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.
• Verhindern physikalischer Übergänge: Untersuchung der Phasen der Verklumpung und Agglomeration in Pulvern und der Bedeutung der Ermittlung des kritischen Wasseraktivitätspunkts zur Verhinderung des Verlusts der Fließfähigkeit anhand realer Beispiele wie Proteinpulver und Reiskleieextrakt.
• Feuchtigkeitswanderung: Eine Erklärung, wie Feuchtigkeit von Bereichen mit hoher zu Bereichen mit niedriger Wasseraktivität wandert, sowie Strategien zur Verhinderung dieser Wanderung, 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.

Dies kann zu Verklumpungen oder einem Verlust der Fließfähigkeit eines Pulvers führen. Ich denke, das ist in der Regel die größte Herausforderung, mit der wir konfrontiert sind. Möglicherweise beschäftigen Sie sich aber auch mit der Haltbarkeit und Verpackung und suchen nach einer Möglichkeit, die Haltbarkeit schnell vorherzusagen oder zu verstehen, ob Sie für jedes der Pulver und Produkte, mit denen Sie arbeiten, die richtige Verpackung verwenden. Wenn Sie jemand sind, der Pulver miteinander mischt, dann sind Sie vielleicht besorgt über die Feuchtigkeitswanderung zwischen verschiedenen Komponenten oder verschiedenen Pulvern und fragen sich, was mit der endgültigen Feuchtigkeit oder der endgültigen Wasseraktivität passieren wird, wenn wir die einzelnen Bestandteile miteinander mischen.

Viele Teams, mit denen sie zusammentreffen, beschäftigen sich mit Hygroskopizität. Sie suchen nach einer wirklich effektiven, klaren Methode, um zu definieren, wie ein Pulver in verschiedenen Umgebungen Feuchtigkeit aufnimmt, und um die Hygroskopizität verschiedener Pulver oder verschiedener Hilfsstoffe miteinander zu vergleichen. Natürlich ist die Temperatur immer ein wichtiger Faktor, 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.

Heute haben wir drei Hauptziele. Zunächst möchten wir jede dieser Herausforderungen verstehen. Wir möchten die Ursachen dieser Herausforderungen wirklich auf den Grund gehen und erkennen, dass alle Herausforderungen, die auf der vorherigen Folie aufgeführt sind, in gewisser Weise mit dem Wasser in diesen Produkten zusammenhängen. Anschließend möchten wir darüber sprechen, wie diese Herausforderungen mit den richtigen Erkenntnissen zum Feuchtigkeitsgehalt bewältigt werden können. Und ich sage „richtigen”, weil ich sehe, dass so viele Teams versuchen, diese Herausforderungen allein anhand des Feuchtigkeitsgehalts zu bewältigen, obwohl es eigentlich eines Verständnisses der Wasseraktivität und auch der Feuchtigkeitssorptionsisothermen bedarf, um die zuvor aufgeführten Herausforderungen mit wissenschaftlichen Mitteln 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, dass Verklumpungen, Verbackungen und der Verlust der Fließfähigkeit verhindert werden müssen.

Wenn ein Pulver Feuchtigkeit oder einer Umgebung mit höherer Luftfeuchtigkeit ausgesetzt ist, nimmt es natürlich Wasserdampf auf. Dies geschieht im Wesentlichen in fünf verschiedenen Schritten. Zunächst gibt es eine Benetzungsphase, in der zunächst nur wenig Feuchtigkeit aufgenommen wird, dann kann das Pulver etwas klebrig werden. Es kann zu Verklumpungen und Verbackungen kommen.

Aber eigentlich beginnt das Verklumpen und Verbacken erst richtig, wenn wir dieses Agglomerationsstadium erreichen. Sobald wir diesen Punkt erreicht haben, sind wir bereits zu weit gegangen. Wenn man weiter nach oben geht und weiterhin Feuchtigkeit aufnimmt, kommt es zu einer gewissen Verdichtung. Und schließlich erreichen wir möglicherweise den Punkt der Verflüssigung, an dem es 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.

Wenn es um die Vorhersage des Kickings geht, hängt dies von drei Hauptfaktoren ab. Der Wasseraktivität des Pulvers, der Temperatur, bei der das Pulver gelagert wird, und der Zeit, in der es unterschiedlichen Bedingungen ausgesetzt ist, die sich je nach Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit ändern.

