Zwölf Tage Installationszeit – Kompaktanlage für die kontinuierliche Sprühagglomeration von feinen Pulvern

Der Wunsch nach einem gesunden, körperbewussten Lebensstil kurbelt den Absatz von Sportlernahrung, beispielsweise Eiweißshakes und Proteinriegel, an. Laut Fitness Studie des Marktforschungsinstituts Nielsen verzeichneten Drogeriemärkte und der LEH 2017 einen fast 18 Prozent höheren Absatz gegenüber dem Vorjahr. Bei Sportdrinks kommt es meist auf eine geringe Schüttdichte und eine hohe Porosität des Proteinpulvers an – eine hohe Benetzbarkeit sorgt dafür, dass die Instantpartikel sich beim Anrühren beziehungsweise Mixen in Wasser, Milch oder Pflanzendrinks rückstandslos auflösen. Das gilt auch für Polyole wie Xylitol, Maltitol oder Lactitol, die für die gewünschte Zuckerfreiheit sorgen und von Konsumenten, die Gewicht reduzieren wollen, zunehmend auch beim heimischen Backen und Kochen verwendet werden. Auch Grundstoffe mit Mehrwert und Komponenten für Premixe können mittels Agglomeration optimal auf industrielle Herstellungsprozesse vorbereitet werden.

Ebenfalls auf eine gesundheitliche Wirkung zielen Vitaminformulierungen und getrocknete Probiotika ab, die in manchen Fällen verpresst und tablettiert werden. Diese müssen, ebenso wie Mineralien und Spurenelemente, in ihrer Schüttdichte so eingestellt werden, dass sie sich aufs hundertstel Gramm genau in Dosen, Kapseln oder Sachets abfüllen oder zu Brausetabletten verpressen lassen.

Auf eine hohe Dosiergenauigkeit, Fließfähigkeit und Gleichmäßigkeit kommt es darüber hinaus bei den gefragten Kapsel- und Kaffeepad-Systemen an. Die Pulveragglomerate hierfür sind speziell auf die Geräte abzustimmen, mit denen sie verarbeitet werden. Aufgrund des Verpackungsdesigns und für ein sicheres Handling unterscheidet sich die Partikelstruktur im Vergleich zu normalen Instantprodukten – sie ist kompakter und fester.

Wirbelschichtagglomeration

Die vorgenannten Beispiele sind klassische Anwendungen der Wirbelschichttechnologie. Das Verfahren eignet sich, um Rohstoffe wirtschaftlich in einem einzigen – chargenweisen oder kontinuierlichen, einstufigen oder mehrstufigen – Verfahrensschritt sowohl thermisch zu trocknen als auch zu veredeln. Mittels Wirbelschichttechnologie werden in vielen Industriezweigen Pulver agglomeriert, flüssige Inhaltsstoffe zu Granulaten oder Pellets getrocknet, in Mikrokapseln eingeschlossen und bei Bedarf mit einem funktionellen Sprühcoating überzogen.

Konkret wird bei Wirbelschichtagglomeration eine Flüssigkeit in die fluidisierte Vorlage eingedüst, wodurch sich zwischen den kollidierenden Partikeln Flüssigkeitsbrücken bilden. Diese trocknen unmittelbar und verwandeln das feinkörnige Pulver in ein gröberes Agglomerat mit größerer Kornstruktur, geringerer elektrostatischer Aufladung und verbesserten Eigenschaften. Durch die stabilen Bindungen verringern sich Bruch und Abrieb während des Herstellungsprozesses und der Lagerung, das Endprodukt ist staubfrei, fließfähig und exakt dosierbar. Entscheidend ist die poröse Struktur der Agglomerate: Sie bestimmt über das verbesserte Benetzungs- und Löslichkeitsverhalten, über die Anwendungsfreundlichkeit und letztlich den kommerziellen Erfolg eines Produktes.

Wasser als Klebstoff

Die zuvor beschriebenen Anwendungen können zumeist mit Wasser als Bindemittel agglomeriert werden. Die Sprühflüssigkeit wird von oben oder unten in die Wirbelschicht eingesprüht und erzeugt über Befeuchtung und Rückbefeuchtung kraftvolle Flüssigkeitsbrücken, indem es die Substanzen in der Pulvermischung an- oder auflöst. Vorteilhaft bei Wasser als Sprühmedium ist, dass keine Bindemittel angerührt, vorgehalten und zudosiert werden müssen und das Sprühsystem nicht gereinigt werden muss. Stark hygroskopisches Fruchtpulver bildet so rasch große Agglomerate, ist allerdings stabiler, wenn der Sprühflüssigkeit ein Kohlenhydrat zugesetzt wird.

