Steigert Prozess- und Tablettenqualität

Verbesserte Wärmeverteilung und Luftführung im Coater

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Zur Steigerung der Prozess- und Tablettenqualität beim Filmcoaten präsentiert Lödige Process Technology eine Lösung, bei der die Luft- und die Wärmeverteilung gleichmäßig über das gesamte Tablettenbett erfolgt. Verwirbelungen im Düsenbereich und daraus resultierende Verunreinigungen im Coaterinnenraum lassen sich dadurch minimieren und die Standzeiten bei einer Kampagnenfertigung reduzieren.

Beim Tablettencoating hat die Luftführung entscheidenden Einfluss auf den Coatingprozess. Bislang standen hierfür im Wesentlichen zwei unterschiedliche Luftführungs-systeme zur Auswahl: die Zwangsluftführung in Richtung Tablettenbett und die Zwangsluftführung durch das Tablettenbett hindurch. Bei beiden Varianten wird die Luft über „Luftschuhe“ zu- und abgeführt, die unmittelbar an der Trommelaußenseite installiert sind. Die Systeme unterscheiden sich in der Position des Zuluftschuhs, der die Trocknungsluft in die Trommel leitet.

Bei der Zwangsluftführung in Richtung des Tablettenbettes (Bild 1) tritt Luft mit hoher Geschwindigkeit aus dem Zuluftschuh aus und strömt in Richtung Tablettenbett. Dieses stellt ein Hindernis dar, das nur teilweise durch den Unterdruck des Abluftventilators kompensiert wird. Dadurch entstehen Luftwirbel über dem Tablettenbett, die den feinen Sprühnebel der Düsen mitreißen.

Der Nachteil bei dieser Art der Luftführung besteht darin, dass bereits am Anfang des Prozesses Trommel und Düsarm durch Sprühtrocknung sehr stark mit Staub verschmutzt sein können. Um solche Beeinträchtigungen auszuschließen, ist eine optimierte Luftführung sinnvoll. Dies gelingt bei der aktuell von Lödige Process Technology vorgestellten Weiterentwicklung durch eine Luftzuführung mit verändertem Kanalaustritt und gezielter Leitung des Luftstromes im Coatergehäuse. Die große Austrittsöffnung des neu konzipierten Zuluftkanals verfügt über verschieden große Schlitze, um den Luftstrom von Beginn an im Gehäuse gleichmäßig über die Trommellänge zu verteilen.

Lufteintritt in Sprührichtung

Der Lufteintritt in die Trommel sollte idealerweise in Richtung des Abluftschuhs und somit in Sprührichtung erfolgen. Damit die Zuluft nicht mit hohen Geschwindigkeiten in die Trommel eintritt, wird eine große Oberfläche für den Eintritt in den Innenbereich der Trommel benötigt. Beides lässt sich dadurch erreichen, dass die Luft zuerst einen Teil der Trommel außen umströmt und dann oberhalb des Düsarmbereiches über die Perforation in die Trommel eintritt, wie in Bild 2 zu sehen ist. Diese Eintrittsfläche ist deutlich größer als bei einem von außen auf die Trommel aufgesetzten Schuh. Dadurch wird eine laminare Strömung im Trommelinneren erzielt. Um dabei mögliche Turbulenzentwicklungen im Bereich des Sprühkegels zu vermeiden, ist für einen Teil der Trommel zusätzlich eine Abdeckung oberhalb des Abluftschuhs vorgesehen. Eine gute Verteilung des Luftstromes beim Eintritt in die Trommel über die gesamte Länge hat auch eine gleichmäßige Temperaturverteilung über das gesamte Tablettenbett zur Folge.

Kürzerer Filmcoatingprozess

Die veränderte Luftführung ermöglicht einen deutlich kürzeren Filmcoatingprozess in einem vollperforierten Trommelcoater. Gleichzeitig lassen sich die Coatingergebnisse in Bezug auf Prozess- und Tablettenqualität sowie Verschmutzung verbessern. Maßgeblich für eine geringe Prozesszeit beim Filmcoating ist ein schneller Zuwachs an gleichmäßig auf der Tablettenoberfläche verteiltem Filmlack. Dies wird durch hohe Sprühraten erreicht, wobei die aktive Sprühfläche auf dem Tablettenbett und die Trocknungskapazität, abhängig von der Grundkonstruktion des Gerätes, die limitierenden Faktoren sind.

