Pulvrige Substanzen aufbereiten – Von der Machbarkeitsstudie zur Produktionsanlage

Das Glatt Technologiezentrum in Weimar steht für innovative Technologien zur Herstellung von Granulaten und Pellets aus Pulvern und/oder feststoffhaltigen Flüssigkeiten. Mehr als 120 Kunden aus 17 Ländern nutzten allein in den letzten 12 Monaten die modernen Anlagen, um in Machbarkeitstests neuartige Produktformen zu entwickeln oder in experimentellen Versuchen die Eigenschaften bzw. Herstellverfahren bereits etablierter Produkte zu optimieren. Für diese Studien stehen Apparate und Anlagen unterschiedlicher Größe, vom Labor- über den Pilot- bis hin zum Produktionsmaßstab, bereit.

» Autor: Dr. Michael Jacob, Leiter Verfahrenstechnik, Process Technology Food, Feed & Fine Chemicals, Glatt Ingenieurtechnik GmbH

» im Original veröffentlicht im Fachmagazin ‚cav – chemie anlagen verfahren‘, Ausgabe 06/2012, Konradin-Verlag Robert Kohlhammer GmbH

Das bereits 1991 etablierte Weimarer Technologiezentrum wurde das 2009 erheblich erweitert sowie modern und zukunftsorientiert ausgestattet. Nach nunmehr einjährigem erfolgreichem Betrieb unter den neuen Bedingungen finden sich die Erwartungen des Betreibers mehr als bestätigt.

Im Zentrum aller verfahrenstechnischen Aktivitäten stehen vor allem kontinuierliche Wirbelschicht- und Strahlschicht-Technologien zur Herstellung innovativer Produkte für alle pulververarbeitende Industrien. Wenn es darum geht, pulvrige Substanzen für Pharmaka, Lebensmittel, Kosmetika, Waschmittel, Düngemittel und viele anderen Anwendungen zu attraktiven, staubfreien, gut dosierbaren und bestens löslichen Granulaten und Agglomeraten zu verarbeiten, hatten die Weimarer Ingenieure schon immer die Nase vorn. Die Kombination aus Prozessvielfalt und modernster Apparatetechnik hat das Kompetenzzentrum längst zur international anerkannten Drehscheibe für die genannten Verfahren gemacht und der Kalender für Applikationstests ist Monate im Voraus ausgebucht.

Die Anwendung von Granulaten ist äußerst vielfältig. In der Waschmittelindustrie sind es z. B.  waschaktive Stoffe, wie Tenside und Enzyme, in der Lebensmittelindustrie beispielsweise Instant-Granulate, wie Kakaogetränk oder Babynahrung, die sich bei Kontakt mit Wasser oder Milch sofort auflösen. Eine besondere Anwendung ist die Verkapselung von Aromastoffen, hier z.B. Orangenöl. Das Öl wird in feinen Tröpfchen  in Zuckergranulaten (Maltodextrin) eingeschlossen. Damit wird das Aromaöl nicht nur leicht dosierbar, sondern auch vor Sauerstoff geschützt. So ist es deutlich länger lagerstabil. Zur besseren Dosierbarkeit werden auch Süßstoffe und Konservierungsmittel, wie Phosphate und Benzoate granuliert. Eine andere Anwendung sind metallische Hohlkugeln. Sie werden hergestellt, indem eine Styroporkugel dünn mit Metall beschichtet wird. Im nächsten Prozessschritt wird der Styroporkern verbrannt. Diese Hohlkugeln können zu Platten oder Formkörpern gepresst werden, die bei geringem Gewicht sehr stabil sind. Sie können als Stoßdämpfer aber auch als Schalldämpfer eingesetzt werden. Glatt-Anlagen werden auch eingesetzt um sehr gleichmäßige und runde Granulate aus Kohlenstoff herzustellen. Diese werden in einem späteren Prozessschritt unter hohem Druck in Diamanten umgewandelt.

Für die Herstellung von Produktmustern in kleineren Mengen von 500 g bis 10 kg stehen Laboranlagen zur Verfügung, mit denen alle diese Prozesse getestet werden können, bei kontinuierlichem oder chargenweisem Betrieb. Kontinuierlich arbeitende Pilotanlagen helfen, all diese Prozesse weiter zu entwickeln, zu optimieren und zu skalieren für die Produktion mittlerer Produktmengen von 50 bis ca. 1000 kg. Große Produktmengen bis zu 200 t oder mehr verarbeitet die eine Produktionsanlage, die ebenfalls kontinuierlich wie auch batchweise betrieben werden kann. Die Zertifizierung nach ISO 2010:9001 sowie ein etabliertes HACCP-System für unseren Lohnproduktionsbereich unterstreichen den Qualitätsanspruch des Betreibers.

