Der Consigma™-Coater ist eine revolutionäre, neue hochleistungsfähige Tablettenbeschichtungstechnologie, die genau kontrollierte Mengen von Beschichtungsmaterialien auf den Tabletten ablagert.

Überziehen von Tabletten mit einer Kaskade

GEA ist ein etablierter Hersteller von traditionellen Beschichtungssystemen für Partikel, Pulver, Granulate, Kristalle, Pellets und Tabletten, liefert Maschinen für alle üblicherweise eingesetzten Beschichtungstechnologien und unterstützt Sie bei der Auswahl des Prozesses, der Ihre Anforderungen am besten erfüllt. Das Beschichten ist ein wichtiger Prozessschritt, der häufig in der pharmazeutischen Industrie für nichtfunktionelle oder funktionelle Beschichtungen (Polymerschichten mit ästhetischer, schützender oder die Freisetzung steuernder Wirkung) und für die Ablage von aktiv pharmazeutischen Inhaltsstoffen (APIs) auf Nonpareille (multipartikuläre Darreichungsformen) eingesetzt wird. Zu den Anwendungsgebieten zählen Geschmacksmaskierung, Farbänderung, physikalischer Schutz u./o. Bildung modifizierter Wirkstoff-Freisetzungsformen. 

Neben effizienten API-Layering-Techniken für Multi-Partikel-Systeme hat die pharmazeutische Industrie einen inhärenten Bedarf, Objekte mit 3 bis 30 mm Länge (dem üblichen Größenbereich für monolithische Solida-Darreichungsformen) präzise mit APIs zu beschichten. Dazu zählen Tabletten für die orale Einnahme und sonstige Verabreichungsmethoden (wie zum Beispiel die Implantation). Bestehende Coating-Verfahren in diesem Größenbereich weisen Einschränkungen hinsichtlich der Beschichtungsgeschwindigkeit und Genauigkeit/Homogenität auf, speziell für die Ablage niedrig dosierter APIs auf monolithischen Tabletten-Darreichungsformen. Darüber hinaus haben sich die Maschinen zum Beschichten von Tabletten in der pharmazeutischen Industrie in den letzten 50 Jahren nicht wesentlich verändert. Das heißt, bis jetzt.

Der Consigma™-Coater von GEA ist eine revolutionäre, neue hochleistungsfähige Tablettenbeschichtungstechnologie, die genau kontrollierte Mengen von Beschichtungsmaterialien auf den Tabletten ablagert – auch wenn sie hygroskopisch oder brüchig sind. Als ein spezielles integriertes Bestandteil des kontinuierlichen ConsiGma™ High-Shear-Granulations- und Trocknungssystems ist der Coater in der Lage, kleine Tablettenmengen mit sehr hohen Geschwindigkeiten zu beschichten und bietet verbesserte Wärme- und Stoffübertragung mit deutlich weniger Beschichtungsmaterial als herkömmliche Technologien. 

Dieser neue Coater-Typ stellt einen Paradigmenwechsel in der Tablettenbeschichtung dar, indem die Tabletten einer kaskadierenden Tabellenbewegung unterworfen werden, die höhere Flüssigkeitsübertragungen (höhere Aufbaurate der Beschichtung) als herkömmliche Beschichtungspfannen ermöglicht. Die Funktionalität von magensaftresistenten Überzügen ist beispielsweise stark von der Gewichtszunahme und der Gleichförmigkeit der Beschichtung abhängig. Bei traditionellen Beschichtungspfannen führte eine schnelle Auftragsrate des Überzugs häufig zu schlechter Gleichmäßigkeit, so dass eine höhere Gewichtszunahme erforderlich war, um die erforderliche Magensaftresistenz zu erreichen. Inkonsistent und unvollkommen führte diese „Standard”-Praxis in der Tablettenbeschichtung häufig zu einem nicht homogenen Produkt. Da die Tabletten in großen rotierenden Pfannen geladen und zur Heißlufttrocknung belüftet werden, können die Tablettenkanten abgerundet werden, entstandene Riefen können durch das Beschichtungsmaterial gefüllt werden, und die Kanten und Ecken werden eventuell nicht mit der gleichen Dicke beschichtet wie die Tablettenflächen.

Die Ungenauigkeit bei der Beschichtungsmaterialablagerung schränkt die Verwendung von modifizierten Trennbeschichtungen ein. In einer Laborumgebung müssen mehrere Kilogramm Tabletten gleichzeitig beschichtet werden, so dass sich die Forschung und Entwicklung einer festen Darreichungsform kostenintensiv und schwierig darstellt. Darüber hinaus können extrem hygroskopische Tabletten nicht mit der gegenwärtigen Technologie überzogen werden, und auch flache oder ungewöhnlich geformte Kerne können nicht konsistent beschichtet werden. Der ConsiGma™-Coater von GEA ist Ihre Lösung für diese Probleme.

