Bewältigung von Feuchtigkeitsproblemen bei Pulvern

Dieses Webinar, präsentiert von Dr. Zachary Cartwright, leitender Lebensmittelwissenschaftler bei AQUALAB, befasst sich mit den Herausforderungen des Feuchtigkeitsmanagements in pulverförmigen Produkten in verschiedenen Branchen, darunter Lebensmittel, Pharmazeutika und Kosmetika. Die Präsentation behandelt die folgenden Schlüsselthemen:

• Einführung in die Herausforderungen durch Feuchtigkeit in Pulvern: Diskussion über die gängigen Pulverarten in verschiedenen Branchen (z. B. Milchpulver, Laktose, Talk und Glimmer) und die damit verbundenen Feuchtigkeitsprobleme, mit denen sie konfrontiert sind.
• Verhinderung physikalischer Übergänge: Untersuchung der Phasen Verklumpung Verbackung Pulvern sowie der Bedeutung der Ermittlung des kritischen Wasseraktivität zur Vermeidung eines Verlusts der Fließfähigkeit anhand praktischer Beispiele wie Proteinpulver und Reiskleieextrakt.
• Feuchtemigration: Eine Erläuterung, wie Feuchtigkeit von Bereichen mit hoher zu Bereichen mit niedriger Wasseraktivität wandert, sowie Strategien zur Verhinderung dieser Migration, einschließlich Beispielen und Animationen, die den Prozess anhand von Pulvern wie Molkenprotein veranschaulichen.
• Bestimmung struktureller Veränderungen: Verständnis der Unterschiede zwischen kristallinen und amorphen sowie wasserfreien und hydratisierten Pulverformen anhand von Beispielen wie Saccharose und Calciumchlorid.
• Herausforderungen in der Produktion: Bewältigung häufiger Produktionsprobleme wie Präzision bei der Feuchtigkeitssteuerung, Reduzierung von Schwankungen, Vermeidung von Nacharbeiten und Energieverbrauch sowie Lösungen wie Automatisierung und Bedienerschulungen.
• Der ΔT-Ansatz: Eine detaillierte Erläuterung der ΔT-Methode zur Korrektur von Feuchtigkeitsschwankungen während der Produktion, einschließlich ihrer wissenschaftlichen Funktionsweise und der Vorteile der Automatisierung und Echtzeit-Rückmeldung über Dashboards.
• AQUALAB-Lösungen: Vorstellung der Produkte und Dienstleistungen von AQUALAB, wie beispielsweise AQUALAB 4TE, VSA, MAT-Software und SKALA Dry, als Lösungen für diese feuchtigkeitsbedingten Herausforderungen.

Das Webinar endet mit Kontaktinformationen, zusätzlichen Ressourcen und einer Frage-und-Antwort-Runde.

Transkript, zur besseren Verständlichkeit bearbeitet

Dr. Zachary Cartwright: Hallo zusammen. Wir beginnen gleich in einer Minute. Vielen Dank, dass Sie gekommen sind, um sich mit den Herausforderungen der Feuchtigkeit in Pulvern auseinanderzusetzen. Bevor wir beginnen, noch ein paar organisatorische Hinweise.

Zunächst einmal, mein Name ist Zachary Cartwright. Ich bin leitender Wissenschaftler bei AquaLab. Ich möchte mich ganz herzlich bei Ihnen dafür bedanken, dass Sie hier sind und einen Teil Ihres Tages damit verbringen, an unserem Webinar teilzunehmen. Wir haben schon seit einiger Zeit kein Webinar mehr veranstaltet, vielleicht seit ein oder zwei Jahren, aber wir haben viele Anfragen erhalten, dies wieder aufzunehmen und dieses spezielle Thema zu behandeln.

Wenn Sie Themenvorschläge oder Feedback zu diesem neuen Format haben, teilen Sie uns diese bitte mit. Wir freuen uns über Ihre Rückmeldung und möchten diese weiterhin verbessern.

Ja. Ich werde später eine Aufzeichnung davon zur Verfügung stellen. Wir werden sie zusammen mit einer Kopie meiner Folien per E-Mail versenden. Außerdem werden wir sie zu gegebener Zeit auf unserer Website veröffentlichen. Wenn Sie sie jedoch noch früher benötigen oder aus irgendeinem Grund nicht erhalten sollten, wenden Sie sich bitte direkt an mich. Meine E-Mail-Adresse finden Sie hier auf dem Bildschirm. Ich schicke Ihnen gerne eine Kopie zu.

Hier ist meine Kontaktadresse, bitte notieren Sie sie sich jetzt. Sie finden sie auch am Ende der Präsentation.

Natürlich werde ich am Ende Fragen entgegennehmen und versuchen, auch zwischendurch einige Fragen zu beantworten. Sollten wir jedoch aus irgendeinem Grund nicht auf Ihre konkrete Frage eingehen können, wenden Sie sich bitte erneut an uns, damit wir sicherstellen können, dass diese beantwortet wird. Nun, lassen Sie uns beginnen. Wir werden heute etwa dreißig bis vierzig Minuten hier sein, mit einer Frage-und-Antwort-Runde am Ende.

Pulver sind heute in vielen Branchen zu finden. Natürlich auch in der Lebensmittelindustrie, beispielsweise in Form von Milchpulver oder Molkenproteinpulver, Kakaopulver, Maisstärke und so weiter. Ich bin mir sicher, dass Ihnen viele dieser Produkte bekannt sind, aber auch in anderen Branchen werden Pulver verwendet. Vielleicht sind Sie heute aus der Pharmaindustrie zu uns gekommen und arbeiten mit Produkten wie Laktose und mikrokristalliner Cellulose, vielleicht Magnesiumstearat oder einer anderen Art von Pulver.

Oder vielleicht kommen Sie heute aus der Kosmetikindustrie zu uns und arbeiten mit Produkten wie Talkum, Maisstärke, Reispuder oder ähnlichen Stoffen. In all diesen Branchen gibt es Pulver, und die Herausforderungen sind ähnlich, unabhängig davon, um welche Art von Pulver es sich handelt oder in welcher Branche Sie tätig sind. Wenn ich mich mit Teams treffe, um über Pulver zu sprechen, sind dies in der Regel die größten Herausforderungen, von denen ich höre. Dazu gehört beispielsweise der Versuch, physikalische Übergänge zu verhindern.

Das kann zum Beispiel das Klumpen oder Verbackung der Verlust der Fließfähigkeit eines Pulvers sein. Ich denke, das ist in der Regel die größte Herausforderung, mit der wir konfrontiert sind. Aber vielleicht beschäftigen Sie sich auch mit der Haltbarkeit der Verpackung und suchen nach einer Möglichkeit, Haltbarkeit schnell vorherzusagen Haltbarkeit zu verstehen, ob Sie für jedes der Pulver und Produkte, an denen Sie arbeiten, die richtige Verpackung verwenden. Wenn Sie Pulver miteinander mischen, beschäftigt Sie vielleicht Feuchtemigration verschiedenen Komponenten oder verschiedenen Pulvern und Sie fragen sich, wie sich die endgültige Feuchtigkeit oder die endgültige Wasseraktivität dem Mischen der einzelnen Bestandteile entwickelt.

Viele Teams, mit denen sie sich treffen, beschäftigen sich mit Hygroskopizität. Sie wünschen sich eine wirklich effektive und eindeutige Methode, um zu bestimmen, wie ein Pulver in verschiedenen Umgebungen Feuchtigkeit aufnimmt, und um die Hygroskopizität Pulver oder verschiedener Hilfsstoffe miteinander zu vergleichen. Natürlich spielt auch die Temperatur immer eine Rolle, und es ist wichtig zu verstehen, wie Temperaturänderungen zu Veränderungen der Qualität oder sogar der Sicherheit verschiedener Produkte führen können.

Manchmal möchten Sie vielleicht die Struktur untersuchen, um herauszufinden, ob etwas kristallin ist oder ob es sich zu einem Hydrat entwickeln wird. Und schließlich kann die Herstellung von Pulvern manchmal sehr schwierig und knifflig sein, wenn es darum geht, eine gleichbleibende Qualität zu erzielen und Nacharbeit und Produktverluste so weit wie möglich zu vermeiden. Wenn ich Sie heute hier hätte und direkt mit Ihnen sprechen könnte, würde ich gerne wissen, welche dieser Herausforderungen für Sie besonders wichtig sind. Warum sind Sie heute hier? Was ist für Sie das größte Problem? Vielleicht können Sie es hier im Chat schreiben, damit ich wirklich verstehen kann, welches dieser Themen für Sie und Ihr Team heute am wichtigsten ist.