Um die kritische Wasseraktivität, die wir hier als RHC bezeichnen, genau zu bestimmen und um zu wissen, wo genau diese kritische Wasseraktivität liegt, ist es wirklich wichtig, dass wir eine hochauflösende Feuchtigkeitssorptionsisotherme verwenden. Wenn Sie sich mit Isothermen beschäftigen, werden Sie zwei Methoden finden, die verwendet werden. DDI, was für „Dynamic Dew Point Isotherm” (dynamische Taupunktisotherme) steht, sowie DVS, was für „Dynamic Vapor Sorption Isotherm” (dynamische Dampfsorptionsisotherme) steht. Die Grafik, die ich hier habe, veranschaulicht sehr gut den Unterschied zwischen diesen beiden Methoden.

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.

Aber während wir heute weiter voranschreiten, möchte ich Ihnen nur verdeutlichen, dass wir für Pulver tatsächlich die dynamische Taupunkt-Isotherme (DDI) verwenden müssen, um wirklich zu charakterisieren, wie sie Feuchtigkeit in dynamischer Form aufnehmen.

Sehen wir uns nun ein Beispiel zur Bestimmung des kritischen Punktes an. In diesem ersten Beispiel betrachten wir ein Proteinpulver, bei dem wir Probleme mit Verklumpungen und Verbackungen haben. Bei diesem Pulver möchten wir zunächst die Feuchtigkeitsadsorptionsisotherme mit Hilfe der DDI-Methode erstellen. Sie sehen, dass wir bei einer sehr geringen Feuchtigkeitsänderung einen enormen Bereich der Wasseraktivität haben und dann einen Wendepunkt erreichen, an dem wir eine hohe Feuchtigkeitsaufnahme erzielen. Sobald wir die Isotherme haben, bilden wir eine zweite Ableitung. Im Grunde genommen verwenden wir diese Ableitung, um zu sehen, wie sich die Steigung dieser Kurve verändert. Und was wir hier wirklich suchen, ist ein Peak in der zweiten Ableitung.

Wenn wir diesen Spitzenwert mit der Wasseraktivität auf der Kurve in Verbindung bringen, sehen wir, dass bei einer Wasseraktivität von 0,67 die Agglomeration wirklich eingesetzt hat. Und wenn ich mir diese zweite Ableitung etwas genauer ansehe, würde ich sagen, dass dieses Pulver bis zu einer Wasseraktivität von etwa 0,5 sehr stabil ist. Dann kommt es zu einer leichten anfänglichen Verklumpung, über die wir vor zwei Folien gesprochen haben. Sobald wir den Punkt 0,67 erreichen, hat die Agglomeration und Klumpenbildung wirklich eingesetzt.

Wenn dies also Ihr Proteinpulver wäre, wenn dies ein Pulver wäre, an dem Sie arbeiten, würden wir vielleicht einen oberen Grenzwert von 0,5 als unsere Spezifikation festlegen, obwohl die kritische Wasseraktivität bei 0,67 liegt. Sobald wir 0,67 erreicht haben, sind wir viel zu weit gegangen. Generell empfehle ich Teams daher, sobald sie wissen, wo diese Agglomeration oder dieses Verklumpen oder dieser kritische Punkt liegt, eine Spezifikation festzulegen, die 0,1 Wasseraktivitätseinheiten unter diesem Punkt liegt, um uns einen kleinen Puffer zu verschaffen und sicherzustellen, dass wir diesen Punkt, an dem wir die Fließfähigkeit verlieren, niemals erreichen.

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 einer Wasseraktivität von 0,4 und einen zweiten bei 0,63. Was in diesem zweiten Beispiel passiert, ist, dass wir bei einer niedrigeren Wasseraktivität von 0,4 möglicherweise eine gewisse Verklumpung und Verkrustung im Glasübergangspunkt beobachten können. Und wenn wir noch höher gehen, sobald wir einen zweiten Punkt bei 0,63 haben, findet hier eine Kristallisation oder eine zweite Art von Übergang statt.

