EP1979081A1 - Measurement, monitoring and control of directed product movements in fluidized bed or spouted bed systems and suitable systems - Google Patents

Measurement, monitoring and control of directed product movements in fluidized bed or spouted bed systems and suitable systems

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Publication number
EP1979081A1
EP1979081A1 EP07702954A EP07702954A EP1979081A1 EP 1979081 A1 EP1979081 A1 EP 1979081A1 EP 07702954 A EP07702954 A EP 07702954A EP 07702954 A EP07702954 A EP 07702954A EP 1979081 A1 EP1979081 A1 EP 1979081A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
product
microwave radiation
microwave
particles
microwave sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07702954A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jochen A. Dressler
Manfred Struschka
Bernhard Luy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Glatt GmbH
Original Assignee
Glatt GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Glatt GmbH filed Critical Glatt GmbH
Publication of EP1979081A1 publication Critical patent/EP1979081A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/16Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by suspending the powder material in a gas, e.g. in fluidised beds or as a falling curtain
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/006Coating of the granules without description of the process or the device by which the granules are obtained

Definitions

  • process plant Widely used in the pharmaceutical industry, but also in the food, feed and fine chemical industries, involves the coating of particulate matter in the fluidized bed or spouted bed by suspensions, solutions, powders or melts.
  • a certain amount of these particles by a process gas stream in a vortex or spout system (hereinafter also referred to as process plant) is set in motion and entrained with the gas stream, preferably air as gas, but possibly also nitrogen or other suitable gases or gas mixtures Find use.
  • the process space is delimited within the process plant by one or more distributor plates, which are designed as a gas distributor and allow the process gas flow evenly and / or divided into different zones.
  • Such distributor plates prevent their design from falling through the particles down into the inflow region of the process gas.
  • one or more spray nozzles are located in the region of this inflow base, by means of which the particles are sprayed with the spray medium and granulated or preferably coated, these are generally referred to as "bottom spray.”
  • Such spray nozzles are commercially available in various designs and are described in particular as US Pat One or preferably used as two- or three-fluid nozzles.To obtain particularly uniform coatings on the particles, the particles in the
  • the spray nozzles can also be attached laterally to the process vessel of the vortex or spouted plant or also to certain internals in vortex or spouted bed plants, wherein they are approximately perpendicular to and / or also preferably here can spray in the direction of the product stream. Corresponding conditions can be found in spouted bed apparatuses.
  • the spray rate with which the coating material is applied to the particles to be coated can either be kept constant over the entire course of the process or can also be adapted during the course of the process. It is important in this
  • the bottom spray method (or equivalent methods with side nozzles) can also be used for the granulation of particles.
  • the bottom spray method or equivalent methods with side nozzles
  • particles encompasses all particulate materials or objects that can be fluidized in the fluidized or jet layer (preferred variants are defined below), which can be granulated or coated in fluidized bed systems.
  • the quality of the fluidization in the fluidized or jet layer through viewing window, mounted in the coating container, by camera systems or through the Measurement of the differential pressure at the distributor plate (eg a sieve bottom plate) can be assessed.
  • Viewports have the disadvantage that they allow observation of the movement of the returning particles only from the outside.
  • the observation through viewing windows is only possible with the aid of strong light sources, which depending on the product may also mean a thermal load on the product particles.
  • Observation by camera systems requires, due to the high particle velocity, a sufficiently fast camera system so that the movements of the fluidized particles remain distinguishable.
  • Camera systems as well as viewing windows require a light source. Dust deposits can contaminate and tarnish camera lenses. The view is so limited. Only expensive flushing systems with flushing gases such as compressed air can reduce the formation of deposits.
  • the measurement of the differential pressure is highly dependent on the air distribution and the flow resistance of the inflow base. Particularly in coating processes with more than one riser, the measurement of the differential pressure is limited meaningful.
  • a direct measurement is possible for example by capacitive measurement methods or by measuring the electrical resistance in the riser.
  • these methods are greatly influenced by influences of product moisture or material property.
  • the dielectric constant of the product also changes during the coating process, so that the capacitive measurements take place under changing conditions.
  • the difference in capacitance change in a filled riser compared to an unfilled riser is very small even under ideal conditions.
  • Interference signals for example due to the influence of the test leads, further restrict the applicability of this method.
  • dust deposits or contamination occurring during the process can be added to the measuring electrodes Lead to incorrect measurements.
  • the resistance measurement can also be impaired by the purified and deionized water used, for example, in pharmaceutical production.
  • WO 98/44341 A1 discloses a method for monitoring and / or controlling and regulating a granulation, agglomeration, instantization, coating and drying process in a fluidized bed or a moving bed by determining the product moisture and an apparatus for carrying out the same Known method.
  • the damping of high-frequency waves smaller than 100 MHz or microwaves by means of moisture present in a fluidized bed is determined by means of a sensor (designed as a planar sensor) which is flush with the inside of the outer wall (designed as a planar sensor).
  • the measurement signal is described as essentially only dependent on the moisture content and the product temperature.
  • the relevant resonant frequency is described as referring to the entire fluidized bed, not individual particles.
  • Electronic measurement signal and "product moisture measured offline” are correlated for calibration.
  • Spray coating and / or granulation processes in the fluidized bed or spouted bed permit, and / or a device, monitoring or control and / or an up- or down-scaling of a given vortex or spout system to another possible with different dimensions of the given facility or at least facilitate.
  • the present invention enables the solution of the problems presented and for the first time a direct measurement, monitoring and / or regulation of the fluidization behavior, both qualitatively and quantitatively.
  • a direct measurement, monitoring and / or regulation of the fluidization behavior both qualitatively and quantitatively.
  • for the first time for each corresponding compartment e.g. for each riser, its own measurement and determination and / or a
  • any differently configured process chamber of a fluidized bed system can be equipped with this measuring method, provided that the product flow in this area has a directed movement with a predetermined direction of movement.
  • Qualitative and quantitative statements about the course of the process and control and regulating tasks are then also possible according to the invention in these process chambers. For example, variants with horizontal circulating product flow are described below.
  • the coupling of the microwave radiation is carried out in the outer region of the respective product stream, in particular in the range of one or more guide devices.
  • the or the microwave sensor devices have combined transmitting and receiving units for microwaves, in particular a transmitting and receiving unit per measuring point, in combination, which allows a particularly simple installation and good coordination.
  • a waveguide in particular tubular, eg in the form of approximately or actually round or polygonal tubes
  • per transmitting unit which may consist of customary for this purpose ladders, especially metals or alloys, one (proximal) end respectively several or preferably a transmitting and receiving units (Mikrowellensensorvor- direction (s)), while the other (distal, lying on the side of the measured product flow) end is closed by a microwave radiation sufficiently permeable cover, for example of a plastic material ,
  • microwave sensor device which in particular at least one transmitting and receiving unit for microwave radiation and, if desired, also include a transmitter
  • a microwave sensor device which in particular at least one transmitting and receiving unit for microwave radiation and, if desired, also include a transmitter
  • commercially available devices can be used, as described for example in US 6037783 or EP 0808454.
  • a material used for the examples shown below model for example, the sensor SolidFlow ® from SWR engineering Messtechnik GmbH, D-79424 Auggen, Germany, with the suitable for processing electronic FME.
  • An adaptation to fluidized bed or spouted systems can be achieved for example by suitable dimensioning of the waveguide.
  • the coupling of the microwave radiation is carried out in the product flow to be examined perpendicular or approximately perpendicular to the main direction of the product stream, but it can also be made at any angle.
  • the coupling of the microwave radiation in the range of one or more guide devices (Leiteinbauten), which are provided within the outer wall of the container of the vortex or spout system, made the (supported by the associated process gas flow) support the directed product flow (ie not on the outer wall but via lying within the outer wall further guide devices or in particular their walls or areas of the walls, which are not part of the outer wall), wherein preferably the coupling via one or more waveguide takes place and the one or more distal ends of the waveguide or the one or more microwave sensor devices are mounted in particular such that they have a (as mentioned, preferably within, ie in particular independent of the outer wall of the system or the coating container disposed within the same) wall of the one or more L.
  • a waveguide per microwave sensor device may be provided, but embodiments of the invention are also in which a microwave sensor device alternately supply two or more waveguides with microwave radiation and the reflected microwave radiation can receive, for example by means of a multiplexer device, the alternating and separate connection one of several waveguides allows.
  • the method according to the invention is preferably carried out in such fluidized bed or jet bed systems in which the product flow to be measured, monitored and / or regulated flows against gravity, ie in particular substantially upward, in particular in fluidized bed systems with one or more Wurster tubes or further in spouted beds having one or more Conductors, each in the lower region with spray direction against the action of gravity (ie in particular substantially upward) or laterally with spray direction perpendicular and / or preferably parallel to the product stream one or more single or preferably more, such as two- or three-fluid nozzles for spraying liquids for coating (coating) and / or granulating particles forming the product stream.
  • Particularly preferred is the application of the method for measuring, monitoring and / or regulating the substantially upwardly directed product stream in the bottom spray method (ie where the spray nozzle (s) are provided in the distributor plate area and spray substantially upwards).
  • a process plant in particular here, a Wurster plant with one or more sausage pipes as Leit Roaden.
  • a reverse product flow may take place (from falling, previously spray-coated and / or granulated product particles, for example can be fed back to the product flow near the ground and thus ultimately perform a circular motion).
  • a very preferred embodiment of the invention relates to a method according to the invention, in which the product stream is measured, monitored and / or regulated within one or more sausage pipes within a fluidized bed plant operating on the Wurster principle (also referred to below as Wurster plant).
  • a (at least substantially) horizontally circulating product stream which rotates about a vertical axis of the process plant, can also be subjected to the process according to the invention.
  • the circulation may be excited and maintained, for example, by means of at least one appropriately shaped distributor plate, for example by suitably shaped slots or openings which at least partially impart to the process gas a component of motion parallel to the bottom, such as conidur plates, gill plates or gas distributor plates with overlapping segments or parts, between which columns allow a corresponding directed process gas flow.
  • conidur plates gill plates or gas distributor plates with overlapping segments or parts, between which columns allow a corresponding directed process gas flow.
  • a corresponding process plant according to the invention or a corresponding method in addition to the at least one distributor plate also at least one (openable and closable at the appropriate time) lateral output. Due to this, product which can no longer be treated can be removed laterally due to the centrifugal force during the circular movement.
  • Such a method according to the invention preferably includes that the removal (in particular automatically) is effected or performed and / or terminated upon entry or reaching of a specific property of the product stream or a corresponding resulting measurement signal of the microwave sensor device, for example automatically.
  • the size of such product particles can be in the micrometer to millimeter range, such as from (about) 50 ⁇ m to (about) 25 mm or from (about) 200 ⁇ m to (about) 10 mm.
  • Directed means in particular that the net current of the particles has a certain (eg linear or circular) direction, whereby, for example due to fluidization, gravitation and turbulence, partial deviations may occur - the better the movement of the particles
  • the clearer measurement signals can be obtained by means of the microwave device, and conversely, the clearer and more constant measurement signals are obtained, the smoother the product flow.
  • the measurement conditions can be easily adjusted so that the influence of moisture or the influence of the spraying process is low, in particular not (at least not only) the attenuation is evaluated, but the particle movement by measuring the particles reflected by the particles Microwave radiation, which is evaluated in terms of frequency and amplitude, preferably both parameters, so (at least) also taking into account the frequency change in reflection by the moving particles because of the Doppler effect.
  • the evaluation is frequency-selective, so that it is ensured that only flowing particles are measured and, for example, stationary deposits or even a disturbing influence of a change in humidity are suppressed.
  • the corresponding microwave sensor device can work more or less like a particle counter, which makes it possible to determine a measurement signal for the amount of particles flowing per unit of time.
  • the formation and forwarding of a measuring signal formed in the course of measurement can cause, for example, to a suitably programmed computer (computer, eg PC), for example the display or tabular or graphical representation of a measurement signal or its evaluation or the system control allows, for example, via the transmitter.
  • a suitably programmed computer computer, eg PC
  • the measurement or measurement signal acquisition can be carried out continuously, in pulses or at intervals, wherein different measurement times are possible for the pulses or interval measurements, for example advantageously relatively short measurement times, for example in the range from fractions of a second to a few minutes.
  • this can be done by setting a filter time or sampling time, for example at an evaluation electronics, for example in the range from 0.2 to 200 seconds, in a possible advantageous variant from 1 to 30 Seconds, can lie.
  • a filter time or sampling time for example at an evaluation electronics, for example in the range from 0.2 to 200 seconds, in a possible advantageous variant from 1 to 30 Seconds, can lie.
  • the irradiated microwaves are electromagnetic waves having frequencies of 300 MHz to 300 GHz, for example advantageously 1 to 100 GHz, for example at 24.125 GHz ⁇ 100 MHz.
  • the method according to the invention can also be used to transfer data (data downwards or upscaling), obtained by means of a fluidized bed or jet bed installation of certain dimensions, to installations with smaller or larger dimensions, preferably automatically by means of corresponding data Software and hardware.
  • In process plants selected from vortex and jet bed plants means, in particular, within the vortex or jet bed tank (ie, not in feeding tubes, for example).
  • the quality eg with regard to degree of fluidization, size and / or speed of the particles in the product stream
  • the uniformity of the product stream, and / or the quantity eg with respect to the amount and / or the speed the particles in the product stream
  • the quantity eg with respect to the amount and / or the speed the particles in the product stream
  • the quality of the product stream is particularly preferred because of their simplicity.
  • the "quality” or “quantity” does not refer to the product moisture as such, i. this is not self-characterized.
  • the invention also relates to the use of one or more microwave sensor devices, preferably each with a transmitting and receiving unit and a waveguide, in a method as described above and below.
  • a further embodiment of the invention relates to devices which are suitable or in particular configured for carrying out a method according to the invention, in particular vortex or jet layer systems which are provided with components mentioned above or below for the components used for the method.
  • a device is preferred in particular according to the preceding paragraph, which is characterized in that at least one waveguide for microwaves is provided for coupling in the microwave radiation emitted by the microwave sensor device or devices which penetrates a wall of a guide device located within the process system which is provided at the distal end with a microwave permeable cover, and whose distal end is provided on a side of said wall facing a product flow approximately flush with the intended product flow facing surface of said wall, while the proximal end to which the Microwave sensor device is coupled, is provided on a side facing away from the intended product flow of said wall.
  • a device according to the above paragraph (B) is characterized by comprising two or more of said guiding means and including a microwave sensor device comprising two or more alternately switchable ones of said waveguides, each one of them leads to each one of the located within the device walls of the guide devices.
  • a device according to paragraph (D) 1 is characterized in that the central height adjustment mechanism is firmly connected to the microwave sensor device and the waveguides and via this with the walls of the guide means, so that a common height adjustment of all said components is possible ,
  • each microwave sensor device comprises a transmitting and receiving unit for microwave radiation and each microwave sensor device one of said waveguide is provided. This also allows the separate measurement for each guide.
  • a device according to paragraph (F) characterized in that one or more height adjustment mechanisms are provided therein for the one or more guide devices. This allows e.g. an adjustment of the height of the baffles in favor of an improved product flow.
  • a device according to one of the paragraphs (F) to (H), characterized in that a microwave sensor device is provided with a waveguide for each guide.
  • each microwave sensor device installed in the region of the central height adjustment mechanism of the guide (s) and preferably firmly connected thereto and thus together with one with it and one wall of one of the guide devices connected waveguide itself is height adjustable.
  • a simple height adjustment can be achieved via a height adjustment mechanism and without the need of slots in the wall of the guide.
  • a likewise preferred device according to one of paragraphs (F) or (G) is characterized in that the one or more microwave sensor devices lie outside the outer wall of the process plant and in each case via waveguides which penetrate the outer wall and in each case one wall of a guide device, connected to the interior of the device. This allows eg good accessibility.
  • (M) Very preferably a device according to one of the paragraphs (H) to (L), characterized in that for each guide means a microwave sensor device is provided, each with a waveguide, so that e.g. each product stream can be measured individually.
  • a device according to any one of paragraphs (A) to (M) is very preferred, which is characterized in that it comprises the spray nozzles in the form of one or more single or multi-fluid nozzles in the region of an inflow floor.
  • a device according to one of the paragraphs (A) to (O) is also very preferred, characterized in that it has one or more guide devices in the form of one or more sausage tubes, that is to say a fluidized bed system based on the Wurster principle ,
  • a device according to one of the paragraphs (A) to (P) is very particularly preferred, which has one or more microwave sensor devices and at least one evaluation, which is an evaluation of reflected by the particles of a product stream microwave radiation in frequency and amplitude, preferably frequency-selective , allows.
  • each microwave sensor device is connected via an evaluation electronics and / or or via further components with an evaluation and / or control unit.
  • the invention also relates to a process installation suitable for a method according to the invention or in particular equipped with at least one microwave device, in which at least one boundary selected from the outside wall, distributor plates and / or guide devices located within the process system comprises at least one intended product movement (7) Form of a product stream facing coupling point for radiated from such a microwave sensor device (8) microwave radiation and at least one intended product flow facing coupling point for reflected from particles of such a product stream microwave radiation (ie in particular the one or more input and output points not necessarily in the range of one or more Guide devices inside the process plant, but must be incorporated in the outer wall and / or in the distributor plate, but alternatively and / or supplementary can be introduced in the distributor plate), wherein apart from the position of the coupling and decoupling point otherwise the other features as in paragraph (A) or one or more of paragraphs (B) to (Q) are realized, wherein the process plant preferably for generating a essentially horizontal circular product flow (in particular by means of at least one as described above in the horizontal circulation process
  • At least one waveguide for microwaves which penetrates at least one of said boundaries, which is provided at the distal end with a microwave-permeable cover, and whose distal end adjoins one at a time, is provided in a corresponding process installation for coupling the microwaves to the one or more microwave sensor devices the product flow side of the boundary (s) is provided, while the proximal end to which the microwave sensor device (s) is or is coupled is provided on a side of the boundary (s) sent to the intended product flow.
  • a device may have two or more of said limitations and include a microwave sensor device having two or more alternately connectable waveguides each leading to one of the boundaries located within the device (process plant).
  • each one Microwave device having a transmitting and receiving unit for microwave radiation and each microwave sensor device of one of said waveguide may be provided.
  • the microwave device (s) may be outside the process plant and in each case connected to the interior of the device via waveguides which penetrate the outer wall of the process plant.
  • the spray nozzles are provided in the form of one or more one-component or multi-component nozzles in the region of an inflow base, in particular for bottom-spray methods.
  • At least one evaluation unit may be provided in each case in the above process plants, which enables an evaluation of the microwave radiation reflected by the particles of a product stream with respect to frequency or frequency and amplitude, preferably frequency-selective, in particular taking into account the frequency change of the radiation reflected by particles within the product stream.
  • the invention also relates to a method mentioned above or below, which uses or is carried out in one of the said devices.
  • Fig. 1 Schematic lateral cross section through an exemplary bottom-spray fluidized bed system with (as an example of a guide) Wursterrohr (ie a Wurster plant) and built-in microwave sensor device together with waveguide.
  • Wursterrohr ie a Wurster plant
  • Fig. 2 Schematic cross section (from above) through an exemplary fluidized bed plant according to the bottom spray principle with (as an example of Leit respondeden) three sausage pipes and a corresponding number of connected via waveguide, located outside of the fluidized bed container microwave sensor devices with central height adjustment for the Wursterrohre
  • Fig. 3 Schematic cross section (from above) through an exemplary
  • Fig. 4 Graphical representation of the measured data of an example of uneven fluidization at 40 mm compared to 50 mm distance between the distributor plate and Wursterrohr with good fluidization.
  • Fig. 5 Graphical representation of the measured data for an example of the influence of different amounts of process air on the fluidization behavior in a Wurster tube.
