Wie gut kann Trommelcoating sein?

Wirkungsvoller Schutz

08.05.2006 Das Überziehen von Tabletten gewinnt zunehmend an Bedeutung. Es wird es aus Gründen des Marketings immer wichtiger, Tabletten farblich zu kodieren und auch kleinste Prägungen präzise nachzubilden. Neu entwickelte Arzneistoffe reagieren häufig empfindlich auf Umwelteinflüsse aller Art und erfordern daher einen Überzug als wirkungsvollen Schutz. Mit einem Trommelcoater lassen sich diese Anforderungen realisieren.

Die Anforderungen an den Filmüberzug richten sich jeweils nach der Funktion, die er erfüllen muss. Bei der Mehrzahl aller Filmüberzüge stehen Marketingaspekte im Vordergrund. Der Film dient als Schluckhilfe und zur Identifikation der fertigen Tablette. Bei einfachen Überzügen wird häufig nur soviel Lack aufgetragen wie unbedingt nötig ist, um einen gleichmäßigen Farbüberzug zu erreichen.

Bei magensaftresistenten oder Retardüberzügen muss eine geforderte Funktion erfüllt werden. Hier sind die aufgetragenen Mengen deutlich höher als bei den einfachen Überzügen. Bei Filmüberzügen wird üblicherweise die Gewichtszunahme der Tablette als Abschaltbedingung für den Prozess benutzt. Es ist hierbei von großer Bedeutung, dass das Tablettenbett während des Coatingprozesses gut durchmischt wird. Nur dann ist gewährleistet, dass jede einzelne Tablette mit annähernd gleicher Häufigkeit durch den Sprühstrahl bewegt wird. Damit erhält die Tablette einen gleichmäßigen Filmauftrag. Der gewünschte Mischeffekt im Tablettenbett wird durch zwei Faktoren herbeigeführt: die Rotation der Trommel und durch die in der Trom-mel angebrachten Mischelemente. Idealerweise sind die Mischelemente so geformt, dass sie eine schonende und totraumfreie Bewegung der Kerne in axialer und radialer Richtung bewirken. So werden im Tablettenbett Zonen mit ruhenden Tabletten (Totzonen) vermieden. Sobald in eine solche Ruhezone feuchte Tabletten gelangen, besteht die Gefahr, dass diese mit anderen Tabletten verkleben und so genannte Zwillinge oder noch größere Agglomerate bilden. Auch die Verweildauer der Tabletten in diesen Ruhezonen ist nicht vorhersagbar, so dass zusätzlich die Gleichmäßigkeit des Filmauftrags durch Totzonen negativ beeinflusst wird.
Die noch nicht befilmten Tabletten sind mechanisch sehr instabil und neigen zur Erosion der Oberflächen oder zum Brechen der gesamten Tablette. Auch können die Kanten der Tablette abgeschlagen werden. Deshalb ist es für einen optimalen Coatingprozess wichtig, dass Mischelemente und Trommelgeometrie eine schonende Bewegung bzw. Durchmischung der Tabletten garantieren.
Die Coatingdüsen gehören zu den wichtigsten Elementen des Coaters. Sie müssen in der Neigung und im Abstand zum Tablettenbett auszurichten sein. Wenn während des Prozesses Verkrustungen an oder in den Düsen auftreten, müssen sie schnell zugänglich sein. Zur manuellen Reinigung werden sie üblicherweise zerlegt. Aus diesen Gründen werden die Coatingdüsen an einen Sprüharm gebaut, der aus der Trommel herausgefahren wird und für den Bediener gut zugänglich ist. Es ist vorteilhaft, die Luftversorgung zu den einzelnen Düsen innenliegend zu realisieren; auf diese Weise wird die Reinigung vereinfacht.

Große Sprühfläche durch viele Düsen

Der Trocknungsvorgang der gerade durch den Sprühstrahl geführten Tabletten muss im Gleichgewicht gehalten werden und sehr schnell abgeschlossen sein. Sobald die gerade befilmte Tablette die Trommel wieder berührt, muss die Filmoberfläche so trocken sein, dass sie weder an der Trommel noch an benachbarten Tabletten kleben bleibt. Die Trocknung ist umso schneller, je größer das treibende Feuchtigkeitsgefälle zwischen Tablettenoberfläche und der trocknenden Luft ist. Durch höhere Temperaturen wird dieser Vorgang unterstützt, wobei die Oberflächentemperatur der feuchten Tabletten – entspricht der Ablufttemperatur – ausschlaggebend ist und nicht so sehr die Zulufttemperatur.

