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Optimaler Pulvereintrag in Flüssigkeiten Pulver einsaugen, benetzen und dispergieren Claus-W. Häbel Verfahrens- und Anwendungstechnik Process- and Application Engineering 22.05.2017 1 copyright © ystral gmbh

Optimaler Pulvereintrag in Flüssigkeiten · Title (Microsoft PowerPoint - Optimaler Pulvereintrag in Fl ssigkeiten Sch ttgut 2017_Handout.pptx) Author: wiesls54 Created Date: 5/22/2017

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Optimaler Pulvereintrag in Flüssigkeiten Pulver einsaugen, benetzen und dispergieren

Claus-W. HäbelVerfahrens- und Anwendungstechnik

Process- and Application Engineering

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Unser Unternehmen

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ystral gmbh maschinenbau + processtechnik

• Mittelständisches, inhabergeführtes Unternehmen

• Maschinen- und Anlagenbauer im Bereich der strömungsmechanischen Verfahrenstechnik

• Design, Engineering und Fertigung von:• Mischern• Dispergierern• Pulverbenetzungsmaschinen• Komplexen Prozessanlagen

• Vertretene Branchen:• Chemie• Kosmetik• Pharma• Lebensmittel

Unser Unternehmen

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Meilensteine

• 1959 Gründung in Stuttgart

• 1973 Umzug nach Ballrechten-Dottingenund Eröffnung des Versuchszentrums

• 1991 Entwicklung und Einführung desinnovativen Conti-TDS-Systems

• 1998 Übernahme der Geschäftsleitung durch David und Peter Manke

• 2005 David, George und Peter Manketreten als alleinige Gesellschafter ein

Unser Unternehmen

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Heute

• Erweiterte Produktionsgebäude

• Branchenübergreifendes und fundiertes Knowhow

• Über 200 Versuche im Jahr mit Kundenin unserem Versuchszentrum

• Individueller Anlagenbau auf Basis der modularen ystral Maschinen und Komponenten

Unser Unternehmen

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Eine Denkfabrik der Verfahrenstechnik

Unseren Erfolg verdanken wir unserem Wissen, unserer Erfahrung – sowie viel Herzblut für unsere Arbeit und unsere Kunden.

Unser solides Wachstum:

• 2011: 22 Mio. € Umsatz

• 2013: 31 Mio. € Umsatz

• 2015: 37,5 Mio. € Umsatz

Unser Unternehmen

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Weltweit vertreten

• ystral gmbh in Ballrechten-Dottingen

• ystral asia pte. ltd. in Singapur, SGP

• ystral india pvt. ltd. in Bangalore, IND

• Über 30 globale Vertretungen

Unsere Produkte und Leistungen

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Leitstrahlmischer

• Rühren

• Homogenes Mischen

• Lösen

• Suspendieren

• Heizen, Kühlen

Dispergierer

• Dispergieren

• Emulgieren

• Schmelzen

• Nassmahlen

• Extrahieren

Unsere Produkte und Leistungen

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Dispermix

• Homogenes Mischen

• Dispergieren

• Emulgieren

• Lösen

• Schmelzen

• Desagglomerieren

TDS-Saugmischer

• Pulvereintrag

• Benetzung

• Homogenes Mischen

• Rühren

• Dispergieren

• Belüftung

Unsere Produkte und Leistungen

Inline-Dispergierer

• Dispergieren

• Emulgieren

• Nassmahlen

• Scheren

• Kontrollierte Reaktionen

• Homogenisierung

• Begasen

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Conti-TDS

• Pulvereintrag

• Benetzen

• Dispergieren

• Emulgieren

• Mischen

• Kontrollierte Reaktionen

• Verseifung

• Belüften, Begasen

• Lösen

Unsere Produkte und Leistungen

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Komplette Anlagen

• Verfahrenstechnik, Prozeßentwicklung

• Kundenorientierte Lösungen

• Maschinen, Anlagen und Komponenten

• Schlüsselfertige, modulare Systeme

Probleme bei der Pulververarbeitung

Staub, Pulvertransport und Benetzung des Pulvers

Staub

• Verschmutzung

• Explosionsgefahr

• Hygiene, GMP

• Gesundheits-gefährdung

• Staubmasken, Schutzkleidung

• Absaugung und Filtersysteme sind erforderlich

• Filter müssen regelmäßig gewartet und entsorgt werden

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Pulvertransport

• Pulver muss zur Behälteroberkante transportiert werden

• Pulverfördersysteme oder körperliche Arbeit

• Verluste (im Transportsystem oder im Filter der Absauganlage)