Bahnbrechende Technologie

Bezogen auf die Kleinchargen-Fähigkeiten der SUPERCELL™ Coating Technology (SCT) löst der ConsiGma™-Coater von GEA löst alle diese Probleme auf effektive Weise. Die Maschine zeichnet sich durch einen kleinen, einfachen und modularen Aufbau aus, der speziell für eine Produktion im frühen Labormaßstab entwickelt wurde. Im Prozess wird eine 1,5- bis 3,0-kg-Tablettencharge unter dem Einfluss von radialen Luftmessern in einem Schleuderverfahren induziert, um eine stabile, gravitationsfreie Kaskade in einer perforierten Trommel zu bilden, die mit hoher Geschwindigkeit rotiert. Durch das Aufsprühen der Beschichtungssuspension in eine kaskadierende Tablettenwolke wird eine erhöhte Trocknungseffizienz erreicht.

Der ConsiGma™-Coater-Prozess hängt von der Fähigkeit der Maschine ab, einen Ring aus den Tabletten zu bilden, der an der perforierten Innenfläche des Rades haftet, die Tabletten dann induziert, um unter dem Einfluss von radialen Luftmessern eine Kaskade zu bilden und diese Kaskade über den Beschichtungsprozess aufrecht zu erhalten. Bei den meisten Tabletten wird dies einfach erreicht: Geschwindigkeiten, Beschleunigungskriterien, Messerdrücke und Zeiten können voreingestellt werden. Ein einmal gestarteter Prozess muss während des Ablaufs nicht mehr geändert werden. Das Verfahren ist in Abbildung 1 gezeigt und unten beschrieben.

  • Füllung: Das leere Rad wird über eine Falltür mit Tabletten beschickt (Abbildung 1a).
  • Ringbildung: Die Tabletten werden durch das schnelle Beschleunigen des Rads auf eine hohe Geschwindigkeit zur Bildung eines Rings gezwungen (Abbildung 2a).
  • Ringverteilung: Der Ring wird durch langsames Abbremsen des Rades auf die Beschichtungsgeschwindigkeit unter moderaten Luftmesserdruck verteilt.
  • Kaskadenbildung (und Vorwärmung): Durch Erhöhen des Luftmesserdrucks bildet sich eine Tablettenkaskade; die Tabletten werden entstaubt, entgratet und vorgewärmt (Abbildung 1c).
  • Beschichtung (und Trocknung): Während der voll „im Flug befindlichen” Kaskade wird eine Beschichtungssuspension auf die kaskadierenden Tabletten gesprüht, die unter dem Einfluss der erwärmten Prozessluft trocknet. Die Sprührate kann während des Beschichtungsvorganges geändert werden, um entweder die Geschwindigkeit zu erhöhen oder das endgültige Aussehen zu verbessern. Am Ende des Sprühvorgangs trocknen die Restlösungsmittel in einer kurzen Verzögerung ab (Abbildung 1d). Nach dem Herstellen der Kaskade wird der Beschichtungsprozess gestartet und läuft ohne einen Verlust der Kaskadierung oder eine offensichtliche Notwendigkeit für eine Geschwindigkeitsanpassung bis zum Abschluss.
  • Ausschleusen: Durch Verringerung des Luftmesserdrucks bildet sich erneut ein Ring; der durch Verzögern des Rades bis zum Stillstand aufgelöst wird. Die Tabletten werden dann über eine Falltür ausgeschleust.

Abbildung 1: Stufen der Tablettenbewegung im ConsiGma™-Coater.

  1. Geladene Charge.
  2. Tablettenring (110 bis 250/min, 75-95 °C).
  3. Kaskadenbildung (88 bis 110/min, 75-95 °C).
  4. Vollständig „im Flug befindliche” Kaskade (88 bis 110/min, 75-95 °C).

