DE102009052337A1

DE102009052337A1 - Verfahren zum Herstellen von Pellets sowie Pellets

Info

Publication number: DE102009052337A1
Application number: DE102009052337A
Authority: DE
Inventors: Herbert Huettlin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-11-03
Filing date: 2009-11-03
Publication date: 2011-05-05

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen von Pellets, bei dem auf einen nach und nach anwachsenden Kern (50) pulverige Partikel (56) mittels eines flüssigen Bindemittels unter Ausbildung eines Pellets aufgebracht werden, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kerne (50) in einer Gasatmosphäre orbital toroidal umgewälzt werden, wobei sich ein quasi hohlringartiges Umwälzbett (52) ausbildet, dass das flüssige Bindemittel im Zentrum des Umwälzbettes (52) auf die umwälzenden Kerne (50) aufgesprüht wird, und dass die pulverigen Partikel (56) unter einem zentral angelegten Gasstrahl (54) dem zentralen Bereich des Umwälzbettes (52) zugeführt und in dieses Unterbett eingezogen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Pellets, insbesondere von Wirkstoffpellets, bei dem auf einem nach und nach anwachsenden Kern pulverige Partikel mittels eines flüssigen Bindemittels unter Ausbildung eines Pellets aufgebracht werden.
Die Erfindung betrifft ferner ein derartiges Pellet, das einen mittigen Kern aufweist, auf dem pulverige Partikel über Feststoffbrücken an getrocknetem Bindemittel haftend aufgebracht sind.
Unter dem Begriff ”Pellets” sind Körper zu verstehen, die aus einem Kern, der auch als Starterkern oder Starterpellet bezeichnet wird, bestehen. Das resultierende Pellet weist somit einen Starterkern auf, auf dem eine Schicht an pulverigen Partikeln aufgebracht ist, deren Schichtdicke ein Vielfaches des Durchmessers des Starterkerns betragen kann. Die pulverigen Partikel untereinander sind durch ein Bindemittel gehalten.
Derartige Pellets finden hauptsächlich in der pharmazeutischen Industrie Einsatz und dienen im Wesentlichen dazu, Stoffe, meist pharmazeutische Wirkstoffe, die als extrem feinstäubige Pulver bei der Herstellung anfallen, in eine für die Verarbeitung zu einem pharmazeutischen Erzeugnis geeignetere Form zu bringen.
Solche feinstäubige Pulver, bspw. im Größenbereich von 5–50 μm, neigen zur Kohäsion und zur Adhäsion, z. B. an metallischen Oberflächen.
Diese feinstäubigen Pulver sind nicht fließfähig dosierfähig oder schüttfähig und sind daher nur sehr schwierig zu handhaben.
Daher werden solche feinstäubigen Pulver meist vor einer Verarbeitung einem Granuliervorgang unterworfen, bei dem diese feinstäubigen Pulver, unter Zuhilfe eines klebrigen flüssigen Bindemittels, zu größeren Agglomeraten verarbeitet werden. Die daraus resultierenden Granulate sind fließ- und schüttfähig und zeigen wesentlich geringere Neigungen zur Kohäsion und Adhäsion und können daher einfacher einer weiteren Verarbeitung, bspw. zur Herstellung von Tabletten durch Verpressen, zugeführt werden.
Die Herstellung von Pellets oder das Pelletieren ist somit eine spezielle Aufbaugranuliertechnik zur Herstellung von kugelförmigen Granulatpartikeln (siehe Bauer. Frömming. Führer ”Lehrbuch der Pharmazeutischen Technologie”, 8. Auflage, S. 316, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart).
Üblicherweise werden Pellets über sog. Suspensions-Layering-Verfahren hergestellt. Bei diesen Verfahren werden die pulverigen Partikel als Suspension in dem flüssigen Bindemittel einem Starterkern durch Aufsprühen nach und nach zugeführt. Das bedeutet, es wird auf einen Starterkern als Grundkörper zunächst eine Schicht der Suspension aus noch flüssigem Bindemittel und darin suspendierten pulverigen Partikeln aufgebracht, meist aufgesprüht und anschließend wird getrocknet. Das Lösemittel verdampft dabei und es bildet sich auf der Oberfläche des Starterkerns eine erste Schicht an Feststoffpartikeln aus, die durch das nunmehr getrocknete Bindemittel untereinander gehalten sind. Dieser Zusammenbau stellt den Kern für einen nachfolgenden Beschichtungsvorgang dar, bei dem auf die erste Schicht erneut eine Suspension an Feststoffpartikeln aufgebracht wird und dann wieder getrocknet wird. Dieser dabei entstandene Körper ist dann wieder der Kern für den nachfolgenden Beschichtungsvorgang.
In der Suspension sind die Partikel teilweise angelöst und weisen eine teigartige Außenstruktur auf. Durch das kontinuierliche Sprühen und Trocknen entstehen mehr oder weniger untereinander verbundene Partialschichten, in denen die ursprüngliche Struktur der pulverigen Partikel verloren gegangen ist. Die ehemals pulverigen Partikel sind durch Feststoffbrücken, in denen die Partikel eingebettet sind, untereinander verbunden.
Dieser Vorgang wird vielfach wiederholt, so dass sich nach und nach zahlreiche Partialschichten an aufgebrachten pulverigen Partikeln auf dem ursprünglichen Kern ausbilden. Je nachdem welche Korngröße an Pellet gewünscht wird, wird dieser Vorgang solange wiederholt, bis ein Pellet erhalten wird, das einen Durchmesser aufweist, der einem Mehrfachen, bspw. dem 3- oder 10-fachen des Durchmessers des Starterkernes entspricht.
Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung von Pellets besteht darin, den Kern als Starterkörper, bzw. die jeweiligen Kerne in einer Fließbettapparatur zu fluidisieren und diesen die Suspension zuzuführen, bspw. indem diese auf das Wirbelbett versprüht wird. Die notwendige Energie zum Verdampfen des Lösungsmittels kann durch das fluidisierende Medium, bspw. warme Luft, auch Prozessluft genannt, zugeführt werden.
Nachteilig an einem derartigen Verfahren ist der hohe Energieverbrauch, der notwendig ist, um das gesamte Lösemittel der flüssigen Suspension zu verdampfen und abzuführen. Ferner ist eine relativ lange Behandlungsdauer notwendig, denn es muss der jeweils aufgesprühten Suspensionslösung ein ausreichender Zeitraum zur Verfügung gestellt werden um zu verdampfen. Andernfalls würden weiter innen liegende Flüssigkeitseinschlüsse entstehen, die die spätere Verarbeitung behindern oder unmöglich machen würden, insbesondere im pharmazeutischen Bereich. Solche Einschlüsse an Lösemittel führen auch zu einer ungleichmäßigen Beschichtung und zu sog. Aufplatzern, was unerwünscht ist.
