Verfahrenstechnik 4/2019

TOP-THEMA I POWTECH

TOP-THEMA I POWTECH Schnelle und flexible Homogenisierung von Nanoemulsionen Eine Feldstudie mit einer Öl-in-Wasser-Emulsion zeigt, dass ein neues Ventil für ein transparentes Ergebnis sorgt. So werden die physikalischen und visuellen Eigenschaften wie Viskosität, Transparenz und Glanz verbessert, wie es bei der Verarbeitung von pharmazeutischen und kosmetischen Nanoemulsionen gewünscht ist. Gea Homogenisatoren werden in pharmazeutischen sowie kosmetischen Anwendungen eingesetzt und erzielen bereits seit vielen Jahren hervorragende Resultate in Bezug auf Zellaufschluss und Emulgiereffekte. Mit dem Nisox-Ventil verändert Gea das Homogenisierungsverfahren zur Verarbeitung von Mikro- und Nanoemulsionen für die Chemie-, Pharma- und Kosmetikindustrie grundlegend. Nachdem das Unternehmen die Neuheit auf der Achema 2018 vorgestellt hatte, liegen pünktlich zur diesjährigen Powtech die Ergebnisse der ersten Feldstudie beim Kunden vor: „Wir haben unsere Laborstudien aus unserem Process Technology Center in Parma erstmals dem Belastungstest einer realen Anwendung unterzogen und freuen uns, dass wir die Effekte sogar übertreffen Autor: Ulrich Ahlers, Head of Flow Components/ Homogenization Sales, Gea, Büchen konnten“, resümiert Kai Becker, Leiter des Product Group Management Homogenisierung. „Es ist uns gelungen, eine nahezu transparente Emulsion herzustellen.“ Die neue Nisox-Ventilgeometrie optimiert die Energieverteilung während des Homogenisierens und reduziert dadurch die Partikelgröße; der Homogenisierungseffekt wird deutlich verbessert. Feldstudie bestätigt verbesserte Produkteigenschaften Seit 2018 hat Gea gemeinsam mit dem Kunden das neue Verfahren intensiv in der Produktion getestet, um die Reduzierung der Partikelgrößen und die gleichmäßige Partikelverteilung mittels des Nisox-Ventils im Feld zu beweisen. Im Fallbeispiel bestand die Emulsionsformulierung aus Wasser (80 %), Fettphase (15 %) und Tensid (5 %). Die Praxistests bestätigen, dass das neue Ventilmodell Partikel gleichförmiger, kleiner und konstanter in hoher Qualität Das neue Ventil homogenisiert Nanoemulsionen schneller, gleichmäßiger und flexibler homogenisiert. Der Polydispersitätsindex ist niedriger ist als bei konventionellen Ventilen, insbesondere für Anwendungen im Hochdruckbereich von 700 bis 1 500 bar. Dadurch werden die physikalischen und visuellen Eigenschaften wie Viskosität, Transparenz und Glanz verbessert, wie es bei der Verarbeitung von pharmazeuti- 38 VERFAHRENSTECHNIK 4/2019

POWTECH I TOP-THEMA schen und kosmetischen Nanoemulsionen gewünscht ist. Bisher waren Homogenisierventile darauf ausgelegt, den Abstand zwischen dem Prallkopf und der Prallplatte auf ein Minimum zu reduzieren, um die erforderliche Mikronisierung der Partikel zu erreichen. Das Nisox-Ventil jedoch dreht dieses Prinzip um: Im Gegensatz zum Standardprozess presst Gea die zu emulgierenden Stoffe nicht in einen Ringspalt, sondern aus ihm heraus. Dadurch werden die Partikel viel weiter ausgedehnt, verdünnt und ihre Kohäsionskräfte verringert. Die Stoffe kollidieren anschließend radial in der Kammer des CCMS (Cavitation Cloud Modulating System). Die implodierenden Gasbläschen in der justierbaren Kavita tionswolke können die Partikel deshalb leichter mikronisieren. Konstantes Produktergebnis erreichen Matteo Folezzani, Produktentwickler für Homogenisierung bei Gea, erklärt die Technologie: „Mit dem Nisox-Ventil haben wir fluiddynamische Effekte genutzt, die innerhalb des Ventils auftreten. Wir sind nun in der Lage, die Effektivität und „Hersteller brauchen weniger Batch-Zirkulationen für das gewünschte Ergebnis.“ Effizienz zu kontrollieren, indem wir die sogenannte Kavitationswolke bewegen. Sie kann entsprechend dem verarbeiteten Produkt und den Einlassbedingungen angepasst werden.“ Zudem stellt sich ein zweiter Effekt ein: Rezepturen sind nun exakter reproduzierbar. Die Hersteller brauchen weniger Batch- Zirkulationen für das gewünschte Ergebnis. Die Anzahl der Durchgänge bei einem bestimmten Druck kann reduziert werden. Neben der Herstellung von Nanoemulsionen sieht Kai Becker in der Zukunft auch andere Anwendungen: „Dank der fluiddynamischen Effekte des Ventils attestieren die Feldversuche ein Vielfaches der Standzeiten für Verschleißteile. Das wird zum Beispiel für Dispersionen in Chemie- und Pharmaapplikationen interessant, denn diese sind gemeinhin sehr abrasiv. Wir werden dieses Einsatzgebiet weiter untersuchen. Die ersten Ergebnisse sind sehr vielversprechend und bestätigen das hohe Potenzial dieser neuen Technologie, das sich bereits bei Emulsionen gezeigt hat. Wir stehen unseren Kunden zur Verfügung, um ihr Dispersionsgemisch zu testen und die Vorteile in Bezug auf Druckreduzierung und Energierückgewinnung zu beziffern.“ Kunden haben die Möglichkeit, die Ergebnisse an ihrem Produkt in den Laboren des Gea Process Technology Centers in Parma, Italien, zu validieren. Darüber hinaus bietet der Hersteller eine „Try-and- Buy“-Option, um das Nisox-Ventil direkt in den Anlagen beim Kunden zu testen. Halle 3, Stand 231 Fotos: iStockphoto (Anna-Ok), Gea www.gea.com Für Ihre Sicherheit, auch unter Druck schnelle Öffnungsund Schließzeiten DGRL und EN 13445 konform BESUCHEN SIE UNS: HALLE 4.0, STAND 4-106 Unser neues Flex-on®- Filterreinigungssystem: > All-in-One-Lösung > DGRL und EN 13445 konform > Hohe Flexibilität dank modularem Aufbau > Unempfindlich gegenüber Staub und Schmutz > Langlebiges und robustes Aluminiumprofil > Hochwertige TPE-Membranen sorgen für extrem schnelle Öffnungs- und Schließzeiten > Anzahl der Ventile individuell konfigurierbar Engineering GREAT Solutions Erfahren Sie mehr Besuchen Sie www.imi-precision.com/de Buschjost GmbH, Deutschland – Telefon: 05731/791-0 Für weitere Informationen schicken Sie bitte eine Email an buschjost@imi-precision.com