  • Example 1 Inventive Device for a Method According to the Invention
  • a spray nozzle 4 with optional nozzle collar 5 ensures the application of the coating material to the submitted particles, which with the aid of the inflow over the inflow 3 process gas and the guide 6 (exemplified as (also preferred) riser or Wursterrohr) directed product movement. 7 (Product stream).
  • Microwave radiation is coupled by a microwave sensor device 8 (with (preferably one each) transmitting and receiving unit for microwaves and possibly evaluation electronics) directly or preferably via a waveguide 9 in the guide 6.
  • a microwave sensor device 8 with (preferably one each) transmitting and receiving unit for microwaves and possibly evaluation electronics
  • Positions have the upper, the middle or the lower portion of the guide 6 proven, preferably about the middle of the guide 6 can be used as the optimum position.
  • a slot 11 is integrated, by a height adjustment of the guide 6 with rigid mounting of the transmitting and receiving unit 8 and optionally the waveguide 9 with a proximal End 12 and a distal, product flow-facing end 13 (which should be closed with a microwave transparent material) is possible (for example, when using a Wursterrohrs with a diameter of 22.86 cm and a height of 60 cm and a thickness of 3 mm as used in the examples below, a slot 11 in the range of 6.5 to 12.5 cm below the upper edge of a Wurster tube and / or be provided from 23.5 to 29.5 cm below this upper edge).
  • the slot 11 (or the slots in the presence of several) is covered in operation by a suitable cover device 14 around the area penetrated by the waveguide so that no cross-flow through a slot 11 can affect the measurement.
  • the guide 6 can be varied by a height adjustment mechanism 15 (here, for example, as a fixed arms and an annular area around the Wurster tube, within which the Wurster tube can be moved up or down) in their distance from the distributor plate 3.
  • the microwave radiation is reflected by the fluidized solid particles and received by the receiving unit.
  • the evaluation is carried out by means of an integrated and / or separate evaluation electronics, preferably with respect to frequency and amplitude of the reflected signals. Deposits or non-moving particles can be suppressed by a frequency-selective evaluation.
  • the proximal end 12 of the waveguide and thus the microwave sensor device 8 can be advantageously provided outside the outer wall 16 of the process plant and thus be easily accessible, so that the waveguide penetrates the outer wall 16.
  • the cover means that are not penetrated by the waveguides areas of the outer wall 16 to the waveguide and seal, covered holes in the outer wall 16 may be provided (for example, in a Wursterstrom GPCG15 in a height of 170 mm, 385 mm or 555 mm).
  • the microwave sensor devices 8 may each be provided externally analogously as shown in Fig. 1.
  • a central height adjustment mechanism 15 can be provided jointly for all guide devices 6, 9 is the waveguide, with the microwave radiation from and into the transmitting and receiving unit for microwaves of the microwave sensor device 8, which may also include a measuring electronics, in the interior of the guide 6 can be coupled.
  • the spray nozzles 4 are shown here from above.
  • the microwave sensor devices 8 may also be expedient and advantageous to arrange the microwave sensor devices 8 centrally according to FIG. 3, for example, next to and / or above one another in the middle of the process plant 1 - alternatively it can also be provided that the waveguides 9 each individually with only one central microwave sensor device in each case one transmitting and receiving unit are switched on (for example by means of a multiplexer mechanism which enables the connection of only one of a guide 6 coming waveguide 9, so that by means of only one microwave sensor device 8 still individual measurements for the individual by Leit wornen 6 (shown here as Wursterrohre
  • the microwave sensor device (s) 8 and the waveguides 9 can be used together with the microwave sensor device independently of the central height adjustment mechanism 15 (here schematically simplified) ngen 8 shown) or in particular be directly connected to this (in other words, in the latter case, no separate arms ofvolnverstellmechanismus longer necessary, since the waveguide 9 take this function with, while in the first case connecting arms from the central height adjustment mechanism 15 to the baffles 6) and may
  • each guide 6 is preferably a separate microwave sensor device 8 and a waveguide 9 provide, but is also an embodiment as described above with only one microwave sensor device possible, which makes their measurements alternately on the individual waveguide.
  • the measuring signals for the individual guide devices 6 can, if appropriate via evaluation electronics already integrated into the microwave sensor devices 8, be evaluated and visualized individually or jointly after forwarding to them in one or more evaluation units (for example also integrated in the system control).
  • Example 2 Calibration For operation, a microwave sensor device 8 must first preferably be calibrated. On the other hand, since no absolute values or mass flows are needed to assess the fluidization, it may be sufficient to set a microwave sensor device only in terms of its measuring range (ie without calibration), which is another preferred embodiment.
  • a process plant in particular a fluidized-bed plant according to the bottom-spray principle, or its coating container 2, is filled with an intended amount of particles and the plant is operated at the desired process gas rate (s) for a certain time at a particular setting and minimum and maximum values that occur during this process.
  • the signal output of the microwave sensor device 8 supplies raw data values to a downstream (possibly integrated into the microwave sensor device) evaluation electronics.
  • the evaluation electronics converts the raw signals into usable measurement signals which are then further processed, eg calibrated, visualized, stored (for example, by empirical means) directly by means of the evaluation electronics and / or by means of an evaluation and / or control unit which can be integrated in the system control To collect data for up- or down-scaling) and / or for (for example also automatic) control of the system.
  • P or a measuring signal lying in the range of, for example, 25 to 100% of the maximum signal
  • the fluidization comes to a standstill or is it in varies their intensity, results at the Mikrowellensensorvoriquessausga ⁇ g also a modified measurement signal, so that adjustments of the process parameters are possible.
  • the following areas of application can be covered with the aid of microwave sensors, which represents examples of the method according to the invention, wherein for the exemplary data obtained in FIGS. 4 to 6 a fluidized bed system GPCG15 as mentioned in example 1 with a Wurster tube with a diameter of 22, 86 cm and a height of 60 cm and a material thickness of 3 mm and via a corresponding waveguide a microwave sensor device of the type SolidFlow ® (as mentioned above, to which a shunt resistor (470 ⁇ ) with a 16 bit analog / digital converter ( Conrad AD-USB 4, other analog inputs grounded via a 1 k ⁇ resistor) and a connection adapter connected to the output of the SolidFlow ® transmitter FME, using the software supplied with the converter "AD-USB Data Monitor" is used to record the voltage, set the sampling rate of the converter, and record the data the computer to save and read in Excel, and read out via a RS485 to USB interface converter with the SWR software "FME configuration program" the calibration data
  • Example 3 Example of a method according to the invention for monitoring the
  • a separate microwave sensor device 8 is used for each guide 6 (in particular as a Wurster tube). During the fluidized bed process, each delivers a measuring signal. With uniform fluidization of the particles in the region of the product flow for the region of each guide 6, the measurement signals are almost identical and comparable. In plant control, for example, a mean value and the standard deviation of the signals can be calculated. The individual measured value of each microwave sensor device 8 can then be compared with this mean value. If the individual values of one or more devices 8 are below or above the mean value, the process can be interrupted or the plant operator can be informed. It is also possible to define limits for the mean value, which can cause an action to be undershot or exceeded. The standard deviation can also be evaluated from the mean value.
  • the measuring method according to the invention is therefore an important development and can be part of the PAT (Process Analytical Technology) US FDA initiative "Guidance for Industry, PAT - A Framework for innovative Pharmaceutical Development,” Manufacturing, and Quality Assurance; Pharmaceutical cGMPs, September 2004 "are used as a means.
  • Example 4 Determination of a suitable position for a guide-tube device, here using the example of a riser position.
  • the microwave measurement can be used in baffles 6, in particular in Wurster tube, for example, to determine the distance between baffle 6 (e.g., riser) and baffle 3 during operation of a plant.
  • the aim should be to achieve the most uniform possible fluidization at the selected position of the guide.
  • the measurement signal is recorded at the desired amount of fluidizing air for a certain time. If the signal is non-uniform, as shown by way of example in FIG. 4, the position of the guide 6 is changed so far that a uniform signal is achieved.
  • the Ruidmaschine can vary in the process according to the amount of process gas.
  • the measuring method according to the invention it is possible to determine a process gas quantity at which the product flow in the region of the guide device 6 (in particular in the Wurster tube) is uniform.
  • FIG. An experimental example is shown in FIG. Therein, by way of example, 30 kg of cellulose pellets having a diameter in the range from about 850 to about 1000 ⁇ m are fluidized at process gas quantities of 750 m 3 / h and 1000 m 3 / h.
  • the air volume of 750 m 3 / h is not enough to achieve even fluidization (or flow) at the given Wurster tube position, which is necessary for the overall test. If the amount of air is increased to 1000 m 3 / h, results in a more uniform fluidization of the submitted product.
  • volume change experienced which may be the case, for example, when applying large amounts of material.
  • the fluidization behavior of the product also changes during the process and must be tracked.
  • the changed fluidization behavior is recognized and, if necessary, one (in particular automatic) regulation of the process gas quantity.
  • Example 6 Determination of the Minimum Filling Quantity for Process Containers
  • the measuring method according to the invention for determining the minimum permissible product quantity in a process container is illustrated.
  • a plant is filled with as little product as possible. This saves costs at the beginning of the process development and the starting materials, which are often only available in small quantities. Nevertheless, it is important that the product is optimally fluidized in the process chamber. Therefore, there must not be too much product available to the process in the area of the guide, in particular in the riser. For a later transfer of the process data to the pilot or production scale, ideally an optimal fluidization in the sausage pipe is expected and the spraying rate of the spray nozzle is designed accordingly.
  • the microwave measuring technique the minimum permissible filling quantity for a fluidized bed process can be determined.
  • sugar pellets with a diameter of 850-1000 ⁇ m are filled in stages in a 18 "Wurster coating container After each addition of pellets, the product is fluidized for two minutes at an intake air volume of 1000 m 3 / h
  • the bottom plate of the Wurster tube is 50 mm, which shows an increase in the mean value of the measured signal as more pellets are fed in.
  • the Wurster tube fills more and more until a plateau is reached for a quantity of 20 kg or more of pellets consequently a pellet quantity of 20 kg the minimum possible quantity at which scale-up or scale-down calculations can be performed reliably.

Abstract

A process is described for measuring, monitoring and/or controlling directed product movements of fluidized products in process systems (1) selected from fluidized bed and spouted bed systems during a spraying process for coating and/or granulation, which comprises, with the aid of one or more microwave sensor devices (8), injecting microwave radiation without contact into one or more product streams, receiving the microwave radiation reflected by the particles of the particular product stream and, on the basis of the microwave radiation received, forming and transmitting a measurement signal for the characterization of the product stream, the corresponding use of microwave sensor devices (8) and correspondingly equipped apparatus (1).

Description

Messung, Überwachung und Regelung gerichteter Produktbewegungen in Wirbel- oder Strahlschichtanlagen und geeignete Anlagen Measurement, monitoring and control of directed product movements in vortex or jet bed plants and suitable facilities
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung, Überwachung und/oder Regelung gerichteter Produktbewegungen in Wirbel- oder Strahlschichtanlagen, die Verwendung geeigneter Messgeräte hierfür und mit diesen Messgeräten ausgerüstete Wirbel- und Strahlschichtanlagen (= Wirbelschichtanlagen oder Strahlschichtanlagen).The invention relates to a method for measuring, monitoring and / or regulating directed product movements in vortex or spouted bed systems, the use of suitable measuring devices for this purpose and with these measuring instruments equipped vortex and spouted bed systems (= fluidized beds or spouted bed plants).
Eine weit verbreitete Anwendung in der pharmazeutischen Industrie, aber auch in der Lebensmittel-, Futtermittel- und Feinchemieindustrie betrifft das Überziehen von Feststoffteilchen in der Wirbel- oder Strahlschicht mithilfe von Suspensionen, Lösungen, Pulvern oder Schmelzen. Dabei wird eine bestimmte Menge dieser Teilchen durch einen Prozessgasstrom in einer Wirbel- oder Strahlschichtanlage (nachfolgend auch als Prozessanlage bezeichnet) in Bewegung versetzt und fluidisiert oder mit dem Gasstrom mitgerissen, wobei als Gas vorzugsweise Luft, möglicherweise aber auch Stickstoff oder andere geeignete Gase oder Gasgemische Verwendung finden. Nach unten wird der Prozessraum innerhalb der Prozessanlage durch einen oder mehrere Anströmböden abgegrenzt, die als Gasverteiler ausgeführt sind und den Prozessgasstrom gleichmäßig und/oder auf verschiedene Zonen aufgeteilt ermöglichen. Solche Anströmböden (beispielsweise als Siebbodenplatte ausgeführt) verhindern durch ihre Ausgestaltung ein Durchfallen der Partikel nach unten in den Einströmbereich des Prozessgases. Sind im Bereich dieses Anströmbodens eine oder mehrere Sprühdüsen lokalisiert, mithilfe derer die Partikel mit dem Sprühmedium angesprüht und granuliert oder vorzugsweise überzogen werden, spricht man allgemein von „Bottom-Spray"-Prozessen. Derartige Sprühdüsen sind in verschiedenen Ausführungen handelsüblich erhältlich und werden insbesondere als Ein- oder vorzugsweise als Zwei- oder Dreistoffdüsen eingesetzt. Um besonders gleichmäßige Überzüge auf den Partikeln zu erhalten, werden die Partikel imWidely used in the pharmaceutical industry, but also in the food, feed and fine chemical industries, involves the coating of particulate matter in the fluidized bed or spouted bed by suspensions, solutions, powders or melts. In this case, a certain amount of these particles by a process gas stream in a vortex or spout system (hereinafter also referred to as process plant) is set in motion and entrained with the gas stream, preferably air as gas, but possibly also nitrogen or other suitable gases or gas mixtures Find use. Down the process space is delimited within the process plant by one or more distributor plates, which are designed as a gas distributor and allow the process gas flow evenly and / or divided into different zones. Such distributor plates (for example designed as a sieve bottom plate) prevent their design from falling through the particles down into the inflow region of the process gas. If one or more spray nozzles are located in the region of this inflow base, by means of which the particles are sprayed with the spray medium and granulated or preferably coated, these are generally referred to as "bottom spray." Such spray nozzles are commercially available in various designs and are described in particular as US Pat One or preferably used as two- or three-fluid nozzles.To obtain particularly uniform coatings on the particles, the particles in the
Gleichstrom angesprüht und trocknen während der Fluidisierungs- und Flugphase nahezu vollständig ab. Zur Trennung der im Sprühstrahl aufgewirbelten Partikel von den herabfallenden, trocknenden Partikeln werden bestimmte Einbauten bzw. Leiteinrichtungen in der Prozesskammer installiert. Solche Einbauten werden zum Beispiel bei DaIe E. Wurster et. al. (US-Patent 3196827 und US-Patent 3241520) beschrieben. Durch zusätzliche Einbauten in die Prozesskammer lässt sich die Qualität des Produktes weiter verbessern. EP 0570546 beschreibt dazu eine Möglichkeit, die Sprühdüse abzuschirmen, um so die zu besprühenden Partikel erst im Bereich eines gut entwickelten Sprühstrahls in Kontakt zu bringen. Durch diese Verbesserung kann zusätzlich eine höhere Sprührate erzielt werden. Für schwerere und besonders empfindliche Partikel - beispielsweise von Tabletten- wurden zur Produktschonung Einbauten gemäß EP 1232003 entwickelt. Hierdurch wird der Produktfluss besser gelenkt und das Produkt vor Abrieb und mechanischer Belastung geschont. Mehrere entsprechende Einbauten ermöglichen Mehrkammer- oder kontinuierliche Systeme, wie z.B. in US 3,241 ,520 gezeigt. Alle vorgenannten Anlagen arbeiten also nach dem sogenannten „Wursterprinzip".DC sprayed and dry almost completely during the fluidization and flight phase. In order to separate the particles which have been stirred up in the spray jet from the falling, drying particles, certain installations or guide devices are installed in the process chamber. Such installations are described, for example, in DaIe E. Wurster et. al. (U.S. Patent 3,191,827 and U.S. Patent 3,241,520). By additional Inserts in the process chamber can further improve the quality of the product. EP 0570546 describes for this purpose a possibility to shield the spray nozzle so as to bring the particles to be sprayed into contact only in the region of a well-developed spray jet. This improvement can additionally achieve a higher spray rate. For heavier and particularly sensitive particles - for example tablets - internals according to EP 1232003 were developed to protect the product. As a result, the product flow is better steered and protected the product from abrasion and mechanical stress. Several corresponding internals enable multi-chamber or continuous systems, such as shown in US 3,241,520. All of the aforementioned systems thus work according to the so-called "Wurster principle".
Auch in nach dem „Bottom-Spray"-Prinzip arbeitenden Strahlschichtanlagen (die ebenfalls ein- oder mehrstufig ausgestaltet sein können) finden sich entsprechende Produktflüsse und Einbauten, vgl. DE 103 22 062 A1 und EP 1 325 775. Auch dort findet ein Besprühen mittels Düsen in Richtung des Hauptproduktstroms, der entgegen der Schwerkraft gerichtet ist, statt. Sowohl nach dem Wurster-Prinzip als auch nach dem Strahlschichtverfahren lassen sich also Gleichstromverfahren bzw. das Gleichstromprinzip verwirklichen.Corresponding product flows and built-in components can also be found in jet-bed systems operating according to the "bottom-spray" principle (which can likewise be configured in one or more stages), see also DE 103 22 062 A1 and EP 1 325 775. Spraying there also takes place Nozzles in the direction of the main product flow, which is directed against the force of gravity, so that both the Wurster principle and after the spouted bed method, so DC method or the DC principle can be realized.
Bei all den Prozessanlagen, die nach dem Wurster-Prinzip arbeiten, werden heute üblicherweise gerade, im Querschnitt vorzugsweise zylindrische Steigrohre - so genannteIn all of the process plants that operate on the Wurster principle, today usually straight, preferably cylindrical in cross-section risers - so-called
Wursterrohre - eingesetzt, deren Abstand zum Anströmboden variabel ist und idealerweise von außen eingestellt werden kann. Vorteil dieses Coatingverfahrens nach dem Gleichstromprinzip ist ein besonders gleichmäßiger und homogener Auftrag des Überzugsmaterials auf die vorgelegten Partikel.Wurster tubes - used whose distance to the distributor plate is variable and ideally can be adjusted from the outside. The advantage of this coating method according to the DC principle is a particularly uniform and homogeneous application of the coating material to the particles submitted.
Alternativ zu oder neben der Sprühdüsenanordnung gemäß dem Bottom-Spray-Verfahren können die Sprühdüsen aber auch seitlich am Prozessbehälter der Wirbel- oder Strahlschichtanlage oder auch an bestimmten Einbauten in Wirbel- oder Strahlschichtanlagen angebracht sein, wobei sie etwa senkrecht zu und/oder auch hier vorzugsweise etwa in Richtung des Produktstroms sprühen können. Entsprechende Verhältnisse finden sich bei Strahlschichtapparaten.Alternatively to or in addition to the spray nozzle arrangement according to the bottom spray method, however, the spray nozzles can also be attached laterally to the process vessel of the vortex or spouted plant or also to certain internals in vortex or spouted bed plants, wherein they are approximately perpendicular to and / or also preferably here can spray in the direction of the product stream. Corresponding conditions can be found in spouted bed apparatuses.
