Chemische und pharmazeutische Entwicklungsabteilungen müssen in Ausrüstungen investieren, die sowohl der benötigten Vielseitigkeit zum sicheren Skalieren von kleinen Pilotchargen auf Produktionsmaßstab als auch den sinkenden Etats und sehr engen Zeitplänen gerecht werden. Mit der Entwicklung des skalierbaren Laborsystems SLS haben die kooperierenden Hersteller Quadro und Fitzpatrick Jahrzehnte der Erfahrung im Bereich der Feststoffzerkleinerung in dieser All-in-one-Lösung vereint.
Jahrelang waren die F&E-Laboratorien im Feststoffbereich mit etlichen kleinen handlichen Maschinen bis hin zu extrem voluminösen Gerätschaften ausgestattet. Diese Abteilungen hielten Apparate für jede nur denkbare Herausforderung in der Pulververarbeitung bereit. Natürlich ist eine solche Ausstattung hinsichtlich der Flexibilität sehr vorteilhaft, aber vom Standpunkt der Kosten gesehen eher keine gute Alternative.
Mittlerweile werden die F&E Budgets immer mehr zugunsten der Kapitalrendite zusammengestrichen. Ganz rigoros müssen nun detaillierte Anträge gestellt werden, um der Führungsetage zu erläutern, warum der gewählten Technologie gegenüber einer anderen der Vorzug zu geben sei und sich eine Investition lohnen würde. In Zeiten von schwindenden Etats ist es immens wichtig die richtige Entscheidung zu treffen.
Modulares Design
Das skalierbare Laborsystem SLS im modularen Design, bestehend aus einer einzigen Basis und der Möglichkeit insgesamt fünf verschiedene Zerkleinerungsprozesse auf vier Siebmodulen abzubilden, wird genau diesem Ruf nach Flexibilität, Vielseitigkeit und geringem Kapitaleinsatz gerecht. Durch das modulare Design entstehen aber noch weitere Vorteile, wie zum Beispiel geringerer Raumbedarf, reduzierter Schulungsaufwand der Mitarbeiter, weniger Dokumentation und ein direkter Vergleich der Siebtechnologien. Das Konzept der austauschbaren Siebköpfe ist nicht neu. Bereits 2011, als die ersten Synergien zwischen Quadro und Fitzpatrick entstanden sind, wurde die Kombination aus Hammermühle L1A und konischer Siebmühle Comil U5 vorgestellt. Somit arbeitete man damals schon an der Entwicklung zur All-in-One-Lösung. Das Konzept der austauschbaren Siebköpfe wurde mit dem skalierbaren Laborsystem SLS vollends umgesetzt. Durch das modulare Design können bis zu fünf verschiedene Zerkleinerungsprozesse über den schnellen Wechsel der erhältlichen vier Siebköpfe abgebildet werden: Die konische Siebmühle Comil U5, Hammermühle FitzMill L1A, Hochgeschwindigkeitsfeinmühle Comil H5 sowie das Schutz- und Desagglomerationssieb Flexsift S5 erzeugen diese hohe Flexibilität. Der Anwender kann somit ein Produkt auf der SLS mit vier alternativen Zerkleinerungstechnologien erproben und anschließend die Durchsatzleistung, Korngrößenverteilung, Schüttdichte, Fließfähigkeit usw. vergleichen. So lässt sich ganz einfach, die richtige Zerkleinerungstechnologie für ein bestimmtes Produkt ermitteln.
Skalierbarkeit auf Produktionsmaßstab
Aber der Nutzen des modularen Systems geht noch über den Vorteil von schnellen Tests hinaus, denn was bringen der F&E-Abteilung Testergebnisse, die nicht verlässlich auf den Produktionsmaßstab hochgerechnet werden können. In diesem Fall müssten alle Versuche in größerem Maßstab aufwendig wiederholt und erneut validiert werden. Skalierbarkeit bedeutet die Partikeleigenschaften von Versuchen mit Kleinstchargen auch in der Produktion mit größeren Volumina abzubilden, damit sich die Investition in kleine Laborgeräte am Ende auch bezahlt macht. Diese Skalierbarkeit wird bei der SLS durch das Smart-Detect-System sichergestellt. Per Tri-Clamp-Verbindung kann schnell zwischen den Modulen gewechselt werden. Das Smart-Detect-System erkennt den jeweils montierten Siebkopf und wählt automatisch die entsprechenden Einstellungen aus, um zu gewährleisten, dass die Umfangsgeschwindigkeit des Rotors auch der Umfangsgeschwindigkeit der größeren Produktionsmaschinen entspricht. Einheitliche Umfangsgeschwindigkeiten stellen sicher, dass Partikel im Labor auf kleineren Systemen denselben Einflüssen unterliegen, wie es auch später in der Produktion der Fall sein wird. Bei einem etwaigen Zerkleinerungsprozess bleibt die Umfangsgeschwindigkeit, unabhängig von der Modellgröße, konstant. Somit unterliegt das Pulver den identischen Bedingungen hinsichtlich der Prall-, Scher- und Kompressionskräfte. Der Anwender kann bei der SLS nicht aus Versehen falsche Einstellungen auswählen, die später im Produktionsmaßstab nicht abgebildet werden könnten.
Die Vorteile des skalierbaren Laborsystems lassen sich wie folgt zusammenfassen:
- Zeitersparnisse beim Skalieren der Resultate vom Labor- auf den Produktionsmaßstab
- Reduzierung der einzelnen Geräte im Maschinenpark
- Verfügbarkeit einer breiten Palette von Zerkleinerungstechnologien, ohne den Raumbedarf zu sprengen oder den Budgetrahmen aus den Augen zu verlieren
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Pascal Richter
Vertriebsingenieur,ITE
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