JAHRBUCH

STRUKTUR
KLEINE PARTIKEL GROSS IM EINSATZ
Wirbelschichtforschung an der OvGU
pROZeSSMODeLL
MOnITORInG
Partikelbildende Wirbelschichtprozesse sind in der
Chemie, Lebensmittelindustrie und Pharmazie von
großer Bedeutung. Forschung in der Wirbelschicht-
technik ist deswegen hochaktuell, weil die deutsche
und europäische Industrie ihre Wettbewerbsfähigkeit
nur durch maßgeschneiderte Apparate
und Prozesse zur wirtschaftlich effizienten und
umweltschonenden Herstellung von hochwertigen
partikulären Produkten mit gezielt einstellbaren Eigenschaften
wahren und ausbauen kann. Ein grundsätzliches
wissenschaftliches Verständnis darüber,
wie die Gestaltung des Wirbelschichtapparates,
Materialeigenschaften und Betriebsbedingungen
die Struktur und die Eigenschaften der partikulären
Produkte beeinflussen, steht daher im Zentrum der
Forschungsaktivitäten in Magdeburg. Wesentliche
Aspekte dabei sind:
• Die erstmalig in Magdeburg implementierte
Kopplung mit der Trocknung. Es ist dadurch
möglich, einerseits den Einfluss thermischer
Betriebsparameter auf die Kinetik der Partikelbildung
zu erfassen sowie, andererseits, Bildung
und Struktur der festen Phase auf mikroskopischer
Ebene zu studieren.
AppARAT MATeRIAL BeTRIeBSBeDInGUnGen
online
online
pARTIKeLeIGenSCHAFTen
• Die für Sprühwirbelschichten ebenso erstmalig
in Magdeburg entwickelte Nutzung von diskreten
Modellen, sogenannten Monte-Carlo-Simulationen.
Monte-Carlo-Simulationen verfolgen alle
zur Partikelbildung führenden Mikroprozesse an
einer relativ kleinen Anzahl von Teilchen, die somit
das Verhalten eines großen Partikelsystems
realitätsnahe abbildet.
• Die Untersuchung der Partikelbewegung und der
Zonenbildung (Sprühzone, Trocknungszone) in
Sprühwirbelschichten, sowohl mit experimentellen
Methoden wie auch durch Strömungssimulation.
• Die Anwendung und Entwicklung moderner
Messtechniken zur überwachung der dynamischen
Veränderung von Partikeleigenschaften
in Wirbelschichten, wie auch zur eingehenden
Charakterisierung des Produktes nach seiner
Herstellung (z. B. die in Magdeburg erstmalig
durchgeführte mikrotomographische Bestimmung
sogenannter morphologischer Deskriptoren für
Agglomerate).
• Die Entwicklung modellbasierter Prozessführungsstrategien
für die Erzeugung strukturierter partikulärer
Produkte mit definierten Eigenschaften.
GeWÜnSCHTe
pRODUKTeIGenSCHAFTen
Konzeptschema der Wirbel-
schichtforschung in Magdeburg
Einige der in Magdeburg
mit der Wirbelschicht- und
Trocknungstechnik befassten
Forscher
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WAS GEnAU IST EInE WIRBELSCHICHT?
Wird eine Partikelschicht mithilfe eines Gases in Schwebe gehalten, so spricht man von einer Wir-
vernetzte Forschung
Partikelbildende Wirbelschichtprozesse werden an
der Universität Magdeburg vorwiegend am Lehrstuhl
für Thermische Verfahrenstechnik durch Prof.
Dr.-Ing. Evangelos Tsotsas und Prof. Dr.-Ing. Mirko
Peglow untersucht. Dies geschieht im Rahmen von
Leuchtturmprojekten des Bundesministeriums
für Bildung und Forschung, wie der Nachwuchsforschungsgruppe
NaWiTec, den Wachstumskern
WIGRATEC und deren Nachfolgevorhaben, wird
aber auch von einer Reihe weiterer Projekte ergänzt
und flankiert – u. a. vom Graduiertenkolleg „Mikro-
Makro-Wechselwirkungen“ sowie von Einzelprojekten
der Deutschen Forschungsgemeinschaft, von der
Industriellen Gemeinschaftsforschung, der Personenförderung
durch den Deutschen Akademischen
Austauschdienst und die Alexander-von-Humboldt-
Stiftung. Es besteht eine enge Verbindung zur
FORSCHUNG /
WIRBELSCHICHTTECHNIK
belschicht. Wirbelschichten können als Trockner oder Reaktoren zur energetischen Verwertung von
biogenen Brennstoffen verwendet werden, man kann aber auch eine Lösung oder Suspension auf die
verwirbelten Partikel sprühen, um sie zu Produkten mit hochwertigen Gebrauchseigenschaften umzuwandeln:
So können nach Verdampfung des Lösungsmittels und Bildung einer festen Phase die Partikel
wachsen (Granulation), mit dünnen Funktions- oder Schutzschichten überzogen werden (Coating) oder
über Feststoffbrücken größere Aggregate bilden (Agglomeration).
Arbeitsgruppe „Trocknungstechnik und Porennetzwerkmodelle“
des Lehrstuhls sowie zu Prof. Dr.-Ing.
Lothar Mörl, der seit etwa 1970 die Wirbelschichttechnik
in Magdeburg etablierte. Wesentliche regionale
Industriepartner sind die Pergande Gruppe in
Weißandt-Gölzau, die Glatt Ingenieurtechnik GmbH
in Weimar sowie die Anhaltinische Verfahrensund
Anlagentechnik GmbH in Magdeburg. Darüber
hinaus bestehen Kooperationen und Kontakte mit
vielen weiteren Unternehmen, von der kleinen
spezialisierten Firma bis zum weltweit agierenden
Konzern.
Die mit der Wirbelschichttechnik befassten Forscher
veröffentlichen circa 25 Kongress- und Journalpublikationen
im Jahr, letztere in den international
führenden einschlägigen Zeitschriften, wie z. B.
American Institute of Chemical Engineering Journal,
Chemical Engineering Science, Powder Technology.