Ein Wirbelschichttrockner (FBD) funktioniert so, dass heiße Luft durch ein Bett aus feuchten Granulaten nach oben geblasen wird, bis sich die Partikel abheben und im Luftstrom schweben. Ein einfaches Prinzip. Allerdings ist dafür viel mehr Technik erforderlich, als man denkt.

Hier finden Sie alle wichtigen Bezeichnungen für Bauteile eines Fließbetttrockners, die Sie kennen sollten, sowie deren jeweilige Funktion und mögliche Störungen.

1. Lüftungsgerät (AHU)

Die AHU befindet sich außerhalb des Hauptgehäuses des Trockners. Sie saugt Luft aus dem Raum an, reinigt sie mit Filtern, leitet sie durch eine Heizung und bläst sie in den Trockner. Einige Geräte entziehen der Luft zudem Feuchtigkeit, bevor sie in den Trockner gelangt.

Die erste Stufe ist ein Vorfilter, in der Regel der Klasse G4. Er filtert groben Staub und Verunreinigungen aus der Werksluft heraus. Die zweite Stufe ist ein Feinfilter, je nach Anwendung entweder F7 oder HEPA. Bei Pharmamaschinen kommt fast immer ein HEPA-Filter zum Einsatz. Verstopfte Filter behindern den Luftstrom, wodurch das Trocknen der Chargen deutlich länger dauert.

Als Nächstes kommt der Heizbereich. Größere Produktionsanlagen arbeiten mit Dampfspulen. Laborgeräte verwenden elektrische Heizelemente. Bei Dampfspulen können Undichtigkeiten auftreten, und wenn das passiert, pumpt man feuchten Dampf in die Luft, die eigentlich trocken sein sollte. Eine unangenehme Situation.

Einige Lüftungsgeräte verfügen zudem über eine Entfeuchtungsstufe für feuchtigkeitsempfindliche Produkte. Die Monsunzeit ohne Entfeuchtung? Das geht gar nicht. Die Zuluft ist bereits völlig durchnässt, und das Trocknen dauert doppelt so lange.

Differenzdruckmesser an den Filtern zeigen an, wann diese verschmutzt sind. Ignoriert man diese Anzeichen lange genug, verlangsamt sich der Durchsatz der Chargen. Oft wird das Produkt oder die Rezeptur dafür verantwortlich gemacht, bevor überhaupt jemand auf die Idee kommt, den Differenzdruckmesser am Filter zu überprüfen.

Die Klappen im Lüftungsgerät regeln das Verhältnis von Frischluft und Umluft. Diese Stellantriebe können blockieren, wenn sie zu lange in einer Position verharren oder korrodieren. Eine festsitzende Klappe führt dazu, dass entweder unerwünschte feuchte Luft aus der Anlage angesaugt wird oder Luft umgewälzt wird, die bereits aus dem letzten Zyklus mit Feuchtigkeit gesättigt ist.

2. Ansaugluftkanal und Drosselklappe

Ein Rohrleitungssystem aus Edelstahl verbindet die Lüftungsanlage mit dem Sockel des Trockners. Eine Absperrklappe im Rohr reguliert den Luftstrom und dient zudem dazu, die Luftzufuhr zwischen den Chargen vollständig zu unterbrechen.

Ein pneumatischer oder elektrischer Antrieb am Ventil öffnet und schließt dieses auf Basis von SPS-Signalen. Die Dichtungen am Antrieb nutzen sich ab. Das Ventil schließt nicht mehr vollständig. Während des Befüllvorgangs dringt Luft ein und verteilt das Produkt im Raum.

An den Verbindungsstellen von Rohrleitungen können an den Dichtungsstellen Undichtigkeiten entstehen. Das ist nicht immer offensichtlich. Schon ein kleiner Spalt reicht aus, um ungefilterte Raumluft in das System zu saugen. In der Pharmaindustrie ist das ein Kontaminationsproblem, das niemand bei einem Audit erklären möchte.

