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KMPT „verkleinert“ Helixtrockner für Entwicklung und Galenik für späteres Scale up

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18.06.2010 Dass sich Anbieter von Prozessmaschinen und -apparaten wie z.B. Trocknern mehr und mehr auch dem Labormaßstab nähern, kommt nicht von ungefähr. Denn für das Scale-Up aus dem Labor in den Produktionsmaßsstab wünschen sich die Hersteller möglichst ähnliche Bedingungen. KMPT hat auf der Powtech dafür eine Laborvariante des im vergangenen Jahr vorgestellten Helixtrockners der Baureihe BD gezeigt.

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Wie lassen sich die bekannten Vorteile des Konustrockners (gute Entleerbarkeit, große Heizfläche ohne Flanschunterbrechung) mit denen eines Kugeltrockners (gute Durchmischung im unteren Bereich, keine dynamische Dichtung im Produkt) kombinieren? Als Antwort auf diese Frage hatte die KMPT als Trockner- und Trenntechnikspezialist im vergangenen Jahr zur Achema einen Helixtrockner mit Kugelboden vorgestellt. „Diese besondere Form entstand in Zusammenarbeit mit 3 internationalen Pharmaunternehmen auf der Suche nach dem perfekten Pharmatrockner“, verdeutlicht Karolin Vögele, bei KMPT zuständig für Projektierung und Vertrieb im Bereich Pharma. Denn, obwohl schwieriger herzustellen als ein klassischer Konustrockner, bietet der Kugelboden einen entscheidenden Vorteil: Durch den vergrößerten Radius im unteren Bereich ist der Prozessbehälter bei gleichem Nutzvolumen somit deutlich niedriger, so dass die Antriebswelle etwa ein Drittel kürzer ausfallen kann. Und da eine kürzere Welle im Betrieb weniger ausgelenkt wird, können die Toleranzen zwischen Mischelement und Behälterwand deutlich geringer ausfallen. Durch die gute „Wandgängigkeit“ lässt sich ein besserer Wärmeübergang zwischen Wand und Produkt erreichen, was wiederum zu kürzeren Trocknungszeiten bei der Kontakttrocknung führt.

Um den speziellen Anforderungen der Pharmaindustrie Rechnung zu tragen, wurde auf dynamische Dichtungen im Produkt, wie sie z.B. in Schaufel- oder Schneckentrocknern eingesetzt werden, verzichtet. Das bei klassischen Konstruktionen vorhandene „Dichtungsproblem“ wird so beseitigt. Die Wellendichtung liegt nicht mehr direkt im Produktraum, sondern ist, genauso wie der Antrieb selbst, in den Deckel des Apparates integriert. Dadurch wird die Gefahr von Kreuzkontaminationen bei Produktwechseln minimiert sowie die Standzeit der Dichtung erhöht.
Zusätzlich sorgt das spezielle Mischorgan für eine gegenüber Konus- und Schneckentrocknern deutlich bessere Mischwirkung und Wärmeübertrag auf das Produkt. „Dadurch wird die Trocknungszeit gegenüber den klassischen Bauarten deutlich gesenkt“, berichtet Fr. Vögele.
Das Helixrührwerk ist mit einem Anker im unteren Bereich versehen, der das Produkt durch seine Schrägstellung zur untersten Rührwerkswendel fördert. Danach wird das Trocknungsgut entlang der beheizten Fläche schonend nach oben gefördert. Das Mischprinzip wirkt zudem der Bildung von Agglomeraten entgegen.
Gerade in der Pharmaindustrie spielt das Scale-up vom Entwicklungsmaßstab in die Produktionsgröße eine entscheidende Rolle. Denn hochwirksame Substanzen (APIs) werden im Labor in kleinsten Mengen entwickelt und getestet. Und hier wünschen sich die Galeniker möglichst prozessnahe Bedingungen. Um diese zu ermöglichen, hat der Trocknerhersteller nun zur Powtech nachgelegt:Während der Prozesstrockner BD mit Nutzvolumina von 15 bis 4000 l angeboten wird, hat die Laborvariante ein Volumen von lediglich 4 l. „Die Mindestfüllmenge beträgt 10 %, d.h. im Labormaßstab kann bereits mit Mengen ab 0,4l gearbeitet werden“, erklärt Vögele.Somit können Versuche mit teuren Substanzen ohne den Einsatz von großen Produktmengen durchgeführt werden.

Produktmengen ab 0,4 l reichen aus

Um den Prozess in der Entwicklung möglichst gut beobachten zu können, verfügt der Trockner über einen Glasdeckel. Die am Gehäuse angebrachte digitale Anzeige zeigt neben Druck und Temperatur im Behälter auch die Drehzahl des Rührwerks an. Am Frequenzumrichter des Antriebs kann zudem das Drehmoment abgegriffen werden. Daraus lassen sich Informationen über die Zähigkeit – und damit das Produktverhalten ableiten. Der Behälter des Apparats wird standardmäßig in Edelstahl 1.4404 sowie Hastelloy 2.4602 gefertigt. Mit Glasdeckel verfügt der Prozessraum über eine Druckfestigkeit von -1 bis 0,5 barü. Für Anwendungen unter höherem Druck sind Ausführungen mit Metalldeckel möglich. Zur einfachen Inspektion oder Reinigung können Deckel und Mischelement aufgeklappt werden.

Durch den neuen Labortrockner sieht sich der Hersteller auch für den Produktionsmaßstab gut aufgestellt. Karolin Vögele: „Wer den Laborapparat nutzt, wird in der Produktion dasselbe Prinzip einsetzen wollen.“

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Heftausgabe: Juni 2010
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Über den Autor

Armin Scheuermann ,
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