Wenn wir heute fortfahren, haben wir drei Hauptziele. Zunächst wollen wir jede dieser Herausforderungen verstehen. Wir wollen den eigentlichen Grund für die Herausforderung ergründen und erkennen, dass alle Herausforderungen, die auf der vorherigen Folie aufgeführt wurden, in gewisser Weise mit dem Wasser in diesen Produkttypen zusammenhängen. Anschließend wollen wir darüber sprechen, wie diese Herausforderungen mithilfe der richtigen Erkenntnisse zur Feuchtigkeit bewältigt werden können. Und der Grund, warum ich „richtig“ sage, ist, dass ich so viele Teams sehe, die versuchen, diese Herausforderungen allein anhand des Feuchtigkeitsgehalts zu bewältigen, dabei ist ein Verständnis der Wasseraktivität der Feuchtigkeitssorptionsisothermen erforderlich, um die zuvor von mir aufgeführten Herausforderungen wissenschaftlich zu bewältigen.

Und schließlich möchten wir einige verfügbare Lösungen untersuchen und über verschiedene Technologien, Software und Erkenntnisse sprechen, die Ihnen zur Verfügung stehen, damit Sie diese Herausforderungen schnell überwinden können und sie Sie nicht länger um den Schlaf bringen und Ihnen Kopfzerbrechen bereiten. Wir möchten sicherstellen, dass wir diese Probleme so schnell wie möglich lösen können.

Heute werde ich also direkt zum Thema kommen. Ich werde auf jede dieser Herausforderungen eingehen und jedes dieser Ziele durchgehen. Am Ende werden wir uns dann den Lösungen zuwenden.

Die erste Herausforderung bestand also darin, physikalische Übergänge zu verhindern. Und damit meine ich im Grunde genommen, jegliche Verklumpung Verbackung den Verlust der Fließfähigkeit zu verhindern.

Wenn ein Pulver also Feuchtigkeit oder einer Umgebung mit höherer Luftfeuchtigkeit ausgesetzt ist, nimmt es natürlich Wasserdampf auf. Dieser Vorgang verläuft im Wesentlichen in fünf verschiedenen Schritten. Zunächst gibt es eine Benetzungsphase, in der es zu einer geringen anfänglichen Feuchtigkeitsaufnahme kommen kann; anschließend kann das Pulver etwas klebrig werden. Dann kann es zu Verklumpung Verbackung kommen.

Aber eigentlich Verbackung Verklumpung Verbackung erst dann richtig Fahrt Verbackung , wenn wir dieses Agglomerationsstadium erreichen. Sobald wir diesen Punkt erreicht haben, sind wir bereits zu weit gegangen. Je weiter man nach oben kommt und je mehr Feuchtigkeit weiterhin aufgenommen wird, desto stärker wird die Verdichtung. Und schließlich können wir den Punkt der Verflüssigung erreichen, an dem das Material beginnt, in flüssige Form überzugehen.

Dieser Prozess wird also von vielen verschiedenen Faktoren beeinflusst, vor allem von der Form und Größe der Partikel. Je kleiner die Partikel sind, desto schneller erreichen wir die Agglomerationsphase. Aber auch Faktoren wie Temperatur und Zeit spielen eine Rolle. Wenn die Temperatur steigt, kann dies bei einer niedrigeren relativen Luftfeuchtigkeit zu einer noch schnelleren Agglomeration führen. Darauf werden wir gleich noch näher eingehen. Auch die Zeit spielt eine Rolle: Je länger Sie sich bei einer bestimmten Temperatur und relativen Luftfeuchtigkeit aufhalten, desto schneller durchlaufen wir diese Phasen.

Schließlich beeinflussen auch Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung und sogar der ausgeübte Druck, wie schnell wir diese verschiedenen Phasen durchlaufen.

Was nun die Vorhersage des Sprengverhaltens angeht, so hängt dies von drei Hauptfaktoren ab: der Wasseraktivität Pulvers, der Temperatur, bei der das Pulver gelagert wird, und der Zeit, in der es verschiedenen Bedingungen ausgesetzt ist, die sich je nach Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit ändern.

Und um die kritische Wasseraktivität, die wir hier als RHC bezeichnen, genau zu bestimmen – also um genau zu wissen, wo diese kritische Wasseraktivität –, ist es wirklich wichtig, dass wir eine hochauflösende Feuchtigkeitssorptionsisotherme verwenden. Wenn Sie sich also mit Isothermen beschäftigen, werden Sie auf zwei Methoden stoßen, die verwendet werden. DDI, was für Dynamische Taupunkt-Isotherme steht, sowie DVS, was für Dynamische Dampfsorption steht. Und diese Grafik, die ich hier habe, veranschaulicht den Unterschied zwischen diesen beiden Methoden sehr gut.

Und ich möchte, dass Sie auf diese orangefarbene Kurve achten, die DDI, denn dies ist eine Kurve mit sehr hoher Auflösung, eine viel schnellere Isotherme als eine DVS-Kurve, die eher eine statische Kurve ist, die sich sehr gut für kinetische Tests eignet. Damit haben Sie eine Vorstellung vom Unterschied zwischen diesen beiden Kurven. Wir werden heute nicht näher auf Isothermen eingehen. Wir haben separate Anwendungshinweise und Webinare zu Isothermen.

Doch während wir heute weitermachen, möchte ich, dass Sie verstehen, dass wir bei Pulvern tatsächlich die Dynamische Taupunkt-Isotherme – kurz DDI – verwenden müssen, um wirklich zu charakterisieren, wie sie Feuchtigkeit in dynamischer Form aufnehmen.

Schauen wir uns nun ein Beispiel zur Bestimmung des kritischen Punktes an. In diesem ersten Beispiel betrachten wir ein Proteinpulver, bei dem wir Probleme mit Verklumpung Verbackung haben. Bei diesem Pulver wollen wir also zunächst die Feuchtigkeitssorptionsisotherme der DDI-Methode erstellen. Man sieht, dass wir bei einer sehr geringen Änderung der Feuchtigkeit einen enormen Bereich der Wasseraktivität haben Wasseraktivität dann einen Wendepunkt erreichen, an dem eine starke Feuchtigkeitsaufnahme stattfindet. Sobald wir die Isotherme haben, bilden wir die zweite Ableitung. Im Grunde nutzen wir diese Ableitung, um zu untersuchen, wie sich die Steigung dieser Kurve verändert. Und eigentlich suchen wir hier nach einem Maximum der zweiten Ableitung.

Wenn wir diesen Spitzenwert wieder mit der Wasseraktivität der Kurve in Verbindung bringen, sehen wir, dass bei Wasseraktivität von 0,67 die Agglomeration richtig in Schwung gekommen ist. Und wenn ich mir diese zweite Ableitung etwas genauer anschaue, würde ich sagen, dass dieses Pulver bis zu Wasseraktivität von etwa 0,5 sehr stabil ist. Dann tritt das anfängliche Verkleben auf, über das wir vor zwei Schiebereglern gesprochen haben. Sobald wir den Wert 0,67 erreichen, Verbackung die Agglomeration und Verbackung erst richtig ein.

Wenn es sich also um Ihr Proteinpulver handeln würde, um ein Pulver, an dem Sie gerade arbeiten, würden wir vielleicht eine Obergrenze von 0,5 als Spezifikation festlegen, auch wenn die kritische Wasseraktivität 0,67 Wasseraktivität . Sobald wir 0,67 erreicht haben, sind wir viel zu weit gegangen. Generell empfehle ich den Teams daher Folgendes: Sobald ihr wisst, wo diese Agglomeration oder dieser kritische Verbackung liegt, legt die Spezifikation vielleicht auf 0,1 Wasseraktivität unter diesem Wert fest, um uns einen kleinen Puffer zu verschaffen und sicherzustellen, dass wir niemals den Punkt erreichen, an dem wir die Fließfähigkeit verlieren.

Gut. Schauen wir uns ein zweites Beispiel an. Dieses Beispiel bezieht sich auf Reiskleieextrakt. Und dieses Beispiel ist wirklich interessant, denn wenn man die Isotherme betrachtet, sieht man tatsächlich, dass es hier mehrere Punkte gibt, an denen Feuchtigkeit aufgenommen wird.

