Schonende Granulationsverfahren In trockenen Tüchern

Der Granulationsprozess ist in der Pharmaindustrie ein bedeutender Verfahrensschritt, um Arzneimittel herzustellen. Dabei werden aus feinem, nicht verpressbarem Pulver gröbere Agglomerate (Körner) erzeugt, die über eine ausreichende Festigkeit verfügen.

Granulate sind direkt als Arzneimittel einsetzbar oder dienen als Zwischenprodukt bei der Herstellung von Tabletten beziehungsweise Kapseln. Dabei sind Tabletten die am häufigsten verwendete Darreichungsform, da diese einfach und in großer Anzahl herstellbar sind.

Feucht- vs. Trockengranulation

Bei der Granulation wird zwischen Feucht- und Trockengranulation unterschieden. Bei der Feuchtgranulation werden primäre Trockenpulverteilchen mit einer wässrigen oder alkoholischen Granulationsflüssigkeit vermischt und verdichtet. Bei der Trockengranulation werden die Agglomerate hingegen allein durch mechanischen Druck erzeugt. Im Gegensatz zur Feuchtgranulation handelt es sich dabei um einen kontinuierlichen Prozess, bei dem keine energieintensiven Trocknungsprozesse notwendig sind.

Dadurch lassen sich hohe Investitionen in Anlagen und Produktionsräume einsparen. Zudem muss man keine Lösungsmittel gewinnen, lagern und entsorgen. All diese Faktoren schlagen sich in geringeren Kosten pro Charge nieder.

Hoher Materialdurchsatz

Trockengranulierer garantieren einen Kompaktierprozess mit einem hohen Materialdurchsatz von bis zu 400 kg/h. Mit einer einzigen Anlage können unterschiedliche Produkte und Chargengrößen hergestellt werden. Neben ihrer Größe und der Oberflächenbeschaffenheit ihrer Presswalzen unterscheiden sich Trockengranulierer vor allem durch die Walzenanordnung: So existieren Anlagen mit horizontal, vertikal und geneigt angeordneten Walzen.

Der Anlagenbauer L.B. Bohle setzt bei der Kompaktierung auf horizontal angeordnete Walzen. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Schnecken besser entlüftet und die Schülpen auf kurzem Wege abgeführt werden. Der Raum zwischen den Walzen wird in drei Zonen unterteilt. In der Gleitzone findet eine Vorverdichtung der Partikel statt. In der Verdichtungszone wird die Hauptverdichtung der Partikel durch Verformung oder Partikelbruch herbeigeführt (abhängig vom Material). Der Materialaustrag stellt die dritte Zone dar.

Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal besteht darin, ob der Spalt variabel einstellbar ist oder nicht. Bei Trockengranulierern mit variablem Spaltabstand wird durch fortlaufendende Messungen sichergestellt, dass stets ein paralleler Spalt zwischen den Walzen besteht. Zudem sind die Förderschneckendrehzahl und die Spaltverstellung miteinander gekoppelt, sodass bei einem sich öffnenden Spalt weniger Material durch die Förderschnecke in den Spalt transportiert wird und sich der Spalt in der Folge wieder schließt. Aufgrund dieser automatischen Regelungen werden über die gesamte Walzenbreite hinweg Schülpen in definierter Dicke und Porosität produziert.

Elektromechanischer Antrieb

In seiner BRC-Serie von Trockengranulierern vereint L.B.  Bohle eine hohe Produktkapazität mit minimalem Materialverlust. Im Gegensatz zu vergleichbaren Anlagen auf dem Markt erfolgt die Krafterzeugung rein elektromechanisch, was gleichbleibende Schülpeneigenschaften gewährleistet. Auch werden die typischen Nachteile hydraulischer Regelungen – zum Beispiel ein Altern des Öls und der Regelventile, Temperaturschwankungen oder Verunreinigungen des Öls – umgangen.

Zudem kommen in den BRC-Anlagen Kraftmesssensoren zum Einsatz, die sich innerhalb der Kraftverstellung befinden und somit die Presskraft direkt messen. Daher sind die Messergebnisse genauer als in hydraulischen Anlagen, wo die Werte üblicherweise errechnet werden.

Dank einer innovativen Methode zur Regelung der Kompaktierkraft und der Schülpendicke erzeugen die Granulierungsanlagen der BRC-Serie eine gleichmäßige Kompaktierung des Materials über eine Produktionsbandbreite von weniger als einem bis zu 400 kg/h. Das ausgefeilte Anlagendesign trägt zu einem verbesserten Handling bei und verkürzt die Montagezeiten.

Das hygienische Design und die bereits in der Standardausführung serienmäßig integrierten Waschdüsen garantieren einen effektiven WIP-Prozess (Washing in Place), bei dem das verarbeitete Produkt rückstandslos entfernt wird. Zudem erfüllen die BRC-Anlagen mit ihrem GMP-gerechten Design und der Möglichkeit einer PAT-Tool-Implementierung alle Anforderungen des Quality-by-Design-Konzepts.

Schonendes Zerkleinern

Neben der Kompaktierkraft ist der Zerkleinerungsschritt ein weiteres Kriterium für die finale Partikelgröße des Granulats. Dank einer konischen BTS-Turbo-Siebmühle von L.B. Bohle sowie verschiedenen Siebeinsätzen erfolgt das Zerkleinern der Schülpen zu einem Granulat in den BRC-Granulierungsanlagen sehr schonend – selbst bei hohen Materialdurchsätzen. Dabei können die Anlagen innerhalb weniger Minuten auf ein alternatives Rotationssieb umgerüstet und so flexibel an die jeweiligen Prozess- und Schülpenanforderungen angepasst werden.

L.B. Bohle hat bereits zahlreiche BRC-Kompaktierer in unterschiedlichen Produktionsszenarien der Batch- und kontinuierlichen Fertigung installiert – als Stand-alone-Anlagen, als Wandeinbauten, als Applikationen auf Bühnen oder über mehrere Etagen hinweg und als individuelle Containmentanwendungen. Für Containmentanwendungen in der Pharma- und Lebensmittelindustrie hat L.B. Bohle eine Containmentversion des BRC 100 im Programm.

Diese Anlage ist für die OEB-Stufe 5 (Occupational Exposure Banding) ausgelegt, wodurch sich auch hochtoxische Stoffe sicher verarbeiten lassen. Die Isolatoreinheit mit Unterdrucküberwachung wurde in die Kompaktiereinheit integriert und ist für den Anwender jederzeit bequem zugänglich. Die Unterdrucküberwachung bildet dabei eine zweite Barriere, falls die Dichtungen versagen oder der Handschuheingriff reißen sollte.

Individuelle Containmentanwendungen

In der vollintegrierten Containmentlösung des BRC 100 bietet L.B. Bohle zahlreiche Realisierungsmöglichkeiten für Schnittstellen an. So beinhaltet die Anlage eine Hubsäule und Containmentklappen zur Produktbefüllung beziehungsweise zur Überführung der Granulate in einen Empfangsbehälter. Die Entnahme von Schülpen erfolgt anwenderfreundlich und sicher über einen Handschuheingriff mit Sicherheitsabfrage. Über zwei Containment-Ports können jederzeit Produktproben entnommen werden: Ein Containment-Port unterhalb des Kompaktierraums dient zur Entnahme von Schülpenproben, der zweite Port unter der Siebeinheit ist für die Kontrolle von Granulaten gedacht.