Die Sprührate, mit der das Überzugsmaterial auf die zu beschichtenden Teilchen aufgetragen wird, kann entweder über den gesamten Prozessverlauf konstant gehalten oder auch während des Prozessverlaufes angepasst werden. Wichtig ist in diesemThe spray rate with which the coating material is applied to the particles to be coated can either be kept constant over the entire course of the process or can also be adapted during the course of the process. It is important in this
Zusammenhang, dass die Teilchen möglichst gleichmäßig verteilt und mit möglichst konstanter Rate durch den Sprühstrahl geführt werden. Werden bei vorgegebener, konstanter Sprührate mehr Teilchen durch den Sprühstrahl geführt, werden viele Teilchen bei Durchlaufen des Sprühstrahls nicht mehr oder nicht mehr ausreichend besprüht und können durch Abrieb oder andere mechanische Beanspruchung geschädigt werden. Es kann zu Partikelbruch und zum Abplatzen bereits aufgetragener Überzugsschichten kommen. Werden bei gegebener Sprührate weniger Teilchen durch den Sprühstrahl geführt, können überschüssige Sprühtropfen nicht von Teilchen aufgefangen werden. Die Tropfen trocknen im Prozessgasstrom ab und fallen als Feinstaub an. Daneben können die überschüssigen Tröpfchen sich an den Randbereichen des Steigrohres festsetzen und dort Beläge bilden. Derartige Beläge behindern eine gleichmäßige Fluidisierung bzw. Strahlschichtbildung (allgemeiner: einen gleichmäßigen Produktfluss) und können zu einem schlechten Überzugsergebnis führen. Feinstaub wiederum kann die Ausbildung einer glatten, gleichmäßigen Oberfläche der überzogenen Teilchen beeinträchtigen. Für einen reproduzierbaren und gleichmäßigen Überzugsprozess ist es daher eine wichtige Voraussetzung, einen konstanten Produktfluss (beispielsweise in dem Steigrohr einerContext that the particles are distributed as evenly as possible and with as possible at a constant rate through the spray jet. If at a given constant spray rate more particles are passed through the spray, many particles are no longer sprayed when passing through the spray or no longer sufficient and can be damaged by abrasion or other mechanical stress. Particle breakage and spalling of already applied coating layers can occur. If fewer particles are passed through the spray jet at a given spray rate, excess spray drops can not be trapped by particles. The drops dry off in the process gas stream and accumulate as fine dust. In addition, the excess droplets can settle on the edge regions of the riser and form deposits there. Such deposits hinder uniform fluidization (more generally, even product flow) and can lead to poor coating results. Particulate matter, in turn, can interfere with the formation of a smooth, uniform surface of the coated particles. For a reproducible and uniform coating process, it is therefore an important prerequisite to have a constant product flow (for example in the riser pipe of a
Wirbelschichtanlage nach dem Wurster-Prinzip) zu gewährleisten. Kommt der Produktfluss durch Verstopfungen im Produktbereich oder im Bereich der Sprühdüse zum Erliegen, kann die Qualität des Produktes ernsthaft gefährdet sein. Besonders bei der Verwendung größerer Prozessanlagen mit mehreren Steigrohren oder entsprechenden Einbauten wird eine Verstopfung oder eine Unregelmäßigkeit häufig nicht rechtzeitig genug bemerkt, um eingreifen zu können.Fluidized bed plant according to the Wurster principle). If the product flow stops due to blockages in the product area or in the area of the spray nozzle, the quality of the product can be seriously endangered. Especially when using larger process plants with several risers or corresponding internals, a blockage or an irregularity is often not noticed in time enough to intervene.
Durch geeignete Anpassungen der Prozessbedingungen und Prozessparameter kann das Bottom-Spray-Verfahren (oder entsprechende Verfahren mit seitlichen Düsen) auch zur Granulation von Partikeln herangezogen werden. Hier finden sich analoge Schwierigkeiten wie im vorstehenden Absatz. Hier wie dort ist auf eine entsprechend gute Qualität der Fluidisierung zu achten, um diese Probleme und Prozessrisiken zu vermeiden.By appropriate adjustments of the process conditions and process parameters, the bottom spray method (or equivalent methods with side nozzles) can also be used for the granulation of particles. Here you will find analogous difficulties as in the previous paragraph. Here as well as there is to pay attention to a correspondingly good quality of fluidization in order to avoid these problems and process risks.
Der Begriff Partikel umfasst bei Granulations- und Coatingverfahren dabei alle in der Wirbel- oder Strahlschicht fluidisierbaren partikulären Materialien oder Gegenstände (bevorzugte Varianten werden unten näher definiert), die in Wirbelschichtanlagen granuliert oder überzogen werden können.In granulation and coating processes, the term "particles" encompasses all particulate materials or objects that can be fluidized in the fluidized or jet layer (preferred variants are defined below), which can be granulated or coated in fluidized bed systems.
Bisher kann die Qualität der Fluidisierung in der Wirbel- oder Strahlschicht durch Sichtfenster, angebracht im Coatingbehälter, durch Kamerasysteme oder durch die Messung des Differenzdrucks am Anströmboden (z.B. einer Siebbodenplatte) beurteilt werden.So far, the quality of the fluidization in the fluidized or jet layer through viewing window, mounted in the coating container, by camera systems or through the Measurement of the differential pressure at the distributor plate (eg a sieve bottom plate) can be assessed.
Sichtfenster haben den Nachteil, dass sie eine Beobachtung der Bewegung der zurückfließenden Teilchen lediglich von außen ermöglichen. Die Beobachtung durch Sichtfenster ist nur möglich unter Zuhilfenahme starker Lichtquellen, was je nach Produkt auch eine thermische Belastung für die Produktteilchen bedeuten kann. Eine Beobachtung durch Kamerasysteme setzt, wegen der hohen Teilchengeschwindigkeit, ein hinreichend schnelles Kamerasystem voraus, damit die Bewegungen der fluidisierten Teilchen unterscheidbar bleiben. Kamerasysteme benötigen ebenso wie Sichtfenster eine Lichtquelle. Durch Staubbeläge können Kameralinsen verschmutzt und getrübt werden. Die Sicht ist damit nur noch eingeschränkt möglich. Nur aufwändige Spülsysteme mit Spülgasen wie Druckluft können die Belagbildung reduzieren. All die zuvor beschriebenen optischen Kontrollmöglichkeiten haben eine nur unbefriedigende qualitative Erfassung des Fluidisierungsverhaltens (worin insbesondere der Grad der Fluidisierung, die Dichte des Stoffstroms und die Geschwindigkeit des Stoffstroms eingehen) von Partikeln im Steigrohr zur Folge. Eine quantitative Aussage zum Fluidisierungsverhalten ist so nicht möglich.Viewports have the disadvantage that they allow observation of the movement of the returning particles only from the outside. The observation through viewing windows is only possible with the aid of strong light sources, which depending on the product may also mean a thermal load on the product particles. Observation by camera systems requires, due to the high particle velocity, a sufficiently fast camera system so that the movements of the fluidized particles remain distinguishable. Camera systems as well as viewing windows require a light source. Dust deposits can contaminate and tarnish camera lenses. The view is so limited. Only expensive flushing systems with flushing gases such as compressed air can reduce the formation of deposits. All the optical control possibilities described above result in only unsatisfactory qualitative detection of the fluidization behavior (in which, in particular, the degree of fluidization, the density of the material flow and the speed of the material flow enter into) of particles in the riser. A quantitative statement on the fluidization behavior is not possible.
Die Messung des Differenzdrucks ist stark abhängig von der Luftverteilung und dem Strömungswiderstand des Anströmbodens. Besonders bei Coatingprozessen mit mehr als einem Steigrohr ist die Messung des Differenzdruckes nur eingeschränkt aussagefähig.The measurement of the differential pressure is highly dependent on the air distribution and the flow resistance of the inflow base. Particularly in coating processes with more than one riser, the measurement of the differential pressure is limited meaningful.
Um all die vorgenannten Probleme und Prozessrisiken zu erkennen und zu überwachen sowie gegebenenfalls regelnd eingreifen zu können, ist die direkte Messung des Produktflusses im Steigrohr notwendig. Eine direkte Messung ist beispielsweise durch kapazitive Messmethoden oder durch Messung des elektrischen Widerstandes im Steigrohr möglich. Diese Methoden werden jedoch in hohem Maße durch Einflüsse der Produktfeuchte oder der Materialeigenschaft beeinflusst. Oftmals ändert sich auch während des Coatingprozesses die Dielektrizitätskonstante des Produktes, sodass die kapazitiven Messungen unter sich ändernden Bedingungen stattfinden. Ebenfalls ist der Unterschied der Kapazitätsänderung bei einem gefüllten Steigrohr verglichen mit einem ungefüllten Steigrohr selbst unter idealen Bedingungen sehr gering. Eine zuverlässige Messung oder Auswertung der Signale ist nicht möglich. Störsignale, beispielsweise durch Einfluss der Messleitungen, schränken die Anwendbarkeit dieser Methode weiter stark ein. Bei der Messung der elektrischen Widerstände können Staubbeläge oder während des Prozesses auftretende Verschmutzung an den Messelektroden zu Fehlmessungen führen. Auch durch das z.B. in der Pharmakaherstellung verwendete gereinigte und deionisierte Wasser kann die Widerstandsmessung beeinträchtigt werden.In order to identify and monitor all the aforementioned problems and process risks, and if necessary to intervene to regulate, the direct measurement of the product flow in the riser is necessary. A direct measurement is possible for example by capacitive measurement methods or by measuring the electrical resistance in the riser. However, these methods are greatly influenced by influences of product moisture or material property. Often the dielectric constant of the product also changes during the coating process, so that the capacitive measurements take place under changing conditions. Also, the difference in capacitance change in a filled riser compared to an unfilled riser is very small even under ideal conditions. A reliable measurement or evaluation of the signals is not possible. Interference signals, for example due to the influence of the test leads, further restrict the applicability of this method. When measuring the electrical resistance, dust deposits or contamination occurring during the process can be added to the measuring electrodes Lead to incorrect measurements. The resistance measurement can also be impaired by the purified and deionized water used, for example, in pharmaceutical production.
Aus der WO 98/44341 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung und/ oder Steuerung und Regelung eines Granulations-, Agglomerations-, Instantisierungs-, Coating- und Trocknungsprozesses in einer Wirbelschicht oder einer bewegten Schüttung durch Bestimmung der Produktfeuchte sowie ein lufttechnischer Apparat zur Durchführung solcher Verfahren bekannt. Mittels eines in die Außenwand entsprechender Wirbelschichtanlagen eingebauten und mit deren Innenseite etwa bündig (fluchtend) ab- schließenden Sensors (als Planarsensor ausgeführt) als Feuchtesensor wird die Dämpfung von Hochfrequenzwellen kleiner 100 MHz oder Mikrowellen durch in einem Wirbelschichtbett vorhandene Feuchtigkeit ermittelt. Das Messsignal ist als im wesentlichen nur vom Feuchtegehalt und der Produkttemperatur abhängig beschrieben. Die maßgebliche Resonanzfrequenz wird als sich auf die gesamte Wirbelschicht, nicht auf einzelne Partikel beziehend beschrieben. Elektronisches Messsignal und „offline" gemessene Produktfeuchte werden zur Kalibrierung korreliert.WO 98/44341 A1 discloses a method for monitoring and / or controlling and regulating a granulation, agglomeration, instantization, coating and drying process in a fluidized bed or a moving bed by determining the product moisture and an apparatus for carrying out the same Known method. The damping of high-frequency waves smaller than 100 MHz or microwaves by means of moisture present in a fluidized bed is determined by means of a sensor (designed as a planar sensor) which is flush with the inside of the outer wall (designed as a planar sensor). The measurement signal is described as essentially only dependent on the moisture content and the product temperature. The relevant resonant frequency is described as referring to the entire fluidized bed, not individual particles. Electronic measurement signal and "product moisture measured offline" are correlated for calibration.
In der WO 98/44341 A1 wird die Produktgesamtfeuchte gemessen - die Fluidisierung muss nach wie vor durch andere, wie die oben genannten, Methoden mit all ihren möglichen Schwächen ermittelt werden.In WO 98/44341 A1, the total product moisture is measured - the fluidization must still be determined by other, as the above, methods with all their possible weaknesses.
In der DE 195 045 44 wird die Beladung mit und Geschwindigkeit von Kohlestaub durch Rohre zur Regelung der Feuerung eines Kessels (vor allem über Anpassung der Zufuhrmenge an Luft für die Verbrennung) in einem Kohlekraftwerk mittels Mikrowellen beschrieben. Eine Verwendbarkeit der Mikrowellentechnologie bei Bedingungen mit variablem Feuchtegehalt beim Besprühen wird nicht nahegelegt oder beschrieben. Der Zweck ist dort die Regelung der nachgeschalteten Verbrennung, nicht Regelung innerhalb des Raums der Mikrowellenmessung.In DE 195 045 44 the loading and speed of coal dust through pipes for controlling the firing of a boiler (especially on adjustment of the supply amount of air for combustion) is described in a coal power plant by means of microwaves. A usefulness of microwave technology in conditions of variable moisture content during spraying is not suggested or described. The purpose is there the regulation of the downstream combustion, not regulation within the space of the microwave measurement.
Es besteht vor diesem Hintergrund die Aufgabe, neue Verfahren und Vorrichtungen zur Verfügung zu stellen, die es ermöglichen, gerichtete Produktbewegungen in Wirbel- oder Strahlschichtanlagen zu messen, zu überwachen oder zu regeln, welche die genannten Nachteile anderer oben beschriebener Messtechniken vermeiden können und eine direkte Messung des Fluidisierverhaltens in qualitativer und/oder quantitativer Art und eine direkte qualitative und/oder quantitative Erfassung von Produktflussunterbrechungen währendIt is therefore an object to provide new methods and devices that make it possible to measure, monitor or regulate directed product movements in vortex or spouted beds, which can avoid the mentioned disadvantages of other measurement techniques described above and a direct Measurement of the fluidization behavior in a qualitative and / or quantitative manner and a direct qualitative and / or quantitative detection of product flow interruptions during
Spray-Coating- und/ oder Granulationsprozessein in der Wirbel- oder Strahlschicht ermöglichen, und/oder eine Einrichtung, Überwachung und Regelung und/ oder ein Up- oder Down-Scaling von einer gegebenen Wirbel- oder Strahlschichtanlage auf eine andere mit von der gegebenen Anlage unterschiedlichen Dimensionen möglich machen oder wenigstens erleichtern können.Spray coating and / or granulation processes in the fluidized bed or spouted bed permit, and / or a device, monitoring or control and / or an up- or down-scaling of a given vortex or spout system to another possible with different dimensions of the given facility or at least facilitate.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Lösung der dargestellten Probleme und erstmals eine direkte Messung, Überwachung und/oder Regelung des Fluidisierverhaltens, sowohl qualitativ als auch quantitativ. Bei Coatinganlagen mit mehreren Einbauten, wie Steigrohren (= Wursterrohren), kann darüber hinaus erstmals für jede entsprechende Abteilung, z.B. für jedes Steigrohr, eine eigene Messung und Bestimmung und/oder eineThe present invention enables the solution of the problems presented and for the first time a direct measurement, monitoring and / or regulation of the fluidization behavior, both qualitatively and quantitatively. In the case of coating installations with several installations, such as risers (= sausage pipes), moreover, for the first time for each corresponding compartment, e.g. for each riser, its own measurement and determination and / or a
Überwachung der Fluidisierung erfolgen.Monitoring the fluidization done.
Anstatt eines Steigrohrs lässt sich auch jede anders ausgestaltete Prozesskammer einer Wirbelschichtanlage mit diesem Messverfahren ausstatten, sofern der Produktfluss in diesem Bereich eine gerichtete Bewegung mit vorgegebener Bewegungsrichtung aufweist. Qualitative und quantitative Aussagen über den Prozessverlauf und Steuerungsund Regelaufgaben sind dann auch bei diesen Prozesskammern erfindungsgemäß möglich. Beispielsweise Varianten mit horizontal zirkulierendem Produktstrom werden unten beschrieben.Instead of a riser, any differently configured process chamber of a fluidized bed system can be equipped with this measuring method, provided that the product flow in this area has a directed movement with a predetermined direction of movement. Qualitative and quantitative statements about the course of the process and control and regulating tasks are then also possible according to the invention in these process chambers. For example, variants with horizontal circulating product flow are described below.
Die Erfindung betrifft hierzu in einer ersten Ausführungsform ein Verfahren zur Messung, Überwachung und/oder Regelung (insbesondere zur Überwachung und/oder Regelung) gerichteter Produktbewegungen fluidisierter Produkte in Prozessanlagen ausgewählt aus Wirbel- und Strahlschichtanlagen während eines Sprühverfahrens zum Coaten und/oder Granulieren, dadurch gekennzeichnet, dass es beinhaltet, dass mit Hilfe von ein oder mehreren Mikrowellensensorvorrichtungen berührungslos Mikrowellenstrahlung auf einen oder mehrere Produktströme eingestrahlt wird, von den Partikeln des jeweiligen Produktstroms (= der jeweiligen Produktbewegung) reflektierte Mikrowellenstrahlung empfangen wird und aufgrund der empfangenen Mikrowellenstrahlung ein Messsignal zur Charakterisierung des Produktstroms gebildet und ausgegeben wird. Vorzugsweise wird hierbei die Einkoppelung der Mikrowellenstrahlung im Außenbereich des jeweiligen Produktstroms vorgenommen, insbesondere im Bereich von ein oder mehreren Leiteinrichtungen. Unter Außenbereich ist dabei insbesondere jeweils ein sich direkt an den äußeren Rand des Produktstroms anschließender Bereich, vor allem ein Bereich innerhalb einer Wandung des Prozessraums oder insbesondere einer Leiteinrichtung, zu verstehen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die oder weisen die Mikrowellensensorvorrichtungen Sende- und Empfangseinheiten für Mikrowellen, insbesondere eine Sende- und Empfangseinheit je Messstelle, kombiniert auf, was einen besonders einfachen Einbau und eine gute Abstimmung ermöglicht. Die Einkopplung der Mikrowellenstrahlung kann direkt aus der (erforderlichenfalls entsprechend abgedeckten) Sendeeinheit in den gewünschten Messbereich (= an der Stelle, wo der zu messende Stoffstrom liegt, vorzugsweise im Bereich des Außenrands davon) durchgeführt werden; vorzugsweise werden hierzu mehrere oder insbesondere je Sendeeinheit ein Hohlleiter (insbesondere röhrenförmig, z.B. in Form annähernd oder tatsächlich runder oder mehreckiger Röhren) verwendet, die aus für diesen Zweck üblichen Leitern, insbesondere Metallen oder Legierungen, bestehen können, deren eines (proximales) Ende jeweils mehrere oder vorzugsweise eine Sende- und Empfangseinheiten (Mikrowellensensorvor- richtung(en)) aufweist, während das andere (distale, auf der Seite des zu messenden Produktstrom liegende) Ende durch eine für die Mikrowellenstrahlung ausreichend durchlässige Abdeckung, beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial, verschlossen ist. Dies ermöglicht, ein Einströmen von Material aus dem Produktstrom zu verhindern und so berührungslos (worunter vor allem „ohne Materialentnahme aus dem Produktstrom und nur über die Wechselwirkung elektromagnetischer Wellen mit dem Messgut" zu verstehen ist, wobei insbesondere Berührungen mit äußeren Teilen der Mikrowellensensorvorrichtung nicht ausgeschlossen sind) zu messen.In a first embodiment, the invention relates to a method for measuring, monitoring and / or regulating (in particular for monitoring and / or regulating) product movements of fluidized products in process plants selected from vortex and spouted bed installations during a coating and / or granulation spraying process characterized in that it comprises that microwave radiation is irradiated contactlessly onto one or more product streams with the aid of one or more microwave sensor devices, microwave radiation reflected by the particles of the respective product stream (= the respective product movement) is received, and a measurement signal for characterizing the microwave radiation is received Product stream is formed and output. Preferably, in this case the coupling of the microwave radiation is carried out in the outer region of the respective product stream, in particular in the range of one or more guide devices. In this case, outside is in particular a region which adjoins directly to the outer edge of the product stream, above all an area within a wall of the process space or in particular a guide device. In a preferred embodiment of the invention, the or the microwave sensor devices have combined transmitting and receiving units for microwaves, in particular a transmitting and receiving unit per measuring point, in combination, which allows a particularly simple installation and good coordination. The coupling of the microwave radiation can be carried out directly from the (if necessary correspondingly covered) transmitting unit into the desired measuring range (= at the point where the material flow to be measured is located, preferably in the region of the outer edge thereof); Preferably, a waveguide (in particular tubular, eg in the form of approximately or actually round or polygonal tubes) are preferably used for this purpose or in particular per transmitting unit, which may consist of customary for this purpose ladders, especially metals or alloys, one (proximal) end respectively several or preferably a transmitting and receiving units (Mikrowellensensorvor- direction (s)), while the other (distal, lying on the side of the measured product flow) end is closed by a microwave radiation sufficiently permeable cover, for example of a plastic material , This makes it possible to prevent an inflow of material from the product flow and so non-contact (which is mainly "without removal of material from the product flow and only the interaction of electromagnetic waves with the material to be measured" is understood, in particular touches with external parts of the microwave sensor device not excluded are) to measure.