Und tatsächlich sehen wir, wenn wir die zweite Ableitung dieser Kurve bilden, zwei kritische Punkte. Einen bei Wasseraktivität von 0,4 Wasseraktivität einen zweiten bei 0,63. Bei diesem zweiten Beispiel beobachten wir möglicherweise eine Verklumpung Verbackung einem Glasübergang bei dieser niedrigeren Wasseraktivität 0,4. Und wenn wir noch weiter in den höheren Bereich vordringen, sobald wir einen zweiten Punkt bei 0,63 erreichen, findet hier eine Kristallisation oder eine zweite Art von Übergang statt.

Generell gilt für jedes Pulver, dass wir unterhalb aller physikalischen Übergänge bleiben sollten. Und in diesem Fall – wenn Sie mit diesem Material arbeiten würden – sollten wir uns vielleicht im Bereich von etwa 0,3 Wasseraktivität bewegen, Wasseraktivität sicherzustellen, dass wir alle diese physikalischen Übergänge vermeiden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass wir bei der Untersuchung eines Pulvers eine Isotherme heranziehen, die hier im oberen Diagramm dargestellt ist. Wir nehmen die zweite Ableitung, die im unteren Diagramm dargestellt ist, und suchen nach Spitzenwerten. Diese Informationen verwenden wir, um die richtigen Spezifikationen für jedes der verschiedenen Pulver festzulegen, mit denen Sie arbeiten möchten.

Nun, was kristalline Pulver angeht, habe ich hier im Chat gesehen, dass jemand nach Kristallzucker und anderen kristallinen Substanzen gefragt hat.

Kristallpulver sind beispielsweise Salze oder Zucker, bestimmte Säuren und Vitamine oder sogar pharmazeutische Wirkstoffe.

Und diese sind wirklich einzigartig, weil sie keinerlei Feuchtigkeit aufnehmen. Stattdessen verbleibt die Feuchtigkeit an der Oberfläche, bis genügend Energie oder Wasseraktivität vorhanden ist, Wasseraktivität das Kristallgitter tatsächlich aufzubrechen. Und wenn dies geschieht, geht dieses kristalline Pulver sofort vom festen in den flüssigen Zustand über – diesen Vorgang bezeichnen wir als Deliqueszenz.

Wenn wir uns also die Isothermen beliebiger kristalliner Pulver ansehen, erkennen wir genau diese Form. Hier sehen wir also Natriumchlorid und auch Saccharose, die beide eine ähnliche Kurvenform aufweisen. Sie werden feststellen, dass über einen weiten Bereich der Wasseraktivität hinweg fast keine Feuchtigkeitsaufnahme stattfindet. Dann erreichen wir einen Deliqueszenzpunkt, an dem das Material plötzlich in Lösung geht. Diese Kurven weisen also eine ganz besondere Form auf, und es ist wirklich einfach, den Deliqueszenzpunkt bei dieser Art von Proben genau zu bestimmen.

Bei kristallinen Pulvern kann es zu „Kicking“ und Verbackung kommen. Dies tritt vor allem bei Schwankungen der relativen Luftfeuchtigkeit auf. Wenn also die relative Luftfeuchtigkeit immer wieder von einem hohen zu einem niedrigen Wert wechselt, durchlaufen wir im Grunde immer wieder diese Zyklen von Delikveszenz und Kristallisation. Dabei beginnen sich Brücken zwischen den verschiedenen Partikeln oder Kristallen in solchen Pulvern zu bilden, was dann zu Klumpenbildung und Verbackung führen kann. Um dies zu untersuchen, empfiehlt sich der Einsatz eines Isothermengenerators oder eines Dampfsorptionsanalysators, mit dem man verschiedene relative Luftfeuchtigkeiten einstellen und zwischen diesen hin- und herwechseln kann, um festzustellen, wie diese Zyklen zu Klumpenbildung und Verbackung führen können.

Eine weitere Sache, die ich hier erwähnen möchte und die ich wirklich interessant finde, ist der Zersetzungspunkt einer Mischung. Wenn man also zwei verschiedene Arten von kristallinen Pulvern nimmt und sie miteinander vermischt, kann dieser Zersetzungspunkt manchmal sogar niedriger sein als die Zersetzungspunkte der einzelnen Komponenten. Und das ist einfach ein wirklich interessantes Phänomen. Wenn Sie jemand sind, der wirklich versteht, warum das so ist, würde ich mich sehr freuen, das mit Ihnen genauer zu besprechen.

In Ordnung. Bei unserer zweiten Herausforderung dreht sich alles um Haltbarkeit Verpackung. Wenn man also ein Pulver herstellt, das frei fließend ist, ist das Schlimmste, was passieren kann, dass es beim Verpacken und auf dem Weg zum Kunden oder Endverbraucher verklumpt und zusammenklebt. Daher ist es äußerst wichtig, dass wir es richtig verpacken und genau festlegen, welche Verpackungsanforderungen für jedes der Pulver gelten, an denen Sie arbeiten.

Wir können dies mithilfe des Diffusionsgesetzes von Fick tun. Die Gleichungen sind hier auf dem Bildschirm zu sehen. Es handelt sich um bekannte, vielfach veröffentlichte Gleichungen. Sie wurden nicht von Aqualab entwickelt, aber wir haben sie in eine Form gebracht, in einen Rechner, der wirklich einfach zu bedienen ist, und wir werden uns das gleich ansehen.

Ein weiterer wichtiger Aspekt, bei dem ich häufig Fehler beobachte, ist die Verwendung des richtigen Feuchtigkeitsmodells für diese Art von Berechnungen und Vorhersagen.

Wenn wir diesen Ansatz verwenden, können wir verschiedene Arten von Verpackungen berücksichtigen, einschließlich der Oberfläche der Verpackung und der Menge des Produkts im Inneren der Verpackung. Wir können verschiedene Lagerbedingungen berücksichtigen, also unterschiedliche Temperaturen, relative Luftfeuchtigkeit und Luftdruck. Und schließlich berücksichtigen wir die Sorptionseigenschaften und wandeln diese in ein Modell um, ebenso wie den kritischen Punkt oder den kritischen Grenzwert, den Sie für das Pulver festgelegt haben, um sicherzustellen, dass es frei fließend ist oder dass in diesen Produkttypen keine Mikroorganismen wachsen. Also die

Der erste Schritt besteht darin, den kritischen Punkt zu bestimmen und dann die richtige Spezifikation festzulegen. Schauen wir uns dazu ein Beispiel für Kakaopulver an. Und für Kakaopulver sieht die Isotherme wie folgt aus. Auch hier nehmen wir wieder die zweite Ableitung.

Wir suchen nach einem Maximalpunkt dieser zweiten Ableitung, der bei Wasseraktivität 0,46 auftritt. Anhand dieser Information werde ich dann einen oberen Grenzwert von 0,36 festlegen. Damit verschaffe ich mir wieder einen kleinen Spielraum, um sicherzustellen, dass ich die Klebe- oder Agglomerationsphasen während der Kicking- und Verbackung niemals erreiche.

Der zweite Schritt – und auch hier sehe ich oft die meisten Fehler – besteht darin, das richtige Modell und den richtigen Wasseraktivität auszuwählen. Nehmen wir also an, hier ist unsere Isotherme, und das sind verschiedene Modelle, die wir verwenden können. Hier gibt es drei verschiedene Modelle: ein lineares Modell, ein DLP-Modell und ein GAB-Modell. Es wurden bereits über hundert Modelle veröffentlicht.

Und im Allgemeinen verwenden wir hier bei AquaLab das DLP, das Double Log Polynomial Model. Und Sie können es hier hinter den Daten sehen. Die Rohdaten sind die grünen Datenpunkte, aus denen die Isotherme erstellt wird. Und dann ist das Modell hier in Blau dargestellt.

Und Sie sehen, dass es ziemlich gut zu den Daten passt. Wenn Sie jedoch näher hinschauen, werden Sie feststellen, dass das Modell bei Feuchtigkeit und Wasseraktivität zunächst ansteigt, dann bei der Feuchtigkeit leicht abfällt, bevor es wieder ansteigt. Wir möchten aber eigentlich, dass dieses Modell von links nach rechts stets ansteigt. Wenn wir das jetzt nicht korrigieren, erhalten wir Berechnungen, die nicht wirklich Sinn ergeben.

Um das zu beheben, muss ich lediglich einen kleineren Datenbereich auswählen – vielleicht einen, der für die von mir gewünschten Haltbarkeit sinnvoll ist – und dann das Modell erneut darauf anwenden. Es handelt sich also um denselben Datensatz. Ich habe lediglich einen kleineren Ausschnitt ausgewählt und werde nun einfach den DLP verwenden. Und wie erwartet steigt der Modellwert von links nach rechts immer an.