Im Allgemeinen möchten wir bei jedem Pulver unterhalb aller physikalischen Übergänge bleiben. Und in diesem Fall, wenn Sie damit arbeiten würden, sollten wir vielleicht bei einer Wasseraktivität von etwa 0,3 bleiben, um 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 keine Feuchtigkeit aufnehmen. Stattdessen bleibt die Feuchtigkeit oben auf der Oberfläche, bis genügend Energie oder Wasseraktivität vorhanden ist, um das Kristallgitter tatsächlich aufzubrechen. Wenn dies geschieht, geht dieses kristalline Pulver sofort von einer festen in eine flüssige Form über, was wir als Delikveszenz bezeichnen.

Wenn wir uns also die Isothermen für kristalline Pulver ansehen, sehen wir diese Art von Form. Hier haben wir Natriumchlorid und Saccharose, die beide eine ähnliche Form aufweisen. Sie werden feststellen, dass bei einem breiten Spektrum an Wasseraktivität fast keine Feuchtigkeitsaufnahme stattfindet. Dann erreichen wir einen Zersetzungspunkt, an dem diese Stoffe plötzlich in Lösung gehen. Sie haben also eine sehr einzigartige Form, und es ist wirklich einfach, genau zu bestimmen, wo dieser Zersetzungspunkt für diese Art von Proben liegt.

In kristallinen Pulvern kann es zu Verklumpungen und Verklumpungen kommen. Dies tritt hauptsächlich bei Schwankungen der relativen Luftfeuchtigkeit auf. Wenn Sie also von einer hohen relativen Luftfeuchtigkeit zu einer niedrigen wechseln und dies immer wieder wiederholen, durchlaufen wir im Grunde genommen immer wieder diese Zyklen der Delikveszenz und Kristallisation. Dabei bilden sich Brücken zwischen den verschiedenen Partikeln oder Kristallen in diesen Pulvern, was zu Verklumpungen und Klumpenbildung führen kann. Um dies zu untersuchen, können Sie einen Isothermgenerator oder einen Dampfsorptionsanalysator verwenden, mit dem Sie verschiedene relative Luftfeuchtigkeiten einstellen und hin und her wechseln können, um festzustellen, wie dieser Zyklus zu Verklumpungen und Klumpenbildung führt.

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. Unsere zweite Herausforderung betrifft die Haltbarkeit und die Verpackung. Wenn Sie ein Pulver herstellen, das frei fließend ist, möchten wir auf keinen Fall, dass es nach dem Verpacken und dem Transport zum Kunden oder Endverbraucher verklumpt und zusammenbackt. Daher ist es äußerst wichtig, dass wir richtig verpacken und genau bestimmen, welche Verpackungsanforderungen für jedes der Pulver, mit denen Sie arbeiten, gelten.

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 Spitzenwert dieser zweiten Ableitung, der bei einer Wasseraktivität von 0,46 auftritt. Anhand dieser Information werde ich dann einen oberen Grenzwert von 0,36 festlegen. Damit verschaffe ich mir wieder einen kleinen Puffer, um sicherzustellen, dass ich niemals die Klebe- oder Agglomerationsphase erreiche, sondern nur die Kick- und Klumpenbildungsphase durchlaufe.

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

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 können sehen, dass es ziemlich gut zu den Daten passt. Wenn Sie jedoch näher heranzoomen, werden Sie feststellen, dass das Modell zunächst einen Anstieg der Feuchtigkeit und Wasseraktivität anzeigt, dann einen leichten Rückgang der Feuchtigkeit und anschließend wieder einen Anstieg. Wir möchten jedoch, dass dieses Modell von links nach rechts immer einen Anstieg anzeigt. Wenn wir das jetzt nicht korrigieren, erhalten wir einige Berechnungen, die nicht wirklich Sinn ergeben.

Um dies zu beheben, muss ich lediglich einen kleineren Datenbereich auswählen, beispielsweise einen Bereich, der für die von mir gewünschten Haltbarkeitsberechnungen sinnvoll ist, und dann das Modell erneut darauf anpassen. Es handelt sich also um denselben Datensatz. Ich habe lediglich einen kleineren Teil ausgewählt und werde nun das DLP verwenden. Wie erwartet steigt das Modell immer von links nach rechts an.

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

Dies ist unser Haltbarkeitsrechner, der in der Software „Moisture Analysis Toolkit“ enthalten ist. Wir werden am Ende dieses Webinars noch etwas näher darauf eingehen. Sehen wir uns nun ein Beispiel an. Nehmen wir an, dieses Kakaopulver wird bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 65 % gelagert.

