Professionell probieren geht weit über studieren

Lars Plüschau

Produktdimensionen von ca. 2 bis 59 mm Durchmesser, selbstverständlich auch eckig, in Dicken bis zu ca. 30 mm, Ausbringung bis zu 1,5 Mio. Stück pro Stunde: Die moderne Tablettiertechnik ist sehr produktiv und breit einsetzbar. Da der Standard der Pressen für die pharmazeutische Industrie entwickelt wurde, sind sie ohne jede Einschränkung auch in der Nahrungsmittelproduktion einzusetzen. Verpresst werden können im Prinzip alle Pulver und Granulate, die eine gewisse Rieselfähigkeit aufweisen. Aber hier fängt das Fachwissen auch schon an.

Grundvoraussetzung für einen Pressversuch im Technikum ist ein Datensicherheitsblatt mit den gängigen, notwendigen Inhalten, über den oder die Stoffe, die von den einschlägigen Institutionen (z. B. BG Chemie) festgelegt sind. Welche Eigenschaften hat der Stoff, wie ist er zu behandeln, wie reagiert er mit anderen Stoffen, wie ist er zu entsorgen usw. Das ganze mindestens in Englisch, besser in Deutsch.

So gut wie alle Produkte in diesem Bereich bestehen aus einem Trägermaterial und einem Wirkstoff. Die Trägermaterialien können z. B. sein Lactose (Milchzucker, etwa bei 80 % der gängigen Produkte) Sorbit, Fructose, weitere Füllstoffe, z. T. sogar Zellulose. Die großen Erfahrungen des Technikums führen regelmäßig relativ schnell zu Ergebnissen. Als besonders interessant betrachtet man deshalb hier die Tests für echte Produkt- oder Grundstoffinnovationen.

Eine echte Grenze ist neben den genannten Dimensionen und den Voraussetzungen für die Verarbeitbarkeit bis jetzt nur die Axialsymmetrie der Produktform – „um die Ecke pressen“ scheitert einfach an der Physik. Gemeinsam mit Kunden wurden im Technikum schon zweischichtige Brausetabletten entwickelt, bei denen die einzelnen Schichten Stoffe enthielten, die mit verschiedenen Zerfallszeiten frei werden sollten. So können z. B. über mehrschichtige Produkte Stoffe zusammengebracht werden, die zusammen sich schlecht verpressen lassen oder erst bei der Lösung aufeinander reagieren sollen. Hier wird also erst durch die Pressversuche erkennbar, ob ein Produkt überhaupt herstellbar ist. Eine andere Testproduktion galt einem Kaugummi in zwei Schichten, bei dem die zweite Schicht schwerer löslich war und dadurch ein längerer Kaugenuss erreicht bzw. eine zweite Geschmacksrichtung freigesetzt wurde.

Fette hat dazu im Technikum die gesamte Reihe der eigenen Standardpressen, 102i, 2090i, 3090i im Einsatz, dazu die Washing in Place (WiP)- und Containment-Pressen 1090i WiP, 2090i WiP und 3090i WiP. Nach Absprache sind natürlich auch Tests auf allen anderen Fette-Pressen möglich. Weiter stehen selbstverständlich alle klassischen Laboreinrichtungen wie z. B. für Fließverhaltenstest mit Böschungswinkelprüfung, Korngrößenbestimmung über Siebanalyse, Schüttgewichtfeststellung und Restfeuchtebestimmung bereit. Dazu auch Wärme-öfen zum Sintern und ggf. reduzieren der Restfeuchte. Verschiedene Mischer sind vorhanden, um eventuell den Basismaterialien noch notwendige Gleit- oder Bindemittel beizugeben oder aber von den Anwendern mitgebrachte Stoffe auf Verpressbarkeit zu mischen. Des Weiteren Exzenterpressen für Grundlagenversuche, Zerfallstester, Abriebtester und Härteprüfgeräte für die gepressten Produkte.

Zu den verschiedenen Pressentypen gibt es unterschiedliche und teilweise sehr spezielle Fülleinrichtungen. So können auch schon auf der Laborpresse 102i dreischichtige Produkte mit minimalsten Stoffmengen getestet werden. Realistisch sind aber mindestens 100 g, immer in Abhängigkeit vom spezifischen Gewicht, um Werte zu ermitteln, aus denen Vorgaben für die Chargenproduktion abgeleitet werden können. Für eine echte Testproduktion mit einer minimalen Laufzeit von einer halben Stunde kann das Mengengewicht zwischen 35 kg und 2 t schwanken, ganz abhängig eben vom spezifischen Gewicht und der Produktgröße.

Als Presswerkzeuge stehen alle genormten Standardwerkzeuge bereit. Außerdem können die Anwender aber auch ihre eigenen Werkzeuge einsetzen, sofern die den gängigen Normungen entsprechen. Das bedingt natürlich einen längeren Vorlauf. Im Rahmen der Pressversuche wird auch immer wieder erkannt, dass Modifikationen an den Werkzeugen bei bestimmten Produkteigenschaften zu Verbesserungen im Produktionsablauf und am Produkt selbst führen. Werkzeugform und Beschichtung können eine große Rolle spielen.

Als Ergebnisse von Tests wurden immer wieder die Mischungsverhältnisse der Pulver und Granulate modifiziert, um bessere Produkte zu erreichen oder schneller und effizienter produzieren zu können. Darüber hinaus konnte öfter durch den Einsatz einer Presskammerbeschichtung (PKB) der Grundstoff reiner gehalten, auf den Einsatz von Magnesiumstearat im Produkt verzichtet werden. Dadurch wurde ein besserer Geschmack des Produktes erreicht, da die Menge des Magnesiumstearats bei der Werkzeugbestäubung wesentlich geringer ist.