Okay. Nachdem ich das Modell korrigiert habe, können wir nun unseren Taschenrechner verwenden und einige Berechnungen durchführen.

Das ist unser Haltbarkeit , der in der Software „Moisture Analysis Toolkit“ enthalten ist. Darauf werden wir am Ende dieses Webinars noch etwas näher eingehen. Schauen wir uns also zunächst einmal ein Beispiel an. Nehmen wir an, dieses Kakaopulver wird bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 65 Prozent gelagert.

Nehmen wir an, die Temperatur liegt bei etwa 25 Grad Celsius (Raumtemperatur), und wir befinden uns auf Meereshöhe. Wir geben einfach die gesamte Trockenmasse des Produkts in der Verpackung, die Oberfläche der Verpackung und schließlich die aktuelle Wasserdampfdurchlässigkeit ein. Dieser Wert sollte Ihnen bereits von Ihrem Verpackungslieferanten mitgeteilt worden sein. Es sollte sich nicht um einen geheimen Wert handeln. Er sollte Ihnen ohne Weiteres zur Verfügung stehen.

An dieser Stelle geben wir die anfängliche Wasseraktivität ein. Das ist die Wasseraktivität Zeitpunkt der Verpackung und damit der von uns festgelegte kritische Grenzwert. Ich verwende also wieder den Wert 0,36. Ich lasse mir einen kleinen Spielraum, bevor ich diesen kritischen Verbackung 0,46 erreiche.

Von hier aus wähle ich einfach in meiner Isotherme aus. Ich verwende diesen kleineren Bereich. Im Hintergrund wird daraus automatisch das DLP-Modell erstellt. Und wenn ich dann auf „Berechnen“ klicke, erhalte ich die Haltbarkeit.

In diesem Beispiel habe ich also 125 Tage Zeit, Wasseraktivität meine anfängliche Wasseraktivität unter den von mir festgelegten Bedingungen den kritischen Grenzwert Wasseraktivität . Sie sehen also, dass dies ein wirklich leistungsstarkes Werkzeug ist, denn ich habe vielleicht einen Tag gebraucht, um die Isotherme zu erstellen. Und jetzt kann ich all diese verschiedenen Parameter, die für mich von Bedeutung sind, sehr schnell ändern. Anstatt Monate auf beschleunigte Tests oder vielleicht sogar ein Jahr auf eine vollständige Haltbarkeit warten zu müssen, liefert mir dieses Tool wirklich schnell die Erkenntnisse, die ich brauche – insbesondere, weil ich versuche, innerhalb eines ganz bestimmten Wasseraktivität zu bleiben.

Es gibt verschiedene Versionen dieses Rechners, die für Sie hilfreich sein könnten. Mit diesem Rechner können wir beispielsweise die Wasseraktivität Zeitverlauf berechnen. Im Grunde sieht also alles gleich aus. Der Hauptunterschied besteht darin, dass ich die Anzahl der Tage unter einer bestimmten Bedingung eingeben kann.

Nehmen wir also an, ich lagere das Produkt sieben Tage lang unter dieser bestimmten Bedingung und möchte wissen, wie hoch die Wasseraktivität dieser Zeit ist. Auch hier verwende ich wieder dieselbe Isotherme, und diesmal ist das Ergebnis die Wasseraktivität. Mit diesem Rechner können Sie also verschiedene Phasen Ihres Prozesses simulieren – beispielsweise die Lagerung in Ihrem Lager, den Transport in einem heißen Amazon-Versandcontainer, die Lagerung im Regal und schließlich den Transport in die Umgebung Ihres Endverbrauchers. All diese Phasen weisen leicht unterschiedliche Bedingungen auf, und mit einem solchen Rechner können Sie wirklich genau nachvollziehen, wie Wasseraktivität die Wasseraktivität verändert.

Ich sehe hier eine Frage dazu, ob 0,36 die Vorgabe ist. Und ja, ich verwende 0,36 als meinen Grenzwert. Auch wenn das Abstoßen und Verbackung bei 0,46 Verbackung in Schwung kommen, möchte ich mir einen kleinen Puffer lassen und sicherstellen, dass ich nie dieses anfängliche Zusammenkleben habe.

Schließlich gibt es noch eine dritte Version dieses Rechners in derselben Software. In dieser letzten Version können wir genau berechnen, welche Wasserdampfdurchlässigkeit benötigen, um eine bestimmte Haltbarkeit zu erreichen. Auch hier sieht es also wieder sehr ähnlich aus. Der Hauptunterschied besteht darin, dass ich hier meine gewünschte Haltbarkeit eingebe.

Nehmen wir in diesem Beispiel also an, ich möchte unbedingt, dass das Produkt ein Jahr lang haltbar bleibt und dabei im richtigen Wasseraktivität bleibt. Ich verwende wieder dieselbe Isotherme und klicke auf „Berechnen“. Diesmal erhalte ich als Ergebnis die Wasserdampfdurchlässigkeit benötige, um diese Haltbarkeit zu erreichen. Diesen Wert könnt ihr also direkt an euren Verpackungsanbieter weitergeben, um sicherzustellen, dass ihr weder über- noch unterverpackt und wirklich den optimalen Punkt für jedes der Pulver oder jedes der Produkte trefft, mit denen ihr arbeitet. Ich sehe hier noch eine weitere wirklich gute Frage dazu, wie man ein Trockenmittelpäckchen oder vielleicht die Zugabe von Silikaten oder Ähnlichem einbeziehen würde.

Diese Gleichungen berücksichtigen das nicht. Aber meiner Erfahrung nach wird bei der Einbeziehung solcher Faktoren meist angegeben, dass sich die Haltbarkeit dadurch Haltbarkeit etwa fünfzig Prozent verlängern kann oder so ähnlich. Und das könnte man dann ebenfalls in die Berechnung einbeziehen. Mit unserer Ausrüstung gibt es möglicherweise auch Möglichkeiten, Trockenmittelpäckchen zusammen mit der Probe einzulegen, um wirklich zu untersuchen, inwieweit das Trockenmittelpäckchen dazu beitragen kann, diesen Prozess zu verlangsamen, oder wie es sogar den kritischen Punkt beeinflussen könnte.

Es gibt also einige Möglichkeiten, das zu untersuchen. Und wenn wir näher darauf eingehen möchten, stehe ich Ihnen nach diesem Webinar gerne für weitere Gespräche zur Verfügung.

Gut. Als Nächstes wollen wir darüber sprechen, wie man Feuchtemigration vermeiden und vorhersagen kann. Wenn Sie also jemand sind, der mehrere Pulver oder mehrere trockene Zutaten miteinander vermischt, dann könnte dieser Abschnitt für Sie sehr hilfreich sein. Denn immer, wenn Sie Pulver mischen, verändert sich die Wasseraktivität Endprodukts.

Glücklicherweise geschieht dies jedoch auf sehr vorhersehbare Weise. Dazu benötigen wir eine Isotherme für jede Zutat oder jede Komponente, die wir miteinander vermischen. Dann müssen wir dasselbe DLP-Modell verwenden, mit dem wir simulieren können, wie sich diese verschiedenen Stoffe miteinander vermischen. Nehmen wir zum Beispiel Molkenproteinpulver, um es einfach zu halten.

Nehmen wir an, wir haben nur drei Komponenten. Wir haben eine Molkenproteinmischung. Wir haben Maltodextrin und wir haben Sonnenblumenlecithin. Nehmen wir an, dass jede dieser Komponenten ihre eigene einzigartige Isotherme hat.

Jede hat ihre eigene, einzigartige Form. Und mithilfe dieses Modells können wir vorhersagen, wie Wasseraktivität die Wasseraktivität einpendeln Wasseraktivität , sobald alle diese Faktoren kombiniert sind und genügend Zeit zur Verfügung steht, um diesen Gleichgewichtspunkt zu erreichen. Zusammenfassend lässt sich also sagen: Wenn wir für jede Zutat eine Isotherme haben – und das können wir für beliebig viele Zutaten tun –, wählen wir in der Regel die fünf bis acht wichtigsten Zutaten aus. Wenn wir dies jedoch für jede einzelne Zutat tun und deren Isothermen vorliegen, können wir mithilfe der DLP-Modellierung die kombinierte Isotherme vorhersagen, die Sie hier auf Ihrem Bildschirm in Rot sehen, sowie die Wasseraktivität.