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

Von hier aus geben wir die anfängliche Wasseraktivität ein. Das ist die Wasseraktivität zum Zeitpunkt der Verpackung und dann der von uns festgelegte kritische Grenzwert. Also verwende ich wieder 0,36. Ich gebe mir selbst ein wenig Spielraum, bevor ich diesen kritischen Wert von etwa 0,46 erreiche.

Von hier aus verwende und wähle ich einfach in meiner Isotherme. Ich verwende diesen kleineren Bereich. Im Hintergrund wird dies automatisch in das DLP-Modell umgewandelt. Und wenn ich dann auf „Berechnen” klicke, erhalte ich die Haltbarkeitsdauer.

In diesem Beispiel habe ich also 125 Tage Zeit, bis meine anfängliche Wasseraktivität unter den von mir festgelegten Bedingungen den kritischen Grenzwert erreicht. Sie sehen also, dass dies ein wirklich leistungsstarkes Tool ist, denn ich habe vielleicht einen Tag gebraucht, um die Isotherme zu erstellen. Und jetzt kann ich alle diese verschiedenen Parameter, die für mich von Interesse sind, sehr schnell ändern. Anstatt monatelang auf beschleunigte Tests oder vielleicht ein Jahr auf vollständige Haltbarkeitstests warten zu müssen, kann ich hier sehr schnell die Erkenntnisse gewinnen, die ich brauche, insbesondere weil ich versuche, innerhalb eines ganz bestimmten Wasseraktivitätsbereichs zu bleiben.

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

Nehmen wir also an, dass ich sieben Tage lang unter diesen spezifischen Bedingungen lagere und wissen möchte, wie hoch die Wasseraktivität nach dieser Zeit ist. Ich verwende wieder dieselbe Isotherme, und dieses Mal ist das Ergebnis die Wasseraktivität. Mit diesem Rechner können Sie also verschiedene Schritte Ihres Prozesses simulieren, z. B. die Lagerung in Ihrem Lager, den Transport in einem heißen Amazon-Versandcontainer, die Lagerung im Regal und schließlich den Transport zum Endverbraucher. All diese Schritte finden unter leicht unterschiedlichen Bedingungen statt, und mit diesem Rechner können Sie genau analysieren, wie sich die Wasseraktivität im Laufe der Zeit verändert.

Ich sehe hier eine Frage zu Punkt 3,6 als Spezifikation. Und ja, ich verwende Punkt 3,6 als meine Grenze. Auch wenn das Kicken und Klumpen bei Punkt 4,6 wirklich losgeht, möchte ich mir ein wenig Spielraum lassen und sicherstellen, dass ich nie dieses anfängliche Kleben habe.

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

Nehmen wir in diesem Beispiel an, ich möchte, dass das Produkt ein Jahr lang haltbar bleibt und innerhalb des richtigen Wasseraktivitätsbereichs bleibt. Ich verwende wieder dieselbe Isotherme und klicke auf „Berechnen“. Dieses Mal ist das Ergebnis die Wasserdampfdurchlässigkeitsrate, die ich benötige, um diese Haltbarkeit zu erreichen und einzuhalten. Sie können diesen Wert direkt an Ihren Verpackungslieferanten weitergeben, um sicherzustellen, dass Sie nicht zu viel oder zu wenig Verpackungsmaterial verwenden und dass Sie wirklich den optimalen Wert für jedes Pulver oder jedes Produkt, mit dem Sie arbeiten, erreichen. Ich sehe hier noch eine weitere wirklich gute Frage, wie man ein Trockenmittelpäckchen oder vielleicht die Zugabe von Silikaten oder ähnlichem berücksichtigen würde.

Diese Gleichungen berücksichtigen das nicht. Aber normalerweise wird das meiner Meinung nach berücksichtigt, wenn man so etwas hinzufügt, dann sagt man normalerweise, dass das die Haltbarkeit um fünfzig Prozent oder so verlängern kann. Das könnte man dann ebenfalls in die Berechnung einbeziehen. Mit unseren Geräten gibt es möglicherweise auch Möglichkeiten, Trockenmittelpäckchen mit Proben hinzuzufügen, um wirklich zu untersuchen, wie das Trockenmittelpäckchen diesen Prozess tatsächlich verlangsamen kann oder wie es sogar den kritischen Punkt beeinflussen kann.

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.