Wenn man sich vorstellt, dass im pharmazeutischen Bereich die pulverigen Partikel einen hochaktiven und ggf. sehr teuren Wirkstoff darstellen, so ist einleuchtend, dass es ein Bestreben ist, pro Pellet eine möglichst genau definierte Menge an pulverigen Partikeln aufzubringen, die außerdem so fest haftend sind, dass eine mechanische Festigkeit erreicht wird, die keine Ausbrüche oder Ablösungen von einzelnen Schichten in den anschließenden Verarbeitungsprozessen folgen lässt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hier Abhilfe zu schaffen und ein Verfahren zum Herstellen von Pellets sowie ein Pellet bereitzustellen, das rasch, unter geringem Energieaufwand und mit exakt dosierbaren Mengen an fest haftenden pulverigen Partikeln, hergestellt werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Verfahren dadurch gelöst, dass die Kerne in einer Gasatmosphäre orbital toroidal umgewälzt werden, wobei sich ein quasi hohlringartiges Umwälzbett ausbildet, dass das flüssige Bindemittel im Zentrum des Umwälzbettes auf die umwälzenden Kerne aufgesprüht wird, und dass die pulverigen Partikel unter einem zentral angelegtem Gasstrahl dem zentralen Bereich des Umwälzbettes zugeführt und in dieses unterbett eingezogen werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Pellet dadurch gelöst, dass die pulverigen Partikel, über die gesamte Aufbringdicke gesehen, als gleichmäßig aufgebaute dreidimensionale Struktur verteilt sind, die über einzelne Feststoffbrücken untereinander verbunden sind, so dass die einzelnen Partikel in ihrer ursprünglichen Form erkennbar bleiben.
Diese Maßnahmen haben zahlreiche Vorteile.
Zunächst einmal wird nicht eine Suspension herangezogen und versprüht, sondern die umgewälzten Kerne und die pulverigen Partikel werden jeweils mit der Bindemittellösung nur angefeuchtet und die angefeuchteten pulverigen Partikel werden an die mit flüssigem Bindemittel oberflächlich befeuchteten Kerne gezielt herangeführt. Somit werden Binderlösung und die pulverigen Partikel separat aufgebracht. Die einzelnen zugeführten pulverigen Partikel werden von den mit dem klebrigen flüssigen Bindemittel angefeuchteten Kerne quasi eingefangen und bleiben an deren Oberfläche haften. Im nachfolgenden Trocknungsvorgang muss wesentlich weniger Lösemittel verdampft werden als bei einer als Suspension aufgebrachten Bindemittel/pulverigen Partikel-Mischung. Das resultiert darin, dass schon nach einer einzigen Umwälzung der Kerne, also nach einem relativ kurzen Zeitraum, ein erneuter Besprühvorgang stattfinden kann, so dass dann die nächste Teilmenge an pulverigen Partikeln aufgebracht werden kann. Somit ist der Aufbringvorgang mit wesentlich geringerem Energieaufwand und in wesentlich kürzerer Zeit durchzuführen. Es können um etwa 50% verkürzte Prozesszeiten erzielt werden und der Gesamtverbrauch an flüssigem Lösemittel kann im Bereich von 30% oder mehr verringert werden. Die pulverigen Partikel werden nur für einen kurzen Zeitraum einer Befeuchtung ausgesetzt, so dass keine Schädigung durch die Feuchtigkeit an feuchtigkeitsempfindlichen Wirkstoffen erfolgt.
Dieses Verfahren eröffnet die Möglichkeit, Starterkerne mit sehr kleinem Durchmesser einzusetzen, so dass bei an sich gleich aufgebrachten Mengen an pulverigen Partikeln kleinere Pellets resultieren. Kleine Pellets bieten viele Vorteile, z. B. eine geringe Entmischungsgefahr bei einer Tablettierung. Kleinere Tabletten oder Kapseln ergeben kleinere Verpackungseinheiten und sind auch leichter oral einzunehmen. Kapseln können mit kleinen Pellets besser befüllt werden.
Weiterhin erlaubt dieses Verfahren, eine viel breitere Art an pulverigen Partikeln einzusetzen. Bei einer Suspension können nur solche pulverigen Partikel eingesetzt werden, die sich in dem Lösemittel nicht lösen. Das erfordert dann eine entsprechende Auswahl an Lösemitteln bzw. manche Lösemittel scheiden schlicht und einfach aus. Es ist jedoch bekannt, dass auch in Suspensionen gewisse Anlösvorgänge stattfinden, so dass nicht ausgeschlossen werden kann, dass unerwünschte physikalisch-chemische Veränderungen an den pulverigen Partikeln erfolgen. Aufgrund der Tatsache, dass auf der Oberfläche des Kerns bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wesentlich weniger flüssiges Bindemittel aufgetragen werden muss, und der Zeitraum, bis das Lösemittel verdampft ist, etwa halbiert werden kann, können Lösevorgänge in der kurzen Zeitspanne, während der ein pulveriger Partikel mit dem Lösemittel in Kontakt steht, nahezu ausgeschlossen oder in einem vernachlässigbaren Maße in Kauf genommen werden. Ein pharmazeutisch unbedenkliches Lösemittel ist Wasser, das allerdings den Nachteil zeigt, dass es eine extrem hohe Verdampfungsenthalpie hat. Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet somit verbreitet den Einsatz von Wasser als Lösemittel für das klebrige Bindemittel, selbst wenn die pulverigen Partikel, die aufgebracht werden können, eine gewisse Wasserlöslichkeit zeigen. In pharmazeutischer Hinsicht ist Wasser anderen ggf. organischen Lösemitteln aus gesundheitstechnischen Gründen ohnehin vorzuziehen.
Aufgrund der Tatsache, dass die Kerne in einer Gasatmosphäre orbital toroidal bewegt werden, so dass sich ein quasi hohlringartiges Umwälzbett ausbildet, hat den erheblichen Vorteil, dass die in einem solchen durch Prozessluft suspendierten Umwälzbett bewegten Kerne ganz definierte Bahnen durchlaufen, wobei sich die einzelnen Kerne aufgrund dieser gerichteten Bahnen relativ selten treffen bzw. aneinanderstoßen.