Da wir die Isotherme bereits vorhersagen können, können wir diese nutzen, um rückwärts zu rechnen und sogar verschiedene Haltbarkeit durchzuführen. Viele Teams, die diesen Ansatz verfolgen, erstellen daher eine interne Bibliothek mit Isothermen für ihre Pulver. Am Computer kann man dann simulieren und überlegen, was passieren wird, wenn man sie miteinander mischt, bevor man tatsächlich losziehen und all diese verschiedenen Stoffe physisch mischen muss.

Na gut. Bei der nächsten Aufgabe geht es darum, Hygroskopizität relative Hygroskopizität zu bestimmen.

Was Hygroskopizität betrifft, so ist dies die Neigung eines Stoffes, Feuchtigkeit aufzunehmen. Pulver tun dies in hohem Maße, insbesondere im Vergleich zu vielen anderen Produkten. Und die Menge an Wasser, die von Pulvern aufgenommen wird, hängt tatsächlich von der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit der Umgebung ab.

Eine DDI, also eine Dynamische Taupunkt-Isotherme, ist wirklich eine hervorragende Methode, um zu verstehen, wie dies funktioniert. Auch hier handelt es sich um ein sehr hochauflösendes Verfahren, mit dem man sich ein genaues Bild davon machen kann, wie verschiedene Pulver oder Hilfsstoffe Feuchtigkeit aufnehmen. Und das ist besonders wichtig. Wenn Sie in der pharmazeutischen Industrie tätig sind und versuchen, eine Auswahl unter verschiedenen Hilfsstoffen zu treffen, können Sie die DDI-Methode nutzen, um die Löslichkeit oder die Feuchtigkeitsaufnahmeeigenschaften von Hilfsstoffen genau zu untersuchen oder sogar verschiedene Sorptionskinetiken zu betrachten und genau zu bestimmen, wo es zur Delikveszenz kommt.

Ich habe hier also ein Beispiel. Das ist lediglich eine Liste verschiedener Hilfsstoffe oder Pulver, die man verwenden kann. Und um Hygroskopizität relative Hygroskopizität zu vergleichen, schauen wir uns einfach an, wie sich der Feuchtigkeitsgehalt in Abhängigkeit von der Wasseraktivität verändert. Im Grunde betrachten wir also nur die Steigung dieser verschiedenen Kurven.

Wenn wir uns das also ansehen, würde ich sagen, dass dieses „Cross Carmelos“ am hygroskopischsten ist. Es ist das hier in Rot. Und der Grund dafür ist, dass es die größte Steigung aufweist. Es nimmt am meisten Feuchtigkeit auf, je höher Wasseraktivität wird.

Während beispielsweise Mannitol – man sieht Mannitol hier, es ist etwas hinter den anderen in Dunkelblau versteckt. Aber Mannitol ist meiner Meinung nach nicht hygroskopisch, da es selbst bei sehr hoher Wasseraktivität nur eine sehr geringe Feuchtigkeitsaufnahme aufweist.

Andere Stoffe wie Saccharose, die kristallin ist, sind sehr wenig hygroskopisch, bis wir einen Zersetzungspunkt erreichen, an dem sie plötzlich in Lösung geht.

Ein aussagekräftiger Vergleich Hygroskopizität also von der Steigung dieser Kurven Hygroskopizität , aber auch vom Bereich der Wasseraktivität davon, welchen Abschnitt der Diagramme man betrachtet. Behalten Sie dies also im Hinterkopf, wenn Sie verschiedene Hilfsstoffe auswählen oder die Hygroskopizität verschiedenen Pulver vergleichen.

Okay. Kommen wir nun zu den Auswirkungen von Temperaturschwankungen und wie sich diese auf Qualität und Sicherheit auswirken können.

Was also die Temperatur betrifft: Wenn die Temperatur steigt, erhöht sich in der Regel auch die Wasseraktivität Produkte und Pulver. Dies senkt zudem die kritische Wasseraktivität sich Verbackung , an dem Klumpenbildung und Verbackung auftreten, oder sogar der Delikeszenzpunkt nach unten verschieben kann. Ein Beispiel, das ich immer gerne anführe, ist Milchpulver. Wenn wir eine Isotherme bei 15 Grad Celsius erstellen, tritt die Klumpenbildung bereits bei Wasseraktivität von etwa 0,5 ein.

Jede dieser Stufen entspricht jedoch einem Anstieg um fünf Grad bis hin zu vierzig Grad Celsius. Und bei vierzig Grad beginnt die Wasseraktivität sich in Richtung 0,3 zu bewegen. Das hilft uns also sehr gut zu verstehen, wie die Form der Kurve an diesem kritischen Punkt von der Temperatur beeinflusst wird.

Um den kritischen Punkt der Wasseraktivität einer beliebigen Temperatur vorherzusagen, benötigen wir mindestens zwei, wenn nicht sogar drei Isothermen, um erste Vorhersagen treffen zu können. Dies geschieht mithilfe der Clausius-Clapeyron-Gleichung. Dabei handelt es sich lediglich um ein mathematisches Modell, mit dem wir Dampfdruck einer beliebigen Temperatur abschätzen. Anschließend können wir zudem eine lineare Regressionsanalyse durchführen, um die Entwicklung über einen größeren Temperaturbereich hinweg zu extrapolieren.

Hier haben wir zum Beispiel Reispulver und zwei Isothermen, die wir bei 25 und 30 Grad Celsius erstellt haben. Bei Raumtemperatur, also bei 25 Grad, Wasseraktivität die Wasseraktivität 0,45, und der kritische Wert, unter dem wir bleiben müssen, liegt bei 0,55. Wenn ich die Gleichungen aus der vorherigen Folie verwende und diese Werte auf 35 Grad Celsius extrapoliere, sieht man, dass die Wasseraktivität nun über dem von uns ermittelten kritischen Wert Wasseraktivität .

Und wenn ich dies noch weiter extrapoliere, sehen wir, dass bei siebzig Grad Celsius die Wasseraktivität nun eine Sicherheitsgrenze überschritten Wasseraktivität und wir den mikrobiellen Grenzwert von 0,7 überschritten haben. Indem ich also all diese Daten wirklich extrapoliere, kann ich genau bestimmen und nachvollziehen, wo es zu Verbackung mit der Gerinnung und Verbackung kommen kann und wo im Zusammenhang mit der Temperatur ein Sicherheitsrisiko besteht. Natürlich ändert sich dies je nach Pulvertyp oder Rezeptur Sie arbeiten, aber ich denke, dies vermittelt Ihnen eine Vorstellung davon, wie Sie vorausschauend handeln und verstehen können, wie sich Temperaturänderungen auf Qualitäts- oder Sicherheitsaspekte bei einigen der von Ihnen verarbeiteten Pulver auswirken können.

Okay. Als Nächstes geht es um die Bestimmung struktureller Veränderungen. Denken Sie daran, dass es verschiedene Arten von Strukturen gibt, die wir untersuchen möchten. Und wenn wir uns eine Isotherme ansehen, wenn wir diesen Zusammenhang zwischen Wasseraktivität Feuchtigkeitsgehalt definieren, dann hängt dies tatsächlich von der Struktur des Produkts ab. Und wenn sich die Struktur verändert, werden wir unterschiedliche Trends in den Daten und in der Form der Isotherme beobachten.

Das könnte also für kristalline gegenüber amorphen Pulvern gelten, und wir können über den Grad des Übergangs sprechen, der zwischen diesen beiden verschiedenen Pulverarten stattgefunden hat, oder vielleicht arbeiten Sie mit einem wasserfreien gegenüber einem hydratisierten Produkt. Auch dies ist für die pharmazeutische Industrie sehr wichtig, insbesondere wenn Sie die Bildung von Hydraten verhindern möchten. Schauen wir uns also kurz ein Beispiel für jedes dieser Produkte an, beginnend mit kristallin gegenüber amorph.

Wenn wir uns also Saccharose ansehen, sieht eine kristalline Probe so aus. Denken Sie daran, dass Kristalle sehr strukturiert sind. Sie haben diese Molekülstruktur, die Sie hier in Orange sehen können. Und genau wie bei den zuvor betrachteten Kristallen gibt es fast keine Veränderung des Feuchtigkeitsgehalts. Wir erreichen einen Zersetzungspunkt, und dann geht dies plötzlich in Lösung über.

