Optimale Bedingungen für einen intensiven Wärme- und Stoffaustausch herrschen in der Wirbelschichtanlage. Warme, filtrierte Luft wird über einen Wirbelboden in den Materialbehälter der Anlage geblasen. Eine Verteilerplatte sorgt dafür, dass die Luft eine bestimmte Strömungscharakteristik bekommt. Dadurch werden die Ausgangsstoffe intensiv durchmischt und eine Wirbelschicht entsteht. Jetzt sind die einzelnen Partikel praktisch mit ihrer gesamten Oberfläche dem jeweiligen Medium ausgesetzt. Über das Eindüsen von Flüssigkeiten lassen sich verschiedene Verfahren wie beispielsweise die Mikroverkapselung realisieren, bei der sensible Inhaltsstoffe in eine Matrixstruktur eingebettet und homogen verteilt werden.
Durch Mikroverkapselung entstehen Partikel mit genau definiertem Zustand, die stabil gegen äußere Einflüsse sind. Das Ergebnis ist ein Pulver oder Granulat, in dem der funktionelle Inhaltsstoff von millimeter- beziehungsweise nur mikrometerdünnen Schichten aus Zucker- oder Stärkederivaten, Hydrokolloiden oder anderen Stoffen ummantelt ist.
Jörg Vernau, Diplom-Ingenieur für Verfahrenstechnik beim Lohnhersteller Sternmaid, erklärt die Vorgehensweise anhand eines Beispiels aus dem Bereich der Nahrungsergänzung: „Ein Omega-3-reiches Fischöl soll verkapselt und in Pulverform gebracht werden, um die Haltbarkeit, das Handling und die Compliance zu erhöhen. Die Herausforderung ist, das Fischöl vollständig zu verkapseln und eine Oxidation der wertvollen Omega-3-Fettsäuren sowie unerwünschten Fischgeruch zu vermeiden. Dazu werden zunächst feinste Ölpartikel mit einem Trägerstoff emulgiert und anschließend sprühgranuliert. Durch die in der Wirbelschichtanlage integrierten Düsensysteme wird die Flüssigkeit zerstäubt. Die Fischöltropfen treffen auf vorgelegte Granulatkeime, wobei die Flüssigkeit verdunstet und der Feststoff ringförmig um den Keim aufgetragen wird. Durch das wiederholte Aufbauen von Schichten und das gleichzeitige Trocknen entstehen kompakte, rieselfähige Granulate, die staubarm sind, sich sehr gut dosieren und zu Tabletten verpressen lassen.“
Auch an oral eingenommene pharmazeutische Wirkstoffe werden hohe Anforderungen gestellt: Sie müssen wirksam und verträglich sein und sollen möglichst präzise zum Wirkort gelangen. Für ältere Menschen mit Schluckbeschwerden oder für Kinder verordnen Ärzte oft Medikamente in Form von Suspensionen oder Tabletten, die schnell im Mund zerfallen. Um den Wirkstoff dennoch gezielt dort freizusetzen, wo er den gewünschten Effekt hat, wird er in Mikrokapseln eingebettet. Aus dieser Verkapselung können die Aktivstoffe bereits im Mund durch das pH-Milieu oder die Speichelenzyme freigesetzt werden: beispielsweise schmelzen lipidhaltige Mikrokapseln durch die Mundwärme; oder Amylasen im Speichel bauen Kapselmembranen ab. Andere, für den Darm bestimmte Wirkstoffe können in säuretoleranten Kapseln sogar eine Passage durch den Magen überstehen. Mithilfe der Verkapselung lassen sich auch besonders unangenehme, bittere Geschmackskomponenten maskieren, was die Einnahme gerade für Kinder sehr erleichtert.