Die Isolierung von Lüftungskanälen wird durch Temperaturwechsel und Stöße beschädigt. Unisolierte, heiße Lüftungskanäle stellen eine Verbrennungsgefahr dar und verursachen Energieverschwendung. Beheben Sie beschädigte Stellen, bevor sich jemand verletzt.

3. Ansaugluftkammer

Das Plenum befindet sich am Boden des Trockners. Hier sammelt sich die erwärmte Luft, bevor sie durch die Verteilerplatte nach oben strömt. Seine Aufgabe ist es, diese Luft gleichmäßig zu verteilen. Wenn eine Seite mehr Luft erhält als die andere, trocknet nur die eine Hälfte des Schüttguts, während die andere Hälfte feucht bleibt.

Tote Stellen aufgrund von Beulen oder Ablagerungen im Verteilerraum beeinträchtigen die Luftverteilung. Einige Bereiche des Bettes werden stark durchströmt, während andere kaum in Schwingung versetzt werden. Dies führt zu ungleichmäßigen LOD-Ergebnissen, die die Spezifikationen nicht erfüllen.

Die Bauweise des Plenums variiert je nach Hersteller. Manche sind kegelförmig, andere flach. Bei älteren Geräten ist das Plenum nicht abnehmbar, sodass die Reinigung nur durch die Zugangsöffnungen erfolgen kann. Das ist umständlich und lässt sich leicht unsachgemäß durchführen. Bei neueren Modellen ist das Plenum abnehmbar, um eine bessere Reinigung zu gewährleisten.

4. Luftverteilplatte

Dies ist die Lochplatte, die sich zwischen dem Sammelraum und dem Produktbehälter befindet. Heiße Luft strömt durch die Löcher nach oben und versetzt das Granulat in einen fluidisierten Zustand.

Die Größe und Anordnung der Löcher spielen eine Rolle. Sind sie zu groß, fällt das Produkt hindurch. Sind sie zu klein, steigt der Luftwiderstand, was die Fluidisierung beeinträchtigt. Die Platten werden entsprechend dem zu trocknenden Produkt dimensioniert.

Drahtgitterplatten, gelochte Edelstahlplatten und Richtungsplatten sind die drei gängigen Typen. Drahtgitter bieten die größte Durchlässigkeitsfläche, nutzen sich jedoch schneller ab. Gelochte Edelstahlplatten halten länger. Richtungsplatten leiten die Luft schräg ein, um eine Wirbelbewegung im Bett zu erzeugen.

Halten Sie die Platte sauber. Verstopfte Löcher führen zu einem verminderten Luftstrom an dieser Stelle und zu einem ungleichmäßigen Feuchtigkeitsgehalt in der Charge. In manchen Betrieben werden für verschiedene Produkte unterschiedliche Platten verwendet. Beschriften Sie diese und bewahren Sie sie sorgfältig auf, da eine verbogene Platte nicht flach aufliegt und an den Rändern Luftspalten entstehen lässt.

5. Produktbehälter (Schüssel)

In die Schale werden die feuchten Granulate gegeben. Sie sieht aus wie ein Kegelstumpf. Oben ist sie breiter, unten schmaler. Durch diese Verjüngung kann sich das Bett nach oben ausdehnen, sobald der Luftstrom einsetzt.

Jede Schale befindet sich auf einem Rollwagen mit Rädern, sodass sie aus dem Granulierraum hereingerollt, am Trocknerunterbau arretiert und nach Abschluss der Charge wieder herausgezogen werden kann.

Räder, Rollen und der Feststellmechanismus nutzen sich durch den täglichen Gebrauch ab. Ein wackeliger Wagen erschwert das Einsetzen der Schüssel unnötig.