Betrachtet man dies jedoch in seiner amorphen Form, ist es nicht mehr so strukturiert wie zuvor. Es ist etwas zufälliger. Bei der zweiten Isotherme sieht man dann, dass es zunächst zu einem „Kicking“ und Verbackung kommen kann. Hier zeigt sich bei sehr geringer Wasseraktivität eine leichte Änderung der Steigung, Wasseraktivität weiter oben in der Kurve ein Deliqueszenzpunkt erreicht wird. Anhand der Form der Isotherme können wir also vielleicht wirklich nachvollziehen, um welche Art von Struktur es sich handelt.

Wenn wir uns nun die Hydratbildung ansehen, geht es hier um Calciumchlorid. Die Hydratbildung weist eine ganz besondere Form auf, die wir an einer Isothermenkurve erkennen können. In diesem Beispiel – und ich glaube, die Bezeichnungen sind hier eigentlich verkehrt herum – ist das Dihydrat hier in Orange dargestellt. Diese Isothermen verlaufen jedoch von links nach rechts. Wasseraktivität der Feuchtigkeitsgehalt nehmen zu. Wir erreichen einen Punkt, an dem Wasseraktivität plötzlich abfällt, Wasseraktivität der Feuchtigkeitsgehalt gestiegen ist, und dann setzen wir den Verlauf der Isotherme fort.

Wenn wir also diese Zickzack-Form sehen, bei der Wasseraktivität plötzlich abfällt Wasseraktivität der Feuchtigkeitsgehalt steigt, bevor die Kurve wieder ansteigt, ist dies in der Regel ein Hinweis auf ein Hydrat. Und was ich unter einem Hydrat verstehe, ist, dass Wassermoleküle eingeschlossen werden oder Teil der Struktur des Pulvers werden, das wir untersuchen. Das kann sehr nachteilig sein, insbesondere wenn man mit einem pharmazeutischen Wirkstoff oder Ähnlichem arbeitet. Normalerweise wollen wir die Bildung solcher Hydrate vermeiden. Und wenn man die Wasseraktivität die Bedingungen kennt, unter denen diese Hydrate entstehen, kann man die richtigen Spezifikationen festlegen, um sicherzustellen, dass dies vermieden wird.

Okay. Unsere letzte Herausforderung, die wir heute besprechen werden, dreht sich ganz um die Produktion. Wenn Sie in der Produktion arbeiten, wenn Sie Teil eines Produktionsteams sind, dann wissen Sie, dass dies oft eine Herausforderung sein kann. Und ich bin mir sicher, dass Sie einige große Ziele haben, vielleicht in diesem Jahr im Zusammenhang mit Energieeinsparungen oder der Reduzierung von Schwankungen, und sich fragen, wie Sie diese Ziele erreichen können.

Zu den häufigsten Herausforderungen in der Produktion gehören daher das Erreichen Ihrer Feuchtigkeitsziele und die Erhöhung der durchschnittlichen Feuchtigkeit in Ihren Produkten, die Verringerung der Schwankungen und eine möglichst hohe Konsistenz. Natürlich möchten wir auch jegliche Art von Nacharbeit oder verlorenen Chargen vermeiden. Wir wollen so viel Abfall wie möglich vermeiden. Was den Energieverbrauch angeht, so weiß ich, dass die Teams, mit denen wir zusammenarbeiten, sich einige große Ziele gesetzt haben, um den Energieverbrauch zu senken und sicherzustellen, dass wir bei der Herstellung dieser Art von Produkten nicht zu viel trocknen.

Die Schulung von Bedienern ist nach wie vor sehr problematisch, da wir Mitarbeiter haben, die seit dreißig, fünfunddreißig Jahren oder länger in der Branche tätig sind. Und jetzt werden sie durch Mitarbeiter ersetzt, die nicht alle kleinen Feinheiten des Betriebs eines Sprühtrockners oder verschiedener Systeme kennen und sehr schnell geschult werden müssen. Und schließlich streben viele Teams eine Automatisierung an, um den Prozess so weit wie möglich zu automatisieren und ein gleichbleibendes Produkt herzustellen.

Um all diese Herausforderungen in der Produktion zu bewältigen, muss es eine Möglichkeit geben, Abweichungen sofort zu korrigieren. Außerdem müssen wir in der Lage sein, Feuchtigkeitsveränderungen zu erkennen, bevor das Produkt den Trockner verlässt. Daher führen viele Teams derzeit nachgeschaltete Probenahmen durch. Sie durchlaufen den Sprühtrocknungsprozess oder einen anderen Trocknertyp, nehmen dann nachgeschaltete Messungen vor und versuchen, anhand dieser Informationen die Einstellungen des Sprühtrockners anzupassen.

Aber in der Regel sind bereits zwanzig, dreißig, vierzig Minuten vergangen und es ist zu spät, um die erforderlichen Anpassungen vorzunehmen. Was wir also brauchen, ist die Möglichkeit, die Trocknereinstellungen in Echtzeit anzupassen. Und was wir suchen, ist unsere aktuelle Steuerung. In diesem Beispiel ist die aktuelle Steuerung hier in Orange dargestellt.

Wir haben eine ziemlich große Streuung. Als Erstes müssen wir von dieser aktuellen Steuerung zu einer verbesserten Steuerung übergehen, um diese Streuung zu reduzieren.

Und sobald wir die Schwankungen reduzieren, können wir den durchschnittlichen Feuchtigkeitsgehalt erhöhen. Wie Sie hier sehen, hat sich der durchschnittliche Feuchtigkeitsgehalt nun nach rechts verschoben. Wir haben zwar immer noch denselben Grenzwert, aber sobald wir diesen nach rechts verschieben können, erzielen wir eine Produktionssteigerung und erhöhen unseren Ertrag, während gleichzeitig der Energiebedarf für die Herstellung dieser Art von Produkten sinkt. Das Prinzip dahinter, also die wissenschaftliche Grundlage, besteht darin, dass die entscheidende Größe, auf die wir achten müssen, die Temperatur ist und nicht die Feuchte. Und ich finde es irgendwie lustig, dass wir das bei AQUALAB sagen, da wir uns doch so sehr auf Feuchte und Wasseraktivität konzentrieren. Wir haben sogar verschiedene Methoden mit NIR-Messungen und unterschiedliche Ansätze zur Messung von Feuchte oder Wasseraktivität der Produktionslinie ausprobiert. Aber wir haben festgestellt, dass die entscheidende Größe, auf die es ankommt, die Temperatur ist.

Insbesondere der Temperaturunterschied, das Delta T, der durch diesen Prozess entsteht. Delta T funktioniert also nach dem Prinzip der Verdunstungskühlung und dem dadurch entstehenden Temperaturunterschied. Wir betrachten also die Temperatur, die heiße Temperatur am Brenner, und dann die Temperatur, nachdem sie gekühlt wurde, nachdem sie durch das Produkt gelaufen ist, und die Aufrechterhaltung des richtigen Temperaturunterschieds ist entscheidend, um die richtige Feuchtigkeitsspezifikation zu erreichen. Wenn wir uns also mit der Automatisierung befassen, wenn wir einen Sprühtrockner betrachten oder vielleicht sogar einen angeschlossenen Fließbetttrockner, verwenden wir zwei verschiedene Regelkreise und zwei verschiedene Rückkopplungskreisläufe, um diesen Prozess zu automatisieren.

Die erste Schleife ist eine schnelle Schleife. Sie nimmt kontinuierlich automatische Anpassungen vor, basierend auf den Daten, die wir von Temperatursensoren erhalten. Und diese Sensoren sind fast immer bereits im Trocknungssystem selbst vorhanden. Das bedeutet, dass dies ohne Ausfallzeiten angewendet werden kann.

Wir müssen nur nach den richtigen Daten und Zahlen suchen. In diesem Beispiel betrachten wir also im Sprühtrockner den Unterschied zwischen den heißen und den kalten Punkten. Oder in diesem Flüssigkeitsbrottrockner gilt dasselbe Prinzip. Wir betrachten den Temperaturunterschied zwischen diesem heißen und diesem kalten Punkt.

Es gibt außerdem eine langsame Schleife, und das Feedback aus dieser langsamen Schleife dient uns dazu, zu überprüfen, ob die Spezifikationen weiterhin im richtigen Bereich liegen, und ermöglicht es uns, gegebenenfalls langfristige Anpassungen vorzunehmen. Diese Daten stammen also aus den nachgelagerten Probenahmen. Wir möchten weiterhin nachgelagerte Probenahmen durchführen und Wasseraktivität des Produkts Wasseraktivität , nachdem es diesen Prozess durchlaufen hat, um sicherzustellen, dass wir weiterhin auf dem richtigen Weg sind und in die richtige Richtung gehen.