Benetzung des Pulvers• Pulver schwimmt auf

der Oberfläche der Flüssigkeit

• Pulver bildet Klumpen und Agglomerate

• Anhaftungen an Behälterwand und Rührerwelle

• Diese bröckeln später ab und fallen ins Produkt

• Hoher Reinigungsaufwand

• Lange Prozeßdauer

YSTRAL TDS-Saugmischer

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Pulver einsaugen, benetzen und

dispergieren

Funktionsweise und Problemlösung

mit dem TDS-Saugmischer

• Installation im Behälter• Mischen nach dem Leitstrahlmisch-

Prinzip• Einsaugen nach dem Venturi-Prinzip• Vakuum wird im Mischkopf aufgebaut• Einsaugen über Saugrohr,

Saugschlauch und Statorrohr, das die Mischerwelle umgibt

• Das Pulver kommt direkt durch das Statorrohr in den schnelllaufenden Rotor

• Sofortige komplette Benetzung unterhalb des Flüssigkeitsniveaus

• Kein Staub kommt aus dem Sack• Kein Staub oberhalb der Flüssigkeit• Kein Staub oder Krusten an der

Behälterwand oder dem Mischerschaft

YSTRAL TDS-Saugmischer

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YSTRAL Conti-TDS

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Pulver einsaugen, benetzen und

dispergieren

Funktionsweise und Problemlösung

mit der Conti-TDS

YSTRAL Conti-TDS: Generelles Design

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YSTRAL Conti-TDS: Generelles Design

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YSTRAL Conti-TDS: Generelles Design

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Zusammenfassung Conti-TDS Funktion

• Installation außerhalb des Behälters• Verbindung über Rohr oder Schlauch• Flüssigkeit wird im Kreislauf gefördert• Erzeugen eines Saugvakuums in der

Dispergierzone• Staub- und verlustfreies Einsaugen und

Dispergieren des Pulvers• Einsaugen direkt ab Sack, Trichter, Fass,

Container, Big-Bag oder Silo• Anschließend im Kreislauf weiter dispergieren

bis zum Erreichen der geforderten Partikelgröße, Homogenität oder Konsistenz

• Die gesamte Maschinenleistung wird in der relativ kleinen Dispergier- und Benetzungszone wirksam

• Auch Eintrag von Flüssigkeiten möglich• Abpumpen ist mit der gleichen Maschine möglich

YSTRAL Conti-TDS: Generelles Design

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Funktionsprinzip der YSTRAL Conti-TDS

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Vor der Dispergierzone

• Zwischen Pulverpartikeln ist immer Luft vorhanden

• Vakuum steigt auf dem Weg in die Maschine

• Luft expandiert

• Partikelabstände werden größer

• Partikel werden beschleunigt

Funktionsprinzip der YSTRAL Conti-TDS

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In der Dispergierzone

• Bei Übergang Rotor-Stator und Stator-Rotor extrem hochfrequente Dispergierung unter Vakuum

• In dieser Phase maximales Vakuum, maximale Partikelabstände

• Spezifische Oberfläche der Flüssigkeit extrem vergrößert

• Komplette Benetzung und Dispergierung

Funktionsprinzip der YSTRAL Conti-TDS

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Nach der Dispergierzone

• Maximaler Druck

• Komprimieren der im Pulver enthaltenen Luft

• Dadurch Eindringen der Flüssigkeit auch in das Innere fester Agglomerate

• Benetzung von innen

• Koagulieren von Luft

YSTRAL Conti-TDS – Scale up

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Conti-TDS-1 (PiloTec)Labor / Technikum

5-100 Liter

Conti-TDS-8Produktion

Bis 100.000 Liter

Vorteile der YSTRAL Conti-TDS

Prozeßtechnische Vorteile:

• Bis zu 1000-fach höhere Scherung im Vergleich z.B. zu Dissolvern

• Bis zu 100-fach höhere spezifischer Energieeintrag

• 10.000-fach vergrößert spezifische Oberfläche der Flüssigkeit unter Vakuum

• Keine rotierende Teile oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche

• Höhere Sicherheit gegenüber offenen Behältern

• Keine Trombenbildung

• Keine hohe Viskosität zur

Scherung notwendig

• Variable Batch-Größen

• Größe der Maschine in weiten Grenzen unabhängig von der Batchgröße

• Maschine als CIP-Pumpe möglich

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Vorteile der YSTRAL Conti-TDS