Eine konventionelle Sprühdüse ist nach oben in die Kaskade der „im Flug befindlichen” Tabletten gerichtet. In jedem Durchgang kann die gesamte Oberfläche jeder Tablette die Beschichtungssuspension aufnehmen. Eine hohe Sprührate im Vergleich zur Tablettencharge wird durch hohe spezifische Luftströme abgestimmt. Befüllen und Ausschleusen erfolgt automatisiert und schnell. Die Tabletten werden in die gleiche Richtung wie das Trocknungsgas mit der Beschichtungssuspension beschichtet, was zu einem effizienteren Prozess führt. Aufgrund des einzigartigen Designs der Luftverteilerplatte im Beschichter bewegen sich die Tabletten schnell und vorhersehbar durch die Sprayzone, so dass sie nur eine kleine Menge der Beschichtungssuspension pro Durchgang empfangen und eine höhere Beschichtungsgenauigkeit erreicht wird. Die Platzierung der Luftmesser verbessert und reguliert die Kaskade und stellt sicher, dass die Beschichtungssuspension durch die Tablettenwolke strömt. Jede Tablette wird dem Beschichtungsstrahl etwa 1,5 Mal pro Sekunde ausgesetzt und integrierte „Greiferstangen” verbessern die axiale Durchmischung.

Praktische Überlegungen

Das Versetzen der Tabletten in einen Flugzustand bedeutet, dass sie als einzelne Elemente besprüht werden können, von der umlaufenden Wirkung der Tropfen profitieren und die Verdampfung an der gesamten Oberfläche stattfindet. Mit ausreichend Verdampfungswärme kann der Prozess beschleunigt werden. Im Vergleich dazu kann bei herkömmlichen Trommelbeschichtungsverfahren nur die freiliegende Oberfläche des Walzbettes besprüht werden und der Luftstrom wird durch die Nähe zu den anderen Tabletten beschränkt. Zur Optimierung des Prozesses sollte die ConsiGma™-Coater-Trommel mit ausreichend Tabletten beladen werden, um einen 20 bis 25 mm tiefes Bett zu bilden, sobald die Ringstufe erreicht ist. Einer einzigen Tablette würde beispielsweise die Traktion fehlen, um an der Wand zu bleiben, und eine einzelne oder Monoschicht von Tabletten in der Kaskade würde zu viel Spray durch die Tabletten lassen und Mantel der Trommel und Gehäuse beschichten. Die Verarbeitung von sehr kleinen Beladungen führt zu unverhältnismäßig langen Befüll- und Ausschleuszeiten, über die kein Sprühen stattfinden kann. Die Tabletten können dazu gebracht werden, bei Drehzahlen in den Flugzustand überzugehen, die etwas über der theoretischen kritischen Drehzahl liegen. Dies beruht auf Faktoren wie dem Luftwiderstand und dem Energieverlust aufgrund der Reibung zwischen den Tabletten, wenn sie aneinander drängen. Die Wirkung der beiden Radialluftmesser auf der ansteigenden Seite des Rades vor der Entnahmestelle ermöglicht eine Stabilisierung der Tablettenkaskade und stellt sicher, dass die gesamte Betttiefe mobilisiert wird (Tabletten, die nicht die Kaskade übergehen, werden nicht richtig beschichtet). Die Trocknungsluft wird dem Rad entlang einer Hohlachse zugeführt und strömt durch das Ringtablettenbett, um die Trocknungseffizienz zu maximieren (das außerdem den Geschwindigkeitsgradienten erhöht und die Luft zurück in das Rad zirkulieren lässt). Die Düse sprüht unmittelbar hinter dem Entnahmepunkt nach oben in das Tablettenbett, um die Ablagerungseffizienz und die Trocknungszeit während des Flugzustands zu maximieren.

Thermodynamik: Ein intensiviertes Verfahren erfordert eine hohe Wärmeübertragungsfähigkeit. Die Tabletten müssen den Beschichtungsvorgang ohne Restlösungsmittel (aus der Beschichtungssuspension) verlassen. Aus diesem Grund sind die spezifischen Luftmengen hoch: Trockenzeiten von 20 bis 30 Sekunden nach dem Vorwärmen und dem Sprühen sind typisch. Der spezifische Feuchtigkeitsgehalt der Abluft steigt zu Beginn des Sprühens schnell auf einen Plateauwert an und fällt am Ende des Sprühvorgangs schnell ab. Die Trocknungsgeschwindigkeit entspricht der Menge der Lösungsmittelzugabe (Abbildung 2).

Abbildung 2: Thermodynamische Parameter des ConsiGma™-Coaters in Aktion.

