Produktaustrag von pulverförmigen Feststoffen in Filtertrocknern

Während Filtration und Trocknung in vielen Anwendungen vergleichsweise einfach handzuhaben sind, bleiben beim Produktaustrag wesentliche Herausforderungen bestehen: die Exposition des Bedienpersonals, unvollständige Produktausbeute, verbleibende Produktreste in schwer zugänglichen Zonen sowie eine erhöhte Variabilität infolge manueller Eingriffe.

In der industriellen Praxis hat die Optimierung des Produktaustrags daher einen hohen Stellenwert. Hier bietet der Anlagen- und Maschinenbauer De Dietrich sowohl gasunterstützte Austragstechnologien als auch den neu entwickelten Vacustick, der einen vakuumbasierten Austrag bei minimalem mechanischem Eingriff ermöglicht.

Gleichgewicht zwischen Containment, Bedienbarkeit und Effizienz

Für den Produktaustrag existiert keine universelle Lösung. Bereits in der initialen Projektbewertung muss der Feststoffaustrag die zwingenden vier „C“-Kriterien des Pulverhandlings erfüllen, die das Gleichgewicht zwischen Containment, Bedienbarkeit und Effizienz definieren.

• Complete – Das Austragssystem soll eine maximale Produktrückgewinnung ermöglichen und verbleibende Restschichten minimieren, die den Ertrag, die Reinigbarkeit sowie das Risiko von Kreuzkontaminationen negativ beeinflussen.
• Contained – Der Austragsvorgang muss Bedienpersonal und Umwelt schützen, insbesondere in der API- und HPAPI-Produktion, und offene Handhabung sowie unkontrollierte Pulverfreisetzung vermeiden.
• Convenient – Die Lösung soll manuelle Eingriffe minimieren, den Bedienaufwand reduzieren und reproduzierbare Ergebnisse gewährleisten – unabhängig von individuellen Handhabungsweisen.
• Cost-efficient – Über die reine Investition hinaus müssen auch Stillstandszeiten, Reinigungsaufwand und die Flexibilität im Kampagnenbetrieb berücksichtigt werden – insbesondere bei der Modernisierung bestehender Anlagen.

Gerade beim Produktaustrag lassen sich diese Kriterien in der Praxis häufig nur schwer miteinander vereinbaren, da sie stark vom Produktverhalten, der Toxizität sowie den betrieblichen Rahmenbedingungen abhängen – insbesondere bei Revamping- und Retrofit-Projekten.

Austragshilfen unterstützen dabei, die Vollständigkeit, das Containment und die Reproduzierbarkeit des Feststoffaustrags aus Filtertrocknern zu verbessern. Am Markt stehen hierfür unterschiedliche technologische Ansätze zur Verfügung, deren Eignung sich insbesondere im industriellen Einsatz sowie im Kontext von Revamping- und Retrofit-Projekten bewährt haben.

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Gas Knife für automatisierten Produktaustrag

Das Gas Knife ist eine gasunterstützte Austragstechnologie, die ursprünglich von Rosenmund entwickelt wurde. Sie basiert auf einem speziell ausgelegten Rührwerk mit integrierten Stickstoffdüsen. Während des Austrags fördert das Rührwerk den getrockneten Produktrest in Richtung des seitlichen Austragsventils; gezielte Gasströme versetzen dabei die verbleibende Pulverschicht in Bewegung.

Neben dem Produktaustrag kann das Gas Knife auch zur Verbesserung von Trocknungs-, Misch-, Auflöse- und Reinigungsprozessen beitragen. In Bezug auf die Leistungsfähigkeit ermöglicht es kurze Austragszeiten, sehr hohe Rückgewinnungsraten und gilt damit als bewährte Lösung für anspruchsvolle Anwendungen.

Im Rahmen von Revamping-Projekten erfordert die Integration jedoch eine Anpassung des Rührwerks. Bei beheizten Ausführungen sind dabei zusätzliche Aspekte wie Heizkreisläufe, Dichtungen und mechanische Schnittstellen in die Auslegung einzubeziehen. Da Eingriffe in die Behälterstruktur nicht erforderlich sind, kann die Technologie unter geeigneten Randbedingungen auch in bestehenden Anlagen umgesetzt werden.