Wirtschaftliche Vorteile:

• Reproduzierbarkeit (100%) � konstante Qualität

• Reduktion der Produktionszeiten bis zu 80%

• Reduktion der Rohmaterialkosten

• Reduktion der Energiekosten bis zu 70%

• Reduktion der Lohnkosten um bis zu 80%

• Erheblich flexiblere Chargengrößen

• Konstante Produktionsparameter

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Beispiele YSTRAL Conti-TDS Installationen

Skidded Unit mit

doppeltem Tank

und PE-Pulversilo

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Beispiele für Prozessanlagen

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Beispiele für Prozessanlagen

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Beispiele für Pulverhandling

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Big-Bag-Entleerstation

+

Andocksystem

+

Pulverfluidisierungs-system

+

Conti-TDS-5

Beispiele für Pulverhandling

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ystral Pulvercontainer

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Ihre Vorteile

• Staubfreies Absaugen direkt ab Container

• Sofortige vollständige Benetzung und Dispergierung der Pulver

• absolut falschluftfreier Pulvereintrag

• Einsaugleistungen bis 150 kg/min

• Leermeldesensor

• Dosierung durch Verwiegung möglich

• komplett nass reinigbar

• Nachspülen mit Flüssiganteil aus der Rezeptur möglich

• Ausführung stationär, auf Rollen oder mit Gabelstapler verfahrbar

Prozessanlagen für hochviskose Medien

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• Conti-TDS zur Inline-Pulverbenetzung und Dispergierung

• Verdrängerpumpe zur Förderung des Mediums

• Prozessbehälter mit Leitstrahlmischer und Ankerrührwerk zur absolut homogenen Mischung

• Optionale Ausführung mit Heiz-Kühlmantel bzw. als Vakuumbehälter zur vollständigen Entlüftung

• Elektronische Steuerung mit Anbindung an PLS-Systeme

• Ergänzende Systemezum staubfreien Pulverhandling

Beispiele für höhere Viskositäten

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Pulver eintragen, benetzen und dispergieren

Zusammenfassung

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� Staub- und verlustfreie Arbeitsweise, kein Pulvertransport,kein Umfüllen, keine Staubabsauganlagen, keine Filter

� Direkteinzug ab Sack, Big-Bag, Fass, Silo oder Pulvercontainer

� Sofortige und vollständige Benetzung direkt im Flüssigkeitsstrom, daher keine Ränder- oder Krustenbildung an Behälterwänden oder Rührwelle

� Hohe Förderleistung, dadurch hohe Kreislaufzahl

� Höhere Dispersionsgrade gegenüber konventionellen Mischverfahren

� Möglichkeit, auch in extrem hochkonzentrierte oder viskose Dispersionen Pulver einzutragen und vollständig zu benetzen

Pulver eintragen, benetzen und dispergieren

Zusammenfassung

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� kontrollierter Eintrag und gesteuerte Reaktion reaktiver Komponenten (Katalysatoreintrag, Verseifungsreaktion u.ä.)

� auch Flüssigkeiten und Gase können eingesaugt werden(Emulgieren, Verdünnen, Pasteneintrag, Gaswäsche)

� universelle Einsetzbarkeit und Anpassungsfähigkeit auch an mehreren Behälter, auch in bestehende Anlagen,auch auf Rollen für mobilen Einsatz

� Pulvereintrag ohne den Behälter oder das System zu öffnen (� Entlüftung notwendig!)

� bei Eintrag in Lösemittel Pulvereintrag unter Stickstoffüberlagerung in den inertisierten Behälter

Pulver eintragen, benetzen und dispergieren

Zusammenfassung

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� Weitestgehend unabhängig von Behältergröße und Füllstand im Behälter

� Möglichkeit, direkt in einen Flüssigkeitsstrom (z.B. während des Befüllens des Prozeßbehälters) Pulver einzuziehen

� Nach beendetem Pulvereinzug dispergieren mit der gleichen Maschine im Kreislauf bis zum Erreichen der geforderten Partikelgröße, Homogenität und/oder Konsistenz

� Abpumpen mit der gleichen Maschine

� CIP-Reinigung ohne Demontage

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Besuchen Sie uns gerne auf unserem Stand

Halle 4, Stand D30