KNOW-HOW  

Schwie­rige Pulver abfüllen

Es gibt Pulver, die schwie­riger abzu­füllen sind als andere. Die Experten von Harro Höf­liger finden für alle die geeig­nete Abfüll­lö­sung. Und wenn es sein muss, erfinden sie eine neue. Ganz nach der Devise: Das Pro­dukt bestimmt den Pro­zess.

Manchmal raufen sich auch die gewief­testen Pul­ver­spe­zia­listen bei Harro Höf­liger die Haare. Dann bei­spiels­weise, wenn das abzu­fül­lende Mate­rial auf­grund der Par­ti­kel­form oder -größe, seiner Sta­bi­lität oder Dichte par­tout nicht in die vor­ge­se­hene Kapsel oder die Näpf­chen des Blis­ter­strei­fens dosiert werden kann.

Für Dr. Karl­heinz Sey­fang, Principal Con­sul­tant bei Harro Höf­liger, sind es genau diese wider­spens­tigen Pulver, die seine Arbeit span­nend machen. Denn kneifen gilt nicht: „For­mu­lie­rungen nach ihrer Zulas­sung zu ändern ist nicht mög­lich“, erklärt er. „Wir müssen sie ver­ar­beiten, wie sie sind – das Gleiche gilt für die Ziel­ge­fäße. Des­halb bestimmt bei uns das Pro­dukt den Pro­zess. Letzt­lich finden wir für alles eine Lösung.“

Kniff­lige Pulver

Wir zeigen ein paar der beson­ders wider­spens­tigen Mate­ria­lien.

Hohle Mikro­kü­gel­chen haben eine extrem geringe Dichte (<0,03 g/ml). Zum Ver­gleich: Die Dichte von Zucker ist 20 Mal höher. Die Par­tikel sind daher trotz Kugel­form nur mäßig flie­ßend und emp­find­lich gegen­über hoher rela­tiver Luft­feuch­tig­keit.

Solche For­mu­lie­rungen bestehen aus dem Wirk­stoff in Form kleiner „Krümel“, die auf Trä­ger­kris­talle aus Laktosemono­hydrat auf­ge­zogen sind. Im Pul­ver­in­ha­lator ­müssen sich die Wirk­stoff­par­tikel vom Träger ablösen. Das kann leider bereits beim Dosier­pro­zess pas­sieren. Dann besteht Ent­mi­schungs­ge­fahr.

Gefrier­ge­trock­nete For­mu­lie­rungen ver­klumpen bei zu hoher rela­tiver Luft­feuch­tig­keit. Zudem werden die Fließ­ei­gen­schaften des Pul­vers durch die ungüns­tige Par­ti­kel­form negativ beein­flusst: Die Schuppen können sich mecha­nisch ver­haken.

Poly­mer­kü­gel­chen, in die ein Wirk­stoff ein­ge­bettet ist, dürfen nicht beschä­digt werden, da sich dadurch die Frei­setzungsrate ver­än­dert. Diese For­mu­lie­rung wird inji­ziert, daher muss die Abfül­lung asep­tisch erfolgen. Auf­grund des hohen Mate­ri­al­werts muss das Dosier­system kom­plett leer­ge­fahren werden können.

Sil­ber­oxid zur Beschich­tung von Wund­ver­bänden ist eine Anhäu­fung extrem feiner Teil­chen. Die inter­par­ti­ku­lären Haft­kräfte führen dazu, dass das Mate­rial schlecht fließt, dazu neigt, zusam­men­zu­klumpen und bei der Ver­ar­bei­tung an Maschi­nen­teilen zu kleben.