Als Mikrowellensensorvorrichtung, die insbesondere mindestens eine Sende- und eine Empfangseinheit für Mikrowellenstrahlung und gewünschtenfalls auch gleich eine Auswerteelektronik beinhalten, können insbesondere handelsübliche Geräte verwendet werden, wie sie beispielsweise in US 6037783 oder EP 0808454 beschrieben werden. Ein für die unten gezeigten Beispiele verwendetes Modell ist beispielsweise der Sensor SolidFlow® von SWR engineering Messtechnik GmbH, D-79424 Auggen, Germany, mit der dafür geeigneten Auswerteelektronik FME. Eine Anpassung an Wirbelschicht- oder Strahlschichtanlagen kann beispielsweise durch geeignete Dimensionierung des Hohlleiters erreicht werden.As a microwave sensor device, which in particular at least one transmitting and receiving unit for microwave radiation and, if desired, also include a transmitter, in particular commercially available devices can be used, as described for example in US 6037783 or EP 0808454. A material used for the examples shown below model, for example, the sensor SolidFlow ® from SWR engineering Messtechnik GmbH, D-79424 Auggen, Germany, with the suitable for processing electronic FME. An adaptation to fluidized bed or spouted systems can be achieved for example by suitable dimensioning of the waveguide.
Vorzugsweise wird die Einkopplung der Mikrowellenstrahlung in den zu untersuchenden Produktstrom senkrecht oder annähernd senkrecht zur Hauptrichtung des Produktstroms durchgeführt, sie kann jedoch auch in einem beliebigen Winkel vorgenommen werden. Insbesondere wird die Einkopplung der Mikrowellenstrahlung im Bereich einer oder mehrerer Leiteinrichtungen (Leiteinbauten), die innerhalb der Außenwandung des Behälters der Wirbel- oder Strahlschichtanlage vorgesehen sind, vorgenommen, die (durch Leitung des zugehörigen Prozessgassstroms) den gerichteten Produktstrom unterstützen (also nicht über die Außenwandung, sondern über innerhalb der Außenwandung liegende weitere Leiteinrichtungen bzw. insbesondere deren Wandungen oder Bereichen von deren Wandungen, die nicht Bestandteil der Außenwandung sind), wobei vorzugsweise die Einkoppelung über ein oder mehrere Hohlleiter erfolgt und das oder die distalen Enden des oder der Hohlleiter der ein oder mehreren Mikrowellen- sensorvorrichtungen insbesondere derart angebracht sind, dass sie eine (wie erwähnt, vorzugsweise innerhalb, d.h. insbesondere unabhängig von der Außenwandung der Anlage bzw. des Coatingbehälters innerhalb derselben angeordneten) Wandung der ein oder mehreren Leiteinrichtungen durchdringen (d.h., dort sind entsprechende Ausnehmungen vorgesehen, wie Löcher oder Langlöcher, die vorzugsweise um den Hohlleiter herum angeordnete Abdeckvorrichtungen aufweisen, um den nicht vom Hohlleiter gefüllten Bereich der Wandung gegen das Einströmen von Prozessgas und Partikeln hinreichend abzudichten und so einen ungestörten Produktstrom ermöglichen) und ihr distales Ende, vorzugsweise etwa bündig mit der dem Produktstrom zugewandten Fläche der jeweiligen Wandung (ohne also nennenswert in den für den Produktstrom vorgesehenen Raum einzuragen, was ein besonders störungsfreies Messen ermöglicht), dem Produktstrom zugewandt ist, während das proximale Ende vorzugsweise auf der nicht dem Produktstrom zugewandten Seite der Wandung(en) der Leiteinrichtung(en) vorgesehen ist, vorzugsweise auch außerhalb der Außenwandung der Anlage liegt, so dass im letzteren Fall auch die Sende- und Empfangseinheit außerhalb des Außenwand der Wirbel- oder Strahlschichtanlage vorgesehen ist. Vorzugsweise kann je Mikrowellensensorvorrichtung ein Hohlleiter vorgesehen sein, doch sind auch Ausführungsformen Gegenstand der Erfindung, bei denen eine Mikrowellensensorvorrichtung zwei oder mehr Hohlleiter alternierend mit Mikrowellenstrahlung versorgen und die reflektierte Mikrowellenstrahlung empfangen kann, beispielsweise mit Hilfe einer Multiplexer-Einrichtung, die ein alternierendes und separates Zuschalten eines von mehreren Hohlleitern ermöglicht.Preferably, the coupling of the microwave radiation is carried out in the product flow to be examined perpendicular or approximately perpendicular to the main direction of the product stream, but it can also be made at any angle. In particular, the coupling of the microwave radiation in the range of one or more guide devices (Leiteinbauten), which are provided within the outer wall of the container of the vortex or spout system, made the (supported by the associated process gas flow) support the directed product flow (ie not on the outer wall but via lying within the outer wall further guide devices or in particular their walls or areas of the walls, which are not part of the outer wall), wherein preferably the coupling via one or more waveguide takes place and the one or more distal ends of the waveguide or the one or more microwave sensor devices are mounted in particular such that they have a (as mentioned, preferably within, ie in particular independent of the outer wall of the system or the coating container disposed within the same) wall of the one or more L. penetrate through it (ie, there are corresponding recesses provided, such as holes or slots, which preferably have arranged around the waveguide covering devices to seal the not filled by the waveguide region of the wall against the influx of process gas and particles sufficiently and thus allow an undisturbed product flow ) and its distal end, preferably approximately flush with the surface of the respective wall facing the product flow (ie without imparting appreciably in the space provided for the product flow, which allows a particularly trouble-free measurement), faces the product flow, while the proximal end is preferably on the non-product flow side facing the wall (s) of the guide (s) is provided, preferably also outside the outer wall of the system, so that in the latter case, the transmitting and receiving unit outside the outer wall of the vortex or spout layer plant is provided. Preferably, a waveguide per microwave sensor device may be provided, but embodiments of the invention are also in which a microwave sensor device alternately supply two or more waveguides with microwave radiation and the reflected microwave radiation can receive, for example by means of a multiplexer device, the alternating and separate connection one of several waveguides allows.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren in solchen Wirbel- oder Strahlschichtanlagen, bei denen der zu messende, zu überwachende und/oder zu regelnde Produktstrom entgegen der Schwerkraft strömt, also insbesondere im wesent- liehen nach oben, durchgeführt, insbesondere in Wirbelschichtanlagen mit einem oder mehreren Wursterrohren oder ferner in Strahlschichtanlagen mit ein oder mehreren Leiteinrichtungen, die jeweils im unteren Bereich mit Sprührichtung entgegen der Wirkung der Schwerkraft (also insbesondere im wesentlichen nach oben) oder ferner seitlich mit Sprührichtung senkrecht und/oder vorzugsweise parallel zum Produktstrom ein oder mehrere Ein- oder vorzugsweise Mehr-, wie Zwei- oder Dreistoffdüsen, zum Einsprühen von Flüssigkeiten zum Coaten (Beschichten) und/oder Granulieren von den Produktstrom bildenden Partikeln aufweisen. Besonders bevorzugt ist die Anwendung des Verfahrens zur Messung, Überwachung und/oder Regelung des im wesentlichen nach oben gerichteten Produktstroms in Bottom-Spray-Verfahren (also dort, wo die Sprühdüse(n) im Anströmbodenbereich vorgesehen sind und im wesentlichen nach oben sprühen). Besonders bevorzugt ist als Prozessanlage, insbesondere hier, eine Wurster-Anlage mit einem oder mehreren Wursterrohren als Leiteinrichtungen. In anderen Bereichen als dem des oder der zu messenden Produktströme, beispielweise außerhalb eines Wursterrohrs oder in einem anderen Bereich, der von einer Leiteinrichtung beabstandet ist, kann ein umgekehrter Produktstrom stattfinden (aus herabfallenden, zuvor durch Besprühen gecoateten und/oder granulierten Produktpartikeln, die beispielsweise in Bodennähe wieder dem Produktstrom zugeführt werden können und so letztlich eine Kreisbewegung ausführen).The method according to the invention is preferably carried out in such fluidized bed or jet bed systems in which the product flow to be measured, monitored and / or regulated flows against gravity, ie in particular substantially upward, in particular in fluidized bed systems with one or more Wurster tubes or further in spouted beds having one or more Conductors, each in the lower region with spray direction against the action of gravity (ie in particular substantially upward) or laterally with spray direction perpendicular and / or preferably parallel to the product stream one or more single or preferably more, such as two- or three-fluid nozzles for spraying liquids for coating (coating) and / or granulating particles forming the product stream. Particularly preferred is the application of the method for measuring, monitoring and / or regulating the substantially upwardly directed product stream in the bottom spray method (ie where the spray nozzle (s) are provided in the distributor plate area and spray substantially upwards). Particularly preferred as a process plant, in particular here, a Wurster plant with one or more sausage pipes as Leiteinrichtungen. In other areas than the product streams to be measured, for example, outside a Wurster tube or in another area, which is spaced from a guide, a reverse product flow may take place (from falling, previously spray-coated and / or granulated product particles, for example can be fed back to the product flow near the ground and thus ultimately perform a circular motion).
Eine sehr bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf ein erfindungsgemäßes Verfahren, bei dem der Produktstrom innerhalb eines oder mehrerer Wursterrohre innerhalb einer nach dem Wursterprinzip arbeitenden Wirbelschichtanlage (nachfolgend auch Wurster-Anlage genannt) gemessen, überwacht und/oder geregelt wird.A very preferred embodiment of the invention relates to a method according to the invention, in which the product stream is measured, monitored and / or regulated within one or more sausage pipes within a fluidized bed plant operating on the Wurster principle (also referred to below as Wurster plant).
Alternativ kann jedoch ferner auch ein (mindestens im wesentlichen) horizontal zirkulierender Produktstrom, der sich um eine Hochachse der Prozessanlage dreht, dem erfindungsgemäßen Verfahren unterzogen werden. Die Zirkulation kann beispielsweise über mindestens einen entsprechend ausgeformten Anströmboden angeregt und aufrechterhalten werden, beispielsweise durch geeignet geformte Schlitze oder Öffnungen, welche dem Prozessgas mindestens teilweise eine zum Boden parallele Bewegungskomponente verleihen, wie bei Conidur-Platten, Gill-Platten (GiII plates) oder Anströmböden mit überlappenden Segmenten oder Teilen, zwischen denen Spalten einen entsprechende gerichteten Prozessgaszustrom ermöglichen. Beispiele finden sich in EP 0 507 035, WO 97/23284, EP 0 370 167, WO 98/17380 oder insbesondere DE 331 48 87 und US 4,591 ,324, die vorzugsweise hier durch Bezugnahme aufgenommen werden. Vorteilhaft weist eine entsprechende erfindungsgemäße Prozessanlage bzw. ein entsprechendes Verfahren neben dem mindestens einen Anströmboden auch mindestens einen (zu geeigneter Zeit offen- und verschließbaren) seitlichen Ausgang auf. Durch diesen kann nicht mehr weiter zu behandelndes Produkt aufgrund der Zentrifugalkraft bei der Kreisbewegung seitlich entnommen werden. Vorzugsweise beinhaltet ein derartiges erfindungsgemäßes Verfahren, dass die Entnahme (insbesondere automatisch) bei Eintritt oder Erreichen einer bestimmten Eigenschaft des Produktstroms bzw. eines entsprechenden resultierenden Messsignals der Mikrowellensensorvorrichtung bewirkt bzw. vorgenommen und/oder beendet wird, beispielsweise automatisch.Alternatively, however, a (at least substantially) horizontally circulating product stream, which rotates about a vertical axis of the process plant, can also be subjected to the process according to the invention. The circulation may be excited and maintained, for example, by means of at least one appropriately shaped distributor plate, for example by suitably shaped slots or openings which at least partially impart to the process gas a component of motion parallel to the bottom, such as conidur plates, gill plates or gas distributor plates with overlapping segments or parts, between which columns allow a corresponding directed process gas flow. Examples can be found in EP 0 507 035, WO 97/23284, EP 0 370 167, WO 98/17380 or in particular DE 331 48 87 and US Pat. No. 4,591,324, which are preferably incorporated herein by reference. Advantageously, a corresponding process plant according to the invention or a corresponding method in addition to the at least one distributor plate also at least one (openable and closable at the appropriate time) lateral output. Due to this, product which can no longer be treated can be removed laterally due to the centrifugal force during the circular movement. Such a method according to the invention preferably includes that the removal (in particular automatically) is effected or performed and / or terminated upon entry or reaching of a specific property of the product stream or a corresponding resulting measurement signal of the microwave sensor device, for example automatically.
Produktstrom bedeutet den (im Idealfall weitestgehend fluidisierten) Strom (= (mindestens im wesentlichen) gerichtete Produktbewegung fluidisierter Produkte) von zu coatendem und/oder zu granulierendem Produkt, der durch ein über ein oder mehrere Anströmböden zugeleitetes Prozessgas (und zum Teil auch durch die Sprührichtung von Ein- oder Mehrstoffdüsen für die Beschichtung und/oder Granulation) vorgegeben wird, wobei unter Produkt Partikel aus einem fertigzustellenden und am Ende des Verfahrens fertiggestellten Zwischen- oder Endprodukt, wie Pellets, gecoatete (= beschichtete) Pellets, Tabletten, Granula, Kapseln, Extrudate, Kristalle, Pulver oder andere partikuläre Materialien oder entsprechend kleine Gegenstände zu verstehen sein können. Beispielsweise kann die Größe solcher Produktpartikeln im Mikrometer- bis Millimeterbereich liegen, so etwa bei (etwa) 50 μm bis (etwa) 25 mm oder bei (etwa) 200 μm bis (etwa) 10 mm. Hierdurch entsteht (im Unterschied zu einem echten Wirbelbett bei Fehlen von Leiteinrichtungen) eine gerichtete Produktbewegung - beispielsweise entlang einer Leiteinrichtung auf deren einer Seite nach oben, auf deren entgegengesetzten Seite nach unten. „Gerichtet" (= im wesentlichen gerichtet) bedeutet dabei insbesondere, dass der Nettostrom der Partikel eine bestimmte (z.B. lineare oder zirkuläre) Richtung aufweist, wobei z.B. wegen der Fluidisierung, der Gravitation und Turbulenzen auch partielle Abweichungen vorkommen können - je besser die Bewegung der Einzelteilchen dem Nettostrom entspricht, desto klarere Messsignale können mittels der Mikrowellenvorrichtung erhalten werden, und umgekehrt ist der Produktstrom umso gleichmäßiger, je klarere und konstante Messsignale erhalten werden.Product flow means (ideally largely fluidized) flow (= (at least essentially) directed product movement of fluidized products) of product to be coated and / or granulated by a process gas fed via one or more distributor plates (and in part also by the spray direction of single or multi-fluid nozzles for the coating and / or granulation), whereby under product particles of a finished and finished at the end of the intermediate or final product, such as pellets, coated (= coated) pellets, tablets, granules, capsules, Extrudates, crystals, powders or other particulate materials or correspondingly small objects can be understood. For example, the size of such product particles can be in the micrometer to millimeter range, such as from (about) 50 μm to (about) 25 mm or from (about) 200 μm to (about) 10 mm. This creates (in contrast to a true fluidized bed in the absence of baffles) a directed product movement - for example, along a guide on one side up, on the opposite side down. "Directed" (= essentially directed) means in particular that the net current of the particles has a certain (eg linear or circular) direction, whereby, for example due to fluidization, gravitation and turbulence, partial deviations may occur - the better the movement of the particles Individual particles corresponding to the net current, the clearer measurement signals can be obtained by means of the microwave device, and conversely, the clearer and more constant measurement signals are obtained, the smoother the product flow.
Überraschend ist, dass (anders als aus dem Stand der Technik zu erwarten) die Messbedingungen problemlos so eingestellt werden können, dass der Feuchtigkeitseinfluss bzw. der Einfluss des Sprühvorgangs gering ist, da insbesondere nicht (mindestensnicht nur) die Dämpfung ausgewertet wird, sondern die Partikelbewegung durch Messung der durch die Partikel reflektierten Mikrowellenstrahlung, die hinsichtlich Frequenz und Amplitude, vorzugsweise beider Parameter, ausgewertet wird, also (mindestens) auch unter Berücksichtigung der Frequenzveränderung bei Reflektion durch die bewegten Partikeln wegen des Dopplereffektes.It is surprising that (unlike the state of the art to be expected), the measurement conditions can be easily adjusted so that the influence of moisture or the influence of the spraying process is low, in particular not (at least not only) the attenuation is evaluated, but the particle movement by measuring the particles reflected by the particles Microwave radiation, which is evaluated in terms of frequency and amplitude, preferably both parameters, so (at least) also taking into account the frequency change in reflection by the moving particles because of the Doppler effect.
Vorzugsweise erfolgt die Auswertung frequenzselektiv, so dass sichergestellt wird, dass nur strömende Partikel gemessen und beispielsweise stationäre Ablagerungen oder auch ein störender Einfluss einer Feuchteänderung unterdrückt werden.Preferably, the evaluation is frequency-selective, so that it is ensured that only flowing particles are measured and, for example, stationary deposits or even a disturbing influence of a change in humidity are suppressed.
Somit kann die entsprechende Mikrowellensensorvorrichtung quasi wie ein Partikelzähler arbeiten, der ein Messsignal für die Menge der strömenden Partikel pro Zeiteinheit zu ermitteln ermöglicht.Thus, the corresponding microwave sensor device can work more or less like a particle counter, which makes it possible to determine a measurement signal for the amount of particles flowing per unit of time.
Zur Weiterleitung und/oder (ganzen oder teilweisen) Auswertung der Messsignale von der oder den Sende- und Empfangseinheiten für Mikrowellen bzw. der oder den Mikrowellensensorvorrichtungen wird vorzugsweise eine (vorzugsweise jeder Mikrowellensensorvorrichtung einzeln zugeordnete) damit verbundene Auswerteelektronik verwendet, die direkt oder über weitere Komponenten, falls beispielsweise mangels Integration eines digitalen Ausgangs erforderlich, über einen Analog/Digitalwandler und/oder weitere Modu- Ie, wie Widerstände zur Spannungsanpassung oder dergleichen, die Bildung und Weiterleitung eines im Messungsverlauf gebildeten Messsignals (beispielsweise eines Strom- oder Spannungssignals) an eine weitere Auswerte- und/ oder Steuereinheit bewirken kann, beispielsweise an einen geeignet programmierten Rechner (Computer, z.B. PC), der z.B. die Anzeige oder tabellarische oder graphische Darstellung eines Messsignals oder dessen Auswertung oder die Anlagenkontrolle ermöglicht, beispielsweise auch über die Auswerteelektronik.For forwarding and / or (whole or partial) evaluation of the measuring signals from the microwave transmitting or receiving units or the microwave sensor devices or preferably a (preferably each microwave sensor device individually assigned) associated evaluation is used, directly or via other components If, for example, for lack of integration of a digital output required, via an analog / digital converter and / or other modu Ie, such as resistors for voltage adjustment or the like, the formation and forwarding of a measuring signal formed in the course of measurement (for example, a current or voltage signal) to another Evaluation and / or control unit can cause, for example, to a suitably programmed computer (computer, eg PC), for example the display or tabular or graphical representation of a measurement signal or its evaluation or the system control allows, for example, via the transmitter.
