Powlekarka ConsiGma™ to rewolucyjna, nowa, wysokowydajna technologia powlekania tabletek, która pozwala precyzyjnie aplikować kontrolowaną ilość otoczki na tabletki.

Kaskadowe powlekanie tabletek

GEA jest sprawdzonym dostawcą tradycyjnych systemów do powlekania cząstek, proszków, granulatów, kryształów, peletek i tabletek oraz potrafi zapewnić wyposażenie dla wielu typowo stosowanych technologii powlekania, jak również pomóc w wyborze procesu najlepiej dopasowanego do potrzeb. Powlekanie to ważny etap produkcji, który jest powszechnie stosowany w przemyśle farmaceutycznym do aplikacji powłok niefunkcjonalnych i funkcjonalnych (polimerowych warstw estetycznych, ochronnych lub kontrolujących dawkę ), jak również do aplikacji farmaceutycznych substancji czynnych (API) na nonparele (wielocząsteczkowe formy dozowania). Zastosowania obejmują maskowanie smaku, modyfikację koloru, ochronę fizyczną i/lub tworzenie postaci o zmodyfikowanym uwalnianiu. 

Oprócz skutecznych technik nakładania warstw API dla systemów wielocząsteczkowych, przemysł farmaceutyczny wymaga także dokładnego powlekania elementów o długości 3-30 mm (najczęstszy zakres rozmiaru pojedynczych produktów w postaci stałej) za pomocą substancji czynnych (API). Obejmuje to tabletki podawane doustnie oraz inne metody podawania (na przykład wszczepianie u ludzi). Istniejące metody powlekania w tym zakresie mają znaczne ograniczenia w zakresie szybkości powlekania i dokładności/jednolitości, szczególnie przy aplikacji małej dawki substancji czynnych (API) na pojedyncze formy dozowania takiej jak tabletki. Ponadto zasada działania urządzeń do powlekania tabletek w przemyśle farmaceutycznym nie zmieniła się od ostatnich 50 lat. Czyli do dnia dzisiejszego.

Powlekarka ConsiGma™ od GEA to rewolucyjna, nowa, wysokowydajna technologia powlekania tabletek, która pozwala precyzyjnie aplikować kontrolowaną ilość otoczki na tabletki — nawet jeśli są higroskopijne lub kruche. Ta powlekarka, zaprojektowana specjalnie z myślą o integracji z systemem ConsiGma™ do granulacji z szybkim cięciem i suszenia, potrafi powlekać małe ilości tabletek w bardzo szybkim tempie, co poprawia transmisję cieplną i masową oraz pozwala wykorzystać znacznie mniej materiału do powlekania niż technologie tradycyjne. 

Stanowiąca zmianę paradygmatu w zakresie powlekania tabletek, ta nowa powlekarka poddaje tabletki kaskadowemu ruchowi, który umożliwia większe zastosowanie płynów (większą ilość powłoki) w porównaniu z tradycyjnymi powlekarkami. Funkcjonalność powłok kwasoodpornych w dużej mierze zależy od przyrostu wagi i jednolitości pokrycia. W przypadku tradycyjnych drażownic szybkie tempo powlekania często skutkuje słabą jednolitością, wymaga wysokiego przyrostu wagi w celu zapewnienia kwasoodporności. Ta „standardowa”, niespójna i niedoskonała praktyka powlekania tabletek często pozwala uzyskać niejednolity produkt. Ponieważ tabletki są ładowane do dużych obrotowych powlekarek oraz przystosowywane do suszenia gorącym powietrzem, krawędzie tabletek mogą zostać ucięte, rowki mogą zostać wypełnione materiałem powlekającym, a krawędzie i rogi mogą nie zostać pokryte z taką samą grubością jak lico tabletek.

Niedokładność aplikacji materiału do powlekania ogranicza możliwość stosowania otoczek z modyfikowanym uwalnianiem. W środowisku laboratoryjnym konieczne jest jednorazowe powleczenie kilu kilogramów tabletek jednocześnie, przez co prace badawczo-rozwojowe nad produktami w postaci stałej są kosztowne i trudne. Ponadto niezwykle higroskopijne tabletki nie mogą zostać pokryte za pomocą bieżącej technologii, tak jak płaskie lub niekształtne rdzenie nie mogą zostać powleczone w sposób spójny. Rozwiązaniem tych problemów jest powlekarka ConsiGma™ marki GEA.