Betrachtet man die orbital toroidale Bahn eines umgewälzten Kerns, so kann man sich das so vorstellen, als würde das Partikel auf der Oberfläche eines ringförmigen Hohlkörpers schraubenlinienförmig umlaufen. Wenn man ein solches Umwälzbett etabliert, bewegen sich alle Kerne relativ gleichmäßig auf solchen Bahnen, was die Möglichkeit eröffnet, an getrennten Stellen ganz gezielt diesen orbital toroidal umgewälzten Kernen das Bindemittel und das pulverige Partikel zuzuführen. Die pulverigen Partikel werden unter einem zentral angelegten Strahl dem zentralen Bereich des Umwälzbettes zugeführt. Dadurch, dass das flüssige Bindemittel dem Zentrum des Umwälzbettes auf die umwälzenden Kerne aufgesprüht wird, können diese gezielt mit sehr geringen Mengen an flüssigem Bindemittel besprüht werden. Die mit dem flüssigen Bindemittel angefeuchteten Kerne befinden sich zu einem bestimmten Zeitpunkt in einem bestimmten Bereich des Umwälzbettes bzw. durchlaufen einen Bereich, in dem dann die pulverigen Partikel gezielt zugeführt werden können. Dies erfolgt besonders gleichmäßig, wenn dieser Gasstrahl dem zentralen Bereich des Umwälzbettes zugeführt wird. Vom Grund des Zentrums des Umwälzbettes aus gesehen, bewegen sich die Kerne radial nach außen gerichtet und umfänglich weg, so dass nun im weiteren Verlauf dieser Partikel in dem Umwälzbett die ausreichende Zeit zur Verfügung steht, damit das Lösemittel verdampft. Dabei bilden sich zwischen den zuvor auf diesen Kernen mittels des Gasstrahles aufgebrachten pulverigen Partikeln die Feststoffbrücken aus, was sich anhand einer nach und nach aufbauenden gleichmäßigen dreidimensionalen Struktur feststellen lässt. Da die mit dem flüssigen Medium besprühten Kerne sich umwälzend dem zentral angelegten Gasstrahl der pulverigen Partikel nähern, kann in dem Zeitraum, in dem sich ein solcher mit Bindemittel angefeuchteter Kern durch den Gasstrahl hindurch bewegt, eine ganz definierte Menge an pulverigen Partikeln auf die Oberfläche gleichmäßig verbracht werden, oder anders ausgedrückt, von dem Kern aufgefangen werden. Es wird somit ein hoher Gleichzeitigkeitsfaktor für alle Kerne bezüglich der Aufnahme von Kleberlösung, Wirkstoffpulver und Trocknungsintensität erreicht.
Die zuvor erläuterten Maßnahmen führen insgesamt dazu, dass mit einer geringen Menge an Lösungsmittel in einer kurzen Zeitspanne ein Pellet aufgebaut werden kann, wobei dieses Pellet eine sehr regelmäßige dreidimensional aufgebaute Struktur an über festen Bindemittelbrücken untereinander verbundenen pulverigen Partikeln aufweist.
Als besonderer Vorteil gegenüber einem Suspensions-Layering-Verfahren ist anzusehen, dass in dieser Struktur keine Lösungsmitteleinschlüsse mehr beobachtet werden, die zu Ablösungen, Ausbrüchen oder Abplatzungen führen können, wenn aufgrund ausreichender Wärmezufuhr nun ein Verdampfen von eingeschlossenem Lösungsmittel stattfinden könnte. Es kann wesentlich weniger Bindemittel herangezogen werden, da das Bindemittel selbst nur im jeweils äußeren umfänglichen Bereich auf die zuvor schon aufgebrachten pulverigen Partikel aufgebracht werden muss. Man beobachtet bei den erfindungsgemäßen Pellets keine Bereiche oder Abschnitte, in denen sich wesentlich mehr Bindemittel befindet, als das zur Bindung der pulverigen Partikel notwendig wäre.
Sind die pulverigen Partikel in der eingesetzten Flüssigkeit überhaupt nicht löslich, wird eine Bindemittellösung versprüht, so dass die Feststoffbrücken, die die Partikel untereinander verbinden, im Wesentlichen aus getrocknetem Bindemittel aufgebaut sind. Sind die pulverigen Partikel in der eingesetzten Flüssigkeit sehr gut löslich, enthalten die Feststoffbrücken im Wesentlichen angelöstes und später getrocknetes Material der Partikel. Dann kann auf ein Bindemittel verzichtet oder solches muss nur in geringem Maße eingesetzt werden. Liegen die Lösungseigenschaften der Partikel zwischen diesen Extremen, so sind die Feststoffbrücken aus einer Mischung von getrocknetem Bindemittel und angelöstem und wieder getrocknetem Material der Partikel aufgebaut.
Insgesamt gesehen, ergibt sich beim Pellet ein Gebilde mit einer gleichmäßig dreidimensional verteilten Struktur an pulverigen Partikeln, deren ursprüngliche Form überwiegend erhalten geblieben ist. Man kann sich das bildlich so vorstellen, dass die Struktur einem Schneeball aus Eiskristallen mit einem Starterkern ähnelt, weshalb dieses Verfahren auch als SNOW-Verfahren bezeichnet wird.
Somit wird die Aufgabe vollkommen gelöst.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens steht der Gasstrahl unter einem Druck p₂, der kleiner als der Druck p₁ der Gasatmosphäre des Umwälzbettes ist.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass ein Unterdruck zwischen diesen sich bewegenden Gasatmosphären besteht, so dass die über den zentral angelegten Gasstrahl unter dem Druck p₂ zugeführten pulverigen Partikel von dem Umwälzbett quasi angesaugt und sofort in dieses zielgerichtet unterbett eingesaugt werden. Diese Druckgestaltung führt auch dazu, dass allfällige Rohrleitungen zum Zuführen der pulverigen Partikel, die als solche noch zur Adhäsion und Kohäsion neigen, keine Absetzungen von pulverigen Partikeln zeigen. Die pulverigen Partikel treten, über den gesamten Umfang des Rohres gesehen, gleichmäßig in das Umwälzbett ein. In der Apparatur sind mehrere die Druckverhältnisse in der Prozesskammer beeinflussende Komponenten vorhanden. Ferner ist zu beachten, dass durch die Apparatur im Betrieb erhebliche Prozessluftvolumina geführt werden. Die die Druckverhältnisse beeinflussenden Komponenten sind z. B. der Boden mit den Schlitzen, das Wirbelbett als solches, nachgeschaltete Filtereinheiten sowie das ganze Rohrleitungssystem. Der Druckunterschied wird so eingestellt, dass die fluidisierten pulverförmigen Partikel durch die sich nach oben bewegende Prozessluft quasi aus dem Rohr herausgesaugt werden. Dazu ist es günstig, in dem Rohr einen Unterdruck, relativ zum Druck in der Prozesskammer im Bereich der Mündung, zu etablieren. Der Druck im Rohr kann, zur Atmosphäre gesehen, ein Überdruck sein, der durch eingespeiste Druckluft zum Fluidisieren der zugeführten Partikel entsteht. Das Rohr kann auch zur Atmosphäre hin, gegebenenfalls durch Zwischenschaltung von Filtern, offen sein. Der Sog im Rohr entsteht durch die Saugwirkung der bewegten Prozessluft in der Prozesskammer.
Die pulverigen Partikel verteilen sich besonders gleichmäßig. Die durch den Gasstrahl zugeführten pulverigen Partikel ”schneien” quasi auf die Oberfläche der umgewälzten Kerne und bauen nach und nach eine Struktur auf, die sehr einem Schneeball ähnelt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die pulverigen Partikel im zentralen Gasstrahl fluidisiert zugeführt.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass durch die Fluidisierung der Neigung dieser kleinen pulverigen Partikel zur Adhäsion und Kohäsion entgegengewirkt wird. Dadurch wird ausgeschlossen, dass bspw. die pulverigen Partikel als Agglomerate von mehreren Partikeln aufgebracht werden. Ferner wird durch diese Fluidisierung der Neigung dieser Partikel entgegengewirkt, sich in den Zuführleitungen abzusetzen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das flüssige Bindemittel aus einer Ringspaltdüse dem Umwälzbett zugeführt, die zentral im hohlringartigen Umwälzbett steht und eine etwa horizontal, schräg nach oben verlaufende Sprühflade versprüht.