Die Messung bzw. Messsignalgewinnung kann kontinuierlich, pulsweise oder in Intervallen erfolgen, wobei für die Pulse oder Intervallmessungen unterschiedliche Messdauern möglich sind, beispielsweise vorteilhaft relativ kurze Messdauern, z.B. im Bereich von Sekundenbruchteilen bis einigen Minuten. Beispielsweise kann dies, bei gleichmäßiger oder ebenfalls entsprechend unterbrochener Mikrowelleneinstrahlung, über die Einstellung einer Filterzeit oder Abtastzeit, beispielsweise an einer Auswerteelektronik, geschehen, die z.B. im Bereich von 0,2 bis 200 Sekunden, in einer möglichen vorteil- haften Variante von 1 bis 30 Sekunden, liegen kann. Unter (insbesondere den eingestrahlten) Mikrowellen werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung elektromagnetische Wellen mit Frequenzen von 300 MHz bis 300 GHz, beispielsweise vorteilhaft 1 bis 100 GHz, z.B. bei 24,125 GHz ± 100 MHz, verstanden.The measurement or measurement signal acquisition can be carried out continuously, in pulses or at intervals, wherein different measurement times are possible for the pulses or interval measurements, for example advantageously relatively short measurement times, for example in the range from fractions of a second to a few minutes. For example, with uniform or likewise correspondingly interrupted microwave irradiation, this can be done by setting a filter time or sampling time, for example at an evaluation electronics, for example in the range from 0.2 to 200 seconds, in a possible advantageous variant from 1 to 30 Seconds, can lie. For the purposes of the present invention, (in particular the irradiated microwaves) are electromagnetic waves having frequencies of 300 MHz to 300 GHz, for example advantageously 1 to 100 GHz, for example at 24.125 GHz ± 100 MHz.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auch dazu verwendet werden, mit einer Wirbelschicht- oder Strahlschichtanlage mit bestimmten Dimensionen verfahrensgemäß gewonnene Daten und Informationen auf Anlagen mit kleineren oder größeren Dimensionen zu übertragen (Down- oder Upscaling), vorzugsweise automatisch mittels entsprechender Soft- und Hardware.In a further preferred embodiment of the invention, the method according to the invention can also be used to transfer data (data downwards or upscaling), obtained by means of a fluidized bed or jet bed installation of certain dimensions, to installations with smaller or larger dimensions, preferably automatically by means of corresponding data Software and hardware.
„In Prozessanlagen ausgewählt aus Wirbel- und Strahlschichtanlagen" bedeutet insbesondere innerhalb des Wirbel- oder Strahlschichtbehälters (also z.B. nicht in zuführenden Rohren)."In process plants selected from vortex and jet bed plants" means, in particular, within the vortex or jet bed tank (ie, not in feeding tubes, for example).
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann insbesondere die Qualität (z.B. bezüglich Fluidisierungsgrad, Größe und/oder Geschwindigkeit jeweils der Partikel im Produktstrom), insbesondere ohne Kalibrierung, insbesondere die Gleichmäßigkeit des Produktstroms, und/ oder die Quantität (z.B. bezüglich der Menge und/oder der Geschwindigkeit der Partikel im Produktstrom) des fluidisierten Produktsroms und/oder insbesondere der Fluidisierungermittelt werden, mit SoI I Parametern verglichen und entsprechend nachjustiert werden, automatisch und/oder manuell. Bereits eine kalibrierungslose Messung ermöglicht Aussagen bezüglich der Qualität des Produktstroms und ist wegen ihrer Einfachheit besonders bevorzugt. Die „Qualität" oder „Quantität" beziehen sich dabei insbesondere nicht auf die Produktfeuchte als solche, d.h. diese wird nicht selbst charakterisiert.In particular, the quality (eg with regard to degree of fluidization, size and / or speed of the particles in the product stream), in particular without calibration, in particular the uniformity of the product stream, and / or the quantity (eg with respect to the amount and / or the speed the particles in the product stream) of the fluidized product stream and / or in particular the fluidization are determined, compared with SoI I parameters and readjusted accordingly, automatically and / or manually. Even a calibration-free measurement allows statements regarding the quality of the product stream and is particularly preferred because of their simplicity. In particular, the "quality" or "quantity" does not refer to the product moisture as such, i. this is not self-characterized.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung von ein oder mehreren Mikrowellensensorvorrichtungen, vorzugsweise mit je einer Sende- und Empfangseinheit und einem Hohlleiter, in einem wie vor- und nachstehend beschriebenen Verfahren.The invention also relates to the use of one or more microwave sensor devices, preferably each with a transmitting and receiving unit and a waveguide, in a method as described above and below.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete oder insbesondere eingerichtete Vorrichtungen, insbesondere mit vor- oder nachstehend genannten für das Verfahren verwendeten Komponenten eingerichtete Wirbel- oder Strahlschichtanlagen. Bevorzugt ist hierbei (A) eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens wie vor- oder nachstehend beschrieben, bei der es sich um eine Prozessanlage zum Coaten und/oder Granulieren in Form einer Wirbelschicht- oder Strahlschichtanlage mit ein oder mehreren Sprühdüsen (die insbesondere eine Sprührichtung etwa (= direkt oder etwa) nach oben aufweisen und als Ein- oder Mehrstoffdüsen ausgeführt sein können) und ein oder mehreren Leiteinrichtungen handelt und die mindestens eine Mikrowellensensorvorrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine innerhalb der Prozessanlage gelegene (= nicht zu deren Außenwand gehörende) Wandung einer der genannten Leiteinrichtungen eine einer vorgesehenen gerichteten Produktbewegung in Form einesA further embodiment of the invention relates to devices which are suitable or in particular configured for carrying out a method according to the invention, in particular vortex or jet layer systems which are provided with components mentioned above or below for the components used for the method. Preference is given here (A) an apparatus for performing a method as described above or below, which is a process plant for coating and / or granulation in the form of a fluidized bed or jet bed system with one or more spray nozzles (in particular a spray direction about (= direct or about) upwards and can be embodied as single-fluid or multi-fluid nozzles) and one or more guide devices and which has at least one microwave sensor device, characterized in that at least one wall (not belonging to its outer wall) located within the process system is one of the mentioned Leiteinrichtungen one of a planned directed product movement in the form of a
Produktstroms zugewandte Einkoppelungsstelle für von einer solchen Mikrowellensensorvorrichtung abgestrahlte Mikrowellenstrahlung und mindestens eine einem vorgesehenen Produktstrom zugewandte Einkoppelungsstelle für von Partikeln eines solchen Produktstroms reflektierte Mikrowellenstrahlung aufweist.Product stream facing Einkoppelungsstelle for radiated from such a microwave sensor device microwave radiation and at least one intended product flow for a coupling point for reflected from particles of such a product stream microwave radiation.
(B) Stärker bevorzugt ist hierbei eine Vorrichtung insbesondere nach dem vorstehenden Absatz, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zur Einkoppelung der von der oder den Mikrowellensensorvorrichtungen abgestrahlten Mikrowellenstrahlung jeweils mindestens ein Hohlleiter für Mikrowellen vorgesehen ist, der eine innerhalb der Prozessanlage gelegene Wandung einer Leiteinrichtung durchdringt, der am distalen Ende mit einer mikrowellendurchlässigen Abdeckung versehen ist, und dessen distales Ende an einer einem vorgesehenen Produktstrom zugewandten Seite der genannten Wandung etwa bündig mit der dem vorgesehenen Produktstrom zugewandten Fläche der genannten Wandung liegend vorgesehen ist, während das proximale Ende, an dem die Mikrowellensensorvorrichtung angekoppelt ist, an einer dem vorgesehenen Produktstrom abgewandten Seite der genannten Wandung vorgesehen ist.(B) A device is preferred in particular according to the preceding paragraph, which is characterized in that at least one waveguide for microwaves is provided for coupling in the microwave radiation emitted by the microwave sensor device or devices which penetrates a wall of a guide device located within the process system which is provided at the distal end with a microwave permeable cover, and whose distal end is provided on a side of said wall facing a product flow approximately flush with the intended product flow facing surface of said wall, while the proximal end to which the Microwave sensor device is coupled, is provided on a side facing away from the intended product flow of said wall.
(C) Noch stärker bevorzugt insbesondere aufgrund übersichtlicher Bauweise ist eine Vorrichtung nach dem vorstehenden Absatz (B) dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei oder mehr der genannten Leiteinrichtungen aufweist und eine Mikrowellensensorvorrichtung beinhaltet, die zwei oder mehr alternierend zuschaltbare der genannten Hohlleiter aufweist, deren jeder zu jeweils einer der innerhalb der Vorrichtung gelegenen Wandungen einer der Leiteinrichtungen führt.(C) Even more preferably, in particular, due to the clear construction, a device according to the above paragraph (B) is characterized by comprising two or more of said guiding means and including a microwave sensor device comprising two or more alternately switchable ones of said waveguides, each one of them leads to each one of the located within the device walls of the guide devices.
(D) Noch stärker bevorzugt ist eine Vorrichtung nach dem vorstehenden Absatz, dadurch gekennzeichnet, dass darin ein zentraler Höhenverstellmechanismus vorgesehen ist, der es ermöglicht, die Lage der Leiteinrichtungen nach oben oder unten zu verschieben, insbesondere, weil sie einen übersichtlichen und kompakten Aufbau aufweist.(D) Even more preferred is a device according to the preceding paragraph, characterized in that therein a central height adjustment mechanism is provided which it makes it possible to move the position of the guide devices up or down, in particular because it has a clear and compact structure.
(E) Noch stärker bevorzugt ist eine Vorrichtung nach Absatz (D)1 dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Höhenverstellmechanismus fest mit der Mikrowellensensorvorrichtung und den Hohlleitern und über diese mit den Wandungen der Leiteinrichtungen verbunden ist, so dass eine gemeinsame Höhenverstellung aller genannten Bestandteile möglich ist.(E) Even more preferably, a device according to paragraph (D) 1 is characterized in that the central height adjustment mechanism is firmly connected to the microwave sensor device and the waveguides and via this with the walls of the guide means, so that a common height adjustment of all said components is possible ,
(F) Auch stärker bevorzugt ist eine Vorrichtung nach Absatz (B), dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Leiteinrichtungen vorgesehen sind und jede Mikrowellensensorvorrichtung eine Sende- und eine Empfangseinheit für Mikrowellenstrahlung aufweist und je Mikrowellensensorvorrichtung einer der besagten Hohlleiter vorgesehen ist. Dies ermöglicht auch die separate Messung für jede Leiteinrichtung.(F) Also more preferred is a device according to paragraph (B), characterized in that one or more guide devices are provided and each microwave sensor device comprises a transmitting and receiving unit for microwave radiation and each microwave sensor device one of said waveguide is provided. This also allows the separate measurement for each guide.
(G) Noch stärker bevorzugt ist eine Vorrichtung nach Absatz (F), dadurch gekennzeichnet, dass darin für die ein oder mehreren Leiteinrichtungen ein oder mehrere Höhen- verstellmechanismen vorgesehen sind. Dies ermöglicht z.B. eine Anpassung der Höhe der Leiteinrichtungen zugunsten eines verbesserten Produktstroms.(G) Even more preferably, a device according to paragraph (F), characterized in that one or more height adjustment mechanisms are provided therein for the one or more guide devices. This allows e.g. an adjustment of the height of the baffles in favor of an improved product flow.
(H) Noch stärker bevorzugt ist eine Vorrichtung nach Absatz (F) oder (G), dadurch gekennzeichnet, dass darin für die ein oder mehreren Leiteinrichtungen ein zentraler Höhenverstellmechanismus vorgesehen ist. Dies ermöglicht z.B. einen sehr kompakten Aufbau.(H) Even more preferably, a device according to paragraph (F) or (G), characterized in that it is provided for the one or more guide means, a central height adjustment mechanism. This allows e.g. a very compact structure.
(I) Noch stärker bevorzugt ist eine Vorrichtung nach einem der Absätze (F) bis (H), dadurch gekennzeichnet, dass für jede Leiteinrichtung eine Mikrowellensensorvorrichtung mit einem Hohlleiter vorgesehen ist.(I) Even more preferably, a device according to one of the paragraphs (F) to (H), characterized in that a microwave sensor device is provided with a waveguide for each guide.
(J) Besonders bevorzugt ist eine Vorrichtung nach Absatz (I), dadurch gekennzeichnet, dass jede Mikrowellensensorvorrichtung im Bereich des zentralen Höhenverstellungsmechanismus der Leiteinrichtung(en) gelegen eingebaut und vorzugsweise fest damit verbunden und somit mitsamt einem mit ihr und jeweils einer Wandung einer der Leiteinrichtungen verbundenen Hohlleiter selbst höhenverstellbar ist. So kann über einen Höhenverstellmechanismus und ohne Erfordernis von Langlöchern in der Wandung der Leiteinrichtung eine einfache Höhenverstellbarkeit erreicht werden. (K) Eine ebenfalls bevorzugte Vorrichtung nach einem der Absätze (F) oder (G) ist dadurch gekennzeichnet, dass die ein oder mehreren Mikrowellensensorvorrichtungen außerhalb der Außenwandung der Prozessanlage liegen und jeweils über Hohlleiter, welche die Außenwandung und jeweils eine Wandung einer Leiteinrichtung durchdringen, mit dem Inneren der Vorrichtung verbunden sind. Dies ermöglicht z.B. gute Zugänglichkeit.(J) Particularly preferred is a device according to paragraph (I), characterized in that each microwave sensor device installed in the region of the central height adjustment mechanism of the guide (s) and preferably firmly connected thereto and thus together with one with it and one wall of one of the guide devices connected waveguide itself is height adjustable. Thus, a simple height adjustment can be achieved via a height adjustment mechanism and without the need of slots in the wall of the guide. (K) A likewise preferred device according to one of paragraphs (F) or (G) is characterized in that the one or more microwave sensor devices lie outside the outer wall of the process plant and in each case via waveguides which penetrate the outer wall and in each case one wall of a guide device, connected to the interior of the device. This allows eg good accessibility.
(L) Stärker bevorzugt ist eine Vorrichtung nach Absatz (K), die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Außenwandung und/oder eine Wandung je Leiteinrichtung zur Durchführung des oder der Hohlleiter eine entsprechende Anzahl von Langlöchern aufweist, die im Be- reich um den jeweils durchgeführten Hohlleiter durch Abdeckvorrichtungen abgedichtet sind.(L) More preferred is a device according to paragraph (K), which is characterized in that the outer wall and / or a wall per guide for carrying out the waveguide or a corresponding number of slots has, in the area around each waveguides are sealed by covering devices.
(M) Sehr bevorzugt ist eine Vorrichtung nach einem der Absätze (H) bis (L), dadurch gekennzeichnet, dass für jede Leiteinrichtung eine Mikrowellensensorvorrichtung mit jeweils einem Hohlleiter vorgesehen ist, so dass z.B. jeder Produktstrom einzeln gemessen werden kann.(M) Very preferably a device according to one of the paragraphs (H) to (L), characterized in that for each guide means a microwave sensor device is provided, each with a waveguide, so that e.g. each product stream can be measured individually.
(N) Ebenfalls ist eine Vorrichtung nach einem der Absätze (A) bis (M) sehr bevorzugt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie die Sprühdüsen in Form einer oder mehrerer Ein- oder Mehrstoffdüsen im Bereich eines Anströmbodens aufweist.(N) Also, a device according to any one of paragraphs (A) to (M) is very preferred, which is characterized in that it comprises the spray nozzles in the form of one or more single or multi-fluid nozzles in the region of an inflow floor.
(O) Sehr bevorzugt ist eine Vorrichtung nach einem der Absätze (A) bis (N) für Bottom- Spray-Verfahren.(O) Very preferred is a device according to any one of paragraphs (A) to (N) for bottom spray methods.
(P) Sehr bevorzugt ist auch eine Vorrichtung nach einem der Absätze (A) bis (O), dadurch gekennzeichnet, dass sie ein oder mehrere Leiteinrichtungen in Form eines oder mehrerer Wursterrohre aufweist, es sich also um eine Wirbelschichtanlage nach dem Wurster-Prinzip handelt.(P) A device according to one of the paragraphs (A) to (O) is also very preferred, characterized in that it has one or more guide devices in the form of one or more sausage tubes, that is to say a fluidized bed system based on the Wurster principle ,
(Q) Eine Vorrichtung nach einem der Absätze (A) bis (P) ist ganz besonders bevorzugt, welche ein oder mehrere Mikrowellensensorvorrichtungen und mindestens eine Auswerteelektronik aufweist, die eine Auswertung der durch die Partikel eines Produktstroms reflektierten Mikrowellenstrahlung hinsichtlich Frequenz und Amplitude, vorzugsweise frequenzselektiv, ermöglicht.(Q) A device according to one of the paragraphs (A) to (P) is very particularly preferred, which has one or more microwave sensor devices and at least one evaluation, which is an evaluation of reflected by the particles of a product stream microwave radiation in frequency and amplitude, preferably frequency-selective , allows.
(R) Ganz besonders bevorzugt ist auch eine Vorrichtung nach einem der Absätze (A) bis (Q), dadurch gekennzeichnet, dass jede Mikrowellensensorvorrichtung über eine Auswerteelektronik und/oder oder über weitere Komponenten mit einer Auswerte- und/oder Steuereinheit verbunden ist.(R) A device according to one of paragraphs (A) to is also very particularly preferred (Q), characterized in that each microwave sensor device is connected via an evaluation electronics and / or or via further components with an evaluation and / or control unit.