Okay. Als Nächstes sprechen wir über die Vermeidung und Vorhersage von Feuchtigkeitswanderung. Wenn Sie also jemand sind, der mehrere Pulver oder mehrere trockene Zutaten miteinander vermischt, dann könnte dieser Abschnitt für Sie sehr hilfreich sein. Immer wenn Sie Pulver mischen, verändert sich die Wasseraktivität des 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 anhand dieser Modellierung können wir vorhersagen, wie sich die Wasseraktivität ausgleichen wird, 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 jeden Inhaltsstoff eine Isotherme haben, können wir dies für beliebig viele Inhaltsstoffe tun. In der Regel wählen wir die fünf bis acht wichtigsten Inhaltsstoffe aus. Wenn wir dies jedoch für jeden Inhaltsstoff tun, können wir, sobald wir ihre Isothermen haben, die kombinierte Isotherme mithilfe der DLP-Modellierung vorhersagen, die Sie hier auf Ihrem Bildschirm in Rot sehen, sowie die Gleichgewichtswasseraktivität.

Da wir die Isotherme bereits vorhersagen können, können wir diese Isotherme nutzen, um zurückzugehen und sogar verschiedene Berechnungen zur Haltbarkeit anzustellen. Viele Teams, die diesen Ansatz verwenden, erstellen daher eine interne Bibliothek mit Isothermen für ihre Pulver. An Ihrem Computer können Sie dann simulieren und überlegen, was passieren wird, wenn Sie diese miteinander mischen, bevor Sie tatsächlich losgehen und all diese verschiedenen Dinge miteinander mischen müssen.

Okay. Bei der nächsten Herausforderung geht es darum, die relative Hygroskopizität zu bewerten.

Und wenn es um Hygroskopizität geht, ist dies die Tendenz einer Substanz, 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, eine dynamische Taupunktisotherme, ist eine hervorragende Methode, um zu verstehen, wie dies funktioniert. Auch hier handelt es sich um eine sehr hochauflösende Methode, um sich ein Bild davon zu machen, wie verschiedene Pulver oder verschiedene Hilfsstoffe Feuchtigkeit aufnehmen. Und das ist besonders wichtig. Wenn Sie in der pharmazeutischen Industrie tätig sind und zwischen verschiedenen Hilfsstoffen wählen müssen, können Sie mit Hilfe der DDI-Methode die Löslichkeit oder die Feuchtigkeitsaufnahmeeigenschaften der Hilfsstoffe untersuchen oder sogar verschiedene Sorptionskinetiken betrachten und genau feststellen, wo es zu einer Zersetzung kommt.

Ich habe hier ein Beispiel. Dies ist lediglich eine Liste verschiedener Hilfsstoffe oder Pulver, die Sie verwenden können. Um die relative Hygroskopizität zu vergleichen, betrachten wir einfach, wie sich der Feuchtigkeitsgehalt in Bezug auf die Wasseraktivität verändert. Im Grunde genommen betrachten wir also nur die Steigung dieser verschiedenen Kurven.

Wenn wir uns das also ansehen, würde ich sagen, dass dieses Cross Carmelos das hygroskopischste ist. Es ist das hier in Rot. Und der Grund, warum ich das sage, ist, dass es die größte Neigung hat. Es nimmt die meiste Feuchtigkeit auf, wenn wir in der Wasseraktivität nach oben gehen.

Während etwas wie Mannitol, Sie sehen Mannitol hier, etwas versteckt hinter den anderen in Dunkelblau. Aber Mannitol würde ich als nicht hygroskopisch bezeichnen, 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.

Der tatsächliche Vergleich der Hygroskopizität hängt also von der Steigung dieser Kurven ab, aber auch vom Bereich der Wasseraktivität und davon, wo Sie auf diesen Grafiken hinschauen. Behalten Sie dies also im Hinterkopf, wenn Sie verschiedene Hilfsstoffe auswählen oder die Hygroskopizität Ihrer 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, so steigt mit zunehmender Temperatur in der Regel auch die Wasseraktivität Ihrer Produkte und Pulver. Dadurch sinkt auch die kritische Wasseraktivität, sodass sich der Punkt, an dem es zu Verklumpungen kommt, oder sogar der Punkt, an dem es zu Delikveszenz kommt, nach unten verschiebt. Ein Beispiel, das ich immer gerne anführe, ist Milchpulver. Wenn wir eine Isotherme bei fünfzehn Grad Celsius erstellen, dann beginnt es bei einer Wasseraktivität von etwa 0,5 zu verklumpen.

