Oppskalering - fra pilotanlegg til produksjon

Å overføre kjemiske prosesser fra laboratorium til kiloskala og videre til produksjonsmålestokk kan være en stor utfordring. Skalering inkludert testkjøringer blir raskt en tids- og kostnadsfaktor, for ikke å snakke om de nødvendige investeringene i det utstyret som trengs. Dessuten krever den såkalte Oppskalering faglig ekspertise som slett ikke finnes i enhver bedrift. Hos DMG Chemie i Leipzig disponerer vi over alt som skal til for en vellykket skaleringsoverføring Nødvendig er: et moderne, fullt utstyrt laboratorium samt mange års erfaring med prosess- og materialprøving.

Hva betyr oppskalering?

Oppskalering eller scale-up er et begrep som er lånt fra engelsk (to scale up = forstørre, utvide), og som brukes om det som praktiseres innen kjemisk prosessteknologi skalering av produksjonsprosesser står. Målet er å etablere et teknisk produksjonsanlegg som til slutt kan produsere de samme produktene som i førsteproduksjonen, bare i betydelig større volumer. Den korrekte tyske oversettelsen er „Maßstabsübertragung“. Denne betegnelsen er imidlertid nå nesten fullstendig erstattet av det engelske begrepet.

Hvorfor er systematisk oppskalering uunnværlig i kjemi?

Ofte foregår produkt- og prosessutvikling innen kjemien fremdeles i begerglass. Kunnskapen fra dette kan imidlertid ikke uten videre overføres til produksjonen. Til dette er det snarere nødvendig å finne egnede teknologier og utføre oppskaleringsberegninger samt gjennomføringsstudier.

Kritiske parametere ved kjemiske reaksjoner er for eksempel:

Stoffkonsentrasjoner,
Temperaturen,
Varme- og kjøletider,
Homogeniseringstider,
fjerning av luft og
innarbeidelsen av tilsetningsstoffer.

Disse påvirkningsfaktorene kan få helt andre utfall i det små enn i det store. For eksempel stiller reaksjonsvarmen, spesielt ved endoterme eller eksoterme prosesser, svært ulike krav til utstyret ved oppskalering, og reguleringsadferden til pumper kan for eksempel endre seg i samspill med periferiutstyret. Oppvarmings- og avkjølingstider blir på sin side ofte bestemt svært unøyaktig i førsteproduksjonen. Dersom dette ikke tas hensyn til ved oppskalering (scale-up), kan den senere kjemiske produksjonen preges av en utvidelse av oppvarmings- eller avkjølingstidene, noe som fører til en eksplosjonsartet økning av den totale produksjonstiden.

I tillegg kommer at bruken av konvensjonell laboratorieteknikk som stavhomogenisator eller propellrører ikke tillater noen slutninger om de nødvendige homogeniseringstidene i den senere produksjonsprosessen. Derfor kan produktkvalitetene avvike betydelig mellom utvikling og produksjon. For å oppnå visse produkt-egenskaper som tekstur eller viskositet, brukes det i mange prosesser stoffer med lav bulkdensitet som virker fortjukkende. Disse skaper ofte problemer for utviklerne allerede i laboratoriet, da det ofte oppstår kraftig støvutvikling eller klumpdannelse. Dette kan i stor-skala produksjon resultere i ikke bare kvalitets- og sikkerhetsmessige ulemper, men også ekstremt lange røretider.

Bare gjennom omfattende prosresstilpasninger som en del av en systematiske scale-uper at det kan sikres at skalaforflytningen fungerer knirkefritt og til slutt gir de samme resultatene i produksjonsskala som tidligere i laboratoriet eller i pilotproduksjonen. Dermed er oppskalering en av de viktigste ingeniøroppgavene som kjemisk prosessteknologi befatter seg med.

Hvordan fungerer oppskalering i kjemien?

Under oppskaleringen blir samtlige tekniske parametere justert og optimert om igjen og om igjen til alt stemmer til slutt. Til dette formålet bestemmes det først i et modellforsøk i et målestokktroppforminsket laboratorieapparat såkalte dimensjonsløse tall som Reynolds-tall, Froude-tall eller Euler-tall, der geometriske dimensjoner ikke spiller noen rolle. Ved hjelp av disse tallene kan det realiseres størrelsesmessig større anlegg for pilotproduksjon, som tillater en realitetsnær prototypframstilling og til dels også allerede førsteserieproduksjon av små serier.

Viktige spørsmål som dukker opp for selskaper under oppskalering, er:

Hvilke mål har skalering oppover?
Hva er de viktige aspektene ved prosessen som skal forstørres?
Hva er de kontrollerende mekanismene?
Hvor stort skal det hele være?
Hvilke strømningstilstander oppstår?
Hvilket utstyr kreves for prosessen?

Skala opp bedrifter – dette kan vi gjøre for deg

Har dere utviklet en lovende prosess i laboratoriet som dere ønsker å teste i større skala? Eller planlegger dere en produksjonsutvidelse der de eksisterende anleggene deres er for små? Da kan dere dra nytte av vår oppskaleringskompetanse. Enten dere er en produserende bedrift eller en prototypprodusent: Vi støtter dere med vår fagekspertise for å produktkapasitetsplanlegging og den skaleringsoverføring fra mikroskopisk skala til tonnskala.
Vi ledsager all prosesstilpasning og -optimalisering som er nødvendig for oppskalering i kjemien, spesielt tilpasningen av dine eksisterende oppskrifter, faglig og kompetent med doktorgradsklare naturvitere og et eget forskningslaboratorium. Med kjente prosessparametere, fastsatte produktspesifikasjoner og i avstemte prosesstrinn står vi ved din side under oppskaleringen og sparer deg dermed for tid og kostnader.

DMG Chemie GmbH – Din pålitelige oppskaleringspartner for systematisk, kjemisk oppskalering

Oppskalering er en kritisk fase i kjemi på veien fra laboratorie- eller pilotproduksjon til moden serieproduksjon. Overgangen fra liten til stor skala er en enorm utfordring som krever vidtrekkende fagekspertise innen områder som produktkapasitetsplanlegging, teknisk kjemi, prosessteknologi og kjemisk reaksjonsteknikk. Samtidig er det høye krav til driftssikkerhet, økonomi, miljøvern og en ressurseffektiv, bærekraftig produksjon.

Med vår omfattende praktiske erfaring har den kompetansen og å-hvordan som skal til for å hjelpe deg med dette viktige prosjektet. Vårt selskap i Leipzig kan også støtte deg dersom det viser seg under produktkapasitetsplanleggingen at de eksisterende produksjonsanleggene er for små for fremtidige krav og må utvides. Vi overlater ingenting til tilfeldighetene.

Vi ses ved behov som ledd i oppdragsforskning om hvilke egenskaper det sluttproduktet du ønsker, skal ha, eller tar eksisterende oppskrifter nærmere i øyesyn. Om nødvendig utvikler vi ulike tilnærminger inkludert de respektive prototypene, tester disse sammen med deg og optimaliserer det hele helt til du er fornøyd.

I vårt arbeid legger vi størst vekt på Diskresjon og tillit. Først følger en kostnadsfri førstesamtale der dere skisserer det grove omfanget av det planlagte prosjektet og de viktigste spørsmålene blir avklart. I neste trinn følger intensjons- og konfidensialitetserklæringer. Først deretter går man videre til utarbeidelsen av kontrakten.

Vi informerer deg gjerne i en personlig samtale om våre omfattende muligheter innen Oppskalering i kjemi. Ta kontakt med oss i dag for å avtale en time, og dra nytte av vår ekspertise.