Elektrostatische Sprühtrocknung Pulverherstellung mit verbesserten Eigenschaften und Partikeldesign
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Müssen Pulver hergestellt werden, die bestimmte Pulvereigenschaften erzielen sollen, wird auf die elektrostatische Sprühtrocknung zurückgegriffen. Etwa, wenn Pulver nach der Sprühtrocknung nachgranuliert werden müssen, um diesen auf die Sprünge zu helfen – sprich um sie fließfähig zu gestalten. Auf diesen Schritt der Nachgranulierung kann bei der elektrostatischen Sprühtrocknung verzichtet werden.

Seit mehreren Jahrzehnten schon wird die Sprühtrocknung in der Industrie zur Herstellung von Pulvern eingesetzt. Klassische Anwendungen reichen von Milchpulver über Proteine bis hin zu pharmazeutischen Wirkstoffen. Fluid Air, eine Tochter von Spraying Systems hat in den letzten Jahren eine neuartige und innovative Art der Sprühtrocknung entwickelt, dass Polardry-System. Dies nutzt elektrostatische Kräfte, um die Trocknung zu unterstützen. Hierdurch werden Trocknungstemperaturen von bis zu 30 °C realisierbar. Gerade für Anwendungen mit thermisch sensitiven Produkten kommt das System daher in Frage. Durch den ausschließlichen Einsatz von Stickstoff als Trocknungs- und Zerstäubungsgas wird Denaturierung und Oxidation am Produkt minimiert. Dies garantiert ein höherer Erhalt an thermisch sensitiven Komponenten.
Der Name Polardry resultiert aus dem Prinzip des Einflusses der Elektrostatik auf unterschiedliche Polaritäten. Die verschiedenen Komponenten in der flüssigen zu trocknender Lösung werden je nach Polarität unterschiedlich stark beeinflusst. Die Komponenten in der Lösung mit hoher Polarität (Lösemittel) werden stärker aufgeladen und drängen durch ihre Bewegung an den äußeren Rand des Partikels. Hierdurch wird die Aufnahme der Feuchtigkeit vereinfacht, wodurch die geringen Trocknungstemperaturen erreicht werden.
Neben der schonenden Trocknung können damit auch verschiedene Produkte mikroverkapselt werden, um diese zwecks Lagerung und Transport vor äußeren Einflüssen zu schützen. Hierbei wird neben dem Lösemittel ein zu verkapselnder Wirkstoff mit geringer Polarität und ein Trägermaterial mit mittlerer Polarität der Ausgangslösung zugesetzt. Aufgrund der unterschiedlichen Polaritäten wird der Wirkstoff während der Trocknung vom Trägermaterial umhüllt. Durch den Einsatz des elektrostatischen Effekts wird der Rohstoffverlust verringert und somit die Mikroverkapselungseffizienz gesteigert.
Prozesse effizienter gestalten
Durch den Einsatz der Elektrostatik bei der Sprühtrocknung wird neben den bekannten ein neuer physikalischer Parameter zur Änderung der Partikel eingesetzt. Durch Änderungen der Spannung während des Trocknungsprozesses kann die Partikelgröße beeinflusst werden. Dabei erfahren Partikel zunächst für einige Sekunden eine hohe Spannung und danach eine niedrige. Die Folge daraus ist, dass kleinere trockenere und größere feuchte Partikel durch eine Wirbelbewegung des Trocknungsgases im Sprühturm aufeinandertreffen. Die Partikel haften aneinander und werden nachgetrocknet. Dadurch entsteht Pulver, das sich besser in Wasser auflösen lässt oder dessen Fließfähigkeit verbessert wird. Eine Verbesserung dieser Pulvereigenschaften führt nicht nur zu einer höheren Produktqualität, sondern auch zu effizienteren nachgeschalteten Prozessen. Auf einen Agglomerationsschritt mit internem oder externem Fließbett nach der Trocknung durch den Polardry wird meist verzichtet.
Kompaktes System
Das System wurde so entwickelt, um den Platzbedarf in einer Produktionshalle oder einem Labor gerecht zu werden. Eine geringe Bauhöhe und kompakte Bauweise stellen dies sicher. Darüber hinaus wird auf ein Separierzyklon zur Produkt-/Gas-Trennung und einen externen Filter verzichtet. Die Produkt-/Gas-Trennung erfolgt unterhalb des Sprühturms in einer Trennkammer.
Die Technologie gewann im Übrigen den CPhI-Award in der Kategorie „Manufacturing Technology & Equipment“. In der Pharmaindustrie gibt es ein großes Interesse an schnellen und kontinuierlichen Herstellungsprozessen. Gerade bei der Trocknung von pharmazeutischen Produkten werden aufgrund notwendiger Prozessbedingungen Verfahren gewählt, die energie-, zeit- und kostenintensiv sind sowie meistens batchweise betrieben werden.
Praxistauglich und skalierbar
Die elektrostatische Sprühtrocknung wird für mehrere Anwendungen eingesetzt. In den meisten Fällen handelt es sich dabei um thermisch sensitive Produkte. Darunter zählen die Trocknung von anaerobischen Bakterien, Schutzkulturen, Probiotika, Agrochemikalien, Spezialmilchpulver wie Colostrum oder Lactoferrin und Vitamine. Für Anwendungen der Mikroverkapselung werden oft Omega-3-reiche Öle wie Fischöl oder Algenöl eingesetzt. Darüber hinaus werden zur Mikroverkapselung auch APIs oder natürliche Extrakte verwendet.
Das System ist für verschiedene Kapazitätsanforderungen aufgestellt. Das Produktportfolio umfasst aktuell Systeme mit einer Verdampfungsrate von 0,1 kg/h bis hin zu 200 kg/h. Dabei wurde die Möglichkeit der Skalierbarkeit ebenfalls berücksichtigt, sodass eine Skalierbarkeit von einer Laboranlage bis hin zur Industrieanlage ermöglicht wird.
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