Diese Maßnahme hat den erheblichen Vorteil, dass das flüssige Bindemittel exakt dosiert, fein verteilt und gezielt den einzelnen Kernen im Umwälzbett zugeführt werden kann. Es wird gerade soviel flüssiges Bindemittel aufgetragen, damit die pulverigen Partikel anhaften bzw. eingefangen werden können. Durch die Anordnung der Ringspaltdüse, die um 360° umfänglich aussprüht, mittig in einem ringartigen Umwälzbett, sind optimale Bedingungen geschaffen, um dem Umwälzbett an einer günstigen Stelle das klebrige Medium zuzuführen. Das Umwälzbett in Form eines toroidalen Ringes weist mittig ein Loch auf, in dem sich keine Partikel befinden. Genau an dieser Stelle kann nun die Ringspaltdüse positioniert werden und 360° umschlingend das Bindemittel nahezu horizontal in einem leichten Winkel nach oben aussprühen. Die horizontal verlaufende Sprühflade überträgt die Bindemittellösung sehr gleichmäßig und kontrollierbar auf diejenigen Kerne, die gerade an der Innenseite des orbital toroidalen Ringes laufen. Das erlaubt, besonders exakt dosierte Mengen auf die Kerne aufzusprühen. Ein unkontrolliertes Verteilen des flüssigen Bindemittels irgendwo in der Prozesskammer findet nicht statt. Dadurch wird verhindert, dass dieses von der bewegten Prozessluft mit nach oben gerissen wird und allfällige Filter zum Ausfiltern von mitgerissenen pulverigen Partikeln verklebt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der die pulverigen Partikel enthaltene Gasstrahl vertikal von oben in das Umwälzbett eintauchend, sozusagen unterbett zugeführt.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass der Gasstrahl die Geometrie des Umwälzbettes nicht beeinflussend zugeführt werden kann. Die Zuführung von oben eröffnet auch noch die Möglichkeit, kleine pulverige Partikel wie in einer Art Schneeregen in das hohlringartige Umwälzbett zu überbringen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der die pulverigen Partikel enthaltende Gasstrahl mittels eines Rohres zugeführt, das im Abstand über der Ringspaltdüse mündet.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass in dem Rohr Bedingungen gewählt werden können, die für die Fluidisierung der pulverigen Partikel sorgen und unbeeinflusst von den Gasströmungen im Umwälzbett sind. Nach Verlassen der Mündung des Rohres werden die austretenden pulverigen Partikel ringsherum gleichmäßig auf das Umwälzbett verteilt und in dieses unterbett eingearbeitet, das sich um die Ringspaltdüse herum bewegt. In Zusammenhang mit der zuvor erwähnten Maßnahme des Druckunterschiedes kann dies dann besonders gezielt und geometrisch gleichmäßig verteilt durchgeführt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist im Rohr eine Belüftung für den Kopf der Ringspaltdüse angeordnet.
Mittels der Belüftung kann Belüftungsluft zum Verhindern von Absetzungen auf dem Kopf der Ringspaltdüse zugeführt werden. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Belüftung als hohler Belüftungskegel ausgebildet ist, durch den mittig Belüftungsluft geführt wird. Es ist auch möglich, Belüftungsluft von einer zentralen Öffnung der Ringspaltdüse in eine oben geschlossene kegelförmige Kappe einzuführen, die dort umgelenkt und auf den Kopf der Ringspaltdüse gerichtet wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Kopf der Ringspaltdüse als Ablenkkörper ausgebildet, der allfällige anströmende Medien radial nach außen bringt.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass eine seitliche Umlenkung des die pulverigen Partikel tragenden und von oben zugeführten Gasstromes erfolgt, oder auch eine Umlenkung der aufgrund der Schwerkraft abfallenden Kerne radial nach außen fördert. Dies fördert die alsbaldige Unterbetteinarbeitung der Partikel in das Umwälzbett.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgeführter Ausführungsbeispiele in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
1 stark schematisch einen Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung in der das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Pellets durchgeführt wird,
2 eine Aufnahme von Pellets wie sie nach dem Verfahren erhalten wurden,
3 einen Querschnitt durch ein Pellet zur Erläuterung der Schneeballstruktur,
4 eine Aufnahme von erfindungsgemäßen Snow-Pellets auf der linken Bildhälfte, zum Vergleich entsprechende Pellets, die nach einem Suspensions-Layering-Verfahren hergestellt wurden, und in der Mitte des Bildes Starterkerne zur Ausbildung der Pellets,
5 stark schematisiert in der oberen Hälfte die Schichtstruktur, die bei einem Suspensions-Layering-Verfahren erhalten wird und in der unteren Hälfte die dreidimensionale Struktur, die bei einem erfindungsgemäßen SNOW-Verfahren erhalten wird,
6 einen Schnitt durch ein Pellet in 620-facher Vergrößerung zur Erläuterung der Struktur, und
7 einen der Aufnahme von 6 vergleichbare Aufnahme eines Querschnittes durch ein Pellet, das nach einem Suspensions-Layering-Verfahren hergestellt worden ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll zunächst anhand der in 1 dargestellten Vorrichtung näher erläutert werden.
Die Vorrichtung ist in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet.
Der genaue Aufbau und die Funktionsweise einer solchen Vorrichtung 10 ist bspw. in der EP 1 786 547 B1 näher beschrieben und erläutert.
Die Vorrichtung 10 weist einen Behälter 12 mit einer hochstehenden zylindrischen Wand 14 auf. Diese Wand 14 umschließt eine Prozesskammer 16.
Die Prozesskammer 16 weist einen Boden 18 auf, unter dem sich eine Anströmkammer 20 befindet.
Der Boden 18 ist, wie dies bspw. in der DE 192 48 116 B3 näher beschrieben ist, aus mehreren ringförmig übereinandergelegten Leitplatten zusammengesetzt. Die Leitplatten sind so übereinandergesetzt, dass eine radial äußerste, mit dem Behälter 12 verbundene Ringplatte, eine unterste Platte bildet, auf der dann die jeweils weiteren inneren Ringplatten gelegt sind, und zwar so, dass die jeweils darunterliegende Ringplatte teilweise von der nächst höheren überlappt wird.
