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MultiLab Parallelreaktorsystem

Mit MultiLab schneller am Ziel

Das HiTec Zang MultiLab Parallelreaktorsystem unterstützt und beschleunigt Forschungs- und Entwicklungsprozesse in der chemischen und pharmazeutischen Industrie.

Die heutige Zeit verlangt nach immer schnelleren Entwicklungen zu immer geringeren Kosten. Im Labor führt das bei der Syntheseforschung und -entwicklung zum Einsatz paralleler Reaktorsysteme mit immer kleineren Volumina. 

HiTec Zang hat langjährige Erfahrung mit Parallelreaktorsystemen im Maßstab zwischen wenigen Millilitern bis zu einigen Litern. Die Wünsche unserer Kunden veranlassten uns zu der Entwicklung dieses einzigartigen, modularen Parallelreaktorsystems, das in Funktionalität und Preis Maßstäbe setzt.

Das MultiLab Parallelreaktorsystem hilft bei der Verkürzung der "time-to-market" durch Beschleunigung der Optimierungsprozesse für Synthese und Aufreinigung mittels Parallelisierung von Experimenten und hochentwickelten Automations- und Softwarelösungen. Dadurch und durch möglichen unüberwachten Betrieb werden die Effizienz und die Instrumentenauslastung erhöht.

Das MultiLab  Parallelreaktorsystem unterstützt Batch-, Semi-Batch-, kontinuierliche und mehrstufige Prozesse. Es eignet sich sowohl im Parallel- als auch Einzelreaktorbetrieb für:

  • Synthese
  • Polymerisation
  • Destillation
  • Rektifikation
  • Extraktion
  • Kristallisation etc.

 Vorteile der Parallelisierung: 

  • Verkürzte "time to market"
  • Verbesserte Qualität
  • Erhöhte Reproduzierbarkeit
  • Verringerte Kosten
  • Parallelbetrieb rund um die Uhr
  • Eliminierung von Engpässen
Beispielkonfiguration: einzelnes MultiLab-Modul mit gravimetrischer Dosierung GraviDos, volumetrischer Dosierung mit Schlauchpumpe, Rückflusskühler, manuellem Reaktorkopflift und ViscoPakt Drehmomentmessrührer.

Die Flexibilität des MultiLab Parallelreaktorsystems hilft die Durchsatzbeschränkungen heutiger Forschungs- und Entwicklungsprozesse zu überwinden. Jedes einzelne MultiLab Modul stellt ein eigenständiges vollautomatisiertes mini Laborreaktor-System dar. Jeder Prozess, der normalerweise in Reaktoren größeren Volumens durchgeführt wird, kann auch in den 250 oder 400 ml Reaktoren des MultiLab unter realistischen Bedingungen ablaufen; vollautomatisiert und für jeden Reaktor unabhängig kontrolliert durch die führende Laborautomatisierungs-Software LabVision von HiTec-Zang.

Austausch eines Reaktors. Links: Anheben des Reaktorkopflifts mit allen Kopfaufbauten. Rechts: Betätigen des Entlastungshebels und Entnehmen des Reaktors.

Einfache Bedienung

Die austauschbaren Reaktoren des MultiLab Parallelreaktorsystems erlauben schnelle Reaktion auf dringende Anforderungen. Das einzigartige Heiz-/Kühlsystem bietet erhebliche Vorteile in der Handhabung. Der Austausch eines Reaktors ist nur eine Frage von Sekunden.

Der Schnellverschluss wird geöffnet, der Reaktorkopf wird mit allen Aufbauten angehoben. Nach Betätigen des Entlastungshebels kann der Reaktor entnommen werden. Nach Einsetzen eines neuen Reaktors kann gleich der nächste Versuch gestartet werden.

Flexible Anschlusstechnik

Für die Steuerung des MultiLab Parallelreaktorsystems und der Zusatzausrüstung werden LAB-manager Forschungsprozessleitsysteme eingesetzt. Die Sensoren und Aktoren oder Geräte werden einfach durch NAMUR- konforme Steckverbinder angeschlossen, so dass Erweiterungen problemlos möglich sind. Diese Geräte bieten einen hohen Sicherheitsstandard und halten auch nach Ausfall des PC die Regelungs- und Überwachungsfunktionen aufrecht. Die gewonnenen Daten können optional im internen Speicher abgelegt werden, bis der PC wieder zur Verfügung steht. Alternativ können definierte Abfahrprozesse für das MultiLab Parallelreaktor-System vorgesehen werden.

Darstellung von Werten, Ereignissen und Versuchsphasen im Multischreiber.