Die Erfindung betrifft auch eine für ein erfindungsgemäßes Verfahren geeignete bzw. insbesondere dafür eingerichtete Prozessanlage mit mindestens einer Mikrowellenvorrichtung, bei der mindestens eine Begrenzung ausgewählt aus der Außenwandung, Anströmböden und/oder innerhalb der Prozessanlage gelegenen Leiteinrichtungen mindestens eine einer vorgesehenen gerichteten Produktbewegung (7) in Form eines Produktstroms zugewandte Einkoppelungsstelle für von einer solchen Mikrowellensensorvorrichtung (8) abgestrahlte Mikrowellenstrahlung und mindestens eine einem vorgesehenen Produktstrom zugewandte Einkoppelungsstelle für von Partikeln eines solchen Produktstroms reflektierte Mikrowellenstrahlung aufweist (also insbesondere die ein oder mehreren Ein- und Auskopplungsstellen nicht zwingend im Bereich einer oder mehrerer Leiteinrichtungen im Inneren der Prozessanlage, sondern in der Außenwand und/oder im Anströmboden eingebracht sein müssen, sondern alternativ und/oder ergänzend im Anströmboden eingebracht sein können), wobei bis auf die Lage der Ein- und Auskopplungstelle ansonsten die übrigen Merkmale wie in Absatz (A) oder einem oder mehreren der Absätze (B) bis (Q) verwirklicht sind, wobei die Prozessanlage vorzugsweise zur Erzeugung eines im wesentlichen horizontalen zirkulären Produktstroms (insbesondere mittels mindestens eines wie oben beim Verfahren für die horizontale Zirkulation beschriebenen entsprechend ausgestalteten Anströmbodens) ausgestattet ist, und insbesondere mindestens einen seitlichen (offen- und verschließbaren) Ausgang (zur seitlichen Produktentnahme) aufweisen kann. Vorzugsweise ist in einer entsprechenden Prozessanlage für die Einkoppelung der Mikrowellen von der oder den Mikrowellensensorvorrichtungen jeweils mindestens ein Hohlleiter für Mikrowellen vorgesehen, der mindestens eine der genannten Begrenzungen durchdringt, der am distalen Ende mit einer mikrowellendurchlässigen Abdeckung versehen ist, und dessen distales Ende an einer einem vorgesehenen Produktstrom zugewandten Seite der Begrenzung(en) liegend vorgesehen ist, während das proximale Ende, an dem die Mikrowellensensorvorrichtung(en) angekoppelt ist oder sind, an einer dem vorgesehenen Produktstrom abgesandten Seite der Begrenzung(en) vorgesehen ist. Vorteilhaft kann eine derartige Vorrichtung zwei oder mehr der genannten Begrenzungen aufweisen und eine Mikrowellensensorvorrichtung beinhalten, die zwei oder mehr alternierend zuschaltbare Hohlleiter aufweisen, deren jeder jeweils zu einer der innerhalb der Vorrichtung (Prozessanlage) gelegenen Begrenzungen führt. Alternativ kann jede Mikrowellenvorrichtung eine Sende- und eine Empfangseinheit für Mikrowellenstrahlung aufweisen und je Mikrowellensensorvorrichtung einer der besagten Hohlleiter vorgesehen sein. In besonders bevorzugter Weise können bei den vorstehend in diesem Absatz genannten Prozessanlagen die Mikrowellenvorrichtung(en) außerhalb der Prozessanlage liegen und jeweils über Hohlleiter, welche die Außenwandung der Prozessanlage durchdringen, mit dem inneren der Vorrichtung verbunden sein. Sehr bevorzugt sind auch vorstehend genannte Prozessanlagen, bei denen die Sprühdüsen in Form einer oder mehrerer Ein- oder Mehrstoffdüsen im Bereich eines Anströmbodens vorgesehen sind, insbesondere für Bottom-Spray-Verfahren eingerichtet. Weiter kann bei den vorstehenden Prozessanlagen jeweils mindestens eine Auswerteeinheit vorgesehen sein, die eine Auswertung der durch die Partikel eines Produktstroms reflektierten Mikrowellenstrahlung hinsichtlich Frequenz oder Frequenz und Amplitude, vorzugsweise frequenzselektiv, insbesondere unter Berücksichtigung der Frequenzänderung der von Partikeln innerhalb des Produktstroms reflektierten Strahlung, ermöglicht.The invention also relates to a process installation suitable for a method according to the invention or in particular equipped with at least one microwave device, in which at least one boundary selected from the outside wall, distributor plates and / or guide devices located within the process system comprises at least one intended product movement (7) Form of a product stream facing coupling point for radiated from such a microwave sensor device (8) microwave radiation and at least one intended product flow facing coupling point for reflected from particles of such a product stream microwave radiation (ie in particular the one or more input and output points not necessarily in the range of one or more Guide devices inside the process plant, but must be incorporated in the outer wall and / or in the distributor plate, but alternatively and / or supplementary can be introduced in the distributor plate), wherein apart from the position of the coupling and decoupling point otherwise the other features as in paragraph (A) or one or more of paragraphs (B) to (Q) are realized, wherein the process plant preferably for generating a essentially horizontal circular product flow (in particular by means of at least one as described above in the horizontal circulation process suitably designed inflow floor) is equipped, and in particular at least one lateral (open and closeable) output (for lateral product removal) may have. Preferably, at least one waveguide for microwaves, which penetrates at least one of said boundaries, which is provided at the distal end with a microwave-permeable cover, and whose distal end adjoins one at a time, is provided in a corresponding process installation for coupling the microwaves to the one or more microwave sensor devices the product flow side of the boundary (s) is provided, while the proximal end to which the microwave sensor device (s) is or is coupled is provided on a side of the boundary (s) sent to the intended product flow. Advantageously, such a device may have two or more of said limitations and include a microwave sensor device having two or more alternately connectable waveguides each leading to one of the boundaries located within the device (process plant). Alternatively, each one Microwave device having a transmitting and receiving unit for microwave radiation and each microwave sensor device of one of said waveguide may be provided. In a particularly preferred manner, in the case of the process plants mentioned above in this paragraph, the microwave device (s) may be outside the process plant and in each case connected to the interior of the device via waveguides which penetrate the outer wall of the process plant. Very particular preference is also given to the abovementioned process plants in which the spray nozzles are provided in the form of one or more one-component or multi-component nozzles in the region of an inflow base, in particular for bottom-spray methods. In addition, at least one evaluation unit may be provided in each case in the above process plants, which enables an evaluation of the microwave radiation reflected by the particles of a product stream with respect to frequency or frequency and amplitude, preferably frequency-selective, in particular taking into account the frequency change of the radiation reflected by particles within the product stream.
Die Erfindung betrifft auch ein vor- oder nachstehend genanntes Verfahren, das eine der genannten Vorrichtungen verwendet bzw. darin durchgeführt wird.The invention also relates to a method mentioned above or below, which uses or is carried out in one of the said devices.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindungsgegenstände finden sich auch in den Ansprüchen, insbesondere den Unteransprüchen, die hier durch Bezugnahme aufgenommen werden. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich weiter auch, indem allgemeinere Begriffe oder Angaben durch vor- und nachstehend (auch in den Ansprüchen) genannte spezifischere oder bevorzugte Definitionen, einzeln oder zu mehreren, ersetzt werden.Preferred embodiments of the subject invention can also be found in the claims, in particular the subclaims, which are incorporated herein by reference. Preferred embodiments of the invention are also further obtained by replacing more general terms or particulars by more or less specific or preferred definitions (also in the claims), individually or in groups.
Es zeigen als (mögliche bevorzugte) Beispiele für erfindungsgemäße Vorrichtungen bzw.It shows as (possible preferred) examples of devices according to the invention or
Verfahren oder deren Messergebnisse:Method or its measurement results:
Fig. 1 : Schematischer seitlicher Querschnitt durch eine exemplarische Bottom-Spray- Wirbelschichtanlage mit (als Beispiel für eine Leiteinrichtung) Wursterrohr (also eine Wurster-Anlage) und eingebauter Mikrowellensensorvorrichtung samt Hohlleiter.Fig. 1: Schematic lateral cross section through an exemplary bottom-spray fluidized bed system with (as an example of a guide) Wursterrohr (ie a Wurster plant) and built-in microwave sensor device together with waveguide.
Fig. 2: Schematischer Querschnitt (von oben) durch eine exemplarische Wirbelschichtanlage nach dem Bottom-Spray-Prinzip mit (als Beispiel für Leiteinrichtungen) drei Wursterrohren und einer entsprechenden Anzahl von über Hohlleiter verbundenen, außerhalb des Wirbelschichtbehälters gelegenen Mikrowellensensorvorrichtungen mit zentraler Höhenverstellung für die Wursterrohre. Fig. 3: Schematischer Querschnitt (von oben) durch eine exemplarischeFig. 2: Schematic cross section (from above) through an exemplary fluidized bed plant according to the bottom spray principle with (as an example of Leiteinrichtungen) three sausage pipes and a corresponding number of connected via waveguide, located outside of the fluidized bed container microwave sensor devices with central height adjustment for the Wursterrohre , Fig. 3: Schematic cross section (from above) through an exemplary
Wirbelschichtanlage nach dem Bottom-Spray-Prinzip mit (als Beispiel fürFluidized bed plant according to the bottom-spray principle with (as an example of
Leiteinrichtungen) drei Wursterrohren und über Hohlleiter mit den Wursterrohren verbundenen sowie mit einer zentralen Höhenverstellung verbundenen, innerhalb des Wirbelschichtbehälters gelegenen Mikrowellensensorvorrichtungen.Leiteinrichtungen) three sausage pipes and connected via waveguides with the Wursterrohren and associated with a central height adjustment, located within the fluidized bed container microwave sensor devices.
Fig. 4: Graphische Darstellung der Messdaten eines Beispiels für ungleichmäßige Fluidisierung bei 40 mm im Vergleich zu 50 mm Abstand zwischen Anströmboden und Wursterrohr bei guter Fluidisierung.Fig. 4: Graphical representation of the measured data of an example of uneven fluidization at 40 mm compared to 50 mm distance between the distributor plate and Wursterrohr with good fluidization.
Fig. 5: Graphische Darstellung der Messdaten für ein Beispiel des Einflusses unterschiedlicher Prozessluftmengen auf das Fluidisierungsverhalten in einem Wursterrohr.Fig. 5: Graphical representation of the measured data for an example of the influence of different amounts of process air on the fluidization behavior in a Wurster tube.
Fig. 6: Exemplarische graphische Darstellung der Messdaten für eine Fluidisierung in einem Wursterrohr bei unterschiedlichen Füllmengen des Produktbehälters. Ermittlung der minimal notwendigen Produktmenge.6: Exemplary graphical representation of the measurement data for a fluidization in a Wurster tube with different fill quantities of the product container. Determination of the minimum necessary product quantity.
Die nachfolgenden Beispiele illustrieren die Erfindung, ohne sie einzuschränken, können aber auch bevorzugte Ausführungsformen für erfindungsgemäße Verfahren, erfindungsgemäße Vorrichtungen und erfindungsgemäße Verwendungen darstellen:The following examples illustrate the invention without limiting it, but may also illustrate preferred embodiments for methods according to the invention, devices according to the invention and uses according to the invention:
Beispiel 1 : Erfindunqsqemäße Vorrichtung für ein erfindunαsqemäßes VerfahrenExample 1 Inventive Device for a Method According to the Invention
Der Aufbau einer möglichen Messanordnung für ein erfindungsgemäßes Verfahren wird gemäß Fig. 1 beispielhaft für einen Einrohr-Wurster-Coatingprozess beschrieben. Eine Prozessanlage 1 , hier exemplarisch als (auch bevorzugte) Wirbelschichtanlage nach dem Bottom-Spray-Prinzip gezeigt (beispielsweise kann es sich um eine Wirbelschichtanlage vom Typ GPCG15 = Glatt-Powder-Coater-Granulator, Glatt GmbH, Binzen, Deutschland handeln, die auch in den nachfolgenden Beispielen verwendet wird), weist einen Coatingbehälter 2 auf. Dieser wird nach unten hin durch einen Anströmboden 3, hier exemplarisch als (auch bevorzugte) Siebbodenplatte ausgeführt, die gleichzeitig als Sieb das Produkt am Durchfallen hindert, abgegrenzt. Eine Sprühdüse 4 mit optionalem Düsenkragen 5 sorgt für die Auftragung des Coatingmaterials auf die vorgelegten Partikel, die mit Hilfe des über den Anströmboden 3 anströmenden Prozessgases und der Leiteinrichtung 6 (hier exemplarisch als (auch bevorzugtes) Steigrohr- oder Wursterrohr gezeigt) eine gerichtete Produktbewegung 7 (Produktstrom) ausführen. Mikrowellenstrahlung wird von einer Mikrowellensensorvorrichtung 8 (mit (vorzugsweise je einer) Sende- und Empfangseinheit für Mikrowellen und ggf. Auswerteelektronik) direkt oder vorzugsweise über einen Hohlleiter 9 in die Leiteinrichtung 6 eingekoppelt. Als geeignete Positionen haben sich der obere, der mittlere oder der untere Bereich der Leiteinrichtung 6 erwiesen, wobei vorzugsweise etwa die Mitte der Leiteinrichtung 6 als optimale Position genutzt werden kann. Vorzugsweise, aber nicht zwingend, ist in der innerhalb der Prozessanlage gelegenen Wandung 10 der Leiteinrichtung 6 (mindestens) ein Langloch 11 integriert, durch das eine Höhenverstellung der Leiteinrichtung 6 bei starrer Montierung der Sende- und Empfangseinheit 8 und gegebenenfalls des Hohlleiters 9 mit einem proximalen Ende 12 und einem distalen, dem Produktstrom zugewandten Ende 13 (das mit einem mikrowellendurchlässigen Material verschlossen sein sollte) möglich ist (beispielsweise kann bei Verwendung eines Wursterrohrs mit einem Durchmesser von 22,86 cm und einer Höhe von 60 cm und einer Materialstärke von 3 mm, wie es in den nachstehenden Beispielen verwendet wird, ein Langloch 11 im Bereich von 6,5 bis 12,5 cm unterhalb der Oberkante eines Wursterrohrs und/oder von 23,5 bis 29,5 cm unterhalb dieser Oberkante vorgesehen sein). Das Langloch 11 (oder die Langlöcher bei Vorhandensein mehrerer) wird im Betrieb durch eine geeignete Abdeckvorrichtung 14 um den vom Hohlleiter durchdrungenen Bereich abgedeckt, damit keine Querströmung durch ein Langloch 11 die Messung beeinflussen kann. Die Leiteinrichtung 6 kann über einen Höhenverstellmechanismus 15 (hier z.B. als feststehende Arme und ein ringförmiger Bereich um das Wursterrohr, innerhalb dessen das Wursterrohr nach oben oder unten verschoben werden kann) in ihrem Abstand zum Anströmboden 3 variiert werden. Die Mikrowellenstrahlung wird von den fluidisierten Feststoffpartikeln reflektiert und von der Empfangseinheit empfangen. Die Auswertung erfolgt mittels einer in 8 integrierten und/ oder separaten Auswerteelektronik vorzugsweise hinsichtlich Frequenz und Amplitude der reflektierten Signale. Ablagerungen oder nicht bewegte Partikel können durch eine frequenzselektive Auswertung unterdrückt werden. Dies hat den bedeutenden Vorteil, dass zwischen einem ruhenden Partikelbett und einem fluidisierten Partikelstrom unterschieden werden kann. Das proximale Ende 12 des Hohlleiters und damit die Mikrowellensensorvorrichtung 8 können dabei vorteilhaft außerhalb der Außenwandung 16 der Prozessanlage vorgesehen und damit gut zugänglich sein, so dass der Hohlleiter die Außenwandung 16 durchdringt. Hierfür können ein oder (falls beispielsweise in unterschiedlichen Höhen gemessen werden soll) mehrere durch geeignete Abdeckungseinrichtungen, die nicht von den Hohlleitern durchdrungene Bereiche der Außenwandung 16 um die Hohlleiter abdecken und abdichten, abgedeckte Löcher in der Außenwandung 16 vorgesehen sein (beispielsweise bei einer Wursteranlage GPCG15 in einer Höhe von 170 mm, 385 mm oder 555 mm).The structure of a possible measuring arrangement for a method according to the invention is described by way of example in accordance with FIG. 1 for a monotube Wurster coating process. A process plant 1, here exemplarily as (also preferred) fluidized bed plant according to the bottom spray principle shown (for example, it may be a fluidized bed plant type GPCG15 = smooth powder coater granulator, Glatt GmbH, Binzen, Germany, which also used in the following examples), has a coating container 2. This is at the bottom by a distributor plate 3, here exemplified as (also preferred) screen bottom plate running, which simultaneously prevents the product as falling through the sieve, delimited. A spray nozzle 4 with optional nozzle collar 5 ensures the application of the coating material to the submitted particles, which with the aid of the inflow over the inflow 3 process gas and the guide 6 (exemplified as (also preferred) riser or Wursterrohr) directed product movement. 7 (Product stream). Microwave radiation is coupled by a microwave sensor device 8 (with (preferably one each) transmitting and receiving unit for microwaves and possibly evaluation electronics) directly or preferably via a waveguide 9 in the guide 6. As appropriate Positions have the upper, the middle or the lower portion of the guide 6 proven, preferably about the middle of the guide 6 can be used as the optimum position. Preferably, but not necessarily, in the located within the process plant wall 10 of the guide 6 (at least) a slot 11 is integrated, by a height adjustment of the guide 6 with rigid mounting of the transmitting and receiving unit 8 and optionally the waveguide 9 with a proximal End 12 and a distal, product flow-facing end 13 (which should be closed with a microwave transparent material) is possible (for example, when using a Wursterrohrs with a diameter of 22.86 cm and a height of 60 cm and a thickness of 3 mm as used in the examples below, a slot 11 in the range of 6.5 to 12.5 cm below the upper edge of a Wurster tube and / or be provided from 23.5 to 29.5 cm below this upper edge). The slot 11 (or the slots in the presence of several) is covered in operation by a suitable cover device 14 around the area penetrated by the waveguide so that no cross-flow through a slot 11 can affect the measurement. The guide 6 can be varied by a height adjustment mechanism 15 (here, for example, as a fixed arms and an annular area around the Wurster tube, within which the Wurster tube can be moved up or down) in their distance from the distributor plate 3. The microwave radiation is reflected by the fluidized solid particles and received by the receiving unit. The evaluation is carried out by means of an integrated and / or separate evaluation electronics, preferably with respect to frequency and amplitude of the reflected signals. Deposits or non-moving particles can be suppressed by a frequency-selective evaluation. This has the significant advantage that it is possible to distinguish between a stationary particle bed and a fluidized particle flow. The proximal end 12 of the waveguide and thus the microwave sensor device 8 can be advantageously provided outside the outer wall 16 of the process plant and thus be easily accessible, so that the waveguide penetrates the outer wall 16. For this purpose, one or (if, for example, should be measured at different heights) several covered by suitable cover means that are not penetrated by the waveguides areas of the outer wall 16 to the waveguide and seal, covered holes in the outer wall 16 may be provided (for example, in a Wursteranlage GPCG15 in a height of 170 mm, 385 mm or 555 mm).
Zum Einbau in eine Prozessanlage 1 mit mehreren Leiteinrichtungen 6, insbesondere Steigrohren, können gemäß Fig. 2 die Mikrowellensensorvorrichtungen 8 jeweils außenliegend analog wie in Fig. 1 gezeigt vorgesehen sein. Dabei kann insbesondere ein zentraler Höhenverstellmechanismus 15 für alle Leiteinrichtungen 6 gemeinsam vorgesehen sein, 9 ist der Hohlleiter, mit dem Mikrowellenstrahlung aus und in die Sende- und Empfangseinheit für Mikrowellen der Mikrowellensensorvorrichtung 8, die auch eine Messelektronik beinhalten kann, in den Innenraum der Leiteinrichtungen 6 eingekoppelt werden kann. Die Sprühdüsen 4 sind hier von oben dargestellt.For installation in a process plant 1 with a plurality of guide devices 6, in particular Riser tubes, according to FIG. 2, the microwave sensor devices 8 may each be provided externally analogously as shown in Fig. 1. In this case, in particular, a central height adjustment mechanism 15 can be provided jointly for all guide devices 6, 9 is the waveguide, with the microwave radiation from and into the transmitting and receiving unit for microwaves of the microwave sensor device 8, which may also include a measuring electronics, in the interior of the guide 6 can be coupled. The spray nozzles 4 are shown here from above.
