Staub an Mischern und Granulatoren wird durch Absaugöffnungen direkt an den Entstehungsstellen erfasst: an Einfüllöffnungen, Austragsklappen und Antriebswellen. Die erfasste Luft wird über eine Rohrleitung zu einem Entstauber oder Nassabscheider geführt, der den Staub von der Luft trennt. Welche Erfassungsform, welches Filtersystem und welche gesetzlichen Anforderungen dabei gelten, hängt vom verarbeiteten Material und der Prozesstemperatur ab. Die folgenden Abschnitte beantworten die wichtigsten Fragen dazu systematisch.
Welche Staubarten entstehen beim Mischen und Granulieren?
Beim Mischen und Granulieren entstehen überwiegend Feinstäube aus dem verarbeiteten Schüttgut selbst. Typische Staubarten sind mineralische Pulver, Kunststoffgranulate, Lebensmittelrohstoffe, Pharmasubstanzen und chemische Hilfsstoffe. Die Partikelgröße liegt häufig im Bereich unter 100 Mikrometer, bei Pharmapulvern oft deutlich darunter. Die Staubart bestimmt unmittelbar die Anforderungen an das Filtersystem.
Entscheidend für die Auslegung der Stauberfassung ist der Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) des jeweiligen Stoffs nach TRGS 900. Für den allgemeinen A-Staub (alveolengängig) gilt ein AGW von 1,25 mg/m³, für E-Staub (einatembar) ein AGW von 10 mg/m³. Viele Spezialsubstanzen, etwa Wirkstoffpulver in der Pharmaindustrie, liegen deutlich darunter und erfordern entsprechend leistungsstärkere Filtration.
Zusätzlich können beim Granulieren thermische Prozesse eine Rolle spielen. Wenn Bindemittel aufgeschmolzen oder Polymere erwärmt werden, entstehen neben Partikeln auch Dämpfe und Aerosole. In solchen Fällen reicht eine reine Partikelabscheidung nicht aus. Dann ist eine mehrstufige Filtration nötig, bei der zuerst Partikel und anschließend die Gasphase behandelt werden.
Bei explosionsfähigen Stäuben, etwa bestimmten organischen Pulvern oder Metallpulvern, ist die Staubexplosionsklasse nach GESTIS-STAUB-EX zu ermitteln. Ein Staub gilt ab einem Druckaufbau von mehr als 0,5 bar über dem Ausgangsdruck als staubexplosionsfähig. Den konkreten KSt-Wert entnehmen Sie dem Sicherheitsdatenblatt des Materials oder der GESTIS-STAUB-EX-Datenbank des IFA.
Wo genau entsteht Staub an Mischern und Granulatoren?
Staub an Mischern und Granulatoren entsteht an vier typischen Stellen: an der Einfüllöffnung beim Beschicken, an der Austragsöffnung beim Entleeren, an Wellendurchführungen und Dichtungen sowie an Sieb- und Klassiereinheiten nachgeschalteter Prozessschritte. Jede dieser Stellen erfordert eine eigene Erfassungsmaßnahme.
Die Einfüllöffnung ist häufig die stärkste Staubquelle, weil beim Einschütten von Pulver eine Luftverdrängung stattfindet. Diese verdrängte Luft trägt Staubpartikel mit sich. Eine Einhausung mit Absaugung oder eine direkt angeschlossene Absaughaube an der Einfüllöffnung reduziert diese Emission wirksam.
An der Austragsöffnung entsteht Staub beim Öffnen der Klappe und beim Austragen des Produkts. Hier empfiehlt sich eine Absaugung, die beim Öffnungsvorgang automatisch aktiviert wird. Wellendurchführungen sind oft unterschätzte Quellen: Selbst bei guten Dichtungen entweichen feine Partikel, die sich über die Zeit in der Umgebungsluft anreichern.
Wie funktioniert die Stauberfassung an Mischern technisch?
Die Stauberfassung an Mischern funktioniert nach dem Prinzip der Quellenabsaugung: Über Erfassungselemente direkt an der Entstehungsstelle wird staubbeladene Luft mit einem definierten Volumenstrom abgesaugt, bevor der Staub in die Raumluft gelangt. Der Volumenstrom muss so bemessen sein, dass die Einströmgeschwindigkeit an der Erfassungsöffnung den Staub sicher einfängt.