Einfache Steuerung und Auswertung

Für das MultiLab Parallelreaktorsystem steht die volle Funktionalität des LAB-manager Laborautomatisierungssystems zur Verfügung. Rezepturen beliebiger Komplexität können durch die Kombination von Grundoperationen mit einem Grafikeditor in Minuten erstellt werden. Mit dem HiBatch Editor werden Grundoperationen wie "Rühren", "Temperieren", "Destillieren" und andere per "Drag and Drop" mit der Maus entsprechend ihrem Ablauf hintereinander oder parallel verknüpft.

Bedienoberfläche, Übersicht für 4 MultiLab-Module.

Die schnelle Definition von Parallelexperimenten wird durch die HiBatch Erweiterung MultiBatch unterstützt, indem eine als Vorlage erstellte Rezeptur auf beliebig viele Reaktoren übertragen werden kann. Die Rezepturen können einzeln parametriert und der Ablauf individuell abgeändert werden.

Die Versuchsdaten werden auf dem Multischreibersystem dargestellt. Es beinhaltet sowohl einen Analogkurvenschreiber als auch einen Ereignisschreiber und einen Phasenschreiber zur Visualisierung von Einzelereignissen und Versuchsphasen.

Für den manuellen Betrieb und als Visualisierung des Parallelrreaktor-Systems dienen die mit LabVision Designer erstellten Bedienoberflächen.

Von HiBatch automatisch erstelltes Laborjournal.

Alle arbeitsaufwändigen Schritte, von der Planung des Parallel-Experiments bis zur Auswertung und Dokumentation der experimentellen Daten, werden unterstützt oder vollständig automatisiert. Eine Hauptfehlerquelle, die manuelle Dateneingabe, fällt damit völlig weg. Die Protokollierung erfolgt automatisch in einem ausführlichen und übersichtlich gestalteten Laborjournal mit allen von Ihnen gewünschten Daten. Der Ablaufbericht speichert darüber hinaus alle Ereignisse, Änderungen, Benutzereingriffe und Kommentare als Zeittabelle.

Grenzwerte, Alarme und Reaktionen auf diese können frei definiert werden. Die Reaktionen können von einer einfachen Textmeldung über automatische Eingriffe und Notabfahrprozeduren bis zur Alarmierung der Verantwortlichen per Telefon, Fax oder E-Mail reichen. Ein unbeaufsichtigter Betrieb ist somit möglich, Nacht und Wochenende stehen als Experimentierzeit zur Verfügung um eine Vielzahl von Experimenten in möglichst kurzer Zeit abzuarbeiten.

Für die statistische Versuchsplanung steht ein Zusatzmodul zur Verfügung, das aus wenigen Eckdaten vollständige Versuchsserienpläne nach einem orthogonalen Array generiert und ausführt. Vor Ausführung können Sie einzelne Messungen oder Teilserien ausschließen oder neu zum Array hinzufügen.

Das MultiLab Parallelreaktorsystem beschränkt weder die Kreativität noch erfordert es einen Spezialisten für seine Bedienung. Der Nutzer hat zu jedem Zeitpunkt die volle Kontrolle über alle Systemparameter.

Modular und flexibel

Das MultiLab Parallelreaktorsystem ist modular aufgebaut und bietet ein Höchstmaß an Flexibilität. Es ist in zahllosen Varianten von einer einzelnen manuell bedienten Basiseinheit bis zu individuell konfigurierten, vollautomatisierten Multireaktorsystemen lieferbar. Auch komplexe Abläufe mit Reagenzienvorbehandlung, Synthese, Reaktionsüberwachung und Produktnachbehandlung sowie Probenentnahme sind möglich.

Möglichkeiten

Mit einem MultiLab Parallelreaktorsystem können Sie eine große Zahl von Experimenten wiederholt oder parallel durchführen und so den Arbeitsprozess beschleunigen. Dadurch gewinnen Sie Zeit und erhöhen die Effizienz und die Kapazität Ihres Labors. Alle Versuchsbedingungen können in allen Reaktoren simultan kontrolliert und dargestellt werden. Die Versuchsbedingungen, wie Temperatur, Druck, pH, Dosiermengen/-raten, Rührgeschwindigkeit und -drehmoment, können für jeden Reaktor einzeln vorgegeben werden.

Vielfältige Ausbauoptionen wie Destillation, Rektifikation mit Rückflussteilung, Feststoffdosierung, Gasdosierung, automatisches Bodenablassventil, Phasengrenzdetektion für Extraktion oder separate Abfüllung von Ober-/Unterphase sind verfügbar.