Es kann aber auch zweckmäßig und vorteilhaft sein, die Mikrowellensensorvorrichtungen 8 zentral gemäß Fig. 3 beispielsweise neben- und/oder übereinander in der Mitte der Prozessanlage 1 anzuordnen - alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Hohlleiter 9 jeweils einzeln alternierend nur einer zentralen Mikrowellensensorvorrichtung mit jeweils einer Sende- und Empfangseinheit zugeschaltet werden (beispielsweise mittels eines Multiplexermechanismus, der die Zuschaltung jeweils nur eines von einer Leiteinrichtung 6 kommenden Hohlleiters 9 ermöglicht, so dass mittels nur einer Mikrowellensensorvorrichtung 8 dennoch individuelle Messungen für die einzelnen durch Leiteinrichtungen 6 (hier als Wursterrohre gezeigt) abgegrenzten Produktstrombereiche vorgenommen werden können. Die Mikrowellensensorvorrichtung(en) 8 und die Hohlleiter 9 können hierbei unabhängig von dem zentralen Höhenverstellmechanismus 15 (hier schematisch vereinfacht gemeinsam mit den Mikrowellensensorvorrichtungen 8 gezeigt) eingebaut oder insbesondere direkt mit diesem verbunden sein (mit anderen Worten, im letzteren Fall sind keine separaten Arme des Höhenverstellmechanismus mehr nötig, da die Hohlleiter 9 diese Funktion mit übernehmen, während im ersten Fall Verbindungsarme vom zentralen Höhenverstellmechanismus 15 zu den Leiteinrichtungen 6 notwendig wären) und können von diesem einzeln oder als Einheit zu den Leiteinrichtungen 6 (hier als Steigrohre gezeigt) führen (2) Bei der miteinander verbundenen Ausgestaltung von Hohlleiter und zentralem Höhenverstellmechanismus kann eine Abdichtung zwischen Wandung 10 einer höhenverstellbaren Leiteinrichtung 6 und distalem Ende 13 des Hohlleiters 9 entfallen, da kein Langloch 11 eingesetzt zu werden braucht. Werden die Arme des Höhenverstellmechanismus 15 und die Arme des Hohlleiters 9 oder mehrere Hohlleiter 9 separat zu den einzelnen Leiteinrichtungen 6 geführt, wird, sofern eine Höhenverstellbarkeit vorgesehen ist, jeweils ein Langloch 11 je Leiteinrichtung 6 zweckmäßig oder, falls die Lage des Hohlleiters nicht änderbar ist, notwendig und ist dabei vorzugsweise jeweils im übrigen mit einer Abdeckvorrichtung 14 abgedichtet, die den Durchtritt des oder der Hohlleiter 9 ermöglicht. Für jede Leiteinrichtung 6 ist vorzugsweise eine eigene Mikrowellensensorvorrichtung 8 und ein Hohlleiter 9 vorzusehen, doch ist auch eine Ausführung wie oben beschrieben mit nur einer Mikrowellensensorvorrichtung möglich, die ihre Messungen alternierend über die einzelnen Hohlleiter vornimmt. Die Messsignale für die einzelnen Leiteinrichtungen 6 können, ggf. über jeweils schon in den Mikrowellensensorvorrichtungen 8 integrierte Auswerteelektroniken, nach Weiterleitung an diese in einer oder mehreren (beispielsweise auch in die Anlagensteuerung integrierten) Auswerteeinheiten einzeln oder gemeinsam ausgewertet und visualisiert werden.However, it may also be expedient and advantageous to arrange the microwave sensor devices 8 centrally according to FIG. 3, for example, next to and / or above one another in the middle of the process plant 1 - alternatively it can also be provided that the waveguides 9 each individually with only one central microwave sensor device in each case one transmitting and receiving unit are switched on (for example by means of a multiplexer mechanism which enables the connection of only one of a guide 6 coming waveguide 9, so that by means of only one microwave sensor device 8 still individual measurements for the individual by Leiteinrichtungen 6 (shown here as Wursterrohre In this case, the microwave sensor device (s) 8 and the waveguides 9 can be used together with the microwave sensor device independently of the central height adjustment mechanism 15 (here schematically simplified) ngen 8 shown) or in particular be directly connected to this (in other words, in the latter case, no separate arms of Höhenverstellmechanismus longer necessary, since the waveguide 9 take this function with, while in the first case connecting arms from the central height adjustment mechanism 15 to the baffles 6) and may lead from this singly or as a unit to the baffles 6 (here shown as risers). (2) In the interconnected configuration of waveguide and central height adjustment mechanism, a seal between wall 10 of a height adjustable baffle 6 and distal end 13 of the waveguide 9 omitted, since no slot 11 needs to be used. If the arms of the height adjustment mechanism 15 and the arms of the waveguide 9 or more waveguides 9 are guided separately to the individual guide devices 6, if a height adjustment is provided, each slot 11 per guide 6 expedient or, if the position of the waveguide is not changeable , Necessary and is preferably sealed in each case otherwise with a cover 14, which allows the passage of the waveguide or 9. For each guide 6 is preferably a separate microwave sensor device 8 and a waveguide 9 provide, but is also an embodiment as described above with only one microwave sensor device possible, which makes their measurements alternately on the individual waveguide. The measuring signals for the individual guide devices 6 can, if appropriate via evaluation electronics already integrated into the microwave sensor devices 8, be evaluated and visualized individually or jointly after forwarding to them in one or more evaluation units (for example also integrated in the system control).
Beispiel 2: Kalibrierung Für den Betrieb muss eine Mikrowellensensorvorrichtung 8 zunächst vorzugsweise kalibriert werden. Da zur Beurteilung der Fluidisierung andererseits keine Absolutwerte oder Massenströme benötigt werden, kann es ausreichen, eine Mikrowellensensorvorrichtung beispielsweise nur hinsichtlich ihres Messbereiches einzustellen (also ohne Kalibrierung), was eine andere bevorzugte Ausführungsform ist. Dazu wird eine Prozess- anläge 1 , insbesondere eine Wirbelschichtanlage nach dem Bottom-Spray-Prinzip, bzw. deren Coatingbehälter 2, mit einer beabsichtigten Menge Partikel befüllt und die Anlage bei der oder den gewünschten Prozessgasgeschwindigkeiten jeweils eine Zeitlang bei einer bestimmten Einstellung betrieben und die minimalen und maximalen Werte, die dabei auftreten, festgehalten. Der Signalausgang der Mikrowellensensorvorrichtung 8 liefert Rohdatenwerte an eine nachgeschaltete (ggf. in die Mikrowellensensorvorrichtung integrierte) Auswertelektronik. Die Auswertelektronik wandelt die Rohsignale in verwertbare Messsignale um, die dann direkt mittels der Auswerteelektronik und/oder mittels einer Auswerte- und/oder Regeleinheit, die in die Anlagensteuerung integriert sein kann, weiter bearbeitet, z.B. kalibriert, visualisiert, gespeichert (beispielsweise, um empirische Daten für ein Up- oder Down-Scaling zu sammeln) und/oder zur (beispielsweise auch automatischen) Regelung der Anlage verwendet werden können. Dabei werden die Kalibrierfaktoren vorzugsweise so eingestellt, dass bei statischem Produktbett ein Nullsignal und bei maximaler Fluidisierung (= in erster Linie mindestens weitgehend optimiertem Produktstrom fluidisierter Partikel für den jeweiligen Sprühprozess, abhängig unter anderem von der maximalen Menge in den Produktstrom eintretender Partikel je Zeiteinheit und der Partikelgeschwindigkeit, da z.B. bei zu hoher Partikelgeschwindigkeit (zu hoher Prozessgaszufuhr) z.B. ein Besprühen nicht mehr hinreichend möglich wäre, so dass hier eine maximale sinnvolle Partikelstrom- und damit Prozessgasstromgeschwindig- keit zu berücksichtigen sind) ein vom Nullsignal verschiedenes und z.B. im Beispiel ein maximales (oder auch ein im Bereich von z.B. 25 bis 100 % des maximalen Signales liegendes) Messsignal erhalten wird. Kommt die Fluidisierung zum Erliegen oder wird sie in ihrer Intensität verändert, ergibt sich am Mikrowellensensorvorrichtungsausgaπg ein ebenfalls verändertes Messsignal, so dass Anpassungen der Prozessparameter möglich sind.Example 2: Calibration For operation, a microwave sensor device 8 must first preferably be calibrated. On the other hand, since no absolute values or mass flows are needed to assess the fluidization, it may be sufficient to set a microwave sensor device only in terms of its measuring range (ie without calibration), which is another preferred embodiment. For this purpose, a process plant 1, in particular a fluidized-bed plant according to the bottom-spray principle, or its coating container 2, is filled with an intended amount of particles and the plant is operated at the desired process gas rate (s) for a certain time at a particular setting and minimum and maximum values that occur during this process. The signal output of the microwave sensor device 8 supplies raw data values to a downstream (possibly integrated into the microwave sensor device) evaluation electronics. The evaluation electronics converts the raw signals into usable measurement signals which are then further processed, eg calibrated, visualized, stored (for example, by empirical means) directly by means of the evaluation electronics and / or by means of an evaluation and / or control unit which can be integrated in the system control To collect data for up- or down-scaling) and / or for (for example also automatic) control of the system. The calibration factors are preferably set so that in static product bed a zero signal and at maximum fluidization (= at least largely optimized product stream of fluidized particles for each spraying process, depending inter alia on the maximum amount entering the product stream particles per unit time and the Particle velocity, for example because at too high particle velocity (too high a process gas supply), for example, a spraying would not be sufficiently possible, so here a maximum meaningful Partikelstrom- and thus Prozessgasstromgeschwindig- speed are to be considered) a different from the zero signal and eg in the example a maximum ( or a measuring signal lying in the range of, for example, 25 to 100% of the maximum signal) is obtained. If the fluidization comes to a standstill or is it in varies their intensity, results at the Mikrowellensensorvorrichtungsausgaπg also a modified measurement signal, so that adjustments of the process parameters are possible.
Die folgenden Einsatzbereiche können erfindungsgemäß mit Hilfe der Mikrowellen- Sensorik abgedeckt werden, was Beispiele für erfindungsgemäße Verfahren darstellt, wobei für die in Fig. 4 bis 6 erhaltenen exemplarischen Daten eine Wirbelschichtanlage GPCG15 wie in Beispiel 1 erwähnt mit einem Wursterrohr mit einem Durchmesser von 22,86 cm und einer Höhe von 60 cm und einer Materialstärke von 3 mm und über einen entsprechenden Hohlleiter eine Mikrowellensensorvorrichtung vom Typ SolidFlow® (wie oben erwähnt, an die über einen Shunt-Widerstand (470Ω) mit einem 16 Bit Analog/Digital-Wandler (AD-USB 4 von Conrad, übrige Analogeingänge über einen 1 kΩ- Widerstand auf Masse gelegt) und ein Anschlussadapter am Ausgang der Auswerteelektronik FME des SolidFlow® ein Rechner angeschlossen wird, wobei die mit dem Wandler gelieferte Software „AD-USB Data Monitor" verwendet wird, um den Spannungs- verlauf aufzuzeichnen, die Abtastrate des Wandlers festzulegen und die Daten auf dem Rechner zu speichern und in Excel einzulesen, und über einen RS485 zu USB Schnittstellenwandler mit der SWR-Software „FME-Konfigurationsprogramm" die Kalibrierungsdaten der Auswerteelektronik FME ausgelesen bzw. über den Rechner festgelegt werden und Kalibrierungsdaten für verschiedene Produkte gespeichert und sämtliche Einstellungen der Auswerteelektronik vorgenommen werden können) verwendet wird:According to the invention, the following areas of application can be covered with the aid of microwave sensors, which represents examples of the method according to the invention, wherein for the exemplary data obtained in FIGS. 4 to 6 a fluidized bed system GPCG15 as mentioned in example 1 with a Wurster tube with a diameter of 22, 86 cm and a height of 60 cm and a material thickness of 3 mm and via a corresponding waveguide a microwave sensor device of the type SolidFlow ® (as mentioned above, to which a shunt resistor (470Ω) with a 16 bit analog / digital converter ( Conrad AD-USB 4, other analog inputs grounded via a 1 kΩ resistor) and a connection adapter connected to the output of the SolidFlow ® transmitter FME, using the software supplied with the converter "AD-USB Data Monitor" is used to record the voltage, set the sampling rate of the converter, and record the data the computer to save and read in Excel, and read out via a RS485 to USB interface converter with the SWR software "FME configuration program" the calibration data of the transmitter FME or determined by the computer and calibration data for various products stored and all settings of the transmitter can be made) is used:
Beispiel 3: Beispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Überwachung derExample 3: Example of a method according to the invention for monitoring the
Fluidisierung im Prozess.Fluidization in the process.
Für jede Leiteinrichtung 6 (insbesondere als Wursterrohr ausgeführt) wird eine separate Mikrowellensensorvorrichtung 8 verwendet. Während des Wirbelschichtprozesses liefert jede davon ein Messsignal. Bei gleichmäßiger Fluidisierung der Teilchen im Bereich des Produktstromes für den Bereich jeder Leiteinrichtung 6 sind die Messsignale nahezu identisch und vergleichbar. In der Anlagensteuerung lassen sich beispielsweise ein Mittelwert und die Standardabweichung der Signale berechnen. Mit diesem Mittelwert kann dann der Einzelmesswert jeder Mikrowellensensorvorrichtung 8 verglichen werden. Liegen die Einzelwerte von ein oder mehreren Vorrichtungen 8 unter oder über dem Mittelwert, kann der Prozess unterbrochen oder der Anlagenbediener informiert werden. Ebenfalls können für den Mittelwert Grenzen definiert werden, bei deren Unter- oder Überschreitung eine Aktion ausgelöst werden kann. Ebenso kann die Standard- abweichung vom Mittelwert ausgewertet werden. Steigt sie über eine bestimmte Grenze, dann kann von einem ungleichmäßigen Prozess ausgegangen werden. Als mögliche Störungen während eines Wirbelschichtprozesses können Agglomeratbildung, Verklebungen oder Verstopfungen im Bereich der Sprühdüse oder Produktablagerungen im Bereich von Leiteinrichtungen 6 genannt werden. Werden diese Probleme rechtzeitig erkannt, kann der Anwender gezielt Gegenmaßnahmen ergreifen und somit auch die Zer- Störung oder Beschädigung des Produktes und damit wirtschaftlichen Schaden abwenden. Besonders bei kritischen Produkten, die zu Verklebungen oder zu Verstopfungen an Sprühdüsen neigen, hilft dieses Messverfahren, die Produktqualität sicher zu stellen. Eine genaue Kenntnis des Prozessverhaltens und eine Risikoanalyse vorausgesetzt, ist damit das erfindungsgemäße Messverfahren eine wichtige Entwicklung und kann im Zuge der PAT-(Process Analytical Technology)-US-FDA-lnitiative "Guidance for Industry, PAT - A Framework for Innovative Pharmaceutical Development, Manufacturing, and Quality Assurance; Pharmaceutical cGMPs, September 2004" als Mittel eingesetzt werden.A separate microwave sensor device 8 is used for each guide 6 (in particular as a Wurster tube). During the fluidized bed process, each delivers a measuring signal. With uniform fluidization of the particles in the region of the product flow for the region of each guide 6, the measurement signals are almost identical and comparable. In plant control, for example, a mean value and the standard deviation of the signals can be calculated. The individual measured value of each microwave sensor device 8 can then be compared with this mean value. If the individual values of one or more devices 8 are below or above the mean value, the process can be interrupted or the plant operator can be informed. It is also possible to define limits for the mean value, which can cause an action to be undershot or exceeded. The standard deviation can also be evaluated from the mean value. If it rises above a certain limit, then an uneven process can be assumed. As possible Disturbances during a fluidized bed process can be called agglomeration, sticking or clogging in the area of the spray nozzle or product deposits in the area of baffles 6. If these problems are recognized in good time, the user can take targeted countermeasures and thus avert the destruction or damage of the product and thus economic damage. Especially for critical products that are prone to sticking or clogging of spray nozzles, this measurement method helps to ensure product quality. Given the exact knowledge of the process behavior and a risk analysis, the measuring method according to the invention is therefore an important development and can be part of the PAT (Process Analytical Technology) US FDA initiative "Guidance for Industry, PAT - A Framework for Innovative Pharmaceutical Development," Manufacturing, and Quality Assurance; Pharmaceutical cGMPs, September 2004 "are used as a means.
Beispiel 4: Ermittlung einer geeigneten Position für eine Leitrohreinrichtung, hier am Beispiel einer Steigrohrposition.Example 4: Determination of a suitable position for a guide-tube device, here using the example of a riser position.
Nicht nur bei Produktionsanlagen, auch im Labormaßstab oder bei Pilotanlagen kann die Mikrowellenmessung in Leiteinrichtungen 6, insbesondere im Wursterrohr, eingesetzt werden, um beispielsweise den Abstand zwischen Leiteinrichtung 6 (z.B. Steigrohr) und Anströmboden 3 während des laufenden Betriebs einer Anlage zu ermitteln. Ziel sollte es sein, eine möglichst gleichmäßige Fluidisierung bei der gewählten Position der Leiteinrichtung zu erreichen. Das Messsignal wird bei der gewünschten Fluidisierungsluftmenge über eine gewisse Zeit aufgezeichnet. Ist das Signal ungleichmäßig, wie in Fig. 4 beispielhaft dargestellt, wird die Position der Leiteinrichtung 6 soweit verändert, dass ein gleichmäßiges Signal erreicht wird.Not only in production plants, but also on a laboratory scale or in pilot plants, the microwave measurement can be used in baffles 6, in particular in Wurster tube, for example, to determine the distance between baffle 6 (e.g., riser) and baffle 3 during operation of a plant. The aim should be to achieve the most uniform possible fluidization at the selected position of the guide. The measurement signal is recorded at the desired amount of fluidizing air for a certain time. If the signal is non-uniform, as shown by way of example in FIG. 4, the position of the guide 6 is changed so far that a uniform signal is achieved.
Bei dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel werden 30 kg Cellulosepellets mit einem Durchmesser im Bereich von etwa 850 bis etwa 1000 μm bei einer Luftmenge von 1000 m3/h fluidisiert. Der Signalverlauf in Fig. 4 für einen Anströmboden-Steigrohrabstand von 40 mm zeigt deutlich Zeiten, zu denen mehr Produkt ins Wursterrohr gebracht wird. Die Fluidisierung verläuft unruhig, was für einen gleichmäßigen Sprühauftrag ungeeignet ist. Durch ein Schauglas ist dieses Fluidisierverhalten (Produktstrom fluidisierter Partikel) nur bei ständiger Beobachtung des Prozesses zu erkennen. Wird das Wursterrohr bei ansonsten gleichen Versuchsparametern auf einen Abstand von 50 mm eingestellt, zeigt sich ein deutlich gleichmäßigeres Signal.In the example shown in FIG. 4, 30 kg of cellulose pellets having a diameter in the range from about 850 to about 1000 μm are fluidized at an air quantity of 1000 m 3 / h. The signal curve in FIG. 4 for a distributor floor riser distance of 40 mm clearly shows times at which more product is brought into the Wurster tube. The fluidization is restless, which is unsuitable for a uniform spray application. Through a sight glass this Fluidisierverhalten (product flow of fluidized particles) can only be seen by constant observation of the process. If the Wurster tube is set at a distance of 50 mm with otherwise identical test parameters, a much more uniform signal is displayed.
Somit lassen sich zu Beginn eines neuen, unbekannten Prozesses, wenn die Grundparameter noch nicht bekannt sind, schnell und zuverlässig Parameter wie geeigneter Steigrohrabstand oder geeignete Fluidisierungsluftmenge ermitteln. Auch kann - besonders bei Prozessen, bei denen die vorgelegten Partikel schnell wachsen und sich damit die Fluidisierungseigenschaften ändern - erkannt werden, wann zur Verbesserung der Ruidisierung über die gesamte Prozessdauer die Prozessgasmenge zur Fluidisierung erhöht und/oder der Abstand des Steigrohrs zum Anströmboden angepasst werden muss. Durch entsprechende Regelalgorithmen können solche Vorgänge auch reproduzierbar automatisiert werden.Thus, at the beginning of a new, unknown process, when the Basic parameters are not yet known, quickly and reliably determine parameters such as suitable riser distance or appropriate Fluidisierungsluftmenge. Also can be - especially in processes in which the particles presented grow quickly and thus change the fluidization - be recognized when improving the Ruidisierung over the entire process duration, the process gas quantity for fluidization increases and / or the distance of the riser to the distributor plate must be adjusted , By means of appropriate control algorithms, such processes can also be reproducibly automated.
Beispiel 5: Einstellung der optimalen Prozessluftmenαe:Example 5: Setting the optimal process air quantity:
Auch bei festgelegter Position einer Leiteinrichtung 6 (insbesondere Wursterrohrposition) kann die Ruidisierung im Prozess entsprechend der Prozessgasmenge variieren. Mithilfe des erfindungsgemäßen Messverfahrens lässt sich aber eine Prozessgasmenge ermitteln, bei welcher der Produktstrom im Bereich der Leiteinrichtung 6 (insbesondere im Wursterrohr) gleichmäßig ist. Zwar kann aufgrund einer leichten Geschwindigkeitsabhängigkeit der Messung ohne eine separate Kalibrierung des Messsystems bei unterschiedlichen Prozessgasmengen kein direkter quantitativer Rückschluss auf die im Produktstrom transportierte Partikelmenge getroffen werden, jedoch ermöglicht das Verfahren zuverlässige Rückschlüsse auf die Gleichmäßigkeit der Fluidisierung.Even with a fixed position of a guide 6 (in particular Wurster tube position), the Ruidisierung can vary in the process according to the amount of process gas. With the aid of the measuring method according to the invention, however, it is possible to determine a process gas quantity at which the product flow in the region of the guide device 6 (in particular in the Wurster tube) is uniform. Although no direct quantitative inference can be made to the amount of particles transported in the product stream due to a slight speed dependence of the measurement without separate calibration of the measuring system at different process gas quantities, however, the method allows reliable conclusions about the uniformity of the fluidization.
