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Thermal Process Engineering

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Produktgestaltung und Prozessentwicklung

Enstehung der Partikelmorphologie bei der Fällungskristallisation

BaSO4 Für die Produktion von feinen, kristallinen Partikeln zwischen 10 nm und 10 µm wird häufig die Fällungskristallisation angewendet. Pigmente, Katalysatoren, keramische Vorstufen oder pharmazeutische Wirkstoffe werden mittels Fällungskristallisation hergestellt. Anforderungen an das gefällte Produkt sind beispielsweise eine definierte, enge Partikelgrößenverteilung, eine gezielte Morphologie (äußere Form) der Kristalle oder bei pharmazeutischen Produkten eine gute Bioverfügbarkeit. [mehr...]

 

Kontinuierliche Katalysatorfällung

isometrische Lysozym-KristalleEin Beispiel für eine katalytische Reaktion ist die Hydrierung von CO2 und CO zur Herstellung von Methanol (MeOH) und Dimethylether (DME) mit einem Kupfer-basierten Katalysator [1]. Hier führt eine hohe Dispersion des katalytisch aktiven Kupfers im Katalysatormaterial zu hoher Aktivität und MeOH-Selektivität [2]. Weitere Bestandteile des Katalysators sind z.B. ZnO zur Stabilisierung und Promotoren geringer Hydrophilie, wie ZrO2, zur Verbesserung der CO2-Konversionsrate [3]. Weiterhin ist eine große spezifische Kupfer-Oberfläche prozesstechnisch vorteilhaft. Eine Möglichkeit die Kupfer-basierten Katalysatoren herzustellen, ist die Fällungskristallisation. [mehr...]

 

Dynamische Simulation technischer Fällprozesse

BaSO4 Die Fällungskristallisation ist in vielen Prozessen der chemischen oder pharmazeutischen Industrie eine wichtige verfahrenstechnische Grundoperation. Die Eigenschaften des Zielprodukts (z.B. Fließeigenschaften oder Trocknungsverhalten) werden dabei maßgeblich von charakteristischen Merkmalen der Feststoffpartikel wie der mittlere Partikelgröße, Eigenschaften der Verteilung oder der Partikelmorphologie bestimmt. Eine Vorhersage dieser Eigenschaften mit geeigneten Simulationsmodellen in Abhängigkeit von Prozessparametern der zur Fällung verwendeten technischen Apparate ist daher für die gezielte Einstellung dieser Produkteigenschaften von großer Bedeutung. [mehr...]

 

Strukturbildung bei der kristallinen Erstarrung aus mehrkomponentigen Dünnfilmen

BaSO4Die Notwendigkeit, immer flexibler auf Wünsche des Marktes reagieren zu können, erfordert geeignete Produktionsverfahren, mit denen verschiedenste Produkte in unterschiedlichen Produktspezifikationen hergestellt werden können. Herkömmliche Kristallisationsverfahren sind meistens ganz speziell an ein Produkt bzw. Qualität angepasst. Änderungen in der Qualität oder ein Produktwechsel sind nur sehr begrenzt durchführbar. Durch eine Trennung der Prozessschritte Feststofferzeugung und Feststoffgestaltung in zwei getrennte Unit Operations (Kristallisation und Agglomeration) kann dieser Nachteil überwunden werden. [mehr...]

 

Wirbelschichtsprühgranulation

WirbelschichtGranulate werden aufgrund ihrer Produkteigenschaften in den unterschiedlichsten Anwendungsbereichen eingesetzt, wie zum Beispiel als Waschmittel, Düngemittel oder Tierfutter. Körnige Produkte sind im Vergleich zu pulvrigen Feststoffen, staubfrei, leicht dosierbar und weisen ein besseres Fließverhalten auf. Diese Produkteigenschaften sind für eine gute Handhabbarkeit und für einen sicheren Umgang mit bestimmten Materialien notwendig. Der Prozess der Wirbelschicht-Sprühgranulation wird im großtechnischen Maßstab zur Herstellung von Granulaten verwendet. In diesem Prozess, der die Feststoffbildung mit der Feststoffformulierung vereint, können Suspensionen, Lösungen oder Schmelzen in Feststoffpartikel umgewandelt werden. Tropfen aus den Zerstäubungsdüsen werden dafür in eine Wirbelschicht eingedüst. Die Tröpfchen benetzen die Oberfläche der in der Wirbelschicht vorhandenen Partikel und das Lösungsmittel verdunstet bzw. die Schmelze erstarrt aufgrund der heißen bzw. kalten Fluidisationsluft. [mehr...]

 

Flash-Kristallisation

FlashDie Notwendigkeit, immer flexibler auf Wünsche des Marktes reagieren zu können, erfordert geeignete Produktionsverfahren, mit denen verschiedenste Produkte in unterschiedlichen Produktspezifikationen hergestellt werden können. Herkömmliche Kristallisationsverfahren sind meistens ganz speziell an ein Produkt bzw. Qualität angepasst. Änderungen in der Qualität oder ein Produktwechsel sind nur sehr begrenzt durchführbar. Durch eine Trennung der Prozessschritte Feststofferzeugung und Feststoffgestaltung in zwei getrennte Unit Operations (Kristallisation und Agglomeration) kann dieser Nachteil überwunden werden. [mehr...]

 

Verdampfungskristallisation von pharmazeutischen Wirkstoffen

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Proteinkristallisation

isometrische Lysozym-KristalleBiotechnologisch durch Zellkulturen oder GMO’s hergestellte Proteine werden üblicherweise durch chromatographische Verfahren und Filtration aus der Fermentationsbrühe abgetrennt und in mehreren Schritten gereinigt (downstream processing). Teure Chromatographiesäulen und Membranen sowie lange Zykluszeiten im Downstreaming verursachen dabei oft mehr als die Hälfte der Kosten des gesamten Herstellungsprozesses. Im Zuge des wachsenden Bedarfs an therapeutisch wirksamen Proteinen (z.B. Antikörper, Insulin) steht die Kostenreduzierung des downstream processing im Fokus der aktuellen pharmazeutischen Forschung.[mehr...]

 

Schmelzemulsionen mit kristalliner Dispersphase

Wirbelschicht Das Zerkleinern von Feststoffen zu feinen Partikeln erfolgt häufig durch Mahl- oder Prallprozesse. Aus niedrig schmelzenden Produkten wie Fetten oder Wachsen können dagegen mittels konventioneller Zerkleinerungsverfahren nur schwer feine Partikel oder Partikelsuspensionen hergestellt werden. Eine Alternative bietet der Schmelzemulgierprozess. Bei diesem wird oberhalb des Schmelzpunktes der zu zerkleinernden Substanz eine feindisperse Emulsion hergestellt, die dann durch Abkühlen in eine Feststoffsuspension überführt wird. (siehe Abbildung 1). [mehr...]