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Der Rohstoff, aus dem Pillen gemacht sind

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21.09.2017

Das Lagern und Verarbeiten von Pulvern stellt die Industrie oft vor Herausforderungen: Sie können verklumpen und ihre Eigenschaften verlieren, was etwa bei der Produktion von Medikamenten Probleme birgt. In einem neuen Projekt untersuchen Forscher den Transport, die Lagerung und die Formgebung industriell relevanter Pulver.

 - Professor Sergiy Antonyuk untersucht die Eigenschaften von Pulvern.
© Thomas Koziel
Professor Sergiy Antonyuk untersucht die Eigenschaften von Pulvern.

Ziel ist es, die Eigenschaften von Pulvern und ihre Veränderung bei der Verarbeitung genau zu erforschen, um Produktionsabläufe zu verbessern. Das Projekt "PowderReg“ wird von der Universität Lothringen koordiniert und hat ein Gesamtbudget von 5,9 Millionen Euro. Der Europäische Strukturfonds zur regionalen Entwicklung (EFRE) fördert es mit 3,5 Millionen Euro.

Lagern Zucker und Salz zu lange in feuchter Umgebung, bilden sich Klumpen. Auch industrielle Pulver verhalten sich ähnlich. "Pulver sind komplexe Substanzen. Bei Mehl kommt es zum Beispiel immer wieder zu Staubexplosionen. Manche Pulver werden klebrig und andere verfestigen sich bei falscher Lagerung derartig, dass sie an der Oberfläche eines Behälters haften bleiben oder in einem Silo nicht rausfließen können“, sagt Professor Dr. Sergiy Antonyuk, der an der TU Kaiserslautern den Lehrstuhl für Mechanische Verfahrenstechnik innehat. "Bei der Lagerung oder dem Transport im Betrieb können sie außerdem ihre Eigenschaften stark verändern, sodass die weitere Verarbeitung erschwert oder unmöglich wird.“ Zusammen mit Kollegen aus Saarbrücken, Frankreich, Luxemburg und Belgien möchte das Team um den Kaiserslauterer Verfahrenstechniker die ganze Produktionskette vom Transport über die Lagerung bis zur Formgebung industriell relevanter Pulver unter die Lupe nehmen.

Dabei geht es von den Mikroeigenschaften der einzelnen Partikel bis zu den Makroeigenschaften des fertigen Produkts. "Wir befassen uns unter anderem mit der Festigkeit und dem Lösungsverhalten von Produkten, die aus Pulver hergestellt werden, zum Beispiel Tabletten, Granulate oder Kapseln“, sagt der Professor weiter. "Wir möchten untersuchen, wie sich die Eigenschaften von einzelnen Mikropartikeln, wie beispielsweise ihre Größe, Form, Feuchte und Adhäsion, während Transport und Lagerung verändern und wie diese die Produkteigenschaften beeinflussen.“ Verstehen die Forscher diese Prozesse, können sie passende Gegenmaßnahmen entwickeln. "Denkbar ist die Zugabe spezieller Fließmittel, die dafür sorgen, dass die Pulver wieder frei fließen“, so der Forscher weiter. "Wichtig dabei ist, dass die Pulver ihre Eigenschaften nicht verlieren.“

Darüber hinaus werden die Forscher verschiedene Formgebungsverfahren untersuchen, mit denen aus einem pulverförmigen Material Produkte hergestellt werden können, etwa Tabletten in der Pharmaindustrie oder Granulate, die als Düngemittel oder Katalysator in einem chemischen Prozess zum Einsatz kommen. "Zehn Prozent des Weltenergiebedarfs geht in die Verarbeitung von Pulvern“, so der Professor weiter. "Effizientere Verfahrenstechniken bergen hier ein großes Sparpotenzial.“ Mit Industriepartnern aus der Großregion werden die Forscher eine Demonstrationsanlage bauen, um die komplette Produktionskette mit industrierelevanten Pulvern zu studieren und zu optimieren. Dazu werden sie unter anderem Computersimulationsprogramme entwickeln. "PowderReg" ist Anfang Januar gestartet.