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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von extrudierten geschnittenen Formkörpern enthaltend wenigstens einen Füllstoff, z. B. ein Polysaccarid (z. B. Stärke, Stärkederivate, Stärkekomplexe, Zellulose, Zellulosederivate), synthetische Polymere (z. B. Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylpyrolidon), oder Chitosan.
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In der Pharmazie spielen vor allem oral oder peroral aufzunehmende Arzneiformen wie Tabletten oder Dragees eine bedeutende Rolle. Die Arzneiformen bestehen in der Regel aus einem Füllstoff, der als Wirkstoffträger dient, und einem oder mehreren pharmazeutischen Wirkstoffen. Als wichtige Arzneiformen sind neben Nicht-Retard-Arzneiformen (z. B. einen Wirkstoff schnell freisetzende Arzneiformen) auch sogenannte Retard-Arzneiformen zu nennen. Diese zeichnen sich durch einen Füllstoff, also einen Wirkstoffträger und einen in hoher Dosis enthaltenen pharmazeutischen Wirkstoff aus. Die hohe Wirkstoffdosis wird nach Aufnahme kontrolliert und über einen längeren Zeitraum gesteuert abgegeben, wenn sich das Arzneimittel vornehmlich im Magen-Darm-Trakt auflöst. Als Füllstoff einer Arzneiform kann jeder pharmazeutisch respektive biologisch geeigneter Stoff verwendet werden, beispielsweise entsprechende abbaubare bzw. verträgliche synthetische Polymere oder Polysaccaride, hierunter insbesondere Stärke, Stärkederivate oder Stärkekomplexe, wie oben nicht abschließend aufgeführt.
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Es ist, beispielsweise aus
EP 1 171 101 B1 , bekannt, die die Arzneiform bildende Masse bestehend aus pharmazeutischem Wirkstoff, Füllstoff und gegebenenfalls Hilfsstoffen, in einem Extruder durch Schmelzextrusion aufzubereiten. Hierzu werden die Komponenten dem Extruder aufgegeben, in welchem sie über eine oder mehrere Schneckenwellen, deren Konfiguration in Abhängigkeit der Extrusionsaufgabe zu wählen ist, gefördert und hierbei vermischt, gekneten und erwärmt werden, so dass sich eine homogene Schmelzmasse ergibt, die als Extrudatstrang abgegeben wird. Dieses Extrudat wird sodann einer oder mehreren dem Extruder nachgeschalteten Pressen zugeführt, wo die einzelnen Tabletten in einem Pressverfahren diskontinuierlich chargenweise hergestellt werden. Dies ist sehr aufwendig, darüber hinaus ist der Durchsatz relativ gering. Ein Schneiden des Extrudatstrangs mit einem unmittelbar der Extruderdüsenplatte nachgeschalteten rotierenden Messer, wie aus der Extrusionstechnik bekannt, scheidet bei der Herstellung von Arzneiformen aus, da der Extrudatstrang noch sehr weich ist und es zwangsläufig zu einer Deformation der geschnittenen Formkörper kommt. Diese weisen also völlig unregelmäßige und letztlich unreproduzierbare Formen auf, die, neben ihrer optischen Unzulänglichkeit, auch das nachfolgende Handling erschweren, wie natürlich auch hierüber nicht sichergestellt ist, dass die Größen der einzelnen Formkörper identisch sind und daraus resultierend auch die jeweiligen formkörperseitigen Wirkstoffdosen identisch sind.
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, die die Herstellung gleichförmiger, gleichgroßer Formkörper mit hohem Durchsatz ermöglicht.
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Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Arzneiformen als extrudierte, geschnittene Formkörper enthaltend wenigstens einen Füllstoff, z. B. ein Polysaccarid (z. B. Stärke, Stärkederivate, Stärkekomplexe, Zellulose, Zellulosederivate), synthetische Polymere (z. B. Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylpyrolidon), oder Chitosan, vorgesehen, umfassend einen Extruder zum Erzeugen wenigstens eines extrudierten, den Füllstoff Extrudatstrangs, eine dem Extruder nachgeschaltete Fördereinrichtung zum Fördern des Extrudatstrangs, eine Schneideinrichtung umfassend wenigstens ein rotierendes Schneidmesser, sowie wenigstens eine Temperierstrecke, innerhalb welcher der Extrudatstrang seine Temperatur ändert, wobei die Extrusionsgeschwindigkeit, die Fördergeschwindigkeit und die Schneidgeschwindigkeit derart synchronisiert sind, dass der Extrudatstrang im Schnittzeitpunkt temperierungsbedingt eine vorbestimmte Konsistenz und die Formkörper eine vorbestimmte Größe aufweisen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht kontinuierliche die Herstellung von genau und mengenmäßig hochexakt geschnittener, vorzugs- jedoch nicht notwendigerweise biplaner, Formkörper (Extrudetten) mit äußerst hohem Durchsatz bis zu mehreren 10.000 Stück pro Stunde. Das im Extruder extrudierte Extrudat (Schmelzextusion oder Feuchtextrusion) verlässt diesen als Extrudatstrang und wird über eine Fördereinrichtung einer Schneideinrichtung zugeführt. Diese umfasst wenigstens einen mit hoher Geschwindigkeit rotierendes Messer, das den Extrudatstrang, der temperierungsbedingt im Schnittzeitpunkt eine vorbestimmte Konsistenz aufweist, schneidet. Diese optimale Konsistenz wird durch die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt, zudem das Extrudat die Extruderdüse verlässt, und dem Schnittzeitpunkt eingestellt, wozu zwischen dem Extruder und der Schneideinrichtung eine Temperiertrecke realisiert ist, die