Der Übersicht halber sind nur die beiden Leitplatten 22 und 24 mit Bezugsziffern bezeichnet. Durch diese Übereinanderlegung und Beabstandung ist zwischen den zwei Leitplatten 22 und 24 jeweils ein ringförmiger Schlitz oder Spalt 26, beispielsweise mit einer Spalthöhe von 1,0–1,5 mm, ausgebildet, durch den Prozessluft 28 mit einer im Wesentlichen horizontal gerichteten Bewegungskomponente durch den Boden 18 in die Prozesskammer 16 hineintreten kann.
In der mittigen obersten inneren Leitplatte ist eine Ringspaltdüse 30 eingesetzt. Die Ringspaltdüse 30 weist eine Mündung 32 auf, die insgesamt vier Mündungspälte 33, 34, 35 und 38 aufweist. Alle vier Mündungspälte 33, 34, 35 und 38 sind so ausgerichtet, dass sie etwa parallel zum Boden 18, also horizontal, mit einem Umschlingungswinkel von 360° aussprühen.
Über den obersten Mündungsspalt 33 sowie den zweituntersten Mündungsspalt 35 wird Sprühluft ausgepresst, durch den dazwischen liegenden mittleren Mündungsspalt 34 die zu versprühende Flüssigkeit. Diese versprühte Flüssigkeit ist eine Lösung eines Bindemittels, wie das nachfolgend noch näher erläutert wird.
Im Betrieb sprüht die Ringspaltdüse 30 eine etwa horizontal gerichtete, sich schräg nach oben erweiternde Sprühflade 36 aus, wie das auf der rechten Hälfte von 1 dargestellt ist. In der Draufsicht kann man sich die Sprühflade 36 wie einen Pfannenkuchen vorstellen, der die Mündung 32 umrundet.
Durch die unterste Mündung 38 tritt Stützluft 40 aus. Diese Stützluft 40 ist dazu vorgesehen, die Unterseite der Sprühflade 36 zu stützen, so dass diese möglichst in ihrer horizontalen Ausrichtung bestehen bleibt. Auf der Ringspaltdüse 30 sitzt ein kegelförmiger Kopf 42. Der kegelförmige Kopf 42 kann auch drehbar ausgebildet sein. Etwas im Abstand über dem kegelförmigen Kopf 42 mündet ein Rohr 44, in dessen Inneren ein Belüftungskegel 46 aufgenommen ist.
Das hier nicht dargestellte andere Ende des Rohres 44 ist mit einem Reservoir verbunden, aus dem die pulverigen Partikel 56 über das Rohr 44 in einem fluidisierten Zustand der Prozesskammer 16 von oben nach unten gerichtet zugeführt werden kann. Dieser Gasstrahl an fluidisierten pulverigen Partikeln ist durch den Pfeil 58 angedeutet.
Die Fluidisierung wird dadurch erreicht, dass die bspw. über einen Schneckenförderer oder mittels einer Zellenradschleuse dem Rohr 44 zugeführten pulverigen Partikel durch Druckluft verwirbelt werden.
Im Inneren des Rohres 44 herrscht ein Druck p₂, der etwas geringer ist als der Druck p₁ im Bereich unter der Mündung des Rohres 44 befindlichen Gasmengen der Prozesskammer 16.
Der Druck p₁ wird dadurch aufgebaut, dass Prozessluft 28, bspw. erwärmte trockene Luft, aus einer hier nicht näher dargestellten Quelle über die Anströmkammer 20 der Unterseite der Ringbleche 22 und 24 des Bodens 18 zugeführt wird. Wie das in 1 durch die Strömungspfeile dargestellt ist, tritt die Prozessluft 28 mit einer horizontal gerichteten Bewegungskomponente durch den Boden 18 hindurch.
Diese horizontal austretenden Luftmengen bewegen sich dann in der Prozesskammer 16 nach oben.
Dabei werden Kerne 50, die, wie das nachfolgend noch beschrieben wird, radial nach außen und nach oben bewegt. Diese Kerne 50, wie das aus 1 ersichtlich ist, werden dann radial nach innen in Richtung Mitte der Prozesskammer 16 abgelenkt, und fallen aufgrund der Schwerkraft wieder in Richtung des Bodens 18 zurück.
Ein Teil der horizontal durchgetretenen Prozessluft bildet eine Art Luftpolster 48, wie das auf der rechten Seite von 1 dargestellt ist. Das bedeutet, die herabfallenden Kerne 50 prallen nicht auf den Boden 18, sondern werden über dem Boden 18 auf einem Luftkissen schwebend wieder radial nach außen abgelenkt.
Wie aus 1 zu erkennen, ergibt sich insgesamt, in der Vertikalschnittebene gesehen, eine ringförmige Bewegung der Kerne 50. Somit bildet sich, über den gesamten Umfang der Vorrichtung, also um den 360°-Umfang bspw. des Rohrers 44 oder der Ringspaltdüse 30 gesehen, ein quasi ringförmiger Hohlkörper aus, den man sich so vorstellen kann, dass er überwiegend die äußere Fläche eines ringförmigen Marmorkuchens belegt. Wird der Prozessluft 28 noch zusätzlich eine umfängliche Bewegungskomponente auferlegt, wobei dies bspw. durch zwischen die Ringbleche 22, 24 gelegte Leitbleche oder eingefräste Führungsnuten erfolgen kann, dreht sich der Ring noch zusätzlich.
Betrachtet man den Pfad eines Kerns 50, so bewegt sich dieser in der zuvor beschriebenen Querschnittskreisbahn, die durch die umfängliche Bewegung überlagert, insgesamt eine orbital toroidale Ringbewegung ergibt. Diese Bewegungscharakteristik führen sämtliche bewegten Kerne 50 durch, so dass die gesamte Masse an Kernen 50 als ein sich quasi hohlringartiges Umwälzbett 52 darstellt, das auf dem Luftpolster 48 über dem Boden 18 schwebt und sich dreht.
Die ansteigende Prozessluft 28 verlässt das Umwälzbett 52 und wird über einen hier nicht näher bezeichneten Auslass aus der Prozesskammer 16 abgeführt. Wie zuvor erwähnt, kann durch die eingespeiste Menge an durch die Prozesskammer 16 hindurchbewegte Prozessluft 28 ein Druck pi im Innern der Prozesskammer 16 eingestellt werden, der, wie zuvor erwähnt, etwas höher ist als der Druck p₂ im Rohr 44. Dieser Druck p₂ kann gegenüber der Umgebung ein Überdruck sein.
Der relative Unterdruck p₂ im Rohr 44 gegenüber dem Druck p₁ in der Prozesskammer 16 sorgt dafür, dass ein geeigneter Sog vorhanden ist, so dass das Rohr 44 während des Prozesses von innen kaum durch die feinstäubigen pulverigen Partikel belegt wird. Der Belüftungskegel 46 wird mittig mit Druckluft 60 gespeist, die dafür sorgt, dass der kegelförmige Kopf 42 freigeblasen wird und sich keine Materialien darauf absetzen.
Den orbital toroidal umgewälzten Kernen 50 wird über die Ringspaltdüse 30 ein flüssiges Bindemittel, bspw. eine wässrige Polyvinylpyrrolidonlösung aufgesprüht.
Ebenso werden die pulverförmigen Partikel 56 mit der Lösung befeuchtet. Wenn die in das Umwälzbett 52 unterbett eingesaugten Partikel 56 auf einen Kern 50 treffen, bleiben diese daran haften. Durch den unmittelbar anschließenden Trocknungsvorgang mittels der Prozessluft 28 bildet sich rasch eine Feststoffbrücke zwischen dem Kern 50 und einem der mehreren Partikel 56 aus. Diese sind dann nach einem Umwälzvorgang schon für einen erneuten Besprühvorgang bereit.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von Pellets durchgeführt wird. Die eingesetzten Substanzen oder Parameter sind der nachfolgenden Tabelle 1 zu entnehmen. Tabelle 1: Übersicht Rezeptur

