Dokument: Systematische Untersuchungen zur Einstellung der Prozessparameter im Scale-up Prozess für die Bohle Film Coater

Titel:	Systematische Untersuchungen zur Einstellung der Prozessparameter im Scale-up Prozess für die Bohle Film Coater
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=3627
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20070222-105818-8
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Müller, Ronny [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 7,47 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.02.2007 / geändert 09.02.2007
Beitragende:	Prof. Dr. Kleinebudde, Peter [Gutachter] Prof. Dr. Breitkreutz, Jörg [Gutachter]
Stichwörter:	Scale-up, Coating, Film, Bohle Film Coater, Spray, Düsen, Tablettengeschwindigkeit, Abrieb, Labor, ProduktionScale-up, Coating, Film, Bohle Film Coater, Spray ,Gun, tablet velocity, abrasion, laboratory, production
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Beim Scale-up, d.h. bei der Chargenvergrößerung eines Prozesses vom Labor- in den Produktionsmaßstab müssen die Prozessparameter angepasst werden, um die gleiche Produktqualität im Produktionsmaßstab wie im Labormaßstab zu erzielen. Ausgangspunkte für die Umrechnung der Prozessparameter für den Produktionsmaßstab stellen immer die gegebenen Werte der Prozessparameter aus dem Labormaßstab dar. Diese müssen im Rahmen der Entwicklung für jedes einzelne Produkt festgelegt werden. Ziel der Arbeit war es, die einzelnen Teilprozesse des Filmcoatings (Sprühen, Mischen und Trocknen) im Labor- und Produktionsmaßstab zu untersuchen. Dabei sollten die Gesetzmäßigkeiten zur Einstellung der Prozessparameter bestimmt werden, damit die Bedingungen der einzelnen Teilprozesse im Labor- und Produktionsmaßstab konstant gehalten werden. Die zugrunde liegende Hypothese dabei war, dass bei der Beibehaltung der gleichen Sprühcharakteristiken, Tablettendynamiken und Trocknungsbedingungen, die gleichen Produkteigenschaften im Produktionsmaßstab erhalten werden wie im Labormaßstab. Zur Einstellung der Sprühprozessparameter beim Wechsel von der Labor- auf die Produktionsdüse sollte die gleiche Tropfengröße am Sprayrand und Tropfengeschwindigkeit im Sprayzentrum erreicht werden. Dazu kann mit Hilfe der vorgestellten statistischen Modelle der Zerstäuberdruck so eingestellt werden, dass gleiche Tropfengrößen am Sprayrand erhalten werden. Zur Einstellung der Tropfen-geschwindigkeit erwies sich der Abstand der Düse zum Tablettenbett als geeigneter Parameter. Die Einstellung des Formierdruckes muss anhand eines Spraytestes erfolgen. Die Anpassung der Sprührate sollte sich an den Spraybreiten orientieren, so dass bei gleicher Sprayhöhe die Tabletten beim Durchgang durch die Sprühzone den gleichen Massenauftrag erhalten. Die Drehzahl der Trommel sollte auf eine konstante Umfangsgeschwindigkeit berechnet werden. Die Tabletten liefen in den Bohle Film Coatern deutlich schneller durch die Sprühzone, als die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel war. Bei gleicher Umfangsgeschwindigkeit laufen die Tabletten in großen Coatern schneller durch die Sprühzone. Es konnte ein mathematischer Zusammenhang zwischen der Tablettengeschwindigkeit beim Durchgang durch die Sprühzone, der Umfangsgeschwindigkeit und der Trommelgröße gefunden werden. Dieser wurde dazu genutzt, um in Abhängigkeit von der Trommelgröße vorherzusagen, wie viel schneller die Tabletten durch die Sprühzone laufen im Vergleich zum Labormaßstab. Dieser Wert kann zusammen mit der neu bestimmten Sprayhöhe der Produktionsdüse dazu verwendet werden, die Sprührate so anzupassen, dass die Tabletten beim Durchgang durch die Sprühzone den gleichen Massenauftrag erhalten. Beim Vergleich der Belastungen der Tabletten im Labor- und im Pilotmaßstab stellte sich heraus, dass Tabletten, die sehr empfindliche Kanten haben, im Labormaßstab deutlich mehr Abrieb zeigten als in größeren Geräten. Grund dafür war die höhere Anzahl an Aufschlägen auf die Trommelwand im Labormaßstab vergleichsweise zum Pilotmaßstab. Untersuchungen von Tabletten unterschiedlicher Bruchkräfte ergaben bei niedrigen Drehzahlen keine Unterschiede in ihren Abriebwerten zwischen dem Labor- und dem Produktionsgerät. Lediglich leicht erhöhte Abriebwerte bei höheren Drehzahlen fanden sich im Produktionsmaßstab. Zur Umrechnung der Zuluftmenge soll ein gleiches Sprühraten zu Volumenstromverhältnis verwendet werden. Die Ablufttemperatur im Produktionsmaßstab soll den gleichen Wert haben wie im Labormaßstab. Der individuelle Wärmeverlustfaktor für jeden Coater, welcher über ein vorgestelltes thermodynamisches Modell bestimmt werden kann, ist für die genaue Berechnung der Lufttemperaturen und Feuchten notwendig. Anhand der Abluftfeuchten im Labormaßstab kann die Zuluftfeuchte im Produktionsmaßstab durch Einstellung der Taupunkttemperatur so angepasst werden, dass die gleiche Abluftfeuchte wie im Labormaßstab erreicht wird. Somit können die Prozesse in beiden