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Verfahrenstechnik 6/2019

Verfahrenstechnik 6/2019

TOP-THEMA I HYGIENIC

TOP-THEMA I HYGIENIC DESIGN Alles im Griff Wärmeverteilung und Luftführung beim Filmcoaten Bei einem neuen Tablettencoater werden Luft und damit auch Wärme gleichmäßig über das gesamte Tablettenbett verteilt. Dadurch lassen sich Prozess- und Tablettenqualität beim Filmcoaten deutlich steigern. Bislang gab es beim Tablettencoating im Wesentlichen zwei unterschiedliche Luftführungs-Systeme: die Zwangsluftführung in Richtung Tablettenbett und die Zwangsluftführung durch das Tablettenbett hindurch. Bei beiden Systemen wird die Luft über sogenannte Luftschuhe zu- und abgeführt, die unmittelbar an der Trommelaußenseite installiert sind. Beide Systeme unterscheiden sich in der Position des Zuluftschuhs, der die Trocknungsluft in die Trommel leitet. Bei der Zwangsluftführung in Richtung des Tablettenbettes tritt Luft mit hoher Geschwindigkeit aus dem Zuluftschuh aus und strömt in Richtung Tablettenbett. Das Tablettenbett stellt dabei ein Hindernis dar, das nur teilweise durch den Unterdruck des Abluftventilators kompensiert wird. Dadurch Autor: Torsten Meinel-Dirumdam, Produktmanager Coater, Gebr. Lödige Maschinenbau GmbH, Paderborn entstehen Luftwirbel über dem Tablettenbett, die den feinen Sprühnebel der Düsen mitreißen. Die Gefahr bei dieser Art der Luftführung: Bereits am Anfang des Prozesses können Trommel und Düsarm durch Sprühtrocknung sehr stark mit Staub verschmutzt sein. Um eben solche Beeinträchtigungen auszuschließen, muss die Luftführung optimiert werden. Tatsächlich gelingt dies durch eine neue 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. Laminare Strömung 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 wird erreicht, indem die Luft zuerst einen Teil der Trommel außen umströmt und dann oberhalb des Düsarmbereiches über die Perforation in die Trommel eintritt. 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. Die Temperatur der Bettoberfläche über die Länge der Trommel muss möglichst gleichmäßig sein. 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. Hohe Sprühraten Maßgeblich für eine geringe Prozesszeit beim Filmcoating ist ein schneller Zuwachs an gleichmäßig auf der Tablettenoberfläche verteiltem Filmlack. Dies wird erreicht durch hohe Sprühraten, 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 können zudem mehr Düsen in Reihe angebracht werden, 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. 22 VERFAHRENSTECHNIK 6/2019

Schnelle Trocknung Werden durch erhöhte Düsenanzahl größere Mengen Lack schneller aufgebracht, so muss dafür eine ausreichende Trocknungskapazität vorliegen. Nur wenn die feinen Tropfen der Flüssigphase des Lackes beim Auftreffen auf die Tablette ausreichend schnell verspreiten und dabei gleichzeitig verdunsten können, wird anschließendes Verkleben von zu feuchten Tabletten und damit Beschädigung der bereits vorhandenen Filmoberflächen verhindert. Eine Temperaturerhöhung der Trocknungsluft ist aufgrund der empfindlichen Wirkstoffe nur bis zu einem gewissen Grad möglich und nur begrenzt als Parameter zur Prozesszeitverringerung geeignet. Im Zusammenhang mit hohen Sprühraten sind daher hohe Mengen Trocknungsluft erforderlich, um die entsprechende Trocknungskapazität zu erreichen. Da bei den meisten Anlagen die Luft aus dem Technikbereich durch die Rückwand des Coatergehäuses zugeführt wird, steht im vorderen Bereich der Trommel durch den entstehenden Staudruck mehr Luft zur Verfügung als im hinteren Bereich. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Trocknungskapazität über die Länge der Trommel. So kann es sein, dass im vorderen Bereich ein optimales Verhältnis zwischen Sprührate und Trocknungskapazität besteht, im hinteren Bereich die Tabletten jedoch untereinander und an der Trommel zu kleben beginnen. 01 02 01 Coater mit neuer Luftführung 02 Vollperforierte Trommel sorgt für schnelles Coating Turbulenzen vermeiden Die eingeleitete Trocknungsluft muss 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 dem Wirkstoff schädigen können. Turbulenzen im Strömungsprofil der Trocknungsluft innerhalb des Coaters treten auf, wenn die Luft auf Hindernisse trifft. Dies betrifft bspw. die Düsarmkonstruktion. Stellt der Düsarm in der Trommel ein zu großes Hindernis dar, bilden sich dort Verwirbelungen, die wiederum zu vermehrter Verschmutzung in der Trommel und am Düsarm führen. Weitere große Einbauten, wie ungünstig positionierte Sensoren, Schläuche, usw. können ebenfalls zu Turbulenzen in der Zuluft führen. Vorteilhaft ist somit eine Düsarmkonstruktion, die entsprechend der jeweiligen Trommel größe möglichst kompakt ist, mit einer strömungsoptimierten Platzierung von Schläuchen und Sensoren. Fotos: Lödige www.loedige.de Hygienic Design. Normelemente speziell für den Einsatz in hygienisch sensiblen Bereichen. www.ganternorm.com

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