Schranktrocknern Zum Trocknen Von Nassen, Klebrigen Oder Granulierten Produkten

Verschiedene Technologien werden für die Trocknung von Lebensmitteln eingesetzt, z.B. Horden- und Tunneltrockner, Sprüh-, Rollen- und Gefriertrockner. Insbesondere Hordentrockner eignen sich ziemlich gut, um nasse Chemikalien, Pulver und Rohmittel zu trocknen.

Ein einfacher Hordentrockner ist ein boxenförmiger Schrank, in dem Tabletts auf Regalen übereinandergestellt werden. Statt bei einem Ofen, in dem die Hitze von dem Boden oder den Seiten kommt, arbeiten Hordentrockner mit Luft, die entweder elektrisch oder auf andere Weise erhitzt wurde. Ein oder mehrere Ventilatoren zirkulieren die heiße Luft durch den Schrank.

Die besten Hordentrockner sind diejenigen, bei denen der Luftstrom zu den Tabletts kontrolliert werden kann. Die zu trocknenden Stoffe werden auf dem Tablett ausgebreitet, das vorher mit Papier bedeckt wurde. Um die Reinigungszeit zu verkürzen und Verschmutzungen vorzubeugen, wird hierbei Einwegpapier verwendet. Die Tabletts werden häufig durch Ebenen aus Maschendraht oder perforiertem Stahl unterstützt.

Bei den neuesten Hordentrocknern sorgen strategisch platzierte Deflektoren für einheitliche Temperaturen in einem gut isolierten Schrank. Diese Deflektoren leiten die Luft durch entgegengesetzte Luftströme von einem Tablett zum nächsten. Da die Luft in verschiedenen Richtungen über die Tabletts geleitet wird, bleibt der Luftstrom und somit die Temperatur einheitlich. In einigen Fällen wird die Luft auch neu erhitzt, bevor sie von einem Regal zum nächsten gelangt. Dies liegt daran, dass Luft, die ein Regal passiert, immer eine gewisse Menge an Wärme verliert (die latente Wärme der Verdunstung des Wassers, das von dem Feststoff abgegeben wird).

Heiße Luft zirkuliert daher kontinuierlich in einem Hordentrockner und die Hitze der Luft entfernt die Feuchtigkeit durch erzwungene Konvektion der Stoffe auf dem Tablett. Zur gleichen Zeit wird feuchte Luft durch ein Lüftloch aus dem Schrank ausgestoßen.

Üblicherweise wird die Trocknung nach einer Nass- Granulation eingesetzt. Dies ist ein Prozess, bei dem eine Tablettenmischung zunächst mit Wasser zu einer Paste verarbeitet und dann in Granulate aufgebrochen wird. Granulation kann die Konsistenz und die Fließfähigkeit von Stoffen im Tablettierprozess erhöhen.

Aufbau eines Hordentrockners

Es gibt verschiedene Varianten des Hordentrockners und diese reichen von einfachen, manuellen Systemen für Batch Prozesse zu semi-automatischen und automatischen Systemen für die Verarbeitung großer Mengen. Die grundsätzlichen Prinzipien sind jedoch bei allen Varianten identisch.

• Der Trockner besteht aus einem beheizten, boxförmigen Schrank, in den eine bestimmte Anzahl an Tabletts passt. Die Tabletts sind recht- oder viereckig, üblicherweise zwischen 1.2 und 2.4 m² groß und bis zu 100 mm tief.
• Bei Labortrocknern sieht man oftmals mindestens 3 Tabletts; Industrieausrüstung kann jedoch bis zu 20 Tabletts umfassen.
• Der Abstand zwischen den Tabletts und den zu trocknenden Stoffen sollte mindestens 40mm betragen.
• Je nach Design des Trockners können mehrere Tabletts auf einen ‘Truck’ oder Trolley geladen werden, der den richtigen Abstand zwischen den Tabletts bietet und in den Trockner geschoben werden kann. Alternativ können Tabletts manuell und einzeln in die Schienen des Trockners geschoben werden.
• Richtungsflügel befinden sich in dem Trockner, um die Luft durch die Tabletts zu zirkulieren. Bei einem Design arbeitet sich die Luft von dem untersten Tablett nacheinander bis zum höchsten. In einfachen Designs können die unteren Tabletts daher zuerst austrocknen.