Für die Auslegung des Volumenstroms ist die Geometrie der Erfassungsöffnung, die Staubkorngrößenverteilung und die Prozessgeschwindigkeit maßgeblich. Bei offenen Einfüllöffnungen wird eine Einströmgeschwindigkeit von mindestens 0,5 bis 1,0 m/s empfohlen, bei feineren oder leichteren Stäuben entsprechend höher. Die genauen Werte ergeben sich aus der Gefährdungsbeurteilung.
Die Rohrleitung zwischen Erfassungselement und Entstauber muss so dimensioniert sein, dass die Strömungsgeschwindigkeit hoch genug ist, um Staubablagerungen zu vermeiden. Für Grobstaub gelten Mindestströmungsgeschwindigkeiten von etwa 15 bis 20 m/s, für Feinstaub können niedrigere Werte ausreichen. Kurze Rohrwege und wenige Umlenkungen reduzieren den Druckverlust und damit den Energiebedarf der Anlage.
Bei Anlagen mit mehreren Mischern oder Granulatoren, die nicht gleichzeitig betrieben werden, lässt sich durch den Gleichzeitigkeitsfaktor (GZF) die Anlagengröße um bis zu 40 % reduzieren. Das senkt die Investitionskosten, ohne die Schutzwirkung zu beeinträchtigen. Die Auswahl der passenden Absauganlage hängt dabei direkt vom tatsächlichen Gleichzeitigkeitsbetrieb ab.
Welches Filtersystem eignet sich für Granulierstaub?
Für trockenen Granulierstaub ohne klebrige oder reaktive Eigenschaften eignet sich ein Entstauber der CF-Serie mit Filterpatronen. Die Staubklasse des Geräts richtet sich nach dem AGW des Materials: Staubklasse L für AGW über 1 mg/m³, Staubklasse M für AGW ab 0,1 mg/m³ und Staubklasse H für AGW unter 0,1 mg/m³ oder krebserzeugende Stäube, jeweils nach DIN EN IEC 60335-2-69.
Bei klebrigen, hygroskopischen oder elektrostatisch aufladbaren Stäuben ist ein Nassabscheider die geeignete Option. Nassabscheider binden die Partikel in einer Flüssigkeit, was Verstopfungen im Filtermedium verhindert und gleichzeitig Brandgefahren durch reaktive Stäube minimiert. Für Granulierstaub aus der Lebensmittel- oder Pharmaindustrie sind hygienegerecht ausgeführte Nassabscheider besonders relevant.
Wichtig: Die Staubklasse H ist nicht dasselbe wie ein HEPA-Filter H13 oder H14. Staubklasse H ist eine Geräteeinstufung nach DIN EN IEC 60335-2-69 mit einem maximalen Durchlassgrad von 0,005 %. H13 und H14 sind Filtermedienklassen nach EN 1822. Ein Gerät der Staubklasse H kann, muss aber nicht zwingend einen H13-Filter enthalten. Wer diese Systeme verwechselt, riskiert den Einsatz eines ungeeigneten Geräts.
Bei Granulierprozessen, bei denen gleichzeitig Dämpfe entstehen, muss die Partikelabscheidung immer zuerst erfolgen. Erst danach kann eine Aktivkohleschicht die Gasphase behandeln. Aktivkohle wirkt ausschließlich gegen die Gasphase, nicht gegen Partikel. Eine umgekehrte Reihenfolge führt zur Verstopfung der Aktivkohle durch Staub.
Was sind die gesetzlichen Anforderungen an die Stauberfassung?
Die gesetzlichen Anforderungen an die Stauberfassung an Mischern und Granulatoren ergeben sich aus der Gefahrstoffverordnung (GefStoffV), den Technischen Regeln für Gefahrstoffe (TRGS 500, TRGS 504, TRGS 900) sowie den DGUV-Regelwerken. Grundlage jeder Schutzmaßnahme ist die Gefährdungsbeurteilung, die der Betreiber verpflichtend erstellen muss.
Die TRGS 504 regelt Tätigkeiten mit Exposition gegenüber A- und E-Staub und beschreibt die Schutzmaßnahmen bei Überschreitung der Arbeitsplatzgrenzwerte. Bei krebserzeugenden Stäuben ohne Schweißbezug gilt das Risikokonzept der TRGS 910 mit Akzeptanz- und Toleranzkonzentration. Für diese Stoffe gibt es keinen AGW, sondern Expositionsgrenzen, unterhalb derer das Gesundheitsrisiko als akzeptabel oder tolerierbar gilt.