Ein Versuchsbeispiel ist in Fig. 5 gezeigt. Darin werden exemplarisch 30 kg Cellulose- pellets mit einem Durchmesser im Bereich von etwa 850 bis etwa 1000 μm bei Prozessgasmengen von 750 m3/h und 1000 m3/h fluidisiert. Die Luftmenge von 750 m3/h reicht noch nicht aus, um bei der gegebenen und für den Gesamtversuch notwendigen Wurster- rohrposition eine gleichmäßige Fluidisierung (bzw. Strömung) zu erreichen. Wird die Luftmenge auf 1000 m3/h erhöht, ergibt sich eine gleichmäßigere Fluidisierung des vorgelegten Produktes.An experimental example is shown in FIG. Therein, by way of example, 30 kg of cellulose pellets having a diameter in the range from about 850 to about 1000 μm are fluidized at process gas quantities of 750 m 3 / h and 1000 m 3 / h. The air volume of 750 m 3 / h is not enough to achieve even fluidization (or flow) at the given Wurster tube position, which is necessary for the overall test. If the amount of air is increased to 1000 m 3 / h, results in a more uniform fluidization of the submitted product.
Eine Überwachung und eventuelle automatische Regelung der Prozessgasmenge ist zum Beispiel notwendig, wenn Produkte infolge Klebrigkeit schlechter fließen und zur gleichmäßigen Fluidisierung während des Prozesses eine größere Prozessgasmenge benötigt wird. Ebenfalls gibt es Prozesse, bei denen die fluidisierten Teilchen eine großeMonitoring and eventual automatic control of the amount of process gas is necessary, for example, where products flow worse due to stickiness and a larger amount of process gas is needed for even fluidization during the process. There are also processes in which the fluidized particles have a large
Volumenänderung erfahren, was beispielsweise bei Auftragung großer Materialmengen der Fall sein kann. Hierbei ändert sich das Fluidisierverhalten des Produktes ebenfalls während des Prozesses und muss nachgeführt werden. Erfindungsgemäß wird das veränderte Fluidisierungsverhalten erkannt, und bei Bedarf kann eine (insbesondere automatische) Regelung der Prozessgasmenge erfolgen.Volume change experienced, which may be the case, for example, when applying large amounts of material. In this case, the fluidization behavior of the product also changes during the process and must be tracked. According to the invention, the changed fluidization behavior is recognized and, if necessary, one (in particular automatic) regulation of the process gas quantity.
Beispiel 6: Ermittlung der minimalen Füllmenge für Prozessbehälter: An einem weiteren Anwendungsbeispiel wird das erfindungsgemäße Messverfahren zur Bestimmung der minimal zulässigen Produktmenge in einem Prozessbehälter illustriert. Besonders bei Wirbelschichtprozessen in kleinem Maßstab wird eine Anlage mit sowenig wie möglich Produkt befüllt. Dies spart zu Beginn der Prozessentwicklung Kosten und die oft nur in geringen Mengen vorhandenen Ausgangsstoffe. Trotzdem ist es aber wichtig, dass das Produkt in der Prozesskammer optimal fluidisiert wird. Es darf daher dem Prozess im Bereich der Leiteinrichtung, insbesondere im Steigrohr, nicht zu wenig Produkt zur Verfügung stehen. Für eine spätere Übertragung der Prozessdaten auf den Pilot- oder Produktionsmaßstab wird idealerweise mit einer optimalen Fluidisation im Wursterrohr gerechnet und die Sprührate der Sprühdüse darauf hin ausgelegt. Ist im kleineren oder im größeren Maßstab die Fluidisation im Steigrohr nicht vergleichbar, so können die damit durchgeführten Berechnungen zu Prozess-Scale-Up oder -Scale-Down fehlerhaft sein. In der Praxis kann durch den Einsatz der Mikrowellen-Messtechnik die minimal zulässige Füllmenge für einen Wirbelschichtprozess ermittelt werden.Example 6 Determination of the Minimum Filling Quantity for Process Containers In a further example of application, the measuring method according to the invention for determining the minimum permissible product quantity in a process container is illustrated. Particularly in fluidized bed processes on a small scale, a plant is filled with as little product as possible. This saves costs at the beginning of the process development and the starting materials, which are often only available in small quantities. Nevertheless, it is important that the product is optimally fluidized in the process chamber. Therefore, there must not be too much product available to the process in the area of the guide, in particular in the riser. For a later transfer of the process data to the pilot or production scale, ideally an optimal fluidization in the sausage pipe is expected and the spraying rate of the spray nozzle is designed accordingly. If the fluidization in the riser pipe is not comparable on a smaller scale or on a larger scale, the calculations for process scale-up or scale-down performed therewith may be faulty. In practice, by using the microwave measuring technique, the minimum permissible filling quantity for a fluidized bed process can be determined.
In einem beispielhaften Versuch werden Zuckerpellets mit einem Durchmesser von 850- 1000 μm in einem 18" Wurster-Coating-Behälter schrittweise eingefüllt. Nach jeder Pelletzugabe wird das Produkt bei einer Zuluftmenge von 1000 m3/h jeweils zwei Minuten lang fluidisiert. Der Abstand von Anströmbodenplatte zum Wursterrohr beträgt 50 mm. Gemäß Fig. 6 zeigt sich ein Anstieg des Mittelwertes des Messsignals, je mehr Pellets vorgelegt werden. Das Wursterrohr füllt sich immer mehr, bis bei einer Vorlagemenge ab 20 kg Pellets ein Plateau erreicht wird. Für diese Prozessbedingungen wäre folglich eine Pelletmenge von 20 kg die minimal mögliche Menge, bei der Scale-Up- oder Scale-Down- Berechnungen verlässlich durchgeführt werden können.In an exemplary experiment, sugar pellets with a diameter of 850-1000 μm are filled in stages in a 18 "Wurster coating container After each addition of pellets, the product is fluidized for two minutes at an intake air volume of 1000 m 3 / h The bottom plate of the Wurster tube is 50 mm, which shows an increase in the mean value of the measured signal as more pellets are fed in. The Wurster tube fills more and more until a plateau is reached for a quantity of 20 kg or more of pellets consequently a pellet quantity of 20 kg the minimum possible quantity at which scale-up or scale-down calculations can be performed reliably.
/ Ansprüche / Claims

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zur Messung, Überwachung und/oder Regelung gerichteter Produktbewegungen fluidisierter Produkte in Prozessanlagen (1 ) ausgewählt aus Wirbel- und Strahlschichtanlagen während eines Sprühverfahrens zum Coaten und/oder Granulieren, welches beinhaltet, dass mit Hilfe von ein oder mehreren Mikrowellensensorvorrichtungen (8) - insbesondere berührungslos - Mikrowellenstrahlung auf einen oder mehrere Produktströme eingestrahlt wird, von den Partikeln des jeweiligen Produktstroms reflektierte Mikrowellenstrahlung em- pfangen wird und aufgrund der empfangenen Mikrowellenstrahlung ein Messsignal zur Charakterisierung des Produktstroms gebildet und ausgegeben wird.Method for measuring, monitoring and / or regulating directional product movements of fluidized products in process plants (1) selected from vortex and spouted bed installations during a coating and / or granulation spray process, which comprises using one or more microwave sensor devices (8) - In particular contactless - microwave radiation is irradiated to one or more product streams, is received from the particles of the respective product stream reflected microwave radiation and due to the received microwave radiation, a measurement signal for characterizing the product flow is formed and output.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Einkoppelung der Mikrowellenstrahlung im Außenbereich des Produktstroms oder der Produktströme vorgenommen wird.2. The method of claim 1, wherein the coupling of the microwave radiation in the outer region of the product stream or the product streams is made.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei ein oder mehrere Mikrowellensensorvorrichtungen (8) verwendet werden, die jeweils eine Sende- und eine Empfangseinheit je Messstelle kombiniert aufweisen.3. The method according to any one of claims 1 or 2, wherein one or more microwave sensor devices (8) are used, each having a transmitting and a receiving unit combined per measuring point.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Einkopplung der Mikrowellenstrahlung über einen oder mehrere Hohlleiter (9) durchgeführt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the coupling of the microwave radiation via one or more waveguide (9) is performed.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei je Mikrowellensensorvorrichtung (8) eine Sende- und eine Empfangseinheit und ein Hohlleiter (9) verwendet werden, und wobei jeder Hohlleiter (9) am distalen Ende (13) durch eine für die Mikrowellenstrahlung ausreichend durchlässige Abdeckung verschlossen ist.5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein each microwave sensor device (8) a transmitting and a receiving unit and a waveguide (9) are used, and wherein each waveguide (9) at the distal end (13) by one for the microwave radiation sufficiently permeable cover is closed.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Einkoppelung der Mikrowellenstrahlung in den zu untersuchenden Produktstrom jeweils senkrecht oder annähernd senkrecht zur Hauptrichtung des Produktstroms durchgeführt wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the coupling of the microwave radiation in the product stream to be examined is carried out in each case perpendicular or approximately perpendicular to the main direction of the product stream.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Einkoppelung der Mikrowellenstrahlung an einer oder mehreren Leiteinrichtungen (6), die innerhalb der Außenwandung (16) des Behälters der Prozessanlage (1) vorgesehen sind, vorgenommen wird, und wobei die Einkoppelung über Hohlleiter (9) vorgenommen wird, wobei das oder die distalen Enden (13) des oder der Hohlleiter (9) derart angebracht sind, dass sie jeweils eine Wandung (10) der ein oder mehreren Leiteinrichtungen (6) durchdringen und ihr distales Ende (13) etwa bündig mit der dem Produktstrom zugewandten Fläche der jeweiligen Leiteinrichtungs-Wandung dem Produktstrom zugewandt ist, während das proximale Ende (12) jeweils auf der nicht dem Produktstrom zugewandten Seite der Leiteinrichtungs-Wandung vorgesehen ist.7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the coupling of the microwave radiation to one or more guide means (6) which are provided within the outer wall (16) of the container of the process plant (1) is made, and wherein the coupling via Waveguide (9) is made, wherein the one or more distal ends (13) of the waveguide (9) or so are mounted such that they respectively penetrate a wall (10) of the one or more guide devices (6) and their distal end (13) faces the product flow approximately flush with the surface of the respective guide wall facing the product flow, whereas the proximal end (13) 12) is provided in each case on the non-product flow side facing the Leiteinrichtungs wall.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Verfahren in solchen Wirbel- oder Strahlschichtanlagen durchgeführt wird, bei denen der zu messende, zu überwachende und/oder zu regelnde Produktstrom entgegen der Schwerkraft gerichtet ist, insbesondere im wesentlichen nach oben.8. The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the method is carried out in such vortex or spouted systems in which the product to be measured, monitored and / or regulated product flow is directed against gravity, in particular substantially upwards.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Sprühen im Rahmen des Sprühverfahrens über ein oder mehrere Sprühdüsen (4) in Form von Ein- oder Mehrstoffdüsen, die im Bereich eines oder mehrere Anströmböden vorgesehen sind, im wesentlichen nach oben durchgeführt wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the spraying is carried out in the context of the spraying process via one or more spray nozzles (4) in the form of single or multi-fluid nozzles, which are provided in the region of one or more distributor plates, substantially upwards ,
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei es sich bei der Prozessanlage (1 ) um eine nach dem Bottom-Spray- Verfahren arbeitende Wurster-Anlage mit einem oder mehreren Wursterrohren als Leiteinrichtungen (6) handelt.10. The method according to any one of claims 1 to 9, wherein it is in the process plant (1) is a working on the bottom spray process Wurster plant with one or more sausage pipes as guide devices (6).
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Produktstrom aus Partikeln mit einer Größe von 50 μm bis 25 mm besteht.11. The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the product stream consists of particles having a size of 50 microns to 25 mm.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , wobei der Produktstrom aus Partikeln mit einer Größe von 200 μm bis 10 mm besteht.12. The method of claim 11, wherein the product stream consists of particles having a size of 200 microns to 10 mm.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Produktstrom aus Pellets, beschichteten Pellets, Tabletten, Granula, Kapseln, Extrudaten, Kristallen, Pulver, anderen partikulären Materialien oder entsprechend kleinen Gegenständen besteht.13. The method according to any one of claims 1 to 12, wherein the product stream consists of pellets, coated pellets, tablets, granules, capsules, extrudates, crystals, powders, other particulate materials or correspondingly small objects.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei die reflektierte Mikrowellenstrahlung hinsichtlich Frequenz und Amplitude ausgewertet wird.14. The method according to any one of claims 1 to 11, wherein the reflected microwave radiation is evaluated in terms of frequency and amplitude.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, welches hinsichtlich der Mikrowellenstrahlung frequenzselektiv durchgeführt wird.15. The method according to any one of claims 1 to 14, which in terms of Microwave radiation is performed frequency selective.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem eine Auswertung des oder der erhaltenen Messsignale mittels einer jeweils mit der oder den Mikrowellensensorvorrichtungen (8) verbundenen Auswerteelektronik und/oder einer Auswerte- und Steuereinheit, wobei bei letzterer die Messergebnisse auch direkt zur Regelung der Anlage verwendet werden können, vorgenommen wird.16. The method according to any one of claims 1 to 15, wherein an evaluation of the or the obtained measurement signals by means of a respectively connected to the or the microwave sensor devices (8) evaluation and / or an evaluation and control unit, wherein in the latter the measurement results also directly to Regulation of the plant can be used is made.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Messung mit einer Filterzeit oder Abtastrate von 0,2 bis 200 Sekunden erfolgt.17. The method according to any one of claims 1 to 16, wherein the measurement is carried out with a filter time or sampling rate of 0.2 to 200 seconds.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die eingestrahlte Mikrowellenstrahlung eine Frequenz von 1 bis 100 GHz hat.18. The method according to any one of claims 1 to 17, wherein the irradiated microwave radiation has a frequency of 1 to 100 GHz.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die eingestrahlte Mikrowellenstrahlung eine Frequenz von 24,125 GHz ± 100 MHz hat.19. The method according to any one of claims 1 to 18, wherein the irradiated microwave radiation has a frequency of 24.125 GHz ± 100 MHz.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei eine Kalibrierung der erhaltenen Messsignale für eine Prozessanlage einer bestimmten Größe vorgenommen wird und die gewonnenen Daten und Informationen auf Anlagen mit kleineren oder größeren Dimensionen übertragen werden.20. The method according to any one of claims 1 to 19, wherein a calibration of the obtained measurement signals for a process plant of a certain size is made and the data and information obtained are transferred to facilities with smaller or larger dimensions.
21. Verwendung einer oder mehrerer Mikrowellensensorvorrichtungen (8) in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20.21. Use of one or more microwave sensor devices (8) in a method according to one of claims 1 to 20.
22. Verwendung nach Anspruch 21 , wobei jede Mikrowellensensorvorrichtung (8) eine Sende- und eine Empfangseinheit und einen Hohlleiter aufweist.22. Use according to claim 21, wherein each microwave sensor device (8) has a transmitting and a receiving unit and a waveguide.
23. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 22, bei der es sich um eine Prozessanlage (1) zum Coaten und/oder Granulieren in Form einer Wirbelschicht- oder Strahlschichtanlage mit ein oder mehreren Sprühdüsen (4) und ein oder mehreren Leiteinrichtungen (6) handelt und die mindestens eine Mikrowellensensorvorrichtung (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine innerhalb der Prozessanlage (1) gelegene Wandung (10) einer der genannten Leiteinrichtungen (6) eine einer vorgesehenen gerichteten23. A device for carrying out a method according to one of claims 1 to 22, wherein it is a process plant (1) for coating and / or granulation in the form of a fluidized bed or jet bed system with one or more spray nozzles (4) and one or more Guiding devices (6) and having at least one microwave sensor device (8), characterized in that at least one within the process plant (1) located wall (10) of one of said guide devices (6) one of the intended directed
Produktbewegung (7) in Form eines Produktstroms zugewandte Einkoppe- lungsstelle für von einer solchen Mikrowellensensorvorrichtung (8) abgestrahlte Mikrowellenstrahlung und mindestens eine einem vorgesehenen Produktstrom zugewandte Einkoppelungsstelle für von Partikeln eines solchen Produktstroms reflektierte Mikrowellenstrahlung aufweist.Product movement (7) in the form of a product stream facing Einkoppe- Having location for such a microwave sensor device (8) radiated microwave radiation and at least one intended product flow for a coupling point for reflected from particles of such a product stream microwave radiation.
24. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 22, bei der es sich um eine Prozessanlage (1) zum Coaten und/oder Granulieren in Form einer Wirbelschicht- oder Strahlschichtanlage handelt und die mindestens eine Mikrowellensensorvorrichtung (8) aufweist, insbesondere dafür eingerichtet, dadurch gekennzeichnet, dass sie an mindestens einer Begrenzung ausgewählt aus der Außenwandung (16), Anströmböden (3) und/oder innerhalb der Prozessanlage gelegenen Leiteinrichtungen (6) mindestens eine einer vorgesehenen gerichteten Produktbewegung (7) in Form eines Produktstroms zugewandte Einkoppelungsstelle für von einer solchen Mikrowellensensorvorrichtung (8) abgestrahlte Mikrowellenstrahlung und mindestens eine einem vorgesehenen Produktstrom zugewandte Einkoppelungsstelle für von Partikeln eines solchen Produktstroms reflektierte Mikrowellenstrahlung aufweist24. An apparatus for carrying out a method according to one of claims 1 to 22, which is a process installation (1) for coating and / or granulation in the form of a fluidized bed or jet bed installation and which has at least one microwave sensor device (8), in particular arranged thereon, characterized in that they at least one boundary selected from the outer wall (16), the distributor plates (3) and / or located within the process plant guide devices (6) at least one of a planned directional product movement (7) in the form of a product stream facing coupling point for microwave radiation radiated by such a microwave sensor device (8) and at least one coupling point facing a product flow intended for microwave radiation reflected from particles of such a product flow
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass sie neben dem mindestens einen Anströmboden auch mindestens einen offen- und verschließbaren seitlichen Ausgang zur Produktentnahme aufweist.25. The apparatus according to claim 24, characterized in that it also has at least one open and closable side outlet for product removal in addition to the at least one distributor plate.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessanlage zur Erzeugung eines im wesentlichen horizontalen zirkulären Produktstroms mittels mindestens eines entsprechend ausgestalteten Anströmbodens ausgestattet ist und mindestens einen seitlichen offen- und verschließbaren Ausgang zur seitlichen Produktentnahme aufweist.26. The device according to claim 25, characterized in that the process plant is equipped to produce a substantially horizontal circular product flow by means of at least one appropriately designed inflow floor and having at least one side open and closable outlet for lateral product removal.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22 unter Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, welches beinhaltet, dass die Produktentnahme - insbesondere automatisch - bei Eintritt oder Erreichen einer bestimmten Eigenschaft des Produktstroms bzw. eines entsprechenden resultierenden Messsignals der Mikrowellensensorvorrichtung durch den mindestens einen offen- und verschließbaren seitlichen Ausgang bewirkt bzw. vorgenommen und/oder beendet wird. / Zusammenfassung 27. The method according to any one of claims 1 to 22 using a device according to claim 25 or 26, which includes that the product removal - in particular automatically - when entering or reaching a certain property of the product stream or a corresponding resulting measurement signal of the microwave sensor device by the at least causes an open and closable lateral output or made and / or terminated. / Summary
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