MultiLab Temperiereinheit mit 250 ml-Reaktor

Technische Eigenschaften: Basisstation und Grundausstattung

Basis und Herz des MultiLab Parallelreaktorsystems ist das innovative Temperiersystem. Es beruht auf einer Heiz-/Kühlwendel aus Edelstahlrohr, die federnd an dem Planschliffreaktor anliegt. Die Wendel wird elektrisch beheizt und durch ein im Bedarfsfall durchströmendes Kühlmittel gekühlt. Dabei erfolgen Heizung und Kühlung geregelt und unabhängig voneinander.

Das Kühlmedium wird in einem Reservoir vorgekühlt bereitgehalten. Über ein Kreislaufsystem und Regelventile wird das Kühlmittel je nach Bedarf den einzelnen Reaktoren zugeführt. Es wird daher nur ein Kühlsystem benötigt, obwohl alle Module individuell temperiert werden können.

Die Basisstation des einzelnen Reaktors enthält alle elektrischen, Kühlmediumversorgungs- und Stellelemente.

 

Das MultiLab Parallelreaktorsystem erfordert auf Grund seiner kompakten Bauweise nur wenig Platz im Labor. Ein Modul benötigt mit Reaktor und Anschlüssen nur eine Grundfläche von b = 40 cm x t = 55 cm, so dass problemlos 4 Module in einem Abzug Platz finden.

Der Planschliffdeckel ist mit einem Mittelhals NS29 und 5 Seitenhälsen NS19 ausgestattet. Ein Schnellverschluss und der manuelle Reaktorkopflift sind im Standardumfang inbegriffen.

Wahlweise können Reaktoren mit 250 und 400 ml Nennvolumen geliefert und verwendet werden. Für noch kleinere Nennvolumen von 50ml bis 250ml eignet sich das MiniLab Parallelreaktorsystem.

Die Basisversion arbeitet mit einer Wasserkühlung. Optional können Kühlthermostate verschiedener Leistungsstufen eingesetzt werden.

Optionen

 Als Erweiterungsmodule für das MultiLab Parallelreaktor-System stehen zur Verfügung:

Fast jede andere Erweiterung kann auf Wunsch realisiert werden. Fragen Sie uns!

Bei automatisch bedientem Bodenablassventil kann zusätzlich eine Phasengrenzerkennung mit Ablassen der anorganischen Phase oder automatischem Abfüllen der beiden Phasen in verschiedene Auffanggefäße geordert werden.

Der Reaktorkopf kann mit beliebigen Aufbauten ausgestattet werden.

Auch Folgereaktionen sind realisierbar, entweder durch Umpumpen des Produkts aus einem Reaktor in den nächsten, oder durch Überdestillation und anschließende Weiterverarbeitung des Destillats. Da die Temperierwendel den Einsatz eines Bodenablassventils - auch eines automatischen - erlaubt, muss nicht über Kopf abgesaugt werden. Auch kontinuierliche Reaktionen im Rührkessel oder in einer Rührkesselkaskade sind möglich.

Vielfältige Dosiermöglichkeiten

 

Als Dosiereinheit ist neben herkömmlichen Pumpe/Waage- Dosierungen und rein volumetrischer Pumpendosierung vor allem der "geregelte Tropftrichter" GraviDos (Gravimetrische Dosierung) verfügbar.

GraviDos ermöglicht eine einfache, robuste und die besonders bei Parallelreaktorsystemen wichtige platzsparende und kosteneffiziente gravimetrische Dosierung ohne Pumpe.

Als Dosierpumpen sind Schlauchpumpen, Membrandosierpumpen, verschiedene Typen von Kolbenpumpen, Zahnradpumpen, Zahnringpumpen und Spritzendosierer lieferbar. Die Anzahl der Dosierungen pro Reaktor ist nur durch den verfügbaren Platz begrenzt.

Eine Gasdosierung ist mit Massendurchflussreglern möglich. Dadurch kann eine präzise Verbrauchsmessung aufgebaut werden, wie sie z.B. für Katalysatorexperimente benötigt wird.

Sensoren

Alle Sensoren, die durch einen der NS19 Stutzen eingebracht oder außerhalb des Reaktors montiert werden können, sind einsetzbar. Für Stabsonden, wie z.B. pH, RedOx, Füllstand, Trübung, FTIR, UV usw. liefern wir optional einen speziell geformten Stutzen, der es erlaubt, einen Sensor am Rührer vorbei in Bodennähe zu platzieren.

Spektrometrische Stabsonden mit Glasfaseroptik sind ebenfalls lieferbar. Die möglichen Wellenlängen reichen vom Ultravioletten bis zum Mid-IR-Bereich. Für den Parallelbetrieb mehrerer Sonden an einem Spektrometer ist eine Multiplexereinheit verfügbar.

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