Das pas­sende Dosier­system

Die Lösungs­suche beginnt beim rich­tigen Dosier­system. Son­der­ma­schinen von Harro Höf­liger sind meist mit volu­metrischen Dosier­sys­temen aus­ge­stattet. Dr. Sey­fang: „Wir arbeiten häufig mit sehr nied­rigen Dosier­mengen, die in kleine Ziel­be­hält­nisse gefüllt werden müssen – zum Teil mit 100 % Füll­grad. Das ist bei Pul­vern mit Par­ti­kel­größen kleiner als 10 µm eine echte Her­aus­for­de­rung.“

Bei diesen win­zigen Par­ti­keln über­wiegen die inter­par­ti­ku­lären Haft­kräfte: Das Mate­rial fließt sehr schlecht, ver­klumpt und haftet an den pro­dukt­be­rüh­renden Ober­flä­chen der Maschinen. Um fest­zu­stellen, wie sich ein Pulver bei der Hand­ha­bung ver­hält, werden die Eigen­schaften bei Harro Höf­liger im Labor bestimmt. Hier wird unter anderem unter­sucht, wie sie sich auf das Fließ­ver­halten aus­wirken. Das wird dann auch ganz prak­tisch auf Table-Top-Vari­anten gän­giger Abfüll­sys­teme über­prüft.

„Wenn wir ein pas­sendes System gefunden haben, ist es bis zur Pro­duk­ti­ons­ma­schine ska­lierbar.˝ Dr. Karl­heinz Sey­fang, Principal Con­sul­tant bei Harro Höf­liger

Schon hier zeigt sich im Kleinen, was später im Großen zu Pro­blemen führen kann. Wenn das Pulver schlecht fließt, wird es die Dosier­kammer nicht richtig befüllen. Rüt­tel­vor­rich­tungen, Ultra­schall oder auch das Ansaugen des Pul­vers mit­hilfe von Unter­druck können Abhilfe schaffen. Dr. Sey­fang: „Unsere Table-Top-Dosier­sys­teme decken schon sehr viele Anfor­de­rungen ab und wenn wir ein pas­sendes System gefunden haben, folgt ein Scale-up bis zur Pro­duk­ti­ons­ma­schine.“

Pas­sende Rah­men­be­din­gungen

Das Wissen um die Pul­ver­ei­gen­schaften ist aber nicht nur für die exakte Dosie­rung wichtig. Auch für die spä­tere rei­bungs­lose Ver­ar­bei­tung auf der Maschine müssen Pulver und Pro­zesse har­mo­nieren. Über 90 Pro­zent der Pro­jekte, an denen Harro Höf­liger arbeitet, betreffen Arz­nei­mittel und Medi­zin­pro­dukte. Deren Sta­bi­lität ist über die gesamte Lager- und Anwen­dungs­dauer zu gewähr­leisten.

Um das sicher zu stellen, müssen die Rah­men­be­din­gungen bei der Her­stel­lung stimmen. So kommen bei­spiels­weise immer häu­figer Bio­phar­ma­zeu­tika zum Ein­satz, die Pro­teine und Pep­tide als wirk­same Bestand­teile ent­halten. Sie werden häufig als Lyo­phi­li­sate oder sprüh­ge­trock­nete Pulver ein­ge­setzt, die nur bei sehr geringer rela­tiver Luft­feuch­tig­keit wei­ter­ver­ar­beitet ­werden dürfen, damit sie nicht ver­klumpen.

Ist die rela­tive Luft­feuch­tig­keit aller­dings zu gering, kommt es zu sta­ti­schen Auf­la­dungen: Die Dosier­pro­zesse sind dann nur schwer zu kon­trol­lieren, da sich die Pul­ver­par­tikel gegen­seitig abstoßen oder am Dosier­system haften. Dr. Sey­fang: „Das ist nur einer von vielen Balan­ce­akten, die wir meis­tern müssen. Bei schwie­rigen Sub­stanzen müssen wir manchmal auch neue, indi­vi­du­elle Lösungen ent­wi­ckeln. Aber für diese ganz beson­deren Her­aus­for­de­rungen sind wir ja schließ­lich Sonder­maschinenbauer.“

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Foto: Janine Kyofsky