Der Weg zum optimalen Granulat
Spektrum
Wirbelschichtverfahren haben sich aufgrund ihrer großen Flexibilität für die Granulierung von Arzneimitteln bewährt. Über ein optimales Granulat entscheidet aber nicht nur der Wirbelschichtprozessor allein, sondern auch eine darauf abgestimmte Peripherie.
Die Wirbelschichttechnologie ist aus der Herstellung fester Arzneimittel nicht mehr wegzudenken. Gründe liegen in der Vielseitigkeit und in der Flexibilität. So lässt sich damit eine ganze Reihe an Produkteigenschaften wie Dichte, Partikelgrößenverteilung, Fließfähigkeit, Tablettiereigenschaften, Oberflächenbeschaffenheit und Freisetzungsprofil effizient einstellen. Gleichzeitig können in den multifunktionalen Wirbelschichtprozessoren von Diosna mehrere Verfahrensschritte integriert werden, etwa die Trocknung, Granulierung oder Beschichtung. Dies gilt sowohl für den Labor-, Pilot- als auch für den Produktionsmaßstab und ist unabhängig von der Chargengröße. Während sich die kompakten Systeme MINILAB RC und MIDILAB RC ideal zur Forschung eignen, sind die Lösungen der CAP-Serie für die spätere Massenherstellung geschaffen (Abb. 1).
Allgemeine Anforderungen an die Apparatetechnik
Unabhängig von der Größe der Anlage setzen sich die Anlagen aus dem Wirbelschichtprozessor, der Prozessluftaufbereitung und der Abluftbehandlung zusammen. Darüber hinaus muss auf eine druckstoßfeste Apparateausführung und geprüfte Sicherheitskonzepte geachtet werden. Die Prozesse sollten reproduzierbar und automatisiert ablaufen. Bei hochaktiven Substanzen gelten spezielle Containment-Regeln, zudem müssen umfassende Reinigungskonzepte von WIP bis CIP integriert sein. Eine Inline-Qualitätskontrolle, etwa durch die Integration von PAT, und die Befolgung von Pharmastandards gemäß GAMP 5 sollten selbstverständlich sein.
Durchdachtes Scale-up für sichere Produktion
Mit dem kompakten Laborgerät MINILAB RC können Kleinmengen von 0,2–3,2 kg abgedeckt werden. Zudem verfügt das System zur einfachen Beobachtung über zahlreiche Glasbauteile und punktet mit einer leichten Reinigung dank werkzeugloser Zerlegung. Auch Parameter wie die Zu-, Abluft- oder Produkttemperatur lassen sich einfach kontrollieren. Die fahrbare Labor-Wirbelschichtanlage MIDILAB RC eignet sich für flexible Chargengrößen zwischen 1 und 10 kg. Während die kompakte Bauweise, der einfache Zugang zu technischen Komponenten sowie der schwenk- und kippbare Materialbehälter für Alltagstauglichkeit sorgen, spart die teils automatische Reinigung der Basisausführung wertvolle Zeit. 4 Wechselbehälter mit jeweils 7, 12, 16 und 20 l Fassungsvermögen, Optionen für den Lösemittelbetrieb und verschiedene Containment-Anwendungen sowie ein Coater-Modul zum Wechseln eröffnen viele Möglichkeiten, um Prozesse zu entwickeln.
Sprung in die Produktion
Wachsen die Prozesse aus dem Labormaßstab heraus und sind bereit für den Sprung ins Technikum, steht der Wirbelschichtprozessor CAP 10–80 RC bereit. Mit ihm lassen sich die mit Rollen versehenen Behälter schnell wechseln. Aufgrund der Automatisierung sämtlicher Abläufe sowie der Speicherung von Rezepturen trägt der CAP 10–80 RC massiv zur Erleichterung einzelner Arbeitsprozesse bei. Mit der GMP-gerechten Beschickung und Entleerung sowie personalisierten Containment-Ausführungen gelingt leicht der spätere Sprung in die Produktion.
Für den Einsatz in der Produktion stehen 8 Größen von 200–2 200 l des Materialbehältervolumens mit den Maschinen CAP 150–CAP 1 800 bereit. Die GMP-freundliche „Durch-die-Wand“-Montage sorgt für eine klare Trennung des Produktions- und Technikbereichs.
Einflussfaktoren für die Trocknung
Unabhängig von der gewählten Anlagengröße bewegen sich die Partikel während der Fluidisierung in der Wirbelschicht frei. Dies führt zu einer großen Kontaktfläche mit der Prozessluft. Vorteile sind eine hervorragende Wärmeübertragung, eine effiziente Trocknung, eine exzellente Homogenisierung und Partikel, die von allen Seiten gut zugänglich sind.
Die Lufteintrittstemperatur beeinflusst den Prozess. Sinkt die Temperatur, erhält man bei gleichbleibender Sprührate ein größeres Granulat – bei höheren Temperaturen wird das Granulat feiner. Eine erhöhte Luftfeuchtigkeit bewirkt ebenfalls ein größeres Granulat, dafür ergeben sich jedoch längere Trocknungszeiten.
Auch die Position der Düse ist entscheidend. Befindet sich die Düse zu nah am Wirbelbett, wird zwar das Bett vollständig benetzt, aber man erhält ein gröberes Granulat. Ist die Position zu hoch, wird das Bindemittel getrocknet, bevor es die Pulverpartikel erreicht (Sprühtrocknungseffekt), und es werden feinere Agglomerate erzeugt. Je höher der Zerstäubungsluftdruck ausfällt, desto feiner ist die Tropfengröße. Ist die Sprührate jedoch zu hoch, besteht immer die Gefahr der Überbenetzung.
Kürzere Granulierprozesse
Diosna empfiehlt insbesondere bei Neuformulierungen das Tangential-Spray-Verfahren (Abb. 2). Damit erhält man i. d. R. ein Granulat mit guten Fließeigenschaften, geringer Brüchigkeit und einer homogenen Verteilung von APIs. Dies liegt u. a. an der tangentialen Zugabe der Binderlösung. Dadurch wird die Granulierlösung in dem Bereich aufgesprüht, in dem die Pulverpartikel ihre höchste Geschwindigkeit und damit den größten Trocknungsweg aufweisen. Demzufolge erreicht man signifikant höhere Sprühraten aufgrund der effizienteren Trocknung. Weiterhin ist das Tangential-Spray-Verfahren weniger sensibel hinsichtlich Überfeuchtung des Granulates und der Granulierprozess läuft insgesamt schneller ab.
Gleichzeitig benötigt man eine geringere Menge an Granulierflüssigkeit, um eine bestimmte Partikelgröße zu erreichen. Auch wenn eine breite Partikelgrößenverteilung gewünscht ist, ist das Tangential-Spray-Verfahren zu empfehlen. Hintergrund ist, dass der Druck der Sprühdüse (Größe der Tröpfchen) während des Prozesses verändert werden kann. Darüber lassen sich die Granulateigenschaften verändern.
Trotz bewährter Anlagen empfiehlt es sich, für stabile Granulationsprozesse das Wissen von Wirbelschichtexperten heranzuziehen und Prozesse vorher im Technikum zu testen. Nur so sind stabile Granulationsprozesse möglich, an deren Ende ein Produkt mit den gewünschten Eigenschaften steht.
Weitere Informationen:
Diosna Dierks & Söhne GmbH
Michael Benjamin, Leiter
pharmazeutisches Technikum
Am Tie 23
49086 Osnabrück
Tel.: +49 541 33104-0
E-Mail: sales@diosna.de
www.diosna.com