Przełomowa technologia

Dzięki możliwości przetwarzania małych partii za pomocą technologii powlekania SUPERCELL™, powlekarka ConsiGma™ od GEA pozwala skutecznie rozwiązać wszystkie te problemy. Obejmuje to mały, prosty i modułowy projekt, przeznaczony do produkcji wczesnego etapu na skalę laboratoryjną. Partie tabletek o wielkości od 1,5 do 3 kilogramów produkowane są z wykorzystaniem radialnych noży powietrznych i za pomocą działania odśrodkowego, które wytwarza stabilną, wolną od grawitacji kaskadę wewnątrz perforowanego bębna obracającego się z wysoką prędkością. Zwiększoną skuteczność suszenia osiąga się, rozpryskując zawiesinę do powlekania na opadającą kaskadą chmurę tabletek.

Proces realizowany za pomocą powlekarki ConsiGma™ jest oparty na funkcji urządzenia pozwalającej tworzyć pierścień tabletek, które przyczepiają się do perforowanej wewnętrznej powierzchni koła oraz pod wpływem promieniście ułożonych noży powietrznych tworzą kaskadę i utrzymują jej kształt przez cały proces powlekania. W wypadku większości tabletek proces ten przebiega naturalnie; prędkość, wskaźnik przyspieszenia, ciśnienie noży i czas można wstępnie ustawić. Po uruchomieniu procesu nie ma potrzeby dalszej regulacji. Proces pokazano na rysunku 1 i opisano poniżej.

  • Napełnianie: Tabletki są ładowane do pustego koła za pomocą drzwiczek (rysunek 1a).
  • Tworzenie pierścienia: Tabletki są formowane do postaci pierścienia poprzez szybie wprawienie koła w wysoką prędkość (rysunek 2a).
  • Dystrybucja pierścienia: Pierścień stopniowo zwalnia, gdy prędkość koła maleje do tempa powlekania pod umiarkowanym ciśnieniem noża powietrznego.
  • Tworzenie kaskady (i wstępne ogrzewanie): Zwiększenie ciśnienia noża powietrznego pozwala utworzyć kaskadę tabletek, odpylić tabletki, stępić ostre krawędzie i wstępnie ogrzać (rysunek 1c).
  • Powlekanie (i suszenie): Podczas pełnego cyklu kaskady tabletek „w locie” zawiesina powlekająca jest rozpryskiwana po opadających kaskadą tabletkach, które schną pod wpływem ogrzanego powietrza; tempo spryskiwania podczas procesu powlekania może być zmienne, aby zwiększyć prędkość lub poprawić ostateczny wygląd; pod koniec spryskiwania krótkie opóźnienie pozwala wysuszyć pozostały rozpuszczalnik (rysunek 1d). Po uformowaniu kaskady uruchamiany zostaje proces powlekania i bez wyhamowywania przebiega do samego końca bez widocznej potrzeby regulacji prędkości.
  • Wyładunek: Zmniejszenie ciśnienia noży pneumatycznych powoduje dezintegrację pierścienia; pierścień opada w wyniku wyhamowania koła do bezruchu, a tabletki są wyładowywane przez drzwiczki.

Rysunek 1: Etapy ruchu tabletek w powlekarce ConsiGma™.

  1. Załadowana partia.
  2. Pierścień tabletek (110 – 250 RPM, 75–95 C).
  3. Tworzenie kaskady (88 – 110 RPM, 75–95°C).
  4. Pełna kaskada „w locie” (88 – 110 RPM, 75–95°C).

