Mahlen Beim Mahlen von Wirkstoffen muss alles bis ins Detail durchdacht sein

Autor / Redakteur: René Herzog / Dr. Jörg Kempf

Ein Team von mehr als 3000 Forschern macht es sich in einem Pharmabetrieb täglich zur Aufgabe, die Wirksamkeit von Medikamenten zu verbessern. Dabei werden auch Verfahrensschritte, die beim ersten Hinschauen als unbedeutend erscheinen können, insbesondere das Mahlen, genauestens auf ihre Wirksamkeit untersucht.

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Das Down-driven-Konzept der Coniwitt sorgt für einen unbehinderten Produktfluss.
Das Down-driven-Konzept der Coniwitt sorgt für einen unbehinderten Produktfluss.
(Bild: Frewitt)

Fast jeder zweite Todesfall in Deutschland geht auf eine Erkrankung des Herz-Kreislaufsystems zurück. Hersteller von Pharmaka forschen deshalb nach neuen Verfahren; es entstehen wirksamere Medikamente, deren Einnahme bei Bluthochdruck-Patienten einem Herzinfarkt oder Schlaganfall vorbeugt. Bei einem großen Pharmahersteller wurden allein im Jahr 2008 mehr als 750 Millionen Medikamentenschachteln hergestellt. Das Unternehmen erzeugt neben Medikamenten zur Bekämpfung von Herz- und Venenkrankheiten auch solche, die gegen Rheuma und andere Erkrankungen wirksam sind.

Die wohl wichtigste Vorgabe des Pharmaproduzenten lautet: Auf ein und derselben Linie müssen Wirk- und Trägerstoffe mit unterschiedlichsten Produkteigenschaften aufbereitet werden können. Der Prozess basiert auf der Big-Bag-Entleerung mit Produktzerkleinerung und Abfüllung in Container.

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Da bei dem Pharmahersteller bereits Anlagen von Frewitt installiert worden sind, wurden die Schweizer auch bei diesem neuen Projekt in die Evaluationsphase mit einbezogen. Frewitt verfügt in seinem Werk über ein Technikum mit Analyselabor, das während der Testphase der Kundenprodukte wertvolle Dienste leistet. Die Resultate können ausgewertet und die Prozesse inhouse optimiert werden. Der Vorteil des genannten Vorgehens – praxisnahe Ergebnisse – veranlassten den Kunden dazu, sich für zwei Mahlsysteme zu entscheiden, die in Serie geschaltet werden sollen. Es handelt sich um die konische Siebmühle Coniwitt 200 und die Hammermühle Hammerwitt MFH-6.

Ein polyvalentes Mahlsystem

Einleitend soll zum besseren Verständnis die Anlage im Detail beschrieben werden: Im ersten Stock befindet sich eine Hubsäule, welche den Big-Bag über die Entleerstation schwenkt, wo der Big-Bag anschließend angedockt wird. Das Produkt wird vom Big-Bag gravimetrisch durch die nachgeschaltete konische Siebmühle (Coniwitt 200) und anschließend durch die Hammerwitt MFH-6 gefördert. Am Auslauf der Hammermühle befindet sich ein Fallrohr, über welches das Produkt in das Erdgeschoss befördert wird. Am Ende des Fallrohrs ist eine Dosierklappe montiert, die das Produkt in den darunter liegenden Container dosiert. Das System Profi-Clean sorgt beim Entstauben der Anlage für einen Druckausgleich über die ganze Anlage. Alle kritischen Komponenten der Anlage werden während des Prozesses inertisiert.

