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    Schneller kühlen mit CO2-Schnee
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    Anlagen & Verfahren

    Schneller kühlen mit CO2-Schnee

    Die Herstellung von Schmelzgranulaten in Mischern erfordert eine sorgfältige Prozessführung. Neben der eigentlichen Granulation kommt es auf eine
    Veröffentlicht
    02. Mai 2011
    Lesezeit
    4 Minuten
    Rubrik
    Anlagen & Verfahren

    Die Autoren: Dr. Hans-Ulrich Heller, Produktionsleiter, Acino Pharma Werner Dietzmann, Gebietsverkaufsleiter, Diosna Dierks & Söhne

    Die Granulation wird in einem Mischergranulator durchgeführt, wie er für die Feuchtgranulation üblich ist. Die Maschine besteht im Wesentlichen aus einem vertikalen, im oberen Bereich konischen Mischbehälter. Am Boden ist ein großes, langsam laufendes Mischwerkzeug angeordnet, am zylindrischen Mantel der schnell laufende Zerhacker.

    Vor dem eigentlichen Granulierprozess wird mit dem Aufschmelzen des Granuliermediums begonnen. Mithilfe des starken Rührwerks im Schmelzkessel kann das bei Raumtemperatur feste Material schnell mit der Wandung in Kontakt gebracht und kontinuierlich durchmischt werden. Daraus resultieren verhältnismäßig kurze Vorbereitungszeiten.

    Der eigentliche Herstellungsprozess beginnt mit dem Einsaugen der pulverförmigen Rezepturbestandteile in den Mischer. Dabei wird das Mischgut mit einer Lanze aus Fässern direkt in den unter Vakuum stehenden Mischbehälter eingesaugt. Dieses Vorgehen schützt den Mitarbeiter bei hochwirksamen Wirkstoffen. Nach einer kurzen Vormischphase, bei der sowohl das frequenzgesteuerte Hauptmischwerkzeug als auch der seitlich angebrachte Zerhacker in Betrieb sind, erfolgt die Zugabe der Granulierflüssigkeit. Dafür werden eine beheizte Pumpe und ein beheizter Schlauch eingesetzt, um ein Blockieren durch erstarrtes Granuliermedium zu verhindern.

    Der Granulataufbau beginnt – abhängig von der Rezeptur – sofort nach Auftreffen der heißen Flüssigkeit auf die Pulveroberfläche durch das Abkühlen der Schmelze und das damit einhergehende Zusammenkleben der Pulverbestandteile. Große Bedeutung kommt hier den geeigneten Drehzahlen von Mischwerkzeug und Zerhacker zu, da diese sicherstellen, dass die Schmelze schnell verteilt wird.

    Wesentlich ist auch der Aufgabepunkt für die Schmelze. Dieser befindet sich, bezogen auf die Drehrichtung, vor dem Zerhacker. Auch der genauen Einhaltung der Fördermenge der Flüssigkeit kommt eine besondere Rolle zu.

    Ein Nichteinhalten dieser Parameter würde sofort eine partielle Überfeuchtung und als Konsequenz die Bildung von sehr harten Klumpen hervorrufen. Bei größerem Flüssigkeitsanteil ist ein wechselweises Granulieren und Kühlen nötig, um das Überhitzen empfindlicher Wirkstoffe zu vermeiden.

    Eine Kalibrierung des abgekühlten Granulats durch eine dem Mischer nachgeschaltete Mühle ist in der Regel zusätzlich erforderlich.

    Pharma

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    Für die Kühlung wird CO2-Schnee aus flüssigem CO2 direkt am Mischer hergestellt. Dadurch kann eine auf den Prozess optimal abgestimmte Dosierung (der Kälteenergie) erzielt werden. CO2-Schnee hat gegenüber CO2-Pellets (Trockeneis) den Vorteil, dass er mit dem Produkt homogener gemischt werden kann, woraus eine optimale Kühlung resultiert.