Eine aufblasbare Silikondichtung umschließt den Rand der Trommel. Wenn sie sich aufbläst, drückt sie gegen den Trocknerboden und dichtet alles luftdicht ab. Diese Dichtung wird stark beansprucht. Sie wird tausende Male zusammengedrückt, nimmt Produktrückstände auf und bekommt schließlich Risse oder verliert ihre Fähigkeit, sich vollständig aufzublasen.

Sobald diese Dichtung undicht wird, entweicht das Produkt aus der Trocknungszone oder es dringt Außenluft ein. In beiden Fällen ist die Charge beeinträchtigt.

Die meisten Anlagen betreiben mehrere Behälter. Während einer trocknet, wird der andere befüllt. Behälter, die durch unsachgemäße Handhabung verbeult oder verzogen sind, lassen sich nicht richtig andocken. Die Dichtung kann einen Rand, der nicht mehr rund ist, nicht mehr dicht abschließen. Überprüfen Sie regelmäßig den Zustand der Behälter.

6. Expansionskammer

Über dem Produktbehälter befindet sich die Expansionskammer, die bei einigen Maschinen auch als Verzögerungskammer bezeichnet wird. Sie verlangsamt die Luftgeschwindigkeit, damit feine Partikel nicht in die Filter gelangen.

Ohne diese Kammer würden die leichtesten Körnchen direkt in die Filterbeutel gelangen und aus der Charge verloren gehen. Die Expansionskammer bietet der Luft mehr Raum, sich auszubreiten, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit sinkt und diese Feinanteile zurück ins Bett fallen können.

Die Verbindung zum darunterliegenden Behälter und zum darüberliegenden Filtergehäuse erfolgt über aufblasbare Dichtungen an jeder Verbindungsstelle. Es treten dieselben Probleme mit dem Verschleiß der Dichtungen auf wie bei der Behälterdichtung.

Bei einigen Maschinen verfügt die Expansionskammer über ein Schauglas, sodass das Bedienpersonal den Tisch während des Trocknungsvorgangs beobachten kann. Die Scheiben beschlagen durch den Produktfilm und müssen zwischen den Chargen gereinigt werden.

7. Filterbeutel

Die Filterbeutel befinden sich im oberen Bereich des Trockners und fangen feine Partikel auf, die von der Expansionskammer nicht wieder nach unten geschleudert wurden. Ohne sie steigt der Produktverlust, und die Abluft transportiert Pulver in die Anlage.

Fingerbeutel sind die traditionelle Bauweise. Dabei handelt es sich um lange Stoffstreifen, die von einem Rahmen herabhängen. Luft strömt durch den Stoff, Feinstaub sammelt sich an der Außenfläche an, und ein mechanisches Rüttelsystem schüttelt ihn in regelmäßigen Abständen ab, sodass er zurück ins Bett fällt.

Patronenfilter sind die neuere Alternative. Sie lassen sich leichter reinigen, bieten eine bessere Rückhaltung und müssen nicht mechanisch ausgeschüttelt werden. Stattdessen werden sie durch Druckluftimpulse gereinigt. Die Anschaffungskosten sind zwar höher, dafür ist der Wartungsaufwand geringer.

Das Filtergewebe nutzt sich durch den ständigen Luftstrom und das Ausschütteln ab. Es entstehen Löcher. Kleine Löcher sind mit bloßem Auge kaum zu erkennen, machen sich jedoch durch Produktverlust oder Feinanteile im Abgas bemerkbar. Führen Sie zwischen den Produktionskampagnen einen Druckhaltetest durch, um die Unversehrtheit zu überprüfen.

Wenn Filter verstopfen und dies nicht bemerkt wird, baut sich im Inneren der Kammer Druck auf. Das stellt ein Sicherheitsrisiko dar. Der Differenzdruck über den Filtern muss bei jedem Durchlauf überwacht werden.