Totraumfreie Siebmühle in CIP-Ausführung

Nun zum Herzstück der Anlage: Die Coniwitt 200 ist eine totraumfreie Siebmühle in CIP-Ausführung. Sie kann zum Desagglomerieren und Vermahlen von Trocken- und Nasspulvern benutzt werden. Die aktive Sieboberfläche übertrifft jene vergleichbarer Mühlen im Markt um 25 % und erreicht einen Produktdurchsatz bis 2300 kg/h. Der Rotor lässt sich mit runden oder eckigen Armen ausstatten, und es können Siebe mit runden oder eckigen Öffnungen oder Raspeln eingesetzt werden. Das Down-driven-Konzept sorgt für einen unbehinderten Produktfluss, und das modulare Konzept erleichtert die Integration in eine Gesamtanlage.

Hammermühle für höhere Drehzahlen

Die Hammermühle Hammerwitt MFH-6, zweites Glied im Mahlsystem, ist für höhere Drehzahlen ausgelegt und hat einen einseitig gelagerten Rotor, der auf die Schlagseite (Hammer) oder Schnittseite (Messer) gedreht werden kann. Die einseitige Lagerung des Rotors sorgt dafür, dass sich das Produkt nur gering erwärmen kann. Mit der Messerseite des Rotors können faserige und mit der Schlagseite harte sowie kristalline Produkte vermahlen werden.

Mittels der beiden Mahleinheiten sind also Produkte mit ganz unterschiedlichen Eigenschaften einfach zu vermahlen: faserige, klebrige, feuchte, trockene, harte, weiche, etc. Die Rotordrehzahl kann fein auf das Produkt abgestimmt werden und hat im Vergleich zu anderen Siebmühlen einen größeren Dynamikbereich, was das Verarbeiten von Produkten mit unterschiedlichsten Eigenschaften möglich macht.

Inbetriebnahme der Anlage

Die Anlage befindet sich in einem Raum nach der Vorschrift Atex-Zone 2/22 T4 IIB. Um sämtliche Prozessvorschriften (inkl. Atex) erfüllen zu können, wird bei der Inbetriebnahme der Anlage wie folgt vorgegangen: Der Auslauf des Big-Bag wird auf den Einlauf der Entleerstation gelegt, danach muss der Big-Bag geerdet werden, anschließend wird er mittels der Blähdichtung sicher angedockt.

Als nächster Schritt wird das Ventil des Profi-Vent geöffnet, womit die Inertisierung der Anlage beginnt. Sobald der Sauerstoffwert von 5 % unterschritten ist, können die Mühlen eingeschaltet und der Big-Bag geöffnet werden. Bei einem schlecht fließenden Produkt verbessert ein Vibrator die Fließeigenschaften.

Nach vollständiger Entleerung des Big-Bag müssen die Mühlen und die Inertisierung ausgeschaltet werden. Danach wird die Dosierklappe im Erdgeschoss geschlossen und der Container gelöst; im ersten Stock gilt es, den Profi-Clean zu schließen, die Blähdichtung zu öffnen und den Big-Bag zu lösen. Nach jedem Big-Bag-Wechsel wird die Sauerstoff-Sonde während einer Sekunde mit Stickstoff abgereinigt.

Für hohe Ansprüche

Die präzise Auswertung der Prozessergebnisse und die Prozessoptimierung sind dank des Einsatzes der statistischen Analyse möglich. Sie liefert in wenigen Einzelexperimenten genaue Aussagen über den Wirkzusammenhang zwischen Einflussfaktoren und Zielgrößen. Bei der Prozessanalyse wird der Benutzer von der Designphase bis zur Auswertung der Analysedaten durch den ganzen Optimierungsprozess geführt.

Fazit: Frewitt hat nichts dem Zufall überlassen: Von der Evaluation der Anlage, über die Installation bis zur Reinigung und Inertisierung ist alles bis ins Detail durchdacht. Schließlich geht es darum, ein Medikament erster Güte herzustellen. Deshalb ist das Mahlen von Wirkstoffen nicht nur eine Kopfsache, sondern auch eine Herzensangelegenheit.

* Der Autor ist Marketingleiter bei Frewitt SA, Granges-Paccot/Schweiz.

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