Komponente Anteil (%) Menge pro Einheit (mg)

Neutralpellets (250–355 μm) 13,4 31,4

Metoprololsuccinat (12 μm) 81,1 190,0

Talkum 2,5 5,9

Plasdone K29/32 3,0 7,0

Summe 100 234,3
Als Starter- oder Neutralpellets wurden Zuckerkristalle in einer Größe von 250–355 μm ausgewählt. Als aufzubringende pulverige Partikel 56 wurde Metoprololsuccinat mit einer mittleren Korngröße von 12 μm eingesetzt. Metoprololsuccinat neigt zu Kohäsion und Adhäsion z. B. an metallischen Oberflächen.
Als Sprühmedium wurde eine Binderlösung eingesetzt, die sich fein versprühen lässt und gut klebt. Für die feine Verteilung der Tröpfchen des Sprühmediums ist eine niedrige Viskosität der Sprühlösung von Vorteil. Polyvinylpyrrolidon ist gut wasserlöslich und ergibt schon in geringen Konzentrationen gut klebende Lösungen. Es wurde eine wässrige Plasdone K29/32(Polyvinylpyrrolidon)-Lösung der Konzentration 2% eingesetzt.
Der Mündungsspalt 34 der Ringspaltdüse 30 wurde auf 0,35 mm eingestellt. Der obere Sprühdruck aus dem Mündungsspalt 33 wurde auf 3,0 bar, der untere Sprühdruck auf dem Mündungsspalt 35 auf 2,4 bar und die Stützluft 40 auf 0,6 bar eingestellt.
Um der Agglomerationsneigung und der schlechten Fließeigenschaften des Pulvers weiter zu begegnen, wurde das Pulver dem Prozess fluidisiert zugeführt. Die Fluidisierung erfolgte via Druckluft.
Für den Prozess ist es günstig, dass das fluidisierte Pulver an pulverigen Partikeln 56 in das Umwälzbett 52 eingesogen wird. Dazu kann im Rohr 44 ein Unterdruck herrschen. Dieser wird über den ganzen Prozess durch Manometer überwacht. Die Regelung erfolgt über die Differenzdruckregelung der Vorrichtung. Bei einem Differenzdruck an der Messstelle von – 3 mbar wird ein geeigneter Sog erreicht, so dass das Rohr 44 während des Prozesses von innen kaum belegt wird.
Der Abstand zwischen Rohr 44 und Mündung 32 der Ringspaltdüse wurde auf 40 mm eingestellt, der zwischen Belüftungskegel 46 und Düse auf 10 mm. Die am Belüftungskegel 46 angelegte Druckluft wurde auf 0,4 bar eingestellt. Bei dieser Einstellung wird gerade eine stabile Strömung erreicht und die Luft des Gasstrahles 54 wird so wenig wie möglich beeinträchtigt.
Mit während des Prozesses zunehmendem Füllvolumen der Prozesskammer 16 muss der Soll-Differenzdruck der Anlage erhöht werden, um den Unterdruck im Rohr 44 aufrecht zu erhalten und einen Materialstau über der Ringspaltdüse 30 zu vermeiden. Zudem muss die Luftmenge aus gleichem Grund kontinuierlich erhöht werden.
Wie zuvor erwähnt, werden relativ kleine Starterkerne eingesetzt, die aufgrund ihrer Größe und ihres geringen Einzelgewichtes zur Agglomeration neigen. Zudem werden Zuckerpellets eingesetzt, die in Kombination mit Feuchtigkeit leicht kleben. Um vor allem zu Prozessbeginn die Agglomeration zu reduzieren, wurde die Anlage zunächst mit 55° Zuluft vorgewärmt, so dass zugeführte Feuchtigkeit schnell verdampft. Während des Prozesses wird die Wärmezufuhr ebenfalls über die Temperatur der Prozessluft 28 gesteuert. Es wird mit einer über den gesamten Prozess konstanten Zuluft von ca. 55° gearbeitet. Da die Binderlösungs- und Pulverzudosierung während des Prozesses erhöht werden, sinkt die Produkttemperatur anfangs etwas ab. Die Zuführung der Binderlösung erfolgt über eine peristaltische Pumpe der Firma Watson Marlow.