Nur wenige Produkte können nicht im Technikum getestet werden. Dazu gehören toxische oder hochpotente Stoffe. Im Zweifelsfall entscheidet der Werksarzt. Die meisten anderen Materialien sind möglich, selbst scharfer Pfeffer war schon dabei. Die Arbeitsausstattung im Technikum entspricht der pharmazeutischen- und Lebensmittelproduktion, die Arbeitskleidung zum Mitarbeiter- und Anwenderschutz ebenfalls. Einschränkungen gibt es aus reinigungs- bzw. kontaminationstechnischen Gründen bei stark färbenden oder aggressiven und korrosiven Stoffen.

Zum großen Erfahrungsschatz des Technikums gehören diverse Anwendungen der Pressen in Industrien außerhalb des Lebensmittel- und Pharmabereiches, die aber in bestimmten Fällen auf die Herstellung von Nahrungsmittel übertragbar sind. Dabei auch absolute Innovationen, die z. T. aber noch nicht öffentlich gemacht werden dürfen. Aber auch von länger bestehenden Produktformen wie Wasch- und Reinigungsmitteltabs ist nicht unbedingt bekannt, dass sie auf Tablettierpressen hergestellt werden und ursprünglich in weiten Zügen das Ergebnis einer Zusammenarbeit des Technikums mit einem großen Deutschen Waschmittelhersteller sind.

Ganz exotisch mutet das Verpressen von explosiven Granulaten zu Pellets für Airbags an, wie sie inzwischen zu mehreren in jedem neuen Kraftfahrzeug eingebaut sind. Die Probleme bei dieser Produktion sind für jeden klar, der physikalische Basiskenntnisse hat und weiß, dass Druck Hitze erzeugt. Entzündbare Stoffe auf Sauerstoffbasis werden teilweise mit Argon als Schutzgas verpresst. Das Technikum stellte in diesem Fall in den Produktionsräumen des Herstellers eine Presse auf, da nur dort eine ausreichende Versorgung mit dem Gas möglich war. In einem anderen Fall wurden giftige Schwermetalle zu Katalysatoren auch im Haus des Herstellers testweise auf einer WiP-Presse gepresst. Einen großen Anwendungsbereich stellt die Tiernahrungsmittelindustrie. Speziell Futter mit gezielten Zusatzstoffen für Pferde und auch Hundefutter gehören dazu. Da wird Futter für Puten mit verhaltenssteuernden Farbzusätzen und Katzenfutter, das immer etwas gewölbt sein muss, weil die Tiere es sonst gar nicht aufnehmen können, schon als ganz normal betrachtet.

Auch Tendenzen aus der pharmazeutischen Industrie können ohne weiteres in Betracht gezogen und ernsthaft auf ihre Verwertbarkeit für den Lebens- und Genussmittelbereich geprüft werden. Das sind z. B. Ideen, wie neue Darreichungsformen von Medikamenten für Kinder in Form von Kaugummi oder Lollies, die einhergehen mit verringerten Nebenwirkungen und Magenentlastungen. Auch Nähr- und Nahrungsersatzstoffe gehören in diese Reihe. So haben Physiologen des Militärs eines Nato-Landes die Verpressung von hochkonzentrierten Nährstoffen im Technikum getestet, um eine „Überlebenspille“ herzustellen, die den Nährstoffbedarf von Soldaten im Einsatz über Tage sicherstellen soll. Ergebnis dieses Tests: Es geht. Eine Presse produziert jetzt in diesem Land das Präparat.

Welchen Rahmen haben Test-Trials im Technikum von Fette? Die Räumlichkeiten befinden sich im Werk in Schwarzenbek, Deutschland, nahe Hamburg. Mehr als 600 m2 labormäßig ausgestattete Räume, aufgeteilt in Vorbereitung, Vorführung, Pressversuche, Abnahme, Besprechung. Klimatisiert, mit WiP-Ausstattung und Handlingsystemen zur Fass- und Big Bag-Beschickung. Die Räume sind mit Sichtschutzanlagen versehen, ein absoluter Vertrauensschutz besteht, alle Versuche werden geheim gehalten. Sechs Vollzeitmitarbeiter mit so unterschiedlichen beruflichen Qualifikationen wie Verfahrenstechniker, Maschinenbaumeister und Techniker stehen bereit. Mehr als 150 Jahre Facherfahrung sind so versammelt. Die hohe Frequenz der laufenden Tests macht eine transparente Planung erforderlich. Mehr als 350 Testgruppen aus aller Welt, aber mit klarem Schwerpunkt Deutschland und Europa, geben sich pro Jahr die Klinke in die Hand. Knapp vier Wochen beträgt in der Regel der Vorlauf. Die Versuche dauern im Schnitt zwei Tage. Das wird aus der Erfahrung heraus empfohlen, um keinen Zeitdruck entstehen zu lassen und bei ggf. auftretenden Schwierigkeiten zeitliche Reserven zu haben. Die Zahl der Versuchsteilnehmer für die Anwenderseite ist nicht begrenzt, die räumlichen Gegebenheiten lassen das zu. Das Unternehmen versteht sich als Dienstleister. Und auf Wunsch wird auch gerne die ortsnahe Unterbringung organisiert.

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