Auch die Trommelgeometrie spielt eine entscheidende Rolle: Die Trommelform beeinflusst die Luftführung. In langen Coatingtrommeln – also Trommeln, bei denen der Durchmesser kleiner als die Länge ist – bilden die zu befilmenden Tabletten eine größere Oberfläche und bieten somit mehr besprühbare Fläche. Über eine größere Trommellänge lassen sich zudem mehr Düsen in Reihe anbringen, die für den Durchsatz der angestrebten hohen Sprühraten benötigt werden. Wichtig dabei ist die optimale Abdeckung des gesamten Tablettenbettes mittels der Sprühkegel. Überlappungen der Sprühkegel sind zu vermeiden, um partielle und temporäre Überfeuchtung von einzelnen Tabletten zu verhindern.

Werden durch erhöhte Düsenanzahl größere Mengen Lack schneller aufgebracht, so muss dafür eine ausreichende Trocknungskapazität vorliegen. Nur wenn sich die feinen Tropfen der Flüssigphase des Lackes beim Auftreffen auf die Tablette ausreichend schnell ausbreiten und dabei gleichzeitig verdunsten können, wird anschließendes Verkleben von zu feuchten Tabletten und damit eine Beschädigung der bereits vorhandenen Filmoberflächen verhindert. Eine Temperaturerhöhung der Trocknungsluft ist aufgrund der empfindlichen Wirkstoffe nur bis zu einem gewissen Grad möglich.

Viel Trocknungskapazität erforderlich

Die eingeleitete Trocknungsluft muss sinnvollerweise im Coater so strömen, dass sie möglichst vollständig genutzt werden kann. Dabei dürfen keine Turbulenzen im Strömungsprofil auftreten, insbesondere nicht im Nebelbereich der Düsen. Ein Überschreiten des Bereiches der laminaren Strömung kann dazu führen, dass verstärkt Sprühtrocknungseffekte auftreten, die, wie schon erwähnt, zu Staubverschmutzungen an der Trommeloberfläche und dem Düsarm führen. Diese könnten sich im weiteren Prozess ablösen und an der Tablettenoberfläche anhaften. Zudem bedeuten Verschmutzungen einen erhöhten Reinigungsaufwand.

Eine ungleichmäßige Verteilung der Temperatur im Produktbett kann darüber hinaus dazu führen, dass Tabletten in kälteren Bereichen kleben. Wird die Luft auf Bereiche geleitet, die nicht besprüht werden, kann es dort zu erhöhten Temperaturen kommen, die wiederum den Wirkstoff schädigen können.

Kompakte Düsarmkonstruktion

Stellt der Düsarm in der Trommel ein zu großes Hindernis dar, bilden sich dort Verwirbelungen, die zu vermehrter Verschmutzung in der Trommel und am Düsarm führen. Weitere große Einbauten können ebenfalls zu Turbulenzen in der Zuluft führen. Vorteilhaft ist somit eine Düsarmkonstruktion, die entsprechend der jeweiligen Trommelgröße möglichst kompakt und mit einer strömungsoptimierten Platzierung von Schläuchen und Sensoren ausgestattet ist.

Darüber hinaus ist das Strömungsprofil der Luft zwischen Luftzuführung und Luftaustritt des Gerätes von Bedeutung. Gerade wenn der Abluftschuh zu wenig oder sogar nur teilweise mit Tabletten bedeckt ist, wird ein Großteil der Luft durch diese nicht bedeckten Flächen gesogen und steht damit nicht zur Trocknung der besprühten Tabletten zur Verfügung. Zudem entsteht dadurch eine ungleichmäßige Verteilung in der Geschwindigkeit der nahe der Bettoberfläche einströmenden Luft, bedingt durch den unterschiedlichen Druckverlust zwischen freier Perforation und Tablettenbett.

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