Die Geräte- und Prozessparameter sind in der nachfolgenden Tabelle 2 näher beschrieben. Tabelle 2: Geräte- und Prozessparameter Snow

Position Rohr (Rand/Kegel; mm)	40/10
Druckluftabreinigung (Kegel; bar)	0,4
Sprühdruck (oben/unten/Stützluft; bar)	3,0/2,4/0,6
Pulverfluidisierdruck (oben/unten; bar)	0,2/1,1
Luftmenge (m³/h)	550–800
Differenzdruck Anlage (mbar)	≥ –6
Differenzdruck Rohr (mbar)	≥ –3
Produkttemperatur (°C)	40–25

In 2 sind Pellets dargestellt, die nach Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Vorrichtung wie in 1 dargestellt erhalten wurden.
Die Pellets weisen einen wesentlich größeren Durchmesser als die ursprünglich eingesetzten Neutralpellets auf. Dieser liegt etwa um den Faktor 3–10 höher. Aus 2 und insbesondere aus 3 ist auch zu ersehen, dass die Pellets den Anschein eines Schneeballes haben. Die Größenverteilung liegt in einem sehr engen Rahmen.
Um die Vorteile der Erfindung weiter zu erläutern, wurde ein Vergleich zwischen einem Verfahren nach dem Stand der Technik, einem sogenannten Suspensions-Layering und einem erfindungsgemäßen Snow-Verfahren durchgeführt.

In der Tabelle 3 sind die entsprechenden Daten dargestellt. So ist festzustellen, dass in beiden Verfahren von gleichen Kernen bzw. Neutralpellets ausgegangen wurde. Auch die aufzutragenden pulverigen Partikel sind gleich. Tabelle 3: Snow- und Suspension-Layering-Verfahren in der Übersicht

Summenformeln
Komponente	Anteil (%)	Menge pro Einheit (mg)	Anteil (%)	Menge pro Einheit (mg)
Neutralpellets (250–355 μm)	13,4	31,4	6,8	16,1
Metoprololsuccinat	81,1	190,0	80,5	190
Talkum	2,5	5,9
Plasdone K29/32	3,0	7,0
Macrogol 6000			12,7	30,0
Summe (Feststoff)	100	234,3	100	236,1
Wasser		290,7		242,4
Isopropylalkohol				144,0
Gesamtverbrauch Lösungsmittel
	Snow		Suspension
Isopropylalkohol (kg)			24,11
Wasser (kg)	29,8		40,54
Prozessparameter
Sprühzeit (min)	502		903
Trocknungsverlust (%)	1,1		0,35
Pelleteigenschaften
Spärizität	0,94		0,96
Korngröße CS Q3 = 50%	0,66		0,77
Korngröße CS Q3 = 10%	0,57		0,71
Korngröße CS Q3 = 90%	0,78		0,81

Um die Suspension herzustellen, war neben dem Lösemittel Wasser noch Isopropylalkohol notwenig. Aus der Tabelle 3 ist ersichtlich, dass das Verfahren entsprechend der Erfindung mit wesentlich kürzerer Zeitdauer durchgeführt wurde, nämlich 502 Minuten im Gegensatz zu dem Suspensions-Lagering-Verfahren, das 903 Minuten notwendig machte.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren mussten insgesamt 29,8 kg Wasser abgeführt bzw. verdampft werden, wohingegen beim dem klassischen Suspensions-Lagering-Verfahren 40,54 kg Wasser und noch 24,11 kg Isopropylalkohol verdampft werden müssen.
Auch bei dem Snow-Verfahren entstehend sphärische Partikel mit hoher Sphärizität, die sich kaum von der Sphärizität des Suspension-Layering-Verfahrens nach dem Stand der Technik unterscheiden.
Dies wird auch aus der Aufnahme von der 4 ersichtlich.
Auf der linken Hälfte sind Pellets ersichtlich, die nach dem erfindungsgemäßen Snow-Verfahren hergestellt wurden, wobei hier wiederum die schneeballartige Struktur ersichtlich ist. Die Pellets nach dem Suspensions-Layering-Verfahren sind auf der rechten Hälfte ersichtlich, diese weisen eine wesentlich glattere Oberfläche auf. In der Mitte des Bildes sind die Zuckerkristalle als Starter- oder Neutralpellets ersichtlich.
In 5 ist in der oberen Hälfte stark schematisch der Ablauf und das Ergebnis eines Suspensions-Layering-Verfahrens nach dem Stand der Technik dargestellt.
Ein pulverförmiger Partikel 100, beispielsweise ein amorpher oder kristalliner pharmazeutischer Wirkstoff, wird in eine Suspension verbracht. Es wurde festgestellt, dass Partikel in einer Suspension, wenngleich sie sich nicht lösen, dennoch in ihrem äußeren Bereich Wechselwirkungen mit der Flüssigkeit 106 eingehen, die zu einem Anlösen oder zu der Ausbildung von einer teigartigen Oberflächenstruktur 102 führt. Wird nunmehr eine solche Suspension durch eine Ringspaltdüse, wie zuvor beschrieben, versprüht, entsteht ein Suspensionsaerosol, das aus einem kleinen Tröpfchen 104 aufgebaut ist, in dem das angelöste oder angeteigte Partikel 103 von einer Flüssigkeitsschicht, beispielsweise einer Lösemittel/Klebermischung 106, umgeben ist. Trifft dieses Tröpfchen 104 auf einen Kern, hier einen Starterkern 50, so haftet es als fladenartiger Spot auf der Außenfläche des Kerns 50. Verdampft das Lösemittel 106, bildet sich nach und nach eine Verbindung 108 zwischen dem Kern 50 und dem angeteigten Partikel 103 aus, die im Wesentlichen aus getrocknetem Bindemittel besteht.
Es ist schon hier zu erkennen, dass die ursprüngliche Form des Partikels 100 verloren gegangen ist.
Wird dieser Vorgang wiederholt, baut sich auf dem Kern 50 nach und nach eine Schichtstruktur 110 auf, die aus zahlreichen Teilschichten, beispielsweise 111, 112 und 113, aufgebaut ist.
In den einzelnen Teilschichten sind die angeteigten Partikel 103 untereinander über Verbindungen 108 aus getrocknetem Klebemittel verknüpft. Die Außenfläche eines so aufgebauten Pellets ist relativ geschlossen und glatt. Allerdings sind die Teilschichten 111, 112, 113 nicht sehr intensiv untereinander verbunden und neigen zu Ablösungen. Sind in inneren Teilschichten, beispielsweise in der Teilschicht 111, noch Lösemittelrückstände enthalten und sind schon weitere Teilschichten 112, 113 aufgetragen, können durch gegebenenfalls spontan oder explosionsartiges Verdampfen von Lösemittel Abplatzungen oder Aufwölbungen oder Ablösungen einzelner Teilschichten 111, 112, 113 untereinander erfolgen. Ferner können thermische Spannungen zwischen den schon weitgehend ausgetrockneten inneren Teilschichten und äußeren Teilschichten auftreten.
Die entstandene Schichtstruktur 110 ist relativ kompakt und zeigt nicht mehr die ursprüngliche Form der Partikel 100.
Im Gegensatz dazu wird bei einem erfindungsgemäßen SNOW-Verfahren sowohl die Oberfläche des Kernes 50 als auch die Oberfläche des Partikels 100 nur mit Löse- oder Bindemittel angefeuchtet. Dies führt nicht zu Veränderungen in der ursprünglichen Form der Partikel 100. Die Partikel 100, die direkt mit der Oberfläche des Kernes 50 aufeinandertreffen, binden mit dieser über ganz definierte Feststoffbrücken 116.
Die einzelnen Partikel 100 untereinander sind ebenfalls über solche einzelnen Feststoffbrücken 116 untereinander verbunden. An den Oberflächenbereichen, die nicht an der Bindung teilnehmen, dampft entweder das Lösemittel ab, oder, wenn es eine Bindemittellösung war, verbleibt auf der Oberfläche ein Rest an angetrocknetem Bindemittel.
Es ist deutlich zu erkennen, dass bei dem SNOW-Verfahren ein Pellet entsteht, das eine wesentlich rauere Oberfläche aufweist und auch dass die Struktur im Innern im Wesentlichen durch die dreidimensionale Verknüpfung der ursprünglichen pulverförmigen Partikel 100 geprägt ist.
Dies ist auch anhand der nachfolgenden stark vergrößerten Aufnahmen von Querschnitten solcher Pellets anhand der 6 und 7 zu erkennen.
Aus der stark vergrößerten (620-fach) Schnittdarstellung von 6 ist ein Querschnitt durch ein Pellet, das nach dem Snow-Verfahren hergestellt ist, zu erkennen. Am oberen Rand des Bildes ist das Starterpellet bzw. der Kern ersichtlich.
Um das Pellet besser schneiden zu können, wurde es außen noch mit der hier hell ersichtlichen Überzugsschicht versehen.
Es ist deutlich zu erkennen, dass die pulverigen Partikel 100, die zwischen dem inneren Kern 50 und der äußeren hellen Überzugsschicht angeordnet sind, mit einer regelmäßig dreidimensionalen Struktur angeordnet sind. Die Verteilung ist sehr gleichmäßig und auch regelmäßig, wobei es selbstverständlich ist, falls beispielsweise relativ große pulverige Partikel und relativ kleine pulverige Partikel nebeneinander liegen oder mehr kleine oder mehr große pulverige Partikel aneinander liegen, entsprechend angepasste dreidimensionale Strukturen entstanden sind, die aber dennoch gleichmäßig und regelmäßig sind.
In 7 ist ein Schnitt durch ein entsprechendes Pellet nach dem Suspensions-Layering-Verfahren dargestellt. Hier ist rechts unten das Starterpellet 50, also das Zuckerkristall, ersichtlich, dessen Außenseite durch den Wasseranteil (siehe Tabelle 3) stark angelöst ist. Die Partikel 103 sind in unregelmäßigen Strukturen mit dem Bindemittel verbacken bzw. von diesem überzogen. Am oberen linken Ende des Bildes sind relativ ausgedehnte schwarze Bereiche zu erkennen, die eine geballte Ansammlung von Bindemittel darstellen.
Diese unregelmäßigen Strukturen entstehen dadurch, dass beim Suspensions-Layering-Verfahren der Kerne jeweils komplett mit einer Suspension beschichtet wird, die nach und nach abtrocknen muss. Ist nicht alles Lösungsmittel abgedampft und es folgt schon der nächste Auftrag einer Suspensionslösung, entstehen solche Bereiche an Ansammlung von getrocknetem Bindemittel, ohne dass darin gleichmäßig verteilt die pulverigen Partikel zu erkennen sind. Ist in inneren Schichten noch Lösemittel vorhanden und die Temperatur wird, wie das insbesondere am Ende des Prozesses üblich und auch notwendig ist, hochgefahren, so können explosionsartige Verdampfungen im Inneren stattfinden, die im schlimmsten Falle zu Abplatzungen führen können. Auf jeden Fall können sich aber die ersichtlichen Hohlräume mit unregelmäßig verteilter Festpartikelstruktur ausbilden.
Vergleicht man die Schnittdarstellung von 6 und 7, so ist klar ersichtlich, dass nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Pellet entsteht, bei dem die pulverigen Partikel, über die gesamte Aufbringdicke gesehen, als gleichmäßig aufgebaute dreidimensionale Struktur verteilt sind, die über Feststoffbrücken untereinander verbunden sind, wie das in der schematischen Darstellung von 5 gezeigt wurde.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1786547 B1 [0055]
DE 19248116 B3 [0058]

