Wirbelschichtcoating – Eigenschaften von Feststoffen gezielt beeinflussen

Anbieter zum Thema

Glatt Ingenieurtechnik GmbH

Glatt GmbH

L.B. Bohle Maschinen und Verfahren GmbH

Der Eintrag der Flüssigkeit in den Prozessraum des Coatingapparates durch eine oder mehrere Sprühdüsen kann auf verschiedene Arten erfolgen (Abb. 1). Im einfachsten Fall wird die Flüssigkeit von oben auf die Wirbelschicht gesprüht (Top-Spray). Demgegenüber kann, insbesondere bei viskosen Sprühmedien und erhöhter Klebrigkeit, auch von unten nach oben in die Wirbelschicht hinein gesprüht werden (Bottom-Spray). Aufbauend darauf wurde zusätzlich noch eine Prozessvariante entwickelt, bei der die Partikel kontrolliert und gleichmäßig durch die Sprühzone bewegt werden (Wurster-Bottom-Spray). Dies wird durch die Integration eines Steigrohres um die Düse herum sowie durch den Einsatz speziell gestalteter Anströmböden gewährleistet. Mithilfe dieser Technik lassen sich sehr gleichmäßige Coatingschichten aufbringen und die Qualität optimieren.

Einflussfaktoren bei der Verfahrensauswahl

Die Auswahl des jeweiligen Verfahrens richtet sich nach der herzustellenden Produktqualität und den Eigenschaften der einzusetzenden Rohstoffe sowie des zu beschichtenden Feststoffes. Wichtige Einflussfaktoren sind dabei u.a.:

• die Größenverteilung des zu beschichtenden Feststoffes,

• die Viskosität der Sprühflüssigkeit,

• der Lösungsmittelanteil (etwa Wasser) in der Sprühflüssigkeit,

• die Dicke der aufzubringenden Coatingschicht (Filmdicke),

• die Art der Sprühflüssigkeit (Lösung, Suspension, Dispersion oder Schmelze) oder

• die Anforderungen hinsichtlich der Gleichmäßigkeit.

Zusätzlich zu den bereits genannten Einflussgrößen können auch noch strömungsmechanische Parameter beim Coating genutzt werden. Beispielsweise lassen sich in den sogenannten Rotorapparaten auch ungleichmäßig strukturierte Produkte, z.B. Extrudate, sehr effektiv beschichten.

In Rotor-Wirbelschichten werden zusätzlich zur Fluidisierung durch Luft mechanische Kräfte in das bewegte Schüttgut eingetragen, indem eine rotierende Scheibe anstelle des üblichen Anströmbodens eingesetzt wird. Diese Rotorscheibe bewegt die Partikel nach außen, wo sie dann von einer Luftströmung, die durch einen Ringspalt in den Prozessraum gelangt, nach oben bewegt werden. Dadurch stellt sich eine intensive „spiralförmige“ Feststoffströmung ein, in die sehr effektiv tangential eingesprüht werden kann (Abb. 1).

Produkteigenschaften definieren

Die einzelnen Verfahrensvarianten des Coatings können in der praktischen Anwendung genutzt werden, um verschiedene Produkteigenschaften zu erzielen. Um derartige Effekte exemplarisch zu zeigen, wurden in einer Studie zunächst Starterpartikel (Cellets) mit einer Modell-Wirkstoffschicht versehen (NaCl). Unter Anwendung der verschiedenen Coatingsverfahren erfolgte danach das Aufbringen einer Funktionsschicht (Eudragit) zur Verzögerung der Freisetzung des Modell-Wirkstoffs (SR: sustained release). Um vergleichbare Filmbildungsbedingungen zu gewährleisten, wurden die thermischen Prozessbedingungen untereinander nicht variiert.

Die Abb. 2 zeigt die Aufnahme von Teilchen aus den einzelnen Prozessphasen. Zur Illustration wurden die beiden Coatingschichten unterschiedlich eingefärbt.

(ID:33279130)