Gasunterstütztes Aufbrechen der Restschicht

Heel-Break-Systeme zählen ebenfalls zu den gasunterstützten Austragstechniken und basieren auf dem Know-how von Comber innerhalb der De Dietrich Gruppe. Dabei ist am Filterboden ein Stickstoffverteiler installiert, der Stickstoff unter Druck über mehrere Austrittsöffnungen einbläst. Diese werden nacheinander aktiviert und lösen den verbleibenden Produktrest schrittweise über die gesamte Filterfläche. Dieser Ansatz verbessert die Vollständigkeit des Austrags, indem er gezielt die verbleibende Restschicht adressiert. Optional kann eine rotierende Düse – Whirl Snake genannt – den Austrag weiter unterstützen, indem gezielte Stickstoffimpulse die Pulverentfernung zusätzlich fördern.

Im Rahmen von Revamping-Projekten bieten Heel-Break-Systeme den Vorteil, dass die Behälterstruktur unverändert bleibt und sich die Integration im Wesentlichen auf den Bereich des Filterbodens beschränkt. Die Ergänzung zusätzlicher Funktionen wie der Whirl-Snake-Düse erfordert hingegen eine projektspezifische Bewertung, da sie abhängig von der vorhandenen Druckbehälterausführung mit erweitertem Engineering- und Qualifizierungsaufwand verbunden sein kann.

Vakuumbasierter Austrag als Alternative

Der neu entwickelte Vacustick von De Dietrich verfolgt einen grundlegend anderen Ansatz. Statt gasunterstützter Verfahren basiert die Technologie auf einer lokal begrenzten Vakuumabsaugung. Die halbmanuelle Lösung ermöglicht gezieltes und schonendes Entfernen von Pulverresten, ohne diese im Behälter aufzuwirbeln.

Dieser Ansatz eignet sich insbesondere für kohäsive oder krustenbildende Pulver, die auf gasunterstützte Austragskonzepte nur eingeschränkt ansprechen. Durch die Vermeidung einer erneuten Pulververteilung unterstützt das System hohe Containment-Anforderungen und trägt zur Vereinfachung der Reinigung bei.

Aus Sicht von Revamping-Projekten wird die Lösung direkt in die Austrags-Glovebox integriert – entweder in bestehende Systeme oder als Bestandteil eines übergeordneten Revamping-Konzepts. Weder Behälter, Filterboden noch Rührwerk müssen hierfür modifiziert werden. Damit stellt der Vacustick eine einfache, zuverlässige und containmentfähige Retrofit-Option dar, die die Austragsleistung bei minimalem mechanischem Eingriff verbessert.

Austragsstrategie: Neuanlage oder Revamping

Bei neuen Filtertrocknern können vollständig integrierte Austragslösungen bereits in der Auslegungsphase berücksichtigt werden. Revamping-Projekte erfordern hingegen eine sorgfältige Bewertung mechanischer Randbedingungen, des Validierungsaufwands sowie der Stillstandszeiten. In diesem Kontext werden häufig nichtinvasive Lösungen bevorzugt, die die bestehende Anlagenarchitektur erhalten. Der Vacustick bietet hierbei einen pragmatischen Ansatz zur gezielten Verbesserung des Produktaustrags, während gasunterstützte Systeme wie Gas Knife oder Heel-Break-Lösungen insbesondere dann sinnvoll sind, wenn weitergehende Modifikationen im Rahmen eines Revampings akzeptiert werden

Eine universelle Austragslösung existiert nicht. Die optimale Auswahl hängt vom Produktverhalten, den Containment-Zielen sowie der bestehenden Anlagentechnik ab. Revamping-Strategien ermöglichen es, Austragsleistung und Containment deutlich zu verbessern, ohne eine grundlegende Neukonzeption der Anlage erforderlich zu machen. Durch die gezielte Auswahl geeigneter Austragstechnologien können Betreiber die Lebensdauer ihrer Anlagen verlängern und gleichzeitig Sicherheit, Effizienz und betriebliche Flexibilität sicherstellen.