Selbstdarstellung

Aufgaben und Ziele der Fachgruppe Hochdruckverfahrenstechnik

I. Inhalt und Aufgaben

 Die Fachgruppe beschäftigt sich mit Verfahren und Apparaten zur Trocknung von Feststoffen, Suspensionen, Lösungen und Gelen, der Formulierung von festen Produkten und der Adsorption an Feststoffen. Ziel ist es, die wissenschaftlichen Grundlagen der Trocknungstechnik zu erforschen und praktisch bei der Gestaltung betriebssicherer und energieeffizienter Trocknungsverfahren und -apparate sowie bei der Formulierung von funktionalisierten Feststoffen anzuwenden.

Arbeitsschwerpunkte:

  • Simulationswerkzeuge (Kontinuumsmodelle, Porennetzwerke, CFD, Populationsdynamik)
  • Produktqualität und Formulierung (u. a. Feinchemikalien, Pharmaka, Lebensmittel, Papier)
  • Energieeffizienz und Prozessintensivierung, Apparatetechnik, moderne Messmethoden (u. a. NMR, MRI, μCT, PEPT, PIV)

 

Haben Sie Interesse an einer Mitarbeit in der Fachgruppe? Dann werden Sie Mitglied! Als VDI- oder DECHEMA-Mitglied können Sie sich hier der Fachgruppe zuordnen (link zur FGr-Zuordnung)

  

 

II. Aktivitäten

Die Fachgruppe Trocknungstechnik ist ein fachgebundenes Forum für die Diskussion und den Wissens- und Erfahrungsaustausch zwischen Industrie, Hochschulen und Verbänden. Sie fördert den persönlichen Kontakt zwischen den auf dem Gebiet Trocknungstechnik arbeitenden Fachleuten und dem wissenschaftlichen Nachwuchs auf ihren jährlichen Jahrestreffen, die oft gemeinsam mit anderen Fachgruppen an unterschiedlichen Orten Deutschlands durchgeführt werden. Traditionell wird auf eine starke Industriepräsenz Wert gelegt, was sich sowohl in den Vorträgen auf den Jahrestreffen als auch im Beirat der Fachgruppe widerspiegelt, der hälftig von Hochschul- und Industrievertretern besetzt ist. Neue Entwicklungen auf dem Fachgebiet werden erkannt sowie Forschungsvorhaben angeregt und diskutiert.

 

Das Fachgebiet Trocknungstechnik unterhält enge Kontakte zu angrenzenden Fachgebieten der Feststoffverfahrenstechnik. Verfahren wie Filtrieren, Mahlen und Agglomerieren werden in denselben Apparaten wie die Trocknung durchgeführt. Auch werden typische Apparate der Trocknung für andere verfahrenstechnische Grundoperationen verwendet, z.B. die Schmelzeerstarrung im Sprühturm oder die Agglomeration in der Wirbelschicht. Bei Kontakten zu Gebieten wie Lebensmittelverfahrenstechnik, Pharmazie und chemische Industrie steht das Produkt im Fokus der Betrachtung. Die Grundlagen der Trocknungstechnik sind die gekoppelte Wärme- und Stoffübertragung, die Mehrphasenströmung in porösen Medien, die thermische Stofftrennung und Grenzflächen - mit den entsprechenden Fachgruppen werden in regelmäßigen Abständen gemeinsame Fachtagungen gehalten.

 

Auf europäischer Ebene unterhält die Fachgruppe enge Kontakte zu den Fachleuten und Organisationen der anderen europäischen Länder, die über die EFCE zusammengeschlossen sind. Die Fachgruppe Trocknungstechnik ist durch zwei berufene Mitglieder aus Industrie und Universität in der "Working Party on Drying (WPD)" vertreten. Diese Vertreter besuchen regelmäßig die Geschäfts- und Arbeitssitzungen der WPD, wirken bei der Gründung gemeinsamer europaweiter Forschungsprojekte mit und veranstalten in unregelmäßigen zeitlichen Abständen gemeinsame Fachgruppensitzungen mit der WPD. Die internationale Ebene des Erfahrungsaustausches der Fachgruppe ist das im zweijährigen Rhythmus stattfindende "International Drying Symposium" (IDS), auf dem Fachleute aus aller Welt über ihre Arbeiten berichten.

 

Arbeitsschwerpunkte

  • Wissenschaftliche Grundlagen:

Für kapillarporöse Stoffsysteme wird durch den Übergang von der makroskopischen Ebene (Kontinuumsmodelle) zur mikroskopischen Ebene (Porenraummodelle) der Zusammenhang zwischen Struktur und Trocknungsverhalten hergestellt, diffusionskontrollierte Trocknungsprozesse sollen durch die genaue Messung der Zustands- und Transportkoeffizientenfunktionen vollständig berechenbar werden.

  • Feststoffformulierung:

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 aufwändige 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.

  • Energieeinsparung:

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, verbesserte Meßtechnik und modellbasierte Regelungen lassen Fortschritte auf diesem Gebiet erwarten.

  • Labormethoden:

Aufgrund des nicht vorhersagbaren Trocknungsverhaltens der meisten realen Produkte sind kostengünstige und aussagekräftige Laborversuche unverzichtbar. Die Weiterentwicklung und Standardisierung von Labormethoden zur Verfahrensvorauswahl und orientierenden Kostenschätzung von Trocknungsverfahren ist deshalb weiterhin Schwerpunkt der Entwicklungsarbeit.

 

III. FuE-Schwerpunkte

Aus der Weiterentwicklung von Berechungswerkzeugen (z.B. höhere Rechenleistung von Computern, CFD- und DEM-Methoden, Populationsbilanzen) ergeben sich Chancen für die bessere Beschreibung von Trocknungsprozessen, die derzeit noch empirisch über eine normierte Trocknungskurve betrachtet werden.

Verbesserte Messtechnik (z.B. Röntgen-Tomographie, NMR, konfokale Raman-Spektroskopie, konfokale Laser-Mikroskopie) gibt bessere Einblicke in die Trocknungsprozesse und hilft bei der Validierung von Modellen.

Grundlegende Fortschritte auf dem Gebiet der Theorie der Trocknungstechnik sind nur noch durch den Übergang auf die nächst tiefere Beschreibungsebene möglich (z.B. vom Kontinuum in den mikroskopischen Bereich oder von diesem in die molekulare Ebene), zukünftige Forschungsschwerpunkte müssen diesem Trend Rechnung tragen.

 

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