Bei den meisten Coatingprozessen stellt diese Trocknung den limitierenden Faktor in der Einstellung der Sprühmenge dar. Es ist sehr viel sinnvoller, mit möglichst vielen Düsen eine möglichst große Fläche des Tablettenbettes abzudecken, als mit wenigen Düsen große Mengen aufzubringen. Der limitierende Faktor der Sprühfläche ist üblicherweise die Fläche des Tablettenbettes selbst oder – anders ausgedrückt – die Länge der Coatingtrommel.
Entsprechend der oben genannten Überlegungen müsste die Coatingtrommel möglichst lang sein, um eine große Sprühfläche zur Verfügung zu stellen. Je länger die Trommel – im Verhältnis zum Durchmesser – wird, umso schwieriger ist das Durchmischen des Tablettenbettes, besonders in axialer Richtung. Dadurch werden Mischelemente erforderlich, die nicht nur an die unperforierten Konen der Trommel angebracht werden, sondern direkt mit dem perforierten Trommelblech verbunden sind.

Im Test: Pilot- und Produktionsanlage

In der Regel wird davon ausgegangen, dass der Coatingprozess in kleinen Anlagen einfacher durchzuführen ist als in großen. Je kleiner die Coatingtrommel, desto geringer sind die mechanischen Beanspruchungen der Tabletten, und die Durchmischung ist einfacher. So sollte auch die erzielbare Gleichmäßigkeit im Filmauftrag besser werden. Aus diesem Grunde wurde die Gleichmäßigkeit des Filmauftrags an zwei Maschinengrößen untersucht. Verwendet wurden Oblong-Tabletten mit einem Gewicht von 215 mg. Die Tabletten hatten einen HPMC-basierten Pre-Coat. Aus der zu verarbeitenden Charge wurden jeweils 135 Tabletten entnommen, einzeln gewogen und nummeriert. Nach Ende des Lackiervorgangs – es wurde ein klarer CAP-Film aufgebracht – wurden die Tabletten wieder aus der Charge herausgesucht und zurückgewogen. Aus den Gewichtszunahmen der einzelnen Tabletten wurde die relative Standardabweichung berechnet. Dieser Wert stellt ein Maß für die Gleichmäßigkeit des Filmauftrages dar. Im Wesentlichen wurden folgende Scale-up-Regeln beachtet:

  • die Trommeldrehzahl wurde so eingestellt, dass die Umfangsgeschwindigkeit konstant ist;
  • gleiche thermodynamische Trocknungsbedingungen durch konstantes Verhältnis von Luftmenge/Sprührate;
  • Zerstäubungsbedingungen werden durch Auswahl gleicher Düsen, gleichen Zerstäuber- und Formierluftdrücken konstant gehalten.

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass sowohl mit dem Coater BFC 40 im Pilotmaßstab als auch mit dem Coater BFC 600 im größten Produktionsmaßstab sehr gute Coatingergebnisse erzielt werden können. In der Literatur werden relative Standardabweichungen in der Gewichtszunahme von 8% für einen 48“ Accela Cota oder 11% für einen HI Coater angegeben. Relative Standardabweichungen im Bereich von 3% für einen Bohle Film Coater prädestinieren diesen Coater nicht nur für funktionale Überzüge, sondern auch einfache optische Überzüge.

Trommelgeometrie undMischelemente sind ausschlagebend

Erreicht wird diese hohe Überzugsqualität durch die Trommelgeometrie in Verbindung mit den Mischelementen. Durch die langgezogene Trommel ist eine große Oberfläche des Tablettenbettes gegeben. Besonders bei Produktionsanlagen ist hierdurch Platz für eine ausreichende Anzahl an Düsen. Im BFC 600 können problemlos acht Düsen installiert werden. Ein anderer wichtiger Erfolgsfaktor ist die Bauform der Mischelemente, die spiralförmig sind und eine schonende Bewegung und effektive Durchmischung des Tablettenbettes garantieren. Die äußeren Mitnehmer sind direkt und komplett mit der Trommel verschweißt. Innere Mitnehmer aus gegenläufigen Spiralen sorgen im Zusammenwirken mit den äußeren Spiralen für eine produktschonende und kontinuierliche Durchmischung des Füllgutes. So wird jede Tablette mit fast gleicher Frequenz in die Sprühzone gebracht.

Ausschlaggebend sind Trommelgeometrie und Mischelemente

Heftausgabe: Mai-Juni 2006

Über den Autor

Dr. Jochen Thies , Entwicklung, L.B. Bohle
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