Optimaler Pulvereintrag in Flüssigkeiten Pulver einsaugen, benetzen und dispergieren
Claus-W. HäbelVerfahrens- und Anwendungstechnik
Process- and Application Engineering
22.05.20171copyright © ystral gmbh
Unser Unternehmen
22.05.2017copyright © ystral gmbh 2
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
22.05.2017copyright © ystral gmbh 3
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
22.05.2017copyright © ystral gmbh 4
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
22.05.2017copyright © ystral gmbh 5
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
22.05.2017copyright © ystral gmbh 6
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
22.05.2017copyright © ystral gmbh 7
Leitstrahlmischer
• Rühren
• Homogenes Mischen
• Lösen
• Suspendieren
• Heizen, Kühlen
Dispergierer
• Dispergieren
• Emulgieren
• Schmelzen
• Nassmahlen
• Extrahieren
Unsere Produkte und Leistungen
22.05.2017copyright © ystral gmbh 8
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
22.05.2017copyright © ystral gmbh 9
Conti-TDS
• Pulvereintrag
• Benetzen
• Dispergieren
• Emulgieren
• Mischen
• Kontrollierte Reaktionen
• Verseifung
• Belüften, Begasen
• Lösen
Unsere Produkte und Leistungen
22.05.2017copyright © ystral gmbh 10
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
22.05.2017copyright © ystral gmbh 11
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
22.05.2017copyright © ystral gmbh 12
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
22.05.2017copyright © ystral gmbh 13
YSTRAL Conti-TDS
22.05.2017copyright © ystral gmbh 14
Pulver einsaugen, benetzen und
dispergieren
Funktionsweise und Problemlösung
mit der Conti-TDS
YSTRAL Conti-TDS: Generelles Design
22.05.2017copyright © ystral gmbh 17
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
Funktionsprinzip der YSTRAL Conti-TDS
22.05.2017copyright © ystral gmbh 19
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
22.05.2017copyright © ystral gmbh 20
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
22.05.2017copyright © ystral gmbh 21
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
22.05.2017copyright © ystral gmbh 22
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
22.05.2017copyright © ystral gmbh 23
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
22.05.2017copyright © ystral gmbh 24
Beispiele YSTRAL Conti-TDS Installationen
Skidded Unit mit
doppeltem Tank
und PE-Pulversilo
22.05.2017copyright © ystral gmbh 25
Beispiele für Pulverhandling
22.05.2017copyright © ystral gmbh 28
Big-Bag-Entleerstation
+
Andocksystem
+
Pulverfluidisierungs-system
+
Conti-TDS-5
ystral Pulvercontainer
22.05.2017copyright © ystral gmbh 30
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
22.05.2017copyright © ystral gmbh 31
• 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
Pulver eintragen, benetzen und dispergieren
Zusammenfassung
22.05.2017copyright © ystral gmbh 33
� 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
22.05.2017copyright © ystral gmbh 34
� 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
22.05.2017copyright © ystral gmbh 35
� 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
copyright © ystral gmbh maschinenbau + processtechnik. Alle Rechte an den Inhalten dieses Dokuments sind der ystral gmbh vorbehalten; insbesondere ist jegliche Vervielfältigung, Verbreitung, oder öffentliche Wiedergabe/öffentliches Zugänglichmachen dieser Inhalte ohne vorherige Zustimmung von ystral gmbh untersagt
ystral gmbhmaschinenbau + processtechnikWettelbrunner Str. 779282 Ballrechten-DottingenGermanyTel. +49 7634/5603-0Fax +49 7634/[email protected]
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
Besuchen Sie uns gerne auf unserem Stand
Halle 4, Stand D30