Die Prozesszeit ist verhältnismäßig kurz – nur Sekunden oder Minuten im Gegensatz zu Stunden – und ist somit schonender für die Tabletten und kostengünstiger. Der Beschichtungsprozess ist daher genau und homogen, was zu einer gleichmäßigen Schicht mit nur wenigen Defekten und klar definierten Prägungen führt. Die ConsiGma™ ermöglicht nicht nur das Beschichten von brüchigen und feuchtigkeitsempfindlichen Tabletten, sondern auch von flachen oder stark länglichen Tablettenformen. Tatsächlich beschichtet die ConsiGma™ alles, was auch in einem herkömmlichem System beschichtet werden kann, ist aber nicht auf spezielle Kerngrößen oder Formen beschränkt. Sie funktioniert auch mit funktionalen Beschichtungen, Mini-Tabletten und Caplets (500 bis 600 mg).

Das Trocknen erfolgt sehr schnell, so dass auch extrem hygroskopische Tabletten beschichtet werden können. Die Genauigkeit der Ablagerung ist exakt genug, so dass auch pharmazeutische Wirkstoffe (APIs) auf den Tabletten geschichtet werden können. Auch gleichmäßige Schichten von Geschmacksmaskierungen oder Beschichtungen mit modifizierten Auflöseeigenschaften können in einer einzigen kontinuierlichen Charge aufgebracht werden.

Prozessintensivierung

Der ConsiGma™-Coater kann als ein Einzel- oder Mehrfachmodul betrieben werden. Bei einer Anpassung an die kontinuierliche Tablettierung von GEA für die Anwendung von unmittelbaren Trennbeschichtungen werden im Allgemeinen zwei Module verwendet, die einen Durchsatz von bis zu 25 kg/h liefern (3). Dieses kleine, agile Produktionsmaschine ist multifunktional, einfach zu bedienen und einzurichten, und liefert bei der ersten Verwendung und danach stets die richtigen Ergebnisse. Da der Coater direkt mit einer Tablettenpresse oder Schüttgutbehälter verbunden werden kann, bietet er sowohl gravimetrische als auch volumetrische Zufuhroptionen, eine schnelle Umstellung (des Beschichtungsrads, des Tablettentrichters und des gesamten Moduls) und ist somit leicht zu reinigen. Das Beschichtungsmodul (Rad im Gehäuse) kann entfernt, auf einen speziell angefertigten Wagen verbracht und offline gewaschen werden. Die Befüll- und Ausschleustrichter können von Hand entfernt werden.

Weitere Features sind eine Falltür im Radumfang, die schnelles Befüllen und Ausschleusen ermöglicht, und Tabletten-Luftschleusenkammern (Trichter) in den Zu- und Ableitungen, die sich nicht auf Prozessluftstrom auswirken. Darüber hinaus kann das Rad neu beladen werden, während die Entladeschleuse entleert wird, und die Abluft wird in einem Twin-Blowback-HEPA-Filter gereinigt.

Abbildung 3: ConsiGma™-Coater Herstellungseinheit mit zwei Rädern.

Der ConsiGma™-Coater ist PAT-kompatibel, effizient – Aufwärm- und Trocknungszeiten sind schneller als bei herkömmlichen Beschichtungsanlagen – und zuverlässig. Er bietet eine einheitliche, homogene und gleichmäßige Gewichtszunahme und Beschichtungsverteilung auf den Tabletten. Da der Beschichter mit höheren Geschwindigkeiten und Temperaturen betrieben wird als andere Produkte auf dem Markt, können höhere Sprühraten und ein besseres Tablettenmischen erzielt werden, wodurch das Anwendungspotenzial auf Polymerbeschichtungen und alles, was zurzeit möglich ist, erweitert werden kann. Er kann sogar verwendet werden, um Tablettenkerne vor der Beschichtung zu entstauben.

Mit mehr Tablettenbewegung innerhalb der Beschichtungstrommel, dem revolutionären Design und der Anwendung der verbesserten Prozessbedingungen, konzentriert der kleinvolumige ConsiGma™-Coater den Tablettenbeschichtungsprozess und ermöglicht einen schnelleren Durchsatz, Zeit- und Kosteneinsparungen, Effizienzsteigerungen und eine höhere Qualität des fertigen Produkts – grundlegende Aspekte bei der Entwicklung einer kontinuierliche Produktion.

Einzigartige Funktionen

  • Kontinuierliche Beschichtung
  • Kurze Verarbeitungszeiten
  • Flexibles modulares Design
  • R&D-Chargengröße (minimale Chargengröße = XX g)
  • Verbesserte Technologie
  • Schwer zu beschichtende Formen
  • Brüchige Tabletten
  • Mehrfache Beschichtungen
  • Grundlagentechnologie
  • Prozess mit niedriger Feuchtigkeit: geeignet für feuchtigkeitsempfindliche Materialien
  • Genauigkeit der Beschichtung (RSD weniger als 1 % bewiesen).
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