Wirbelschichtanlage
Synonym: Wirbelschichter
Englisch: fluidized bed system, fluidized bed reactor
1. Definition
Eine Wirbelschichtanlage ist ein Apparat, der in der pharmazeutischen Industrie zur Herstellung verschiedener Arzneiformen genutzt werden kann. Das Prinzip dieser Anlagen beruht auf der Verwirbelung von Pulverteilchen mit Gas.
2. Aufbau
Die modulare Einbaumöglichkeit bietet eine Vielzahl an Verfahren, die in der Wirbelschichtanlage durchgeführt werden können. Die Fassungskapazität reicht von 1,5 bis mehr als 3.000 Litern.
Durch ein Luftrohr wird Zuluft angesaugt, deren Geschwindigkeit über einen Zuluftregler eingestellt werden kann. Die Luft passiert einen Filter und wird anschließend von einem Heizmodul erwärmt. Die Zuluft fließt von unten durch den Siebboden, auf dem das Gut aufgebracht wird.
Die Wirbelkammer ist zylindrisch aufgebaut, wobei der untere Teil schmaler als der obere Teil ist. In dieser Kammer ist, je nach Anwendung, eine Sprühdüse verbaut, sodass das aufgewirbelte Gut besprüht werden kann.
Nach dem Durchströmen der Wirbelkammer fließt die Luft durch einen Abluftfilter und wird mithilfe eines Abluftgebläses aus dem Gerät entfernt. Auch die Abluftgeschwindigkeit ist durch einen Abluftregler einstellbar.
3. Methoden
Eine Wirbelschichtanlage kann durch einfache Anpassungen viele wichtige Funktionen ausüben, die zur Herstellung von festen Arzneiformen wichtig sind.
3.1. Wirbelschichttrocknung
Die Wirbelschichttrocknung werden feuchte, körnige Feststoffe (z.B. Pulver, Granulate) mit einer Korngröße zwischen 0,01 und 10 mm durch einen nach oben gerichteten Warmluftstrom in der Wirbelkammer getrocknet. Durch die Strömungsgeschwindigkeit wird der Feststoff angehoben, aufgelockert und durchmischt, wodurch es zu einem schnellen Trocknungseffekt kommt. Die austretende Feuchtigkeit wird mit dem Abluftstrom abgetragen.
Bei der Wirbelschichttrocknung ist auf die Anreicherung von kleinsten Partikeln am Abluftfilter zu achten.
3.2. Wirbelschichtgranulierung
Wirbelschichtanlagen, in der eine Wirbelschichtgranulierung durchgeführt werden kann, sorgen gleichzeitig für die Mischung, Befeuchtung und Trocknung des Granulats. Die Wirbelschichtgranulierung ist dabei der Feuchtgranulierung zuzuordnen.
Bei der Wirbelschichtgranulierung wird das Gut durch den Luftstrom in der Wirbelkammer in Schwebe gehalten, wodurch sich die Wirbelschicht bildet. In dieser wird das Gut durch die Granulierflüssigkeit angefeuchtet, sodass sich Agglomerate bilden. Durch den warmen Luftstrom verdampft das Lösungsmittel, wodurch fertige Granulate entstehen.
In einem weiteren Schritt können durch das Aneinanderprallen der Granulatkörner Pellets hergestellt werden.
3.3. Wirbelschichtbefilmung
Das in der Wirbelschicht befindliche Gut kann über eine Sprühdüse mit einer Filmbildnerlösung oberhalb der Mindestfilmbildungstemperatur beschichtet werden. Aufgrund der warmen vorbeiströmenden Luft kommt es zum Trocknen der Lösung, sodass die Filmschicht ausgebildet wird. Dabei können zwei Verfahren angewendet werden:
- Top-Spray-Verfahren: die Sprühdüse ist oberhalb der Wirbelkammer eingebaut; es wird gegen die Luftströmungsrichtung gesprüht
- Bottom-Spray-Verfahren: die zu besprühenden Teilchen werden von unten besprüht
- Wurster-Verfahren: Durch Einbau eines Zylinders, der als Steigrohr dient, wird ein kontinuierlicher Teilchenstrom erzeugt, der von unten besprüht wird. Über dem Steigrohr werden die Teilchen weiter aufgewirbelt und fallen wieder nach unten, sodass ein Kreislauf entsteht.
siehe auch: Coating
4. Quelle
- Alfred Fahr: Voigt Pharmazeutische Technologie für Studium und Beruf; 13. Auflage, Deutscher Apothekerverlag; 2021