Konwencjonalna dysza rozpryskująca jest kierowana w górę kaskady tabletek „w locie”. Przy kolejnym cyklu każda tabletka jest powlekana na całej powierzchni. Wysokiej prędkości rozpryskiwania w porównaniu do ładunku tabletek towarzyszy odpowiednio silny strumień powietrza. Napełnianie i wyładunek są zautomatyzowane i szybkie. Tabletki są powlekane zawiesiną powlekającą w tym samym kierunku co gaz suszący, dzięki czemu otrzymujemy bardziej wydajny proces. Dzięki unikatowej konstrukcji tarczy dystrybucji powietrza w powlekarce tabletki przesuwają się szybko i w sposób przewidywalny przez obszar powlekania, a po każdym cyklu aplikowana jest jedynie mała ilość powłoki oraz wyższa precyzja powlekania. Konfiguracja noży pneumatycznych poprawia i reguluje kaskadę, dzięki czemu przez chmurę tabletek swobodnie przepływa zawiesina powlekająca; każda tabletka jest poddawana działaniu strumienia powlekającego około 1,5 raza na sekundę, a zintegrowane „chwytaki” poprawiają mieszanie osiowe.

Aspekty praktyczne

Wprawianie tabletek w lot sprawia, że mogą być spryskiwane jako niepowiązane ze sobą cząstki, które są szczelnie otaczane kroplami i mogą parować na całej powierzchni. Przy wystarczającej dawce ciepła wyparnego proces można przyspieszyć. W porównaniu z tradycyjnym procesem powlekania bębnowego, kiedy spryskiwana jest jedynie wyeksponowana powierzchnia przesuwającego się łoża, a strumień powietrza jest ograniczony przez bliskie sąsiedztwo innych tabletek. Aby zoptymalizować proces, do bębna powlekarki ConsiGma™ należy załadować wystarczającą ilość tabletek, aby utworzyć warstwę o głębokości 20 – 25 mm po rozpoczęciu etapu pierścienia. Pojedyncza tabletka utraciłaby przyczepność i możliwość przywierania do ścianek, a pojedyncza warstwa tabletek w kaskadzie sprawiłaby, że przez tabletki przepłynie zbyt duża warstwa substancji powlekającej, która pokryłaby również bęben i obudowę. Obsługa bardzo małych ładunków wiązałaby się ze zbyt długimi okresami ładunku i rozładunku bez możliwości spryskiwania tabletek. Tabletki mogą zostać wprawione w ruch z prędkością obrotową, która nieco przekracza teoretyczną prędkość krytyczną z powodu czynników takich jak opór powietrza i utrata energii z powodu tarcia, gdy tabletki są blisko siebie, a działanie dwóch promienistych noży pneumatycznych po wznoszącej się stronie koła przed punktem zebrania pozwala ustabilizować kaskadę tabletek oraz zapewnia, że cała warstwa jest ruchoma (tabletki, które nie trafiają do kaskady nie są należycie powlekane). Powietrze suszące jest wprowadzane do koła wzdłuż zagłębionej osi, przepływa przez pierścieniowatą warstwę tabletek, maksymalizując skuteczność suszenia (ważne jest również zwiększenie gradientu przepływu oraz skierowanie powietrza z powrotem do koła). Dysze rozpylają substancję w kierunku do góry na warstwę tabletek tuż po punkcie zebrania, aby zmaksymalizować skuteczność przylegania oraz czas suszenia w locie.

Termodynamika: Intensywny proces wymaga wysokiego transferu ciepła. Tabletki opuszczają proces powlekania bez pozostałego rozpuszczalnika (pozyskanego z zawiesiny powlekającej). Dlatego konkretne objętości powietrza są wysokie: typowy okres wstępnego ogrzewania i suszenia po spryskiwaniu wynosi 20 — 30 sekund. Właściwa zawartość wilgoci w powietrzu wylotowym szybko rośnie do maksymalnego poziomu na początku spryskiwania oraz równie szybko opada na końcu procesu. Wskaźnik suszenia jest dostosowany do tempa dodawania rozpuszczalnika (rysunek 2).

Rysunek 2: Parametry termodynamiczne działającej powlekarki ConsiGma™.