Die Rüttelmechanismen an Fingerbeutelsystemen verfügen über eigene Verschleißteile. Nockenwellen, Lager und Pleuelstangen, die die Rüttelbewegung antreiben, unterliegen durch den ständigen Zyklus einer Ermüdung. Wenn die Rüttelkraft nachlässt, sammelt sich Feinstaub auf den Beuteln an und behindert den Luftstrom.

8. Abluftgebläse

Der Abluftventilator befindet sich oben und sorgt für den gesamten Luftzug. Die gesamte Luft, die durch den Trockner strömt, wird von diesem Ventilator in Bewegung gesetzt. Schaltet man den Ventilator aus, ist die ganze Maschine nichts weiter als eine warme Kiste, in der feuchtes Pulver liegt.

Die Lüfterdrehzahl bestimmt, wie schnell die Luft durch das Bett strömt. Ist sie zu niedrig, kommt es nicht zur Fluidisierung des Bettes. Ist sie zu hoch, wird das Produkt in die Filter geblasen. Mithilfe des Frequenzumrichters am Motor können die Bediener für jedes Produkt die richtige Drehzahl einstellen.

Die Lager des Gebläses verschleißen und beginnen zu vibrieren. Die Motorwicklungen können durchbrennen, wenn Filter verstopfen und sich ein Gegendruck aufbaut. An den Gebläseflügeln sammelt sich ein Produktfilm an, der das Gleichgewicht stört.

Auch die Abluftkanäle zwischen dem Ventilator und der Gebäudeaußenwand müssen regelmäßig überprüft werden. Ablagerungen im Inneren des Abluftkanals behindern den Luftstrom ebenso wie ein verstopfter Filter. Nehmen Sie die Abdeckungen der Kanäle ab und überprüfen Sie diese mindestens einmal im Jahr.

9. Sprühsystem (für die Top-Spray-Granulierung)

Nicht jeder Fließbetttrockner verfügt darüber. Modelle, die zur Granulierung oder Beschichtung eingesetzt werden, sind mit einem Sprühsystem ausgestattet, das in der Expansionskammer angebracht ist.

Die Anlage besteht aus einer Peristaltikpumpe (manchmal auch einer Zahnradpumpe), Schläuchen und einer Sprühdüse. Die Bindemittellösung wird aus einem Vorratsbehälter durch die Schläuche gedrückt und tritt an der Düsenspitze aus. Durch Druckluft an der Düse wird die Flüssigkeit in winzige Tröpfchen zerlegt, die auf das Fließbett treffen.

Die Tröpfchengröße entscheidet über Erfolg oder Misserfolg der Granulierung. Sind die Tröpfchen zu groß, entstehen feuchte Klumpen. Sind sie zu fein, trocknet das Bindemittel aus, bevor es etwas zusammenkleben kann.

Die Düsenspitzen nutzen sich durch abrasive Bindemittellösungen ab. Eine abgenutzte Düse sprüht ungleichmäßig, sodass Klumpen statt gleichmäßiger Agglomerate entstehen. Die Pumpenschläuche nutzen sich durch die ständige Druckbewegung der Peristaltikpumpen ab. Wenn sie dünner werden, sinkt die Durchflussrate.

Die Luftkappen an der Düse steuern das Sprühmuster. Beschädigte oder verstopfte Luftkappen führen zu einem ungleichmäßigen Sprühbild, bei dem eine Seite des Beets stärker benetzt wird als die andere. Reinigen Sie die Düsenbaugruppe zwischen den einzelnen Chargen. Dies wird häufiger übersehen, als es sollte.

10. Bedienfeld und Sensoren

Die SPS hat die Kontrolle. Ansauglufttemperatur, Abgastemperatur, Produkttemperatur, Lüfterdrehzahl, Filterrüttelintervall, Sprühmenge – alles wird über das Bedienfeld gesteuert und protokolliert.