Claims

Verfahren zum Herstellen von Pellets, bei dem auf einen nach und nach anwachsenden Kern (50) pulverige Partikel (56) mittels eines flüssigen Bindemittels unter Ausbildung eines Pellets aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerne (50) in einer Gasatmosphäre orbital toroidal umgewälzt werden, wobei sich ein quasi hohlringartiges Umwälzbett (52) ausbildet, dass das flüssige Bindemittel im Zentrum des Umwälzbettes (52) auf die umwälzenden Kerne (50) aufgesprüht wird, und dass die pulverigen Partikel (56) unter einem zentral angelegten Gasstrahl (54) dem zentralen Bereich des Umwälzbettes (52) zugeführt und in dieses unterbett eingezogen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerne (50) in einer Gasatmosphäre unter einem Druck p₁ umgewälzt werden, und dass die pulverförmigen Partikel (56) unter einem Druck p₂ ≠ p₁ dem zentralen Bereich des Umwälzbettes (52) zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass p₂ kleiner als pi ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die pulverigen Partikel (56) im zentralen Gasstrahl (54) fluidisiert zugeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Bindemittel aus einer Ringspaltdüse (30) dem Umwälzbett (52) zugeführt wird, die zentral im hohlringartigen Umwälzbett (52) steht und die darin eine etwa horizontal verlaufende Sprühflade (36) versprüht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der die pulverigen Partikel (56) enthaltende Gasstrahl (54) vertikal von oben in das Umwälzbett (52) eintauchend zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der die pulverförmigen Partikel (56) enthaltende Gasstrahl (54) mittels eines Rohres (44) zugeführt wird, das im Abstand über der Ringspaltdüse (30) mündet.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Rohr (44) eine Belüftung (46) angeordnet ist, über die der Kopf (42) der Ringspaltdüse (30) freigeblasen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kopf der Ringspaltdüse (30) als kegelförmiger Körper (42) ausgebildet ist, der allfällig abströmende Medien radial nach außen lenkt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich der kegelförmige Kopf (42) dreht.
Pellet, mit einem mittigen Kern (50), auf dem pulverige Partikel (100) über Feststoffbrücken haftend aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die pulverigen Partikel (100), über ihre gesamte Aufbringdicke gesehen, als gleichmäßig aufgebaute dreidimensionale Struktur verteilt sind, die über einzelne Feststoffbrücken (116) untereinander verbunden sind, so dass die einzelnen pulverigen Partikel (100) in ihrer ursprünglichen Form erkennbar bleiben.