Der Vorteil dieses Delta-T-Ansatzes besteht darin, dass wir die Variabilität erheblich reduzieren und eine Über- oder Untertrocknung des Produkts vermeiden können. In der Regel erzielen wir eine Ertragssteigerung von etwa einem Viertel Prozent, in Extremfällen bei Pulvern manchmal sogar bis zu einem Prozent. Bei anderen Produkttypen, wie beispielsweise Tiernahrung, können wir diese Anwendung ebenfalls einsetzen und eine Steigerung des Feuchtigkeitsgehalts um mehrere Prozent erzielen.

Mit diesem Ansatz sehen wir viel weniger Bedienungsfehler, und das liegt daran, dass Sie mit diesen Erkenntnissen verschiedene Trocknungsprobleme wirklich schnell lösen können. Und wenn es irgendwelche mechanischen Probleme gibt, können Sie diese anhand dieser spezifischen Zahlen wirklich schnell beheben, um sicherzustellen, dass Sie Ihre Effizienz verbessern.

Durch die Verwendung eines Delta-T-Ansatzes erhalten Sie selbst für unterschiedliche Produkte sehr klare Betriebsparameter, sodass Sie sehr schnell einen stabilen Produktionszustand erreichen können.

Wir beobachten in der Regel einen um fünf bis zehn Prozent geringeren Energieverbrauch, je nach System. Manchmal kann dieser Wert höher oder etwas niedriger ausfallen, aber dafür ist eine Analyse des aktuellen Systems erforderlich, um zu verstehen, welche Verbesserungen vorgenommen werden können. Bei dieser Art von Systemen sehen wir eine sehr schnelle Amortisationszeit oder eine wirklich schnelle Kapitalrendite.

Ich habe gesehen, dass dies manchmal innerhalb eines Monats erreicht wird, denn wenn Sie ein Pulverhersteller sind, wenn Sie jemand sind, der Millionen Tonnen Pulver produziert, dann wissen Sie, dass ein Feuchtigkeitsgehalt von 0,25 % einen extrem großen Unterschied macht. Wenn Sie also daran arbeiten oder mehr darüber erfahren möchten, wenden Sie sich bitte nach diesem Vortrag an uns.

Okay. Diese letzten beiden Folien, ich weiß, wir sind jetzt bei etwa vierzig Minuten. Aber um das Ganze abzuschließen, möchte ich noch kurz auf die Lösungen eingehen, die wir bei Aqualab anbieten. Aqualab ist wirklich auf die richtigen Technologien und Lösungen spezialisiert, um all diese verschiedenen Herausforderungen zu meistern.

Viele von Ihnen wissen bereits, wer Aqualab ist. Wir sind seit über vierzig Jahren im Geschäft. Ich weiß, dass sich unser Name mehrmals geändert hat, aber Aqualab, unsere Marke, gibt es schon seit geraumer Zeit. In den nächsten beiden Folien möchte ich Ihnen einige unserer Lösungen vorstellen.

Wenn Sie jedoch nach dieser Präsentation mit uns zusammentreffen möchten, um Ihre spezifischen Herausforderungen genauer zu besprechen und zu erörtern, wie wir diese bewältigen können, würden wir uns sehr darüber freuen. Meine Kontaktdaten finden Sie am Ende dieser Präsentation.

In der Regel ist unser gängigstes Gerät, das für Qualitätskontrollen sowie in der Forschung und Entwicklung zur Ermittlung eines einzelnen Wasseraktivität eingesetzt wird, unser AQUALAB 4TE. Ich werde kurz alle Funktionen vorstellen. Ich möchte nicht auf alle Einzelheiten eingehen, sondern Ihnen lediglich mitteilen, dass dieses Gerät einen Taupunktsensor verwendet. Dies ist eine primäre, direkte Methode zur Messung Wasseraktivität. Wenn Sie gleichzeitig auch den Feuchtigkeitsgehalt ermitteln möchten, können Sie das Gerät an unser Scala-Daten- – Verzeihung – Datenmanagementsystem anschließen. Damit können Sie eine Isotherme nutzen, wie wir sie bereits besprochen haben, um Wasseraktivität den Feuchtigkeitsgehalt mit demselben Gerät zu ermitteln.

Wir haben heute viel über Feuchtigkeitssorptionsisothermen gesprochen. Diese werden mit unserem Dampfadsorptionsanalysator erstellt. Das Besondere an unserem Isothermengenerator ist, dass er beide zuvor erwähnten Isothermen erstellen kann. Und noch einmal: Die DDI, die Dynamische Taupunkt-Isotherme, ist genau das, was wir brauchen, um ganz genau zu bestimmen, wie Pulver Feuchtigkeit aufnehmen. Hier noch einmal einige technische Daten zu diesem Gerät. Ich möchte nicht zu sehr ins Detail gehen, aber Sie sollen wissen, dass wir eine Lösung zur Erstellung dieser Isothermen haben. Und sobald wir diese Isothermen erstellt haben, können wir sie in die Software einspeisen, die ich bereits erwähnt habe: das „Moisture Analysis Toolkit“.

Dieses Toolkit enthält alle verschiedenen Tools, die wir in dieser Präsentation erwähnt haben.

Dinge wie das Mischen von Zutaten, das Ermitteln der verschiedenen Übergangspunkte und das schnelle Berechnen der Haltbarkeit. All diese Funktionen sind in der Software enthalten und wirklich einfach zu bedienen. Und wenn dies für Ihr Team von Nutzen sein könnte, würde ich Ihnen gerne einen genaueren Überblick über die Software geben und Ihnen anhand einiger Beispiele zeigen, wie sie funktioniert.

Und schließlich haben wir für die Produktion unsere Lösung namens Scala Dry. Dabei handelt es sich um unser modellbasiertes Steuerungssystem. Es verwendet denselben Delta-t-Ansatz, über den wir vor einigen Folien gesprochen haben. Dies ist eine großartige Anwendung, wenn Sie einen Sprühtrockner, einen Fließbetttrockner oder wirklich jede Art von Trockner verwenden, auf den dies angewendet werden kann.

Es ermöglicht eine sehr frühzeitige und präzise Steuerung. Es nutzt die Feuchtigkeit und lässt das Produkt zurück. Wir betrachten die Feuchtigkeit, konzentrieren uns jedoch auf den Temperaturunterschied, um die Feuchtigkeitsspezifikation zu erreichen. Und wir können diesen Unterschied sowie die Produktion oder die Zufuhrrate berücksichtigen, um sicherzustellen, dass Sie so konsistent wie möglich sind.

Ich weiß, dass das nur ein kurzer Überblick war. Ich werde eine Kopie dieser Folien verschicken. Es gibt hier einige Punkte, auf die Sie klicken können, um mehr zu erfahren, sodass es wirklich interaktiv ist.

Es gibt noch viele andere Dinge, auf die Sie während der Diashow klicken können und die für Sie hilfreich sein könnten.

Um das Ganze noch einmal zusammenzufassen, möchte ich kurz auf unsere Ziele zurückkommen. Unser Ziel heute war es, jede dieser Herausforderungen zu verstehen. Falls wir eine Herausforderung übersehen haben sollten oder es etwas gibt, das Sie gerne in Zukunft mit uns besprechen möchten, lassen Sie es uns bitte wissen. Wir haben darüber gesprochen, wie man jede dieser Herausforderungen mithilfe der richtigen Erkenntnisse zur Feuchtigkeit bewältigen kann. Dazu gehört, wie Sie sehen, das Verständnis Wasseraktivität die Verwendung der richtigen Art von Feuchtigkeitssorptionsisothermen.

Und dann haben wir sehr schnell die verfügbaren Lösungen hervorgehoben und untersucht. Wenn Sie in Zukunft mehr darüber erfahren möchten, wenden Sie sich bitte an uns.

Es gibt viele verschiedene zusätzliche Ressourcen, auf die Sie zurückgreifen können. Es sieht so aus, als hätten wir hier eine Frage, die gerade auf dem Bildschirm erschienen ist. Wenn wir also versuchen, den Verbackung eines Zuckerersatzstoffs zu bestimmen, wie würde ein sinnvoller schrittweiser Ansatz aussehen? Sollten wir Proben entnehmen und diese in allen Phasen – vom freien Fließen bis Verbackung – testen, Verbackung gibt es einen intelligenteren Weg, dies zu tun?