Bei explosionsfähigen Stäuben kommen zusätzlich die Anforderungen der ATEX-Richtlinie und der GefStoffV Anhang I Nr. 1.7 hinzu. Die Zoneneinteilung unterscheidet Zone 20 (explosionsfähige Staubatmosphäre ständig oder häufig vorhanden), Zone 21 (gelegentlich im Normalbetrieb) und Zone 22 (normalerweise nicht vorhanden, nur selten und kurzzeitig). Auch Staubablagerungen sind bei der Zoneneinteilung zu berücksichtigen, nicht nur die Staubwolke selbst.
Betriebe, die bei einer BG-Prüfung keine ausreichende Absaugtechnik nachweisen können, riskieren Bußgelder, Auflagen und im Schadensfall die persönliche Haftung verantwortlicher Führungskräfte. Die Anforderungen je nach Anwendung sind dabei stets anhand der aktuellen Grenzwerte und Normen zu prüfen.
Wie lässt sich die Absaugung in bestehende Anlagen integrieren?
Eine Absauganlage lässt sich in bestehende Mischer und Granulatoren integrieren, indem vorhandene Öffnungen, Revisionsklappen oder nachgerüstete Flansche als Erfassungspunkte genutzt werden. Voraussetzung ist eine Bestandsaufnahme der Staubquellen, der verfügbaren Anschlusspunkte und des Raumkonzepts. Daraus ergibt sich, ob eine zentrale oder dezentrale Absauganlage sinnvoller ist.
Zentrale Absauganlagen sind wirtschaftlich, wenn mehrere Maschinen gleichzeitig oder im Wechselbetrieb laufen. Sie erfordern ein Rohrleitungsnetz, das bei der Nachrüstung durch die Halle geführt werden muss. Dezentrale oder mobile Absauganlagen sind flexibler und lassen sich ohne aufwendige Rohrleitungsarbeiten in Betrieb nehmen. Sie eignen sich besonders für einzelne Maschinen oder wechselnde Aufstellorte.
Bei der Integration in bestehende Anlagen ist die Steuerungsanbindung zu beachten. Die Absauganlage sollte mit dem Maschinenprozess synchronisiert werden: Absaugung ein, wenn die Maschine befüllt oder entleert wird, und aus, wenn keine Staubemission stattfindet. Das spart Energie und verlängert die Filterstandzeit. Viele Entstauber lassen sich über potenzialfreie Kontakte oder Bussysteme in vorhandene Maschinensteuerungen einbinden.
Wichtig bei der Nachrüstung: Die Rohrleitungsführung muss so geplant werden, dass keine Staubablagerungen entstehen. Horizontale Leitungsabschnitte mit zu geringer Strömungsgeschwindigkeit sind kritisch, besonders bei schweren oder groben Partikeln. Eine fachgerechte Planung berücksichtigt Druckverluste, Strömungsgeschwindigkeiten und die Lage der Absaugpunkte relativ zum Entstauber.
Wie ULMATEC bei der Stauberfassung an Mischern und Granulatoren unterstützt
Für Betreiber in der Prozessindustrie, die Staubemissionen an Mischern und Granulatoren sicher und normgerecht erfassen müssen, analysieren wir den jeweiligen Werkstoff, Prozess und Volumenstrom und entwickeln, fertigen und montieren die passende Absauganlage dazu. Auslegung, Fertigung, Montage und Inbetriebnahme erfolgen aus einer Hand, hergestellt in Deutschland.
Konkret unterstützen wir Sie bei:
- der Ermittlung der richtigen Staubklasse (L, M oder H nach DIN EN IEC 60335-2-69) auf Basis des AGW des verarbeiteten Materials
- der Auswahl zwischen Entstauber (CF-Serie) und Nassabscheider (WE-Serie), abhängig von den Staubeigenschaften
- der Berechnung des erforderlichen Volumenstroms und des Gleichzeitigkeitsfaktors (GZF) bei Mehrmaschinenanlagen
- der ATEX-konformen Auslegung bei explosionsfähigen Stäuben in Zone 20, 21 oder 22
- der Nachrüstung in bestehende Produktionslinien inklusive Steuerungsanbindung
- der Lieferung aller erforderlichen technischen Unterlagen für BAFA- und KfW-Förderanträge
Unsere Absauganlagen decken einen breiten Volumenstrombereich ab und sind in den Baugrößen XS bis XXL (CF-Serie) verfügbar. Für die WE- und EF-Serien stehen die Größen S bis X zur Verfügung. Alle Anlagen erfüllen die geltenden Normen und werden inklusive technischer Dokumentation geliefert. Nehmen Sie Kontakt mit uns auf, um gemeinsam die passende Lösung für Ihre Anlage zu definieren.
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