Wo Stoffe zu neuen Produkten gemischt und emulgiert werden, ist der Erfolg im Labor immer erst ein Etappensieg. Erst wenn es gelingt, die Verarbeitungsschritte auch mit Produktionsmaschinen nachzuvollziehen, ist die Marktreife erreicht. Dieses so genannte Scale-up erfordert Zeit und Geduld für zahlreiche Simulationen und Tests. Schließlich spielen sich beim Mischen, Homogenisieren, Emulgieren und Suspendieren komplexe physikalische Vorgänge ab. In Bewegung verhalten sich flüssige, viskose und pulvrige Substanzen nicht in allen Behältern gleich. Dasselbe gilt für Rührwerkzeuge. Was den Übergang in den Produktionsmaßstab erleichtern würde, wären Laborgeräte, die dieselben Größen- und Kräfteverhältnisse aufweisen wie die Produktionsmaschinen. Die magic Plant ist eine Prozessanlage im Labormaßstab. Sie mischt, homogenisiert, emulgiert und suspendiert chargenweise Füllmengen von bis zu zwei Litern Flüssigkeit, Paste oder Pulver, auch unter Druck, Vakuum und bei Temperaturen bis 150°C. Sie wurde entwickelt, um Prozess- und Produktionsanforderungen in einer sorgfältigen und genauen Simulation im kleinen Maßstab zu testen. Sobald ein zufrieden stellendes Produkt auf Pilotebene entwickelt wurde, lässt sich die so gefundene Rezeptur für die Serienproduktion mühelos skalieren.Das dies möglich ist, ist auf eine Besonderheit der magic Plant zurückzuführen: Bei geringerem Behältervolumen sind die Relationen bei Homogenisator, Behälterdimensionen und Rührerauslegung vergleichbar mit denen der Produktionsanlagen. Die jeweils erforderliche Behältergröße, Antriebsleistung und andere Parameter der großen Produktionsanlage lassen sich deshalb bereits im Labormaßstab einfach ermitteln. Um allen anwenderspezifischen Aufgaben gerecht zu werden, ist die magic Plant modular aufgebaut. Schnell lässt sie sich zu drei verschiedenen Konfigurationen umbauen: magic Plant basic, -inline und -powder für Batch-, Inline- und Pulveranwendungen. Für unterschiedliche Aufgaben wird einfach das optional erhältliche Zubehör ausgetauscht. Was jeweils im Behälter vor sich geht, bleibt dabei kein Geheimnis: Von den zwei Schaugläsern im Behälterdeckel dient eines dem Einblick, das andere der Beleuchtung.
Beheizbarer Doppelmantel temperiert Mischgut
Die magic Plant basic führt die Komponenten des Mischguts im Mischbehälter zusammen und vermengt sie dort mit dem zentral angeordneten Rührwerk. Einsetzen lassen sich hier ein Anker-, oder Propellerrührer. Zugeführt werden die Stoffe je nach Menge und Anforderungen des Prozesses entweder bei geöffnetem Deckel oder über Dosierstutzen im Deckel. Dank des konischen Behälterbodens lassen sich auch Kleinstmengen bearbeiten. Bei Bedarf temperiert der beheizbare Doppelmantel des Behälters das Mischgut. Entleert wird es über ein Ablassventil im Behälterboden. Der Behälter kann auch geschwenkt oder komplett entnommen werden. Sein Deckel lässt sich mit einer elektrischen Hubspindel anheben und zur Seite schwenken.
Effektiv im Zirkulationsbetrieb
Die magic Plant inline erzeugt feine und stabile Emulsionen und Suspensionen. Dafür sorgt eine Dispergiermaschine vom Typ Ika magic Lab mit einem zweistufigen Rotor/Stator System. Sie ist an den Behälterauslass angeflanscht und besonders auf die Erfordernisse von Chargenanlagen abgestimmt. Mit Hilfe einer externen Umlaufleitung lässt sich ein besonders effektives Dispergieren oder Homogenisieren im Zirkulationsbetrieb realisieren. Die Maschine erzeugt zusätzlich Turbulenzen im untersten Teil des Mischbehälters, die die Bearbeitung auch sehr kleiner Mengen erleichtern. Möglich ist das Umpumpen von Mischgut mit variabler Scherung durch flexiblen Einsatz verschiedenster Dispergierwerkzeuge und Anpassung der Drehzahl. Alle rieselfähigen Feststoffe wie Pulver und Granulate können von der Magic Plant powder gemischt und getrocknet werden. Auch für das Homogenisieren, Mischen und Beschichten von Pulvern ist sie geeignet. Dabei verarbeitet sie Produkte mit unterschiedlichen Schüttdichten und Partikelgrößen. Ihr Spiralrührer vermischt das Mischgut sowohl radial als auch tangential. Seine Drehzahl lässt sich an die Produkteigenschaften anpassen. Beim Trocknen zeigt der kippbare Behälter seine Stärken: Er sorgt für optimale Trocknung verschiedener lösemittelfeuchter Feststoffe mit unterschiedlichen Fließverhalten und Schüttdichten bei gleichmäßiger Feuchte- und Temperaturverteilung im gesamten Produktraum. Entleert wird der Behälter entweder über ein Ventil im Boden oder durch Kippen. Der Behälter kann auch in Schräglage betrieben werden. Diese geschwenkte Arbeitsposition sorgt für eine gute Mischung. Lösemittelfeuchte Feststoffe können so energiesparend getrocknet werden. Bei der Produktentwicklung im Labor sind vielseitige und kompakte Geräte gefragt, die den Aufwand beim Scale-up gering halten. Mit seinen geringen Abmessungen, dem modularen Aufbau und vergleichbaren Größen- und Werkzeugrelationen wie bei den Produktionsmaschinen erfüllt die magic Plant diese Anforderungen. Details, wie der schrägstellbare Behälter, der leichte Umbau für den Umlaufbetrieb oder das für langsame wie schnelle Drehzahlen geeignete Rührwerk sorgen für schnelle und reproduzierbare Ergebnisse.
