Dokument: Spheronization Process - Particle Kinematics and Pellet Formation Mechanism

Titel:	Spheronization Process - Particle Kinematics and Pellet Formation Mechanism
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=26168
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20130701-111425-5
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Köster, Martin [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 7,37 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 01.07.2013 / geändert 01.07.2013
Beitragende:	Prof. Dr. Kleinebudde, Peter [Gutachter] Prof. Dr. Breitkreutz, Jörg [Gutachter]
Stichwörter:	Spheronization, MCC, Particle Kinematics, Mechanism
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Ziel dieser Arbeit war die Simulation des Sphäronisationsprozesses und die Untersuchung der Interaktionen zwischen einzelnen Partikeln während der Ausrundung. Die Arbeit gliedert sich in 3 Teile, neben der Simulation der Partikelbewegungen im Spheronizer wurde der Einfluss des Feinanteils auf den Sphäronisationsprozess und die Partikelbewegungen im Spheronizer untersucht. Hierbei war es möglich, den Verbleib dieser feinen Partikel sowohl zeitlich, als auch räumlich betrachtet sichtbar zu machen und seine Auswirkungen auf den Sphäronisationsprozess zu erklären. Zur Quantifizierung dieses Effekts wurden Experimente mit unterschiedlichen Arznei-, sowie Hilfsstoffen und mit variierten Prozessparametern durchgeführt. Eine neuartige Methode zur Quantifizierung des Verbleibs des Feinanteils während der Sphäronisierung wurde entwickelt und getestet. Der Einfluss dieses Massetransfers auf das Sphäronisationsverhalten wurde für unterschiedliche Hilfsstoffe und über den zeitlichen Verlauf der Sphäronisation gezeigt. Der Effekt dieses Massetransfers zeigte eine unterschiedlich große Rolle beim Ausrunden der Partikel für unterschiedliche Pelletierhilfsstoffe und nimmt ausgehend von mikrokristalliner Cellulose (Typ2), über mikrokristalline Cellulose (Typ1), bis hin zu κ-Carrageenan ab. Die Partikelbewegungen während des Sphäronisationsprozesses wurden unter Berücksichtigung von sechs Prozessparametern mittels Particle Image Velocimetry (PIV) untersucht. Die PIV wurde hierzu validiert und zeichnete sich durch eine hohe Genauigkeit aus. Bei der Analyse der Prozessparameter zeigten sich ausgeprägte Effekte für die Extrudatfeuchte, die Beladung und die Sphäronisationszeit. Diese Parameter hatten Einfluss auf die Partikelgeschwindigkeit, nicht jedoch auf die Torusform des Partikelbettes an sich. Eine DEM Simulation mit realistischer Teilchenzahl und Gerätegeometrie konnte erstellt werden. Trotz der Ergebnisse zum Massentransfer während der Sphäronisation wurden in dieser Simulation nur nicht deformierbare Partikel ohne Oberflächenhaftung untersucht, um eine Simulation der Sphäronisation zu ermöglichen. Diese Simulation wurde gegen Laborexperimente mit Modelpartikeln getestet und die Bewegungsmuster der Partikel analysiert. Die Ergebnisse von Simulation und Experiment stimmten gut überein, jedoch zeigte ein kleiner Teil der Partikel eine erhöhte Geschwindigkeit im Vergleich zur Simulation. Die Simulation erlaubte es erstmalig Aussagen über die Bewegungen innerhalb des Partikelstroms zu treffen. The first part of thesis dealt with the influence of fine fraction to the spheronization process. It was possible to visualize the agglomeration of these fine particles during spheronization with respect to spheronization duration and location on the pellets surface. To quantify these agglomeration experiments were performed with different pelletisation aids, different active pharmaceutical ingredients and under varied process parameters. A new method for describing the amount of mass transferred via fine fraction, the mass transfer fraction, was defined. The influence of this mass transfer to spheronization was systematically evaluated for three different spheronization aids and for varied spheronization durations. Whereas the spheronization resulted in spherical pellets for all three substances, the actual role of agglomeration differed from microcrystalline cellulose (type 2), to microcrystalline cellulose (type 1) to κ-carrageenan. The particle kinematics during spheronization could be analyzed with respect to six process parameters in a factorial design of experiment. The results showed an influence of water content, spheronizer loading and spheronizing duration on the particle velocity, whereas the general torus like shape of the particle bed was visible for all parameter combinations. A DEM simulation could be designed with realistic numbers of particles and wall geometries. In a second step this simulation was validated against spheronization experiments with cohesionless model particles. The movement patters did match the experiments very well, but the velocity as quantitative parameter showed a difference for the fastest 10 % of the particles. Nevertheless this simulation could be used to analyze the spheronization process.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Pharmazie » Pharmazeutische Technologie und Biopharmazie
Dokument erstellt am:	01.07.2013
Dateien geändert am:	01.07.2013
Promotionsantrag am:	01.06.2012
Datum der Promotion:	04.07.2012