Aber jeder dieser Werte entspricht einem Anstieg um fünf Grad bis zu vierzig Grad Celsius. Und bei vierzig Grad nähert sich dies der Wasseraktivität von 0,3 an. Dies hilft uns also sehr gut zu verstehen, wie die Form der Kurve an diesem kritischen Punkt durch die Temperatur beeinflusst wird.

Um den kritischen Punkt der Wasseraktivität bei 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-Beziehung. Dabei handelt es sich lediglich um ein mathematisches Modell, mit dem wir den Dampfdruck bei jeder Temperatur schätzen können. Anschließend können wir auch eine lineare Regressionsanalyse verwenden, um wirklich zu extrapolieren, was bei einem größeren Temperaturbereich passieren wird.

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

Wenn ich das noch weiter extrapoliere, dann sehen wir, dass bei siebzig Grad Celsius die Wasseraktivität nun eine Sicherheitsgrenze überschritten hat und wir über den mikrobiellen Grenzwert von 0,7 hinausgegangen sind. Indem ich also all diese Daten extrapoliere, kann ich genau bestimmen und verstehen, wo es zu Klumpenbildung kommen kann und wo ein Sicherheitsproblem in Bezug auf die Temperatur auftreten kann. Natürlich ändert sich dies für jede Art von Pulver oder Formulierung, mit der Sie arbeiten, aber ich denke, dies gibt Ihnen eine Vorstellung davon, wie Sie wirklich vorausschauend planen und verstehen können, wie sich Temperaturänderungen auf die Qualität oder Sicherheit einiger der Pulver auswirken können, mit denen Sie arbeiten.

Okay. Als Nächstes haben wir strukturelle Veränderungen zu bestimmen. Denken Sie daran, dass es verschiedene Arten von Strukturen gibt, die wir untersuchen möchten. Und wenn wir uns eine Isotherme ansehen, wenn wir diese Beziehung zwischen Wasseraktivität und Feuchtigkeitsgehalt definieren, basiert dies tatsächlich auf der Struktur des Produkts. Und wenn sich die Struktur ändert, werden wir unterschiedliche Trends in den Daten und in der Form der Isotherme sehen.

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.

Wenn wir uns dies jedoch in seiner amorphen Form ansehen, ist es nicht mehr so strukturiert wie zuvor. Es ist etwas zufälliger. Bei der zweiten Isotherme sehen Sie, dass es zu anfänglichen Verklumpungen kommen kann. Wir haben hier eine leichte Neigungsänderung bei sehr geringer Wasseraktivität, bevor wir einen Deliqueszenzpunkt erreichen, der höher in der Kurve liegt. Anhand der Form der Isotherme können wir also vielleicht besser verstehen, um welche Art von Struktur es sich handelt.

Wenn wir uns nun die Hydratbildung ansehen, betrachten wir dabei Calciumchlorid. Die Hydratbildung hat eine sehr einzigartige Form, die wir in einer Isothermenkurve sehen können. In diesem Beispiel sind sie meiner Meinung nach tatsächlich verkehrt herum beschriftet. Das Dihydrat ist hier in Orange dargestellt. Aber diese Isothermen verlaufen von links nach rechts. Wir erhöhen die Wasseraktivität und den Feuchtigkeitsgehalt. Wir erreichen einen Punkt, an dem die Wasseraktivität plötzlich sinkt, obwohl der Feuchtigkeitsgehalt gestiegen ist, und dann setzen wir die Isotherme fort.

Wenn wir also diese Zickzackform sehen, bei der die Wasseraktivität plötzlich abnimmt und der Feuchtigkeitsgehalt zunimmt, bevor die Kurve wieder ansteigt, ist dies in der Regel ein Hinweis auf ein Hydrat. Und mit Hydrat meine ich jeden Fall, in dem Wassermoleküle eingeschlossen werden oder Teil der Struktur des Pulvers sind, das wir untersuchen. Dies kann sehr nachteilig sein, insbesondere wenn Sie mit einem pharmazeutischen Wirkstoff oder ähnlichem arbeiten. Normalerweise möchten wir die Bildung dieser Hydrate vermeiden. Wenn Sie die Wasseraktivität und die Bedingungen kennen, die zur Bildung dieser Hydrate führen, können Sie die richtigen Spezifikationen festlegen, um sicherzustellen, dass wir dies vermeiden.