Temperatursensoren (RTDs oder Thermoelemente) befinden sich im Ansaugkanal, im Abgaskanal und manchmal auch im Produktbett. Defekte Sensoren liefern fehlerhafte Daten, und die SPS trifft ihre Entscheidungen auf der Grundlage dieser Daten. Wenn der Ansaugtemperatursensor einen zu niedrigen Wert anzeigt, wird die Heizung hochgefahren, wodurch das Produkt überhitzt.

Drucksensoren und Differenzdruckmessumformer überwachen den Luftstrom durch die Filter, das Produktbett und den Sammelraum. Wenn diese Abweichungen aufweisen oder ausfallen, verlieren die Bediener den Überblick darüber, was im Inneren vor sich geht.

Touchscreen-HMI-Panels sind täglich starken Belastungen ausgesetzt. Produktstaub, Reinigungschemikalien, zu starker Druck durch das Bedienpersonal. Ältere Geräte verfügen über Folientastaturen, die Risse bekommen und nicht mehr reagieren. In der Pharmaindustrie werden alle Sensoren validiert, und die Kalibrierung erfolgt nach einem strengen Zeitplan. Wird dies versäumt, kommt es zu Abweichungen, die sich über die gesamte Chargendokumentation hinweg summieren.

11. Explosionsentlastungs- und Sicherheitssysteme

Organische Lösungsmittel und feine Pulver in einer Heißluftumgebung. Das birgt Explosionsgefahr. Fließbetttrockner, in denen diese Materialien verarbeitet werden, benötigen Druckentlastungsplatten und manchmal auch Löschanlagen.

Berstscheiben oder Explosionssicherungen sprengen bei einem festgelegten Druck, um die Kraft sicher abzulassen. Sie sind so konstruiert, dass sie vor dem Behälter versagen. Nach dem Bersten müssen sie ausgetauscht werden. Es ist wichtig, Ersatzteile vor Ort zu haben, da der Trockner ohne diese nicht betrieben werden kann.

Durch die Stickstoffspülung wird der Sauerstoffgehalt im Trockner unter die Explosionsgrenze gesenkt. Gasdruckregler, Durchflussmesser und Sauerstoffsensoren sind Bestandteil dieses Systems. Sauerstoffsensoren unterliegen einer Drift und müssen kalibriert werden. Ein Sensor, der einen Wert von 2% anzeigt, während der tatsächliche Wert bei 5% liegt, macht den gesamten Zweck der Inertisierung zunichte.

Die statische Erdung der Maschine und der Rohrleitungen ist ein weiterer Sicherheitsaspekt, der oft vergessen wird. Produktpartikel, die aneinander und an den Wänden reiben, erzeugen statische Aufladung. Ohne ordnungsgemäße Erdung reicht schon ein einziger Funke in einer mit Lösungsmitteln angereicherten Atmosphäre aus.

Sicherheitsverriegelungen verhindern, dass der Trockner anläuft, wenn die Sicherheitsbedingungen nicht erfüllt sind. Dazu gehören Türverriegelungen, Filterdruckverriegelungen und Alarme bei zu hoher Temperatur. Wenn eine Sicherheitsverriegelung wiederholt auslöst, sollten Sie die Ursache ermitteln, anstatt sie einfach nur zurückzusetzen. Das bedeutet nämlich, dass die Sicherheitsverriegelung ihre Aufgabe erfüllt.

Abschluss

Damit sind alle wichtigen Bezeichnungen für Bauteile eines Fließbetttrockners abgedeckt, von der Lüftungsanlage bis hin zum Abluftventilator und den Sicherheitssystemen. Diese Maschinen bestehen aus vielen Einzelteilen, die alle Einfluss auf die Trocknungsleistung, die Produktqualität und die Sicherheit des Bedienpersonals haben.

Filterbeutel, aufblasbare Dichtungen, Sprühdüsen und Temperatursensoren gehen am schnellsten zur Neige. Diese sollten Sie auf Lager haben. Alles andere können Sie bei Bedarf bestellen.