Strahlmühle mit Sichter für Kleinstmengen. Hosokawa Alpine hat auf der Powtech in Nürnberg erstmalig das Kleinstmaschinen- Programm Picoline für die Zerkleinerung kleinster Produktmengen von trockenen Pulvern und flüssigen Suspensionen präsentiert. Eine Baureihe davon, die Fließbett- Gegenstrahlmühle Picojet mit integriertem Sichter, wird zur Achema 2009 lieferbar sein. Sie zeichnet sich durch eine besonders hohe Rückgewinnungsrate für die eingesetzten Produktmengen auf und ist vor allem für Anwendungen in der Pharmaindustrie gedacht. Alle relevanten Funktionsteile dieser Mühle sind völlig analog zu denen der großen Produktionsmaschinen ausgeführt, sodass ein realistisches Scale up ermöglicht wird. Weitere Maschinen aus diesem Bauprogramm sind die Sichterprallmühle Picozirk, die Feinprallmühle Picoplex, die Spiralstrahlmühle Piconizer sowie die Mini-Rührwerkskugelmühle Picoliq. Einige Modelle dieser Maschinen waren bereits auf der Powtech zu sehen.

In der frühen Phase der Entwicklung neuer Werkstoffe oder pharmazeutischer Wirkstoffe können oftmals nur sehr kleine Produktmustermengen unter vertretbarem finanziellem und zeitlichem Aufwand synthetisiert werden. Diese Proben müssen meist nach ihrer Herstellung noch einen oder mehrere Aufbereitungsschritte durchlaufen, bevor sie die gewünschten Eigenschaften aufweisen. Insbesondere in der pharmazeutischen Forschung und Entwicklung, aber auch in der Werkstoffentwicklung, liegen die verfügbaren Probenmengen häufig im Bereich weniger Gramm oder Zehntelgramm. Hinzu kommen manchmal Kosten im Bereich einiger Tausend € pro Gramm.
Daraus resultiert die Forderung nach extrem kleinen Prozessvolumina für die Verarbeitung in Aufbereitungsmaschinen. Außerdem muss gefordert werden, dass möglichst die gesamte Probenmenge in der Maschine homogen verarbeitet und zurück gewonnen werden kann. In der Pharmaforschung spricht man hier von Ausbeuten im Bereich von 99% des aufgegebenen Materials. Als Antwort auf diese Anforderungen erweitert Hosokawa Alpine ihre bekannten Maschinenbaureihen um eine Baureihe mit Kleinst- Varianten. Die neue Picoline umfasst verschiedene Aufbereitungsverfahren für trockene Pulver und flüssige Suspensionen.

Die hohe Rückgewinnungsrate der Probe stellt eine große Herausforderung für die Gestaltung der Aufbereitungsmaschine dar. Kleine Volumina, vollständige Vermeidung von Toträumen, größtmögliche Reduzierung von ansatzgefährdeten Oberflächen, strömungsgünstige Produktführung und integrierte Reinigungsmöglichkeiten für Produktabscheider sind die wichtigsten Kriterien bei der Konstruktion effizienter Kleinstmaschinen. Dazu kommt höchste mechanische Präzision, die für die Einhaltung der feinen Toleranzen und den Betrieb rotierender Bauteile mit extrem hohen Drehzahlen entscheidend ist.

Fließbett-Gegenstrahlmühle Picojet

Das Beispiel der Fließbett-Gegenstrahlmühle Picojet mit integriertem Sichter zeigt die konsequente Umsetzung dieser Vorgaben. Das mit höchster Präzision gefertigte 20-mm-Sichtrad läuft mit Drehzahlen bis zu 60.000/min bei gleichzeitiger Einhaltung der Spülspaltgeometrie mit Toleranzen von wenigen Mikrometern. Auch die zum Reinigen häufig durchgeführte Sichtradmontage lässt sich ohne besondere Justierung so präzise durchführen, dass alle funktionskritischen Toleranzen reproduzierbar sind. Entscheidend ist, dass bereits bei dieser Kleinstmaschine alle relevanten Funktionsteile völlig analog zu denen der Produktionsmaschinen ausgeführt sind. Damit ist gewährleistet, dass schon in der frühesten Entwicklungsphase eine Technologie eingesetzt werden kann, die alle prozessrelevanten Funktionen der späteren Maschinen bereits im Pilot- und Technikumsmaßstab verwirklicht. Auch die Betriebsparameter der Produktionsanlage können bereits während der Materialentwicklung untersucht werden. Eine durchgängige Prozessvalidierung von der Forschung bis zur Produktion wird dadurch erheblich vereinfacht.

Weitere Picoline-Maschinen

Neben der Picojet-Gegenstrahlmühle wird die Picoline- Baureihe Schritt für Schritt um weitere Kleinstmaschinen ergänzt, die aus dem bekannten Standard-Maschinenprogramm herunterskaliert sind. So ist der Sichter aus der Gegenstrahlmühle auch modular in der Sichterprallmühle Picozirk oder als eigenständiger Sichter Picosplit einsetzbar. Die trockene Pulverzerkleinerung wird durch die Feinprallmühle Picoplex und die Spiralstrahlmühle Piconizer komplettiert. Für die Mahlung von Produkten in flüssigen Suspensionen entsteht die Mini-Rührwerkskugelmühle Picoliq, die mit variablem Mahlraumvolumen und modularem Verschleißschutz universell in allen Branchen für die Forschung Verwendung findet. In der weiteren Planung für die Picoline befinden sich außerdem der Pulverreaktor Picobond für die mechano-chemische Funktionalisierung von Partikeln sowie mit der Picocut eine Kleinstversion der Schneidmühle zur Zerkleinerung von weichen Produkten.

Kontakt:
Hosokawa Alpine Aktiengesellschaft, Augsburg
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