Maßstäben thermodynamisch gleich ausgerichtet werden. Die gewonnenen Erkenntnisse dienen besonders den Maschinenherstellern und den Anwendern in der pharmazeutischen Industrie. Somit kann der Prozess der Maßstabsübertragung genauer verstanden werden und die Maschinen können gegebenenfalls bautechnisch so modifiziert werden, dass die Geräte in beiden Maßstäben gleiche oder bessere Ergebnisse liefern. Die vorgestellten Methoden zum Scale-up sollen zukünftig in der pharmazeutischen Industrie bei verschiedenen Produkten angewendet werden, um zum einen die Anzahl der Versuche im Produktionsmaßstab zu reduzieren und um zum anderen weiterführende Erkenntnisse zum Scale-up Prozess zu gewinnen. The process parameters have to be adjusted for a scale-up process, i.e. the increase of batch size from laboratory scale to the production scale, in order to achieve the same product quality in the production scale as in the laboratory scale. The determined process parameters in the laboratory scale are the source for the conversion of the process parameters for the production scale. These have to be specified within the product development. The investigation of several sub-processes of film coating (mixing, spraying and drying) was the scope of this work. The principals for the setting of the process parameters should be determined in order to keep the conditions constant for the sub-processes in the laboratory and production scale. The basic hypothesis was: Ensuring constant spray characteristics, tablet dynamics and drying dynamics in the production scale as in the laboratory scale should lead to the same product properties. The same droplet size at the spray rim and droplet velocity in the spray center should be obtained when changing the laboratory spray gun to the production spray gun. The atomization air pressure in the production scale can be adjusted using the statistical model that the same droplet size at the spray rim are obtained as in the laboratory scale. The distance of the production spray gun to the tablet bed was the appropriate parameter for adjusting the droplet velocity. The setting of the pattern air have to be carried out by a spray test. The spray rate was scaled-up by a constant ratio of spray rate to spray width. If the tablets pass the spray zone they get the same coating amount as in the laboratory scale provided that spray heights and tablet velocities were the same. The pan speed was scaled-up using a constant peripheral speed. The tablet velocity in the spray zone determined by a video camera was obviously higher than the peripheral speed of the pan. At constant peripheral speeds the tablets move faster through the spray zone if the pan is larger. A mathematical correlation between the tablet velocity in the spray zone, the peripheral speed and pan size could be found. This correlation was used to predict a value (Rv) how much faster the tablets move through the spray zone in the production scale compared to the laboratory scale. This value how much faster the tablets move through the spray zone can be used to adjust the spray rate. However, now the tablets get the same coating amount as in the laboratory scale when they pass the spray zone. Tablets which are sensitive to impact, i.e. the edges of the cores break up easy, showed a lower abrasion in the pilot scale compared to the laboratory scale. The higher number of impacts at the pan wall in the laboratory scale compared to the pilot scale was the reason for the higher abrasion in the laboratory scale. Tablets of different crushing forces showed no differences in abrasion in laboratory scale and production scale for low pan speeds. Solely a slightly increase in abrasion in the production scale could be found for high pan speeds. The volume of the inlet air should be converted by a constant ratio of spray rate to air volume. The outlet air temperature in the production scale should have the same value as in the laboratory scale. For the exact calculation of the air temperature and air humidity an individual heat loss factor have to be determined. A thermodynamic model for the calculation of the heat loss factors was introduced. The dew point temperature of the inlet air in the production scale should be set that the same outlet air humidity is achieved. Thus the processes in the two scales can be levelled thermodynamically equal. The attained results are very useful for the machine supplier and for the operators in the pharmaceutical industry. Consequently the process of scale-up can be more exactly understood and the coaters can be modified in order to achieve similar or better results in different scales. The present methods for the scale-up should be applied in the pharmaceutical industry. Thus the number of trials in the production scale can be reduced.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	26.01.2007
Dateien geändert am:	12.02.2007
Promotionsantrag am:	17.01.2007
Datum der Promotion:	17.01.2007