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.

Sobald wir die Schwankungen reduziert haben, können wir den durchschnittlichen Feuchtigkeitsgehalt erhöhen. Wie Sie hier sehen können, hat sich der durchschnittliche Feuchtigkeitsgehalt nun nach rechts verschoben. Wir haben immer noch dieselbe Grenze, aber sobald wir diese nach rechts verschieben können, erzielen wir eine Produktionssteigerung und erhöhen unseren Ertrag sowie eine Reduzierung der Energie, die zur Herstellung dieser Art von Produkten erforderlich ist. Die Wissenschaft hinter diesem Prinzip besagt, dass wir nicht die Feuchtigkeit, sondern die Temperatur im Auge behalten müssen. Das ist für uns bei AQUALAB etwas seltsam, da wir uns so sehr auf Feuchtigkeit und Wasseraktivität konzentrieren. Wir haben sogar verschiedene Methoden mit NIR und unterschiedliche Ansätze zur Messung der Feuchtigkeit oder Wasseraktivität in der Produktionslinie ausprobiert. Aber wir haben festgestellt, dass die Temperatur der entscheidende Wert ist, den wir im Auge behalten müssen.

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 auch einen langsamen Kreislauf, und das Feedback aus diesem langsamen Kreislauf hilft uns dabei, zu überprüfen, ob die Spezifikationen noch im richtigen Bereich liegen, und ermöglicht uns langfristige Anpassungen. Dies geschieht also anhand von nachgeschalteten Probenahmen. Wir möchten weiterhin nachgeschaltete Probenahmen durchführen und die Wasseraktivität des Produkts nach Durchlaufen dieses Prozesses messen, 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.

Normalerweise ist unser AQUALAB four t e das am häufigsten verwendete Gerät für Qualitätskontrollen und auch in der Forschung und Entwicklung, um einen einzelnen Wasseraktivitätswert zu erhalten. Ich werde nur alle Funktionen kurz vorstellen. Ich möchte nicht alles im Detail durchgehen, sondern Ihnen nur sagen, dass dieses Gerät einen Taupunktsensor verwendet. Dies ist eine primäre direkte Methode zur Messung der Wasseraktivität. Wenn Sie gleichzeitig auch den Feuchtigkeitsgehalt ermitteln möchten, können Sie das Gerät an unser Scala-Daten- oder, entschuldigen Sie, Datenmanagementsystem anschließen. Damit können Sie eine Isotherme verwenden, wie wir sie bereits besprochen haben, um die Wasseraktivität und den Feuchtigkeitsgehalt mit demselben Gerät zu ermitteln.

Wir haben heute viel über Feuchtigkeitsadsorptionsisothermen gesprochen. Diese werden mit unserem Dampfsorptionsanalysator erstellt. Das Besondere an unserem Isothermgenerator ist, dass er beide zuvor erwähnten Isothermen erstellen kann. Und noch einmal: Die DDI, die dynamische Taupunktisotherme, ist genau das, was wir brauchen, um sehr genau zu definieren, wie Pulver Feuchtigkeit aufnehmen. Hier noch einmal einige Spezifikationen zu diesem Gerät. Ich möchte nicht zu sehr ins Detail gehen, aber Sie sollten wissen, dass wir eine Lösung zur Erstellung dieser Isothermen haben. Sobald wir diese Isothermen erstellt haben, können wir sie in die Software einspeisen, die ich zuvor erwähnt habe, das Feuchtigkeitsanalyse-Toolkit.

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

Dinge wie das Mischen von Zutaten, das Suchen nach verschiedenen Übergangsstellen 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 Vorteil wäre, würde ich Ihnen gerne einen Überblick über die Software geben und Ihnen einige Beispiele zeigen.

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 zusammenzufassen, möchte ich noch einmal kurz auf unsere Ziele zurückkommen. Unser Ziel heute war es, jede dieser Herausforderungen zu verstehen. Wenn es eine Herausforderung gab, die wir übersehen haben, oder etwas, das Sie gerne in Zukunft mit uns besprechen möchten, lassen Sie es uns bitte wissen. Wir haben darüber gesprochen, wie wir jede dieser Herausforderungen mit den richtigen Erkenntnissen über Feuchtigkeit bewältigen können. Dazu gehört, wie Sie sehen, das Verständnis der Wasseraktivität und die Verwendung der richtigen Art von Feuchtigkeitsadsorptionsisothermen.

