Vom Batch zur Kontifertigung: Neue Prozessfenster und Fertigungsstrategien

In der Spezialchemie- und Pharmaindustrie sind Batchverfahren insbesondere aufgrund der geringen Produktionsmengen bei gro√üer Produktvielfalt bislang weit verbreitet. Die kontinuierliche Produktion unter Einsatz mikroverfahrenstechnischer Komponenten stellt gerade f√ľr geringe Produktionsmengen eine Alternative zu konventionellen Batchverfahren dar.

W√§hrend die in Batchverfahren verbreitet eingesetzten R√ľhrkessel die Handhabung von kritischen Einsatzstoffen wie feststoffhaltigen oder hochviskosen Medien erleichtern, ist ihr Einsatz jedoch gleichzeitig mit einem gro√üen Produktinhalt der Anlagen sowie einem hohen Anfall an Reinigungsabw√§ssern verbunden. Weiterhin wirken sich lange Prozesszeiten und Qualit√§tsschwankungen von Batch zu Batch nachteilig auf die Wirtschaftlichkeit der Produktion aus.

Eine kontinuierliche Produktion unter Einsatz mikroverfahrenstechnischer Komponenten stellt gerade f√ľr geringe Produktionsmengen eine Alternative zu ¬†konventionellen Batchverfahren dar. Mikrokomponenten weisen interne Geometrien mit Abmessungen im Mikrometerbereich auf und zeichnen sich durch einen sehr guten W√§rme√ľbergang, einen geringen Produktinhalt und ein gro√ües Oberfl√§chen-zu-Volumen Verh√§ltnis aus. Dies erlaubt eine sehr kontrollierte Prozessf√ľhrung.

Am Beispiel einer Farbenproduktion wurde am Institut f√ľr Chemische und Thermische Verfahrenstechnik der Technischen Universit√§t Braunschweig die Umstellung eines Batchprozesses auf ein kontinuierliches Herstellungsverfahren unter Nutzung mikroverfahrenstechnischer Komponenten untersucht. Ein statischer Mikromischer bewirkte einen hohen Energieeintrag am Mischungspunkt und damit eine verbesserte Produktqualit√§t gegen√ľber der batchweisen Herstellung. Mit Hilfe eines Mikrow√§rme√ľbertragers konnte au√üerdem eine W√§rmeintegration durchgef√ľhrt werden, was zur Senkung des Energiebedarfs um 85 % beitrug [1].

F√ľr die Fertigung mehrerer √§hnlicher Farben auf einer Anlage war eine Kampagnenfahrweise vorgesehen, bei der nach Erreichen der gew√ľnschten Produktionsmenge ein Produktwechsel eingeleitet wird. Untersuchungen ergaben, dass bei der Mikrokontianlage aufgrund des geringen Anlageninhaltes von ca. einem Liter kein Zwischenreinigungsschritt notwendig ist. Der beim Produktwechsel entstehende Farbverschnitt kann der nachfolgenden Tinte hinzugegeben werden, ohne die Produktqualit√§t zu beeintr√§chtigen. Auf diese Weise konnte der Sp√ľl- und Abwasseranfall um 95 % gegen√ľber dem konventionellen Verfahren gesenkt werden [2]. Eine √∂kologische Bewertung zeigte, dass das neu entwickelte Verfahren dadurch √∂kologisch vorteilhaft gegen√ľber dem Batchverfahren ist.

Ausgewählte Veröffentlichungen:

[1] Grundemann, L., Fischer, N., Scholl, S.: From macro batch to micro-contimanufacturing: a new eco-friendly production process for writing ink employing micro-process engineering, Chem. Eng. Technol. 32 (2009) 11: 1748-1756, DOI: 10.1002/ceat.200900309

[2] Grundemann, L., Fischer, N., Scholl, S.: Cleaning waste minimization for multiproduct plants: transferring macro batch to micro conti manufacturing, J. Cleaner Prod., 24 (2012): 92-101, DOI: 10.1016/j.jclepro.2011.11.010

Verschiedene per Mikroreaktionstechnologie produzierte Farben

Projektthema:
Vom Batch zur Kontifertigung: Neue Prozessfenster und Fertigungsstrategien durch Mikroproduktionstechnologie

Projektdurchf√ľhrung:
Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig
Institut f√ľr Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
Langer Kamp 7
38106 Braunschweig
Tel. 0531/391-2780
Fax 0531/391-2792
s.scholl@tu-braunschweig.de
www.ictv.tu-bs.de

Projektbeteiligte:
Pelikan PBS-Produktionsgesellschaft mbH & Co. KG
Pelikanstraße 11
31228 Peine OT Vöhrum
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Fax 05171/299-205
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