Das Spektrum der Ausstattung des Glatt Technologiezentrums Weimar reicht von modernsten Wirbel- und Strahlschichtanlagen bis hin zu ergänzenden Apparaten wie Nass-(high-shear-) Granulatoren, Extruder, Pelletierer und Tablettenpressen.

Die Räume des ebenfalls neugestalteten Labors besitzen Reinraumqualität und sind mit verschiedenen Geräten zur Bestimmung von Produkteigenschaften, wie digitale Mikroskopie, Partikelgrößen- und Partikelformverteilung (Laserbeugung), Thermische Analyse (TGA, DSC), Sorptions- und Desorption, Abrieb, Schüttdichte, Feuchte sowie von Eigenschaften von Flüssigkeiten wie z.B. Partikelgrößen– oder Tropfenverteilung in Suspensionen bzw. Emulsionen, Flüssigkeitsrheologie, pH- und Leitwert, ausgestattet.

Schnell werden so die vielfältigen Möglichkeiten zur Entwicklung von kundenspezifischen und effizienten Lösungen deutlich. Das hier arbeitende Team ist jedoch auch kompetenter und richtungsweisender Ansprechpartner für verschiedenste Spezialanwendungen der verfügbaren  Wirbelschicht- und Strahlschichtverfahren.

Das hoch qualifizierte Personal besteht aus Ingenieuren unterschiedlicher Fachrichtungen, wie z. B. mechanischer und thermischer Verfahrenstechnik, Baustoffverfahrenstechnik, Lebensmitteltechnologie, Aufbereitungstechnik und Biotechnologie sowie aus versierten Technikern.

Zudem ist der Technologiestandort Weimar mit vielen renommierten wissenschaftlichen Einrichtungen wie Universitäten, Hochschulen und Forschungsinstituten im In- und Ausland vernetzt. Dies bildet die Grundlage für ständige Weiterentwicklungen. So hält die Glatt Ingenieurtechnik zurzeit etwa 100 Verfahrens- und Apparatepatente weltweit.

In regelmäßig stattfindenden Workshops wird das Wissen um die genannten Prozesse auch weiter vermittelt. Die nächste 2-tägige Veranstaltung zum Thema „Continuous Particle Processing“ findet im Juni 2011 statt. Der Workshop liefert einen Überblick über die wichtigsten Technologien zum Thema und stellt an Hand von Fallstudien verschiedene industrielle Anwendungen vor.

Als anlagenbauendes Unternehmen mit eigener innovativer Verfahrenstechnik bietet Glatt Ingenieurtechnik seinen Kunden ein umfassendes Leistungsspektrum, ausgehend von Laborversuchen zur Produkt- und Prozessentwicklung bis hin zur Lieferung von komplexen Anlagensystemen oder kompletten Fabriken an. Ob Prozessentwicklung, Basic-Engineering, Apparatelieferung oder Turnkey-Auftrag, die enge Kooperation mit dem Kunden bildet die Grundlage für individuelle, maßgeschneiderte Lösungen. Diese gibt es vor allem für die Grund-, Fein-, Waschmittel- und Düngemittelindustrie. Weitere Schwerpunkte stellen die Lebensmittel- und Biotechnologie sowie Tierernährung und Tiermedizin dar.

Das stete Investieren in Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Verfahrenstechnik versetzt uns in die Lage, mit unseren Anlagen heute Produkte zu veredeln, deren Verarbeitung noch vor ein paar Jahren gar nicht oder nur sehr schwer möglich war. Damit bieten wir einem weiten Kundenkreis Zugang zu unseren Technologien. Die enge Zusammenarbeit mit den Kunden wiederum zeigt unseren Verfahrensspezialisten den Weg zur weiteren Verbesserung unserer Technologien für die Verarbeitung der Produkte von morgen. Dieser wechselseitige Prozess ist eine große Herausforderung aber auch Erfolgsrezept für die Zukunft des Unternehmens.

Die Glatt Ingenieurtechnik GmbH Weimar, die dieses Jahr ihr 20-jähriges Bestehen feiert, versteht sich als Komplettdienstleister, der seinen Auftraggebern – branchenoffen – von der Projektanbahnung, Entwicklung, Realisierung, Inbetriebnahme bis hin zum verfahrenstechnischen bzw. technischen Service kompetent begleitet.