Funktionsweise

• Tabletts mit nassen Feststoffen werden in die Kammer gegeben.
• Frische Luft gelangt durch den Einlass und wird erhitzt.
• Die heiße Luft wird durch Ventilatoren zirkuliert (typischerweise 3 bis 5 m³/Sekunde).
• Durch einen turbulenten Luftstrom kann der Dampfdruck des Wassers in der Luft gesenkt und die Luftschichtstärke reduziert werden. Dadurch wird der Trocknungseffekt der heißen Luft verstärkt.
• Wasser verbreitet sich vom Inneren des porösen Stoffes und evaporiert von der Oberfläche des Feststoffes.
• Da die Kontaktzeit kurz ist (die Luftfördermenge ist groß), evaporiert bei einem einzigen Durchgang nur eine relativ kleine Wassermenge.
• Ca. 80-90% der Luft, die Feuchtigkeit aus den Stoffen aufgenommen hat, wird wieder zu der Öffnung der Ventilatoren geführt, um mit frischer trockener Luft vermischt zu werden. In dem zweiten und allen folgenden Durchläufen wird den Stoffen weitere Flüssigkeit entzogen.
• Die Feuchtigkeit, die von der Luft aufgenommen wurde, wird durch das Ventil des Trockners entladen. Der hohe und gleichmäßige Luftstrom stellt sicher, dass in dem Trockner eine konstante Temperatur herrscht. Auf diese Weise kann eine einheitliche Trocknung der Feststoffe erreicht werden.
• Bei Nassgranulat, so wie Tabletten oder Kapseln, kann die erwünschte Feuchtigkeitsmenge geschätzt werden, indem das durch den Filter entladene Wasser gemessen wird.
• Die Trocknungstabletts werden dann aus der Kammer gezogen und entsorgt.

Anwendungen

• Genutzt für die Trocknung klebriger Stoffe
• Kann für die Trocknung von Kristallin oder Granulat genutzt werden
• Nassmassen, Pasten, Pulver und Chemikalien können alle getrocknet werden
• Auch verschiedene kleine Ausrüstungen können auf den Tabletts getrocknet werden

Vorteile

• Das Laden und Entladen der Stoffe kann ohne Verluste geschehen.
• Batch Trocknungen sind bei Pharmaunternehmen weit verbreitet.
• Jeder Batch wird als separate Einheit behandelt.
• Die Batchgröße kann klein sein, z.B. 250kg oder weniger per Batch (pharmazeutisch) und 1000kg (chemisch).
• Wertvolle Produkte können effizient ohne Verluste gehandhabt werden, insbesondere, wenn die Tablett-Trucks eingesetzt werden.

Nachteile

• Einfache Hordentrockner können arbeitsintensiv sein (insbesondere das Be- und Entladen)
• Bei kleinen Mengen kann die Trocknung in einfachen Öfen kostengünstiger sein
• Das manuelle Be- und Entladen kann zeitintensiv sein

Vakuum-Hordentrockner

Ein Vakuum-Hordentrockner wird hauptsächlich eingesetzt, um hochgradig Temperatur- und Sauerstoffsensible Produkte zu trocknen. Er eignet sich für hygroskopische Stoffe, die bis zu einem sehr niedrigen Feuchtigkeitsgehalt getrocknet werden. Vakuum Hordentrockner sind oftmals der einzige Weg, um klumpige, klebrige Produkte oder Produkte mit einer geringen Porosität zu trocknen.

• Wie normale Hordentrockner ist auch der Vakuum-Hordentrockner boxförmig und Tabletts werden durch eine Tür mit Vakuumversiegelung be- und entladen. In dem Schrank befinden sich verschiedene Heizplatten, die übereinander platziert sind und auf denen die Tabletts befestigt werden.
• Da die Tabletts direkt auf den Heizplatten aufliegen, sollten die Oberflächen beider Teile möglichst glatt sein, sodass ein guter Wärmetransfer stattfinden kann.

• Die Heizplatten werden durch Heizwasser-, Wasserdampf- oder Öldurchfluss erwärmt.
• Auch die Schrankwände können durch die zirkulierenden Flüssigkeiten erwärmt werden, um die Kondensierung des Wassers zu verhindern. Sie werden indirekt durch die Heizplatten erwärmt.

Wenn der Trockner mit Stoffen beladen wird, wird er zunächst bei atmosphärischem Druck erwärmt. Erst nachdem alle einzelnen Produkttabletts dieselbe Temperatur erreicht haben, wird der Schrank luftleer gepumpt und die Trocknung beginnt. Die erste Aufheizphase ist notwendig, um einheitliche Temperatur- und Trocknungsbedingungen in dem Schrank zu schaffen. Während der Haupttrocknungsphase liegt das Vakuum zwischen 40 und 80 mbar abs. In der letzten Trocknungsphase kann das Vakuum um ein paar mbar reduziert werden.

Die Temperaturen in einem Vakuum-Trockner können viel höher sein, als bei einem Lufttrockner und liegen oftmals zwischen 800°C und 1100°C. Einige Systeme ermöglichen die automatische Programmierung der Temperatur- und Vakuumprofile. Nach Beendigung des Trocknungsvorgangs kann das Produkt gekühlt werden, indem kaltes Wasser durch die Heizplatten geleitet wird.