Das Fine Tuning erfolgt über die Prozessparameter: Soll die Verklebung erhöht werden, wird die Einsprühtemperatur gesenkt und die Trocknungszeit verkürzt. Werden härtere, stabilere Partikel benötigt – etwa als Voraussetzung für die sichere Weiterverarbeitung in Mischanlagen, kann dies über eine erhöhte Zulufttemperatur gesteuert werden – die Zielkorngröße sinkt dadurch. Eine höhere Schüttdichte wird durch größere Partikel mit besserer Korngrößenverteilung erzielt.

Über die Wahl des Sprühmediums, seine Zusammensetzung und Konzentration können vielfältige Effekte erzielt werden. Instantprodukte gewinnen durch Sprühlösungen mit hoher Viskosität an innerer Struktur und dispergieren leichter. Prinzipiell können bei der Agglomeration in der Wirbelschicht auch organische Substanzen eingesprüht werden, wenn etwa die Konsistenz von Saucen oder die Rehydratisierbarkeit von Stärke verbessert werden soll. Rohstoffe mit ölhaltigen Anteilen wie Schokoladenpulver benötigen für eine bessere Dispersion einen Emulgator. Mithilfe von anorganischen Stoffen lassen sich Komponenten und Gemische für die Feinchemie agglomerieren.

Kompakte Systemlösung

Kontinuierlich arbeitende Wirbelschichtsysteme sind vor allem im größeren Maßstab etabliert. Sie erlauben das flexible Feinjustieren der Prozessparameter und sparen aufwendige Rüstzeiten, da auch Beschickung und Entleerung kontinuierlich erfolgen. Um die Vorteile konstant reproduzierbarer Qualität auch für kleinere Produktmengen nutzbar zu machen, hat Glatt Ingenieurtechnik ein Kompaktsystem für klassische Agglomerationsanwendungen in der Lebensmittelindustrie und Feinchemie entwickelt, das in verschiedenen Baugrößen Leistungsspektren von hundert Kilo bis hin zu drei Tonnen je Stunde abdeckt. Die platzsparenden Apparate sind, genau wie die großen Granulatoren, für kontinuierliche Mehrschritt- und Mehrzonenprozesse konzipiert und bieten somit eine nahezu grenzenlose Freiheit.

Die Systemlösung Glatt GF ModFlex ist modular aufgebaut und speziell auf die Anforderungen beim Austausch alter Apparate sowie die Integration einer neuen Anlage in vorhandene Räumlichkeiten mit begrenzten Bauhöhen zugeschnitten. Mit niedrigen Betriebskosten und einer Installationszeit von nur 12 Tagen bis zur Inbetriebnahme erfüllt das Konzept alle Ansprüche an die wirtschaftliche und sichere Konti-Agglomeration pulvriger Komponenten – komplett ausgestattet mit dem richtigen Betriebs- und Zonenkonzept. Ein bedarfsgerechtes Raumkonzept wird ebenfalls mitgeliefert. Die vordefinierten Module sind bereits vorinstalliert und vormontiert, um auf Kundenseite eine enorme Zeit- und Kostenersparnis zu ermöglichen. Dank der energetischen Optimierung des Gesamtsystems werden noch fünf bis zehn Prozent Betriebskosten gespart. Zum Lieferumfang gehört die selbst entwickelte Steuerungsanlage „GlattView Varia“. Beispielsweise leistet das Modell ModFlex GF 350 200 bis 300 kg/h, das Modell GF 750 produziert 2 bis 3 Tonnen in der Stunde. Auch für ganz andere Produktionsmengen bietet Glatt Ingenieurtechnik Lösungen an, die sich kundenindividuell anpassen lassen.

Technisch bieten die Kompakten, was die großen Anlagen von Glatt auch ermöglichen: vier Prozesskammern, ein integriertes WIP-System, Atex-Konformität, das Plattenfilterkonzept und flexible Anpassbarkeit sowie volle Erweiterbarkeit auf Kundenwünsche hin.