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Projekt: Kontinuierliches Coating

Rinnen- und Kolonnenapparate für das kontinuierliche, mehrstufige Wirbelschichtcoating

Ziele

Die Qualität der in Wirbelschichten beschichteten Partikel und somit die letztendliche Produktqualität wird im Wesentlichen durch drei Eigenschaften charakterisiert:
  • Mittelwert der Schichtdicke
  • Porosität der Coatingschicht
  • Varianz der Schichtdickenverteilung.
Diese Beschichtungseigenschaften bestimmen so direkt den Verlauf der Wirkstofffreisetzung oder die Schutzfunktion der Hülle für empfindliche Komponenten im Partikelkern vor äußeren Einflüssen (z. B. vor Oxidation) oder andere gewünschte Produktfunktionen. Daher werden der Mittelwert der Schichtdicke, die Porosität der Coatingschicht sowie die Varianz der Schichtdickenverteilung von den Herstellern beschichteter Partikel in der chemischen, pharmazeutischen und Lebensmittelindustrie mit Blick auf die angestrebte Anwendung des Produktes eingeschätzt und im Rahmen von immer strenger werdenden Spezifikationen festgelegt.

Diese stellen die Hersteller und Anwender entsprechender Wirbelschichtprozesse vor wachsende Herausforderungen, denn nach heutigem Stand des Wissens sind der in unterschiedlichen apparativen Konfigurationen bei Coatingprozessen erreichbare Mittelwert der Schichtdicke schwer, die Varianz der Schichtdickenverteilung kaum und die Porosität der entstehenden Coatingschicht überhaupt nicht einschätzbar – d. h. die Auslegung von Wirbelschichtanlagen für das kontinuierliche Coating hochwertiger und mit strengen Spezifikationen versehener Produkte ist mit umfangreichen empirischen Voruntersuchungen und entsprechenden Verzögerungen, Kosten und einem erhebliche Risiko verbunden.

Das Anbieten von in gestuften Größen bereits festgelegten Apparaten einer Baureihe stellt dabei keine annehmbare Alternative dar, weil die relevanten Zielmärkte zunehmend nach maßgeschneiderten, wissensbasierten Lösungen für ihre spezifische Aufgaben verlangen. Darüber hinaus, erschwert der bezüglich der Auslegung unbefriedigende Stand der Technik den angestrebten Einsatz eines auf in-situ Messmethoden beruhenden, PAT-kompatiblen Prozess-Managements in Echtzeit bzw. verhindert dieses sogar in vielen Fällen grundsätzlich.

Vor diesem Hintergrund ist es Ziel des Verbundprojektes, eine neue Methode zu entwickeln, mit der erstmals folgende Fragen beantwortet werden können:
  • Wie können Merkmale der Produktqualität beschichteter Partikel, welche an einer Anlage mit einer gewissen Konfiguration und Betriebsweise gewonnen wurden, auf eine anders konfigurierte oder betriebene Anlage übertragen werden?
  • Wie soll eine Anlage am besten konfiguriert bzw. konstruiert werden, um erwünschte Anforderungen an der Produktqualität zu erfüllen?
Da die angestrebte neue Methode Elemente der Modellierung mit empirischen Befunden kombinieren wird, ist für deren Entwicklung die Schaffung einer geeigneten Datenbasis notwendig. Dies wiederum, setzt die Erarbeitung einer neuartigen Versuchsanlage voraus, mit der unterschiedliche Anlagenkonfigurationen in Rinnen- oder Kolonnenform abgebildet werden können. Schließlich sind zur Einschätzung des Einflusses spezieller konstruktiver Merkmale strömungstechnische Simulationen erforderlich.
 

Partner

  • Glatt Ingenieurtechnik GmbH
  • Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
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