Okay. Tolle Frage, Mofin. Um also einen Verbackung zu bestimmen, würden wir eine Probe nehmen, die frei fließend ist, bevor sie verklumpt, und wenn du einen anderen Zuckerersatz verwendest, würden wir wahrscheinlich das Originalpulver und dann auch das mit dem Zuckerersatz vergleichen. Wir würden die Dynamische Taupunkt-Isotherme erstellen.

Und auf dieser Grundlage würden wir dann die Formen der Kurven vergleichen und mithilfe dieser Analyse der zweiten Ableitung genau ermitteln und verstehen, wie sich dieser Zuckerersatz auswirkt – insbesondere an Verbackung , an denen ein Anstieg und Verbackung zu beobachten sind.

Okay. Wir haben gerade eine weitere Frage erhalten. Löst eine Erhöhung oder Verringerung der Feuchtigkeit unterhalb der BET-Monoschichtfeuchte alle Probleme, die bei Pulvern auftreten, wie Verklumpung, Fließfähigkeit und Stabilität?

Normalerweise kann es hilfreich sein, die Feuchtigkeit zu senken, aber wir wollen uns wirklich darauf konzentrieren, die Wasseraktivität zu verringern, Wasseraktivität Wasseraktivität eine Messgröße mit viel höherer Auflösung Wasseraktivität . Und das wird uns wirklich dabei helfen zu verstehen, wo wir uns auf der Isotherme befinden, um sicherzustellen, dass wir hinsichtlich der Wasseraktivität niedrig genug liegen. Auch hier sehe ich, dass viele Teams versuchen, dies zu erreichen, indem sie nur den Feuchtigkeitsgehalt betrachten, aber die meisten Feuchtigkeitsmessmethoden verfügen nicht über die nötige Genauigkeit, um die Erkenntnisse zu gewinnen, die wir benötigen, um das Aufquellen und Verbackung zu verhindern.

Gute Frage, Adit.

Okay. Vielen Dank euch allen. In meiner Präsentation gab es noch ein paar zusätzliche Ressourcen.

Ich bin mir nicht sicher, ob mein Produzent meinen Bildschirm wieder hochfahren kann, aber es gibt einige zusätzliche Ressourcen in der Präsentation, die Sie sich ansehen können. Wir haben alle Arten von verschiedenen Anwendungshinweisen, Videos, früheren Webinaren und so weiter. Es gibt also viele zusätzliche Ressourcen hier in meiner Präsentation sowie auf unserer Website.

Zum Abschluss noch meine Kontaktdaten. Wenn Sie Ihren regionalen AQUALAB-Berater kennen, können Sie sich gerne direkt an ihn wenden. Wenn Sie jedoch weitere technische Fragen haben und mich kontaktieren möchten, melden Sie sich bitte. Und natürlich möchte ich auch unseren Podcast „The Drip” erwähnen. Dort beschäftigen wir uns mit Wissenschaft, Musik und Mantras. Hören Sie doch mal rein und abonnieren Sie ihn. Wenn Sie Interesse daran haben, als Gast in unserer Sendung aufzutreten, melden Sie sich bitte ebenfalls bei uns. Wir würden uns sehr freuen, diese Möglichkeit mit Ihnen zu besprechen.

Wir haben nur noch ein paar Minuten Zeit. Vielen Dank, dass Sie die ganze Zeit geblieben sind, aber ich würde jetzt gerne einige Fragen beantworten, falls es welche gibt.

In Ordnung. Danke, Daisy, für deine Kommentare. Danke, Julio.

Danke, Eric.

Ja. Vielen Dank, dass Sie alle hier sind. Ich werde nur ein oder zwei Fragen beantworten. Ich habe gerade eine Frage erhalten. Jemand fragt, wie Delta T für die Betreiber tatsächlich aussieht.

Ich habe hier ein Beispiel. Mal sehen, ob ich es schnell finden kann.

Hier ist ein Beispiel dafür, wie es tatsächlich aussieht, wenn man „delta t“ ausführt. Ich weiß, dass auf dem Bildschirm viel zu sehen ist, aber ich möchte nur auf ein paar Dinge hinweisen. Hier in Blau sehen Sie die schnelle Regelschleife. Hier können Sie das gewünschte „delta t“ einstellen. Und hier links sehen Sie die langsame Automatisierungs-Rückkopplungsschleife. Hier geben Sie die Wasseraktivität nachgeschalteten Proben ein.

All diese Bereiche hier oben links zeigen die Temperaturunterschiede der verschiedenen Zonen innerhalb des Trockners. Außerdem können Sie die Zufuhrrate eingeben. Sobald Sie all diese Daten eingegeben haben, können Sie auf dem Bildschirm sehr schnell sehen, wie Sie all diese Schwankungen reduzieren und so eine viel größere Konsistenz erzielen können. Man kann sich den Delta-T-Ansatz also als eine Art Tempomat vorstellen, der dafür sorgt, dass die Werte innerhalb der richtigen Grenzen bleiben, sobald man diese erreicht hat. Man kann ihn jederzeit ausschalten und in den manuellen Modus wechseln. Aber eigentlich ist er dafür gedacht, diesen Tempomat zu aktivieren, insbesondere wenn man eine lange Laufzeit hat.

Mal sehen.

Gibt es noch weitere Fragen?

Ich habe noch eine Frage, die gerade eingegangen ist. Gilt die isotherme prädiktive Modellierung einer Mischung aus verschiedenen Pulvern nur dann, wenn die Pulver zu gleichen Teilen gemischt werden, oder gibt es eine Möglichkeit, die prozentuale Zusammensetzung zu berücksichtigen? Das ist eine tolle Frage, Faith. Bei der DLP-Modellierung kannst du also unterschiedliche Massenverhältnisse berücksichtigen.

Wenn Sie also unsere Software verwenden, geben Sie die Inhaltsstoffe ein, wählen die Isotherme aus, geben die anfängliche Wasseraktivität ein und anschließend die Menge. So können Sie mit verschiedenen Massenverhältnissen experimentieren, was sich sowohl auf die endgültige Isotherme als auch auf die Wasseraktivität auswirkt. Ja, das lässt sich also berücksichtigen. Danke, Faith.

Wenn es noch eine letzte Frage gibt, können wir diese jetzt stellen. Wenn es noch weitere Fragen gibt, gut. Dann nehmen wir diese letzte Frage entgegen. Vielen Dank, Tania. Haben Sie eine Vergleichsstudie zwischen einem Experiment mit einer echten Probe unter Verwendung der Verpackung X und den Schätzungen der Software durchgeführt, um die Berechnungen zu validieren?

Ja. Das machen wir oft mit unseren Kunden. Wir führen direkt mit unseren Kunden Validierungsstudien durch, um nachzuweisen, dass sie einige ihrer Haltbarkeit vollständig oder zumindest teilweise durch diese Art von Erkenntnissen ersetzen können. Die Verwendung dieser Berechnungen ist also kein perfekter Ersatz für Haltbarkeit .

Meistens unterschätzen unsere Berechnungen die Haltbarkeit etwa fünf bis zehn Prozent. Und ich denke, das ist eigentlich sogar wünschenswerter als eine Überschätzung, das sollten Sie im Hinterkopf behalten. Allerdings sind dafür manchmal Validierungstests erforderlich, um sicherzustellen, dass wir alle auf derselben Wellenlänge sind bzw. auf dem richtigen Stand sind. Wir haben dies jedoch in der Vergangenheit bereits mit verschiedenen Produkttypen direkt gemeinsam mit unseren Kunden durchgeführt.

Ich denke also, wir sollten weiter daran arbeiten. Wenn Sie sich mit diesem Thema beschäftigen und an einem Forschungsprojekt arbeiten möchten, dann würden wir uns freuen, gemeinsam mit Ihnen daran zu arbeiten.

Vielen Dank, dass Sie heute hier waren. Ich weiß, dass wir etwas länger gebraucht haben, aber es gab heute viel zu besprechen. Ich hoffe, diese Einblicke waren wirklich hilfreich. Wenn Sie Vorschläge für Themen für zukünftige Webinare haben, wenden Sie sich bitte an uns. Wenn Sie die Kosten besprechen möchten, ich sehe hier eine Frage zu den Kosten. Bitte wenden Sie sich an mich. Wir werden Sie mit Ihrem AQUALAB-Berater in Verbindung setzen, der Ihnen die richtigen Preisinformationen geben kann.

Vielen Dank noch einmal, dass ihr hier wart. Ich wünsche euch noch einen schönen Tag und hoffe, wir sehen uns beim nächsten Webinar wieder. Bis zum nächsten Mal.

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