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Die bisher durchgeführten
Forschungsaktivitäten haben dazu geführt, dass heute die
physikalischen Vorgänge bei der Trocknung idealisierter
Trocknungsgüter (kapillarporös, rieselfähig, definierte
Dispersitätsgrößen, usw.) in Apparaten, in denen eine
definierte Gas- und Feststoffbewegung vorhanden ist (z.B. in
Band-, Strom- oder Tellertrocknern), weitgehend verstanden
werden. Durch nur wenige Trocknungsversuche, mit welchen die
produktabhängigen Größen ermittelt werden, lässt sich das
Trocknungsverhalten des Produktes mittels Modellvorstellungen,
die die apparate- und betriebsabhängigen Größen
berücksichtigen, theoretisch vorhersagen. Aufgrund des nur
unvollständig beschreibbaren Produktverhaltens (z.B. das
Auskristallisieren von gelösten Komponenten oder die
Transportvorgänge der Feuchte während des Trocknungsvorganges,
insbesondere bei Änderung der Produktkonsistenz) und aufgrund
der komplexen Wechselwirkungen zwischen Apparategestaltung und
Trocknungsgut ist die Synthese von produkt- und
apparateabhängigen Vorgängen bisher nicht möglich. Strategie
zur Beschreibung des Trocknungsprozesses durch Kopplung der
Ergebnisse aus einer Produktcharakterisierung mit entsprechenden
Modellvorstellungen sind bisher nur in Ausnahmefällen vorhanden.
Das Scale Up beruht daher auf den Ergebnissen aus
Trocknungsversuchen im Labor- und Technikumsmaßstab und auf dem
Know – How der Fachleute.
Die Trocknung stellt eine energieintensive
Technologie dar. Daher wird bei den Herstellern verstärkt daran
gearbeitet, umweltschonende, also energieoptimale und
emissionsarme Trocknungskonzepte zu entwickeln. Insbesondere eine
verstärkte Integration des Prozesses in das Gesamtverfahren
lässt Fortschritte auf diesem Gebiet erwarten.
Auf dem Gebiet der Formulierungstechnik ist
noch Grundlagenarbeit zu leisten, da die Mechanismen zur
gezielten Einstellung von Produkteigenschaften bisher nur
ungenügend verstanden werden. So sind insbesondere die
Beziehungen zwischen den geforderten Produkteigenschaften und der
Struktur und Morphologie des Produktes in vielen Fällen noch
unbekannt. Ebenso ist die Abhängigkeit der Produkteigenschaften
von den Verfahrens- und Apparateparametern meist nur durch
aufwendige Trocknungsversuche ermittelbar.
Grenzflächenphänomene, die insbesondere bei der
Feststoffbildung zu beachten sind, können häufig noch nicht
genügend analysiert und gezielt zur Einstellung von
Produkteigenschaften genutzt werden.
Aus diesen noch ungelösten
Problemstellungen heraus ergeben sich die bisherigen und die
zukünftigen Arbeitsschwerpunkte des Fachausschusses, die in
Tabelle 1 aufgeführt sind. Der Fachausschuss legt dabei
besonderen Wert darauf, dass das an den Hochschulen erarbeitete
Grundlagenwissen von Überlegungen zur praktischen Umsetzung
begleitet wird. Hier ist vor allem die aktive Mitarbeit der
Mitglieder aus der Industrie zu verstärken.
| Themenfelder |
Schwerpunkte
der Arbeit |
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bisher
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zukünftig
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| Physikalische
Vorgänge bei der Trocknung von idealisierten Gütern |
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| Trocknungsgüter,
die mit einem Lösungsmittel beladen sind |
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| Trocknungsgüter,
die mit einem Lösungsmittelgemisch beladen sind |
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| Eigenschaften
der Trocknungsgüter |
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| Labortrocknungsgeräte
zur Bestimmung der für die Trocknung relevanten Größen |
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| Methoden
zur Bestimmung der Beziehungen zwischen
Produkteigenschaften und der Produktstruktur |
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| Methoden
zur Quantifizierung des Einflusses von Apparate- und
Betriebsparametern auf die Produkteigenschaften |
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| Weiterentwicklung
der Berechnungsmodelle zur Beschreibung des
Trocknungsprozesses von realen Trocknungsgütern |
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| Auslegung
von Trocknungs- und Formulierungsprozessen |
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| Erarbeiten
von Auswahlkriterien für die zielgerichtete Auswahl des
für eine vorgegebene Aufgabe optimalen
Trocknungsprozesses |
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| Weiterentwicklung
der Modellierung technischer Trockner zur Optimierung der
Prozesse und zur Verbesserung des Scale-up |
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| Entwicklung
von Simulatoren zur Prozessauslegung und zur Optimierung
des Verfahrens bezüglich allen Integrationsmerkmalen |
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| Apparatetechnik |
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| Weiterentwicklung
der Apparate an neue Anforderungen (Reinigbarkeit,
Verfügbarkeit, Flexibilität usw.) |
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| CIP-/
SIP-gerechte Apparate für GMP und FDA-Approval |
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| Betrieb
von Trocknern |
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| Integration
des Trocknungsprozesses in das Gesamtverfahren durch
Kombination mit anderen Prozessen und Betrachtung der
Prozessketten |
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| Prozesskontrolle
und Prozessführung durch Entwicklung und Einsatz von
neuen Sensoren und Entwicklung von dynamischen
Simulatoren zur Prozessführung |
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| Sicherer
Betrieb und hohe Verfügbarkeit der Trocknungsanlagen |
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| Geschlossene
Trocknungssysteme zur Verringerung der Emissionen |
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| Entwicklung
neuer Technologien |
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| Neue
Arten der Energiezufuhr (Hochfrequenz, Mikrowelle,
Ultraschall, Strahlung usw.) |
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| Kombination
des Trocknungsprozesses mit anderen Grundverfahren
(Filtration, thermomechanische Entwässerung, Trocknung
und Granulation, Mahltrocknung usw.) |
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| Prozesse
zur Erzeugung von Produkten mit definierten Eigenschaften
(Nanopartikel, kontinuierliche Formulierungsverfahren,
usw.) |
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| Sorption
an Feststoffen |
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| Sorptionsgleichgewicht,
Sorptionskinetik, Modellbildung |
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| Trocknung
von Gasen (auch Lösungsmittelfeucht) |
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| Auslegung
und Betrieb |
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Tabelle 1: Arbeitsschwerpunkte im Fachausschuss
Trocknungstechnik
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Aktivitäten 