    Das flüssige CO2 wird bei Acino in einem vakuumisolierten Tank (für Technikumsversuche werden Flaschenbatterien verwendet) gelagert und gelangt durch Rohrleitungen zu einem Panel, das das CO2 richtig konfektioniert. Über das Panel können die Leitungen gefüllt und das Rohrleitungssystem entgast werden.

    Auf diese Art steht immer CO2 in flüssiger Form für den Prozess bereit. Vom Panel aus wird das flüssige CO2 zum Schneerohr geleitet, das sich direkt auf dem Deckel des Mischers befindet. Im Schneerohr wird das CO2 entspannt, wobei neben dem Schnee auch eine beträchtliche Gasmenge entsteht (ca. 50 % Trockeneisschnee und 50 % Gas). Dieses von Linde AG entwickelte Schneerohr ist so aufgebaut, dass der Gasstrom nicht den Schnee in den Mischer schießt, sondern eine Trennung zwischen Schnee und Gas entsteht. Das Gas kann oben am Schneerohr abgesaugt werden, während der Trockeneisschnee in den Mischer fällt.

    Der auf das Granulat fallende Schnee wird intensiv eingemischt und sublimiert unmittelbar. Die schnelle Kühlung (Trockeneisschnee hat eine Temperatur von -78,5 °C) verhindert dabei die Bildung allzu großer Agglomerate.

    Für die Abführung des mit Staub beladenen CO2-Gases aus dem Mischer sind erhebliche Leitungsquerschnitte erforderlich. Ein Entstauber zur Abluftreinigung ist dem Diosna-Mischer nachgeschaltet.

    Die Parameter für den Granulierprozess einschließlich der Kühlung (Mischzeiten, Drehzahlen, Temperaturen, Zugaberaten etc.) wurden vor dem Bau der Produktionsanlage im Technikum mit Unterstützung der Pangas/Linde-Fachleute ermittelt.

    Das Scale-up erfolgte von einer 60-Liter-Maschine auf einen 600-Liter-Produktionsmischer Diosna P 600. Dabei mussten die Prozesszeiten nur unwesentlich verlängert werden – dank der CO2-Kühlung. Bei indirekter Kühlung mithilfe eines Kühlmantels am Mischbehälter hätte der Prozess nicht nur länger gedauert, sondern bei der Produktionsmaschine wären auch wesentlich längere Kühlzeiten aufgetreten als bei dem Technikumsmischer, weil das Verhältnis zwischen Chargengröße und Kühlfläche mit steigendem Mischervolumen erheblich ungünstiger wird.

    Das Handling der großen CO2-Gasmengen erfordert eine Reihe von Sicherheitsmaßnahmen: Eine absolut dichte Abgasrohrführung im Zusammenwirken mit einem sehr leistungsfähigen Ventilator sorgt dafür, dass kein CO2 in den Produktionsraum austreten kann. Der Produktionsraum selbst benötigt deshalb keine höheren Luftwechselraten als für GMP-Prozesse sonst üblich.

    Die Mitarbeiter sind geschult und werden durch Warnhinweise ständig an die Gefahren des Prozesses erinnert. Sauerstoffsensoren mit akustischem und optischem Alarm informieren im Falle des Gasaustritts unmittelbar über die Gefahr.

    Der gesamte Granulierprozess ist im Programm in einzelne Prozessschritte (Phasen) unterteilt. Innerhalb dieser Phasen sind die Mischer- und die Zerhackerdrehzahl und die jeweilige Dauer festgelegt.

    Des Weiteren wird pro Prozessschritt festgelegt, wann das Zufuhrventil für die Schmelze geöffnet und die Pumpe in der Schmelzanlage gestartet wird. Das Gleiche gilt für die Zufuhr des CO2-Schnees.

    Das Reinigungsprogramm funktioniert wie das Produktionsprogramm. Die Dauer der einzelnen Reinigungsschritte sowie die Mischer- und Zerhackerdrehzahl sind festgelegt. Nach dem Ablassen der Reinigungs- und der Spüllösungen sorgt das Ausblasen der Luftspaltdichtungen für trockene Oberflächen.

    Halle 3, Stand E1

    Online-Info www.pharmaproduktion.com/0211423

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