Die NARROWSPAN™-Technologie gestattet die Herstellung von wesentlich enger
verteilten Produkten aus Lösungen oder Suspensionen mittels
Zentrifugalzerstäubung. Erreicht wird dies durch eine spezielle Gestaltung der
Zerstäuberscheibe und die damit erzielte laminare Tropfenbildung. Die mittlere
Partikelgröße liegt dabei in Abhängigkeit von der Anlagendimension in den aus
der Zentrifugalversprühung bekannten Bereichen von 60 µ bis hin zu 150 µ und
gegebenenfalls auch noch darüber.
Fast alle unter
Produktionsbedingungen betriebenen Zentrifugalzerstäuber arbeiten im Gebiet des
turbulenten Strahlenzerfalls. Dies ermöglicht sehr hohe Sprühkapazitäten von
einigen hundert l/h bis zu mehreren m3/h bei einem relativ einfachen Aufbau und
einer sicheren Handhabung der Zerstäubereinrichtungen. Als nachteilig erweist
sich jedoch insbesondere unter heutigen Gesichtspunkten die mit diesen
Zerstäubern erhaltene breite Partikelgrößenverteilung. Im Produkt gibt es einen
hohen Fein- und ein oft störenden Überkornanteil.
Eine enge
Partikelgrößenverteilung ist nur mit einem laminaren Strahlenzerfall
erreichbar. Man realisiert dies mittels Bohrungen, durch die die Flüssigkeit
laminar austritt. Die Flüssigkeit füllt dabei die Bohrungen vollständig aus. Um
die Laminarität des Flüssigkeitsstrahls zu gewährleisten, kann man eine
einzelne Bohrung nur mit sehr geringen Flüssigkeitsmengen von 0,5 bis einige
l/h beaufschlagen.
Ein besonderer Nachteil dieser Art der laminaren
Versprühung besteht darin, daß die sich einstellende Partikelgröße doppelt so
groß wie der Öffnungsdurchmesser der Bohrungen ist. Um unter praktischen
Bedingungen Verstopfungen zu vermeiden und somit sicher arbeiten zu können,
sollten die Bohrungen mindesten 0,5 mm groß sein. Somit erhält man Tröpfchen
von etwa 1 mm, die wegen der damit verbundenen langen Trocknungszeit unter den
Bedingungen einer Sprühtrocknung ökonomisch inakzeptabel hohe Trockner
erfordern. Daher wendet man diese Art der Versprühung meist nur für das
Erstarren von Schmelzen an.
Neben der eben beschriebenen
Tropfenentstehung durch Flüssigkeitsaustritt aus vollständig gefüllten
Bohrungen gibt es auch eine andere Art der laminaren Strahlbildung, die auf der
sogenannte Gerinneströmung basiert. Eine derartige Strömung kann sich unter
Einwirkung der Schwerkraft in einer geneigten Rinne auf deren Boden ausbilden.
Die strömende Flüssigkeit füllt dabei nur einen ganz geringen Teil der Rinne
aus und tritt trotzdem am Ende dieser in Form eines laminaren Strahls aus.
Prof. Walzel von der Universität Dortmund hat dieses Prinzip auf rotierende
Zerstäuber übertragen und Niro darauf aufbauend eine produktionsreife Lösung
entwickelt.
In der Praxis nutzt man eine Zerstäuberscheibe mit längeren
Bohrungen von jeweils mehreren mm Durchmesser, in denen sich dann die
Gerinneströmung unter der Einwirkung von Zentrifugalkräften ausbilden kann. Die
erzielbaren mittleren Partikelgrößen lassen sich über die Variation der
Umfangsgeschwindigkeit einstellen und liegen in den aus der normalen
Zentrifugalsprühtrocknung her bekannten Durchmesserbereichen. Die
Partikelgrößenverteilung ist jedoch signifikant enger.
Ähnlich wie bei den oben beschriebenen vollständig gefüllten Bohrungen darf
die Flüssigkeitsbeaufschlagung jeder „Rinne“ ebenfalls nur 0,5 bis einige l/h
betragen. Dies erfordert bei vorgegebenen Durchsätzen eine entsprechende Anzahl
von Öffnungen in einer Zerstäuberscheibe. Daher kommt der gleichmäßigen
Beaufschlagung alle Bohrungen mit Flüssigkeit eine ganz entscheidende
Schlüsselrolle zu. Niro hat dafür eine ganz spezielle Flüssigkeitsverteilung
innerhalb der Scheibe entwickelt.
Niro hat in den letzten Jahren
umfangreiche Erfahrungen mit einer Vielzahl von Produkten gesammelt und eine
Reihe von Anwendungen realisiert. Besonders vorteilhaft, einfach und ohne
wesentliche Umbauten kann ein NARROWSPAN™-Zerstäuber anstelle eines
konventionellen in einem schon vorhandenen Zerstäubungstrockner eingesetzt
werden. Bei Beibehaltung der bisher gefahrenen mittleren Partikelgröße erhält
man ein wesentlich einheitlicheres Produkt mit einem signifikant geringerem
Feinanteil und einem deutlich verminderten Oberkorn. Ist ein vorgegebenes
Oberkorn das entscheidende Qualitätskriterium, kann man den mittleren
Korndurchmesser gegenüber der IST-Fahrweise anheben und vermindert den
Feinanteil noch mehr. In jedem Fall erhält man deutlich rieselfähigere bzw.
auch besser redispergierbare Produkte.
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