ausgestattet sein.

Die Pulverbewegung ist ein entscheidendes Element, das notwendig ist, um sowohl eine Überhitzung als auch das Verbrennen von Partikeln zu verhindern. Durch die konstante Bewegung und den Fließweg erreicht das Pulver während der gesamten Charge eine konstante Trocknungstemperatur. Dies hilft, kalte Stellen und nasses Pulver zu beseitigen. Durch das sanfte Taumeln bleibt das Pulver nur lange genug auf den erhitzten Oberflächen, um eine Wärmeübertragung auf die Partikel zu ermöglichen, was die Energieeffizienz steigert. Die sanfte Produktbewegung stoppt außerdem den Partikelabbau.

Vakuum-Wäschetrockner ermöglichen eine präzise Kontrolle des Trocknungsprozesses und reproduzierbare Endpunkte bei niedriger Feuchtigkeit. Bei der dynamischen Vakuumtrocknung wird pharmazeutisches Pulver energetisch getrocknet, während es im Gefäß rotiert. Dies trocknet das Pulver schneller, gleichmäßiger und mit weniger Arbeitsaufwand und trägt besonders dazu bei, organische Lösungsmittelrückstände zu reduzieren. Trotz alledem ist der Taumelvorgang der schonendste aller Trockner.

Traditionell verwenden Hersteller Tabletttrockner, bei denen nasses Material in dünnen Schichten auf mehrere Gestelle mit beheizten Tabletts gelegt wird. Dies kann jedoch bei Hitzeeinwirkung zu einer ungleichmäßigen Trocknung führen. Außerdem kann sich flüchtiges Material auf den Partikeln der unteren Schicht festsetzen, wenn sich auf der oberen Materialschicht eine Kruste bildet. Da die Innenmaterialien vom inerten atmosphärischen Trocknungsprozess isoliert sind, bleiben sie instabil.

Durch Trocknen im Wäschetrockner kann auch ein Wirkstoff mit einem Träger, beispielsweise Alkohol, vermischt werden, der auf die Partikel gesprüht wird. Während das Pulver im Mixer herumwirbelt, gelangt das kalte Pulver zu den beheizten Wänden des Mixers. Durch die Hitze verdampft der Alkohol beim Trocknen.

F: Wie genau lässt sich die Wäschetrocknung steuern?

A: Der Grad der Steuerung von Vakuum-Wäschetrocknern hängt direkt von der Anzahl der Sensoren ab, die zur Überwachung von Temperatur, Druck, Luftfeuchtigkeit, Dampfdrücken, Dampfdrücken usw. verwendet werden.

Um den Betrieb der Geräte aufrechtzuerhalten, werden Sensoren auch verwendet, um festzustellen, wann Filter verstopft sind, um einen Rückstoß auszulösen, um die Verstopfung zu beseitigen und den Betrieb der Geräte ohne Eingriff aufrechtzuerhalten. Bei fortgeschritteneren Modellen werden alle diese Informationen auch in Echtzeit an den Endbenutzer weitergegeben.

Die ausgefeilte Steuerung ermöglicht eine intelligente Bestimmung des Endpunkts des Trocknungsprozesses. Die meisten Trocknungsgeräte sind für den Betrieb über eine bestimmte, festgelegte Zeit ausgelegt, die möglicherweise keinen Bezug zum Erreichen der erforderlichen Trocknungsgrade hat. Mithilfe von Sensoren lässt sich überwachen, wann das Material trocken ist. Dadurch wird das Fehlerpotenzial von Menschen, die am Prozess beteiligt sind, ausgeschlossen. Es kann auch die Verarbeitungszeit verkürzen, wenn das Material früher als erwartet trocknet.

GEMCO hat Tausende von Pulvermisch- und Trocknungsanlagen in 37 Ländern auf der ganzen Welt installiert. Für weitere Informationen rufen Sie 800-654-3626 an oder besuchen Sie okgemco.com.

Verwandte Artikel, Neuigkeiten und Geräterezensionen finden Sie in unserer Mixers & Blenders Equipment Zone. Klicken Sie hier für Mixer & Blender-Hersteller. Erhalten Sie Informationen oder registrieren Sie sich für die Powder Show Toronto, 4.–6. Juni 2019

Weitere Informationen zu Textformaten

Schauen Sie sich das Hauptverzeichnis der Pulver- und Schüttgutindustrie an.