Czas procesu jest stosunkowo krótki, zajmuje sekundy lub minuty a nie godziny, a przez to delikatniej działa na tabletki i jest bardziej oszczędny. Proces powlekania jest w związku z tym precyzyjny i homogeniczny, co skutkuje równomiernym pokryciem z kilkoma defektami oraz wyraźnie zaznaczonymi rysami. Urządzenie ConsiGma™ pozwala pokrywać kruche i wrażliwe na wilgoć tabletki, a także tabletki płaskie lub o bardzo podłużnym kształcie. Urządzenie ConsiGma™ pozwala powlec wszystko, co system tradycyjny, ale bez ograniczeń dla konkretnych rozmiarów lub kształtów rdzeni. Jest również przeznaczone do powłok funkcjonalnych, mini-tabletek oraz kapsułek (500–600 mg).

Proces suszenia jest bardzo szybki oraz pozwala pokryć niezwykle higroskopijne tabletki. Precyzja przywierania jest wystarczająco duża, aby farmaceutyczne substancje czynne (API) mogły być aplikowane na tabletki wraz z jednoczesną aplikacją w ramach jednej ciągłej partii warstwy smakowej lub powłoki o zmodyfikowanym uwalnianiu.

Intensyfikacja procesu

Powlekarka może być obsługiwana jako pojedynczy moduł lub wiele modułów po zestawieniu z linią GEA do tabletkowania ciągłego i aplikacji otoczek o natychmiastowym uwalnianiu, zazwyczaj używa się dwóch modułów zapewniających moc o wielkości do 25 kg/godz. (rysunek 3). Sprawne urządzenie do produkcji na małą skalę jest wielofunkcyjne, łatwe do używania i instalacji oraz zapewnia doskonałe rezultaty za pierwszym i każdym kolejnym razem. Ponieważ powlekarka może zostać podłączona bezpośrednio do tabletkarki lub pojemnika masowego, oferuje opcje zasilania grawimetrycznego i wolumetrycznego, szybką wymianę (koła powlekającego, lejków tabletek i całego modułu) i dzięki temu może być łatwo czyszczona. Moduł powlekania (koło w obudowie) może być usunięty za pomocą dedykowanego wózka oraz umyty zdalnie. Lejki wlotowe i wylotowe można usunąć manualnie.

Inne funkcje obejmują drzwiczki na skraju koła, które umożliwiają szybki załadunek i wyładunek, a także hermetyczne komory z tabletkami (lejki) na wlocie i wylocie, które nie ingerują w proces przepływu powietrza. Koło można ponadto załadować ponownie, gdy śluza powietrzna jest opróżniana, a powietrze wylotowe jest oczyszczane za pomocą podwójnego filtra wstecznego HEPA.

Rysunek 3: Dwukołowa powlekarka ConsiGma™.

Powlekarka ConsiGma™ jest zgodna z technologią PAT i wydajna — czas rozgrzewania i suszenia jest krótszy niż w przypadku konwencjonalnych powlekarek — oraz niezawodna, jako że zapewnia jednolity przyrost wagi tabletki oraz dystrybucję otoczki. A ponieważ tabletkarka działa z większą prędkością i temperaturą niż inne produkty na rynku, można uzyskać większą intensywność natryskiwania i lepsze mieszanie tabletek, co rozszerza zakres zastosowań o otoczki polimerowe i nie tylko. Może być nawet stosowana do odpylania rdzenia tabletki przed powlekaniem.

Za sprawą większej ruchliwości tabletki w bębnie do powlekania, rewolucyjnej konstrukcji oraz zastosowaniu ulepszonych warunków przetwarzania, powlekarka ConsiGma™ o małej pojemności koncentruje proces powlekania tabletek, umożliwiając szybszą pracę, oszczędność czasu i pieniędzy, większą wydajność oraz wyższą jakość gotowego produktu, a wszystko to są podstawowe aspekty dążenia do ciągłego przetwarzania.

Unikatowe funkcje

  • Powlekanie ciągłe
  • Krótki czas przetwarzania
  • Elastyczna konstrukcja modułowa
  • Rozmiar partii badawczo-rozwojowej (minimalny rozmiar partii = XX g)
  • Technologia wzmacniająca
  • Kształty trudne do pokrycia
  • Tabletki kruche
  • Powlekanie wielowarstwowe
  • Technologia poprawiająca wydajność
  • Proces o niskiej wilgotności: odpowiedni dla materiałów wrażliwych na wilgoć
  • Precyzja powlekania (wskaźnik odchylenia RSD poniżej 1%)
Wstecz