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, die Sie nutzen können. Es sieht so aus, als hätten wir hier eine Frage, die gerade auf dem Bildschirm erschienen ist. Wenn wir also versuchen, den Klumpungspunkt eines Zuckerersatzstoffes zu bestimmen, wie würde ein sinnvoller schrittweiser Ansatz aussehen? Sollten wir die Proben nehmen und sie in allen Phasen von frei fließend bis klumpig testen, oder gibt es einen intelligenteren Weg, dies zu tun?

Okay. Gute Frage, Mofin. Um einen Klumpungspunkt zu bestimmen, würden wir eine Probe nehmen, die vor der Klumpung frei fließend ist. Wenn Sie einen anderen Zuckerersatz verwenden, würden wir wahrscheinlich das ursprüngliche Pulver und dann auch das mit dem Zuckerersatz vergleichen. Wir würden die dynamische Taupunktisotherme erstellen.

Und dann würden wir damit die Formen der Kurven vergleichen und diese zweite Ableitungsanalyse nutzen, um wirklich genau zu bestimmen und zu verstehen, wie sich dieser Zuckerersatzstoff auswirkt, wo wir die Kick- und Klumpungspunkte sehen.

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

Normalerweise kann es hilfreich sein, die Feuchtigkeit zu verringern, aber wir wollen uns wirklich darauf konzentrieren, die Wasseraktivität zu verringern, da die Wasseraktivität eine Messung mit viel höherer Auflösung ist. Und das wird uns wirklich helfen zu verstehen, wo wir uns auf der Isotherme befinden, um sicherzustellen, dass wir in Bezug auf die Wasseraktivität niedrig genug sind. Auch hier sehe ich wieder, dass viele Teams versuchen, dies allein anhand der Feuchtigkeit zu erreichen, aber die meisten Feuchtigkeitsmessmethoden haben nicht die Auflösung, die wir benötigen, um die Erkenntnisse zu gewinnen, die wir brauchen, um das Kicken und Verklumpen 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 Sie Delta t ausführen. 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 Schleife. Hier können Sie das Delta t einstellen, das Sie beibehalten möchten. Und hier links sehen Sie die langsame Automatisierungs-Feedbackschleife. Hier geben Sie die Wasseraktivität Ihrer Proben nachgeschaltet 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 weitere Frage, die gerade eingegangen ist. Wenn man die Isotherm-Vorhersagemodellierung für eine Mischung verschiedener Pulver verwendet, gilt dies dann nur, wenn die Pulver zu gleichen Teilen gemischt werden, oder gibt es eine Möglichkeit, die prozentuale Zusammensetzung zu korrigieren? Das ist eine sehr gute Frage, Faith. Mit der DLP-Modellierung können Sie verschiedene Massenverhältnisse berücksichtigen.

Wenn Sie also unsere Software verwenden, geben Sie die Zutaten ein, wählen die Isotherme aus, geben die anfängliche Wasseraktivität ein und dann die Menge. Sie können also mit verschiedenen Massenverhältnissen experimentieren, was sich sowohl auf die endgültige Isotherme als auch auf die berechnete Gleichgewichtswasseraktivität auswirkt. Ja, das kann berücksichtigt werden. 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. Wir machen das oft mit Kunden, mit denen wir zusammenarbeiten. Wir führen Validierungsstudien direkt mit unseren Kunden durch, um zu beweisen, dass sie mit diesen Erkenntnissen einige ihrer Haltbarkeitstests vollständig oder zumindest teilweise ersetzen können. Die Verwendung dieser Berechnungen ist also kein perfekter Ersatz für Haltbarkeitstests.

Meistens unterschätzen unsere Berechnungen die Haltbarkeit um etwa fünf bis zehn Prozent. Und ich denke, das ist eigentlich besser, als sie zu überschätzen, damit Sie das im Hinterkopf behalten können. Aber manchmal sind Validierungstests erforderlich, um sicherzustellen, dass wir uns einig sind oder auf dem richtigen Weg sind. Wir haben dies jedoch in der Vergangenheit mit verschiedenen Arten von Produkten direkt 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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