vornehmlich als Kühlstrecke ausgelegt ist, im Bedarfsfall aber auch zum (gegebenenfalls lokalen) Erwärmen des Extrudatstrangs, sofern erforderlich, dienen kann. Der Extrudatstrang durchläuft die Temperierstrecke und ändert gezielt seine Temperatur, vornehmlich kühlt er ab. Die Temperierstrecke weist eine bekannte Länge auf, so dass durch entsprechende Einstellung der Extrusionsgeschwindigkeit und der Fördergeschwindigkeit die Dauer, die der Extrudatstrang braucht, um die Temperierstrecke zu durchlaufen, eingestellt werden kann. Zu diesem Zweck sind die Extrusionsgeschwindigkeit und die Fördergeschwindigkeit synchronisiert. Hierüber kann festgelegt werden, dass der Extrudatstrang eben im Schnittzeitpunkt soweit z. B. abgekühlt ist, dass er die gewünschte Konsistenz, also Viskosität respektive Weichheit besitzt, die für ein exaktes Schneiden ohne Deformation des Extrudatstrangs erforderlich ist, so dass die geschnittenen Formkörper ihre beispielsweise querschnittlich runde Form beibehalten, jedoch plane Schnittflächen aufweisen. Das Extrudat ist aber auch nicht so weit abgekühlt, dass es zu hart ist, und nicht mehr richtig geschnitten werden kann respektive die Gefahr von Abplatzungen (Sprödbruch) besteht und das Schneidmesser zu großem Verschleiß ausgesetzt ist. Durch die Synchronisation der Extrusionsgeschwindigkeit und der Fördergeschwindigkeit kann darüber hinaus vermieden werden, dass der Extrudatstrang während der Förderung gestaucht oder gestreckt wird, was wiederum essentiell dafür ist, dass die einzelnen Formkörper identische Größe respektive identische Massen besitzen, folglich also auch überall die gleiche Wirkstoffdosis enthalten ist.
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Zur Sicherstellung der Formkörperidentität ist ferner vorgesehen, dass zusätzlich zur Extrusionsgeschwindigkeit und der Fördergeschwindigkeit auch die Schneidgeschwindigkeit, damit also auch der Schneidzeitpunkt, synchronisiert ist, mithin also alle drei Geschwindigkeiten in einem Abhängigkeitsverhältnis zueinander stehen. Denn die Schneidgeschwindigkeit muss bei einer Variation der Extrusions- und/oder Fördergeschwindigkeit angepasst werden, da dann zwangsläufig mehr oder weniger Extrudatstrang zur Schneideinrichtung gefördert wird respektive diese passiert und folglich eine Anpassung des Schnittzeitpunkts erforderlich ist, um die Formkörpergröße konstant zu halten.
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Insgesamt lässt die Erfindung infolge der erfindungsgemäßen Integration der Temperierstrecke, insbesondere in Form einer Kühlstrecke, in die Arbeitslinie zwischen Extruderausgang und Schneideinrichtung wie auch die Synchronisierung der Extrusionsgeschwindigkeit, der Fördergeschwindigkeit und der Schneidgeschwindigkeit die hochpräzise kontinuierliche Herstellung formstabiler und identischer Formkörper mit sehr hohem Durchsatz zu.
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Zur Sicherstellung der Geschwindigkeitssynchronität respektive der Möglichkeit, dass eine kontinuierliche Geschwindigkeitsanpassung möglich ist, ist in Weiterbildung der Erfindung einer Messeinrichtung zum Ermitteln der Geschwindigkeit des den Extruder verlassenden Extrudatstrangs vorgesehen, die mit einer den Betrieb der Fördereinrichtung, der Schneideinrichtung und gegebenenfalls auch des Extruders steuernde Steuereinrichtung kommuniziert. Die Stranggeschwindigkeit ist einer der zentralen Parameter, der der gesamten Prozesssteuerung zugrunde liegt. Denn die Stranggeschwindigkeit, also die Geschwindigkeit, mit der der Extrudatstrang den Extruder verlässt, definiert, wie viel Extrudat pro Zeiteinheit grundsätzlich der Schneideinrichtung zugeführt werden kann. In Abhängigkeit dieser Geschwindigkeit werden sodann die anderen Geschwindigkeiten eingestellt und die Synchronisierung vorgenommen, d. h., die Fördergeschwindigkeit entsprechend eingestellt, damit sichergestellt ist, dass der Extrudatstrang auch hinreichend lang innerhalb der Temperierstrecke verweilt, wie auch die Schneidgeschwindigkeit geregelt wird. Der Schnittzeitpunkt selbst kann dabei entweder rein rechnerisch aus der Extrudatstranggeschwindigkeit wie auch der Fördergeschwindigkeit errechnet werden, oder, gegebenenfalls auch zusätzlich redundant, über eine Erfassung der Strangbewegung unmittelbar vor der Schneideinrichtung bestimmt werden, beispielsweise über eine Laserdistanzmessung, im Rahmen welcher konkret die Strangbewegung erfasst werden kann. Diese Distanzmessung hat den Vorteil, dass unterschiedliche oder schwankende Fördergeschwindigkeiten auch sofort erfasst werden können und diese Daten zur Schnittsteuerung herangezogen werden können.
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Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Extruder eine ausgangsseitig vorgesehene Kalibriereinheit zur Formung und/oder Temperierung des Extrudatstrangs aufweist. Über diese Kalibriereinheit kann beispielsweise die Strangform definiert werden, d. h., die Kalibriereinheit umfasst eine formgebende Düse, die den Strang beispielsweise querschnittlich rund oder oval oder Ähnliches formt. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Kalibriereinheit auch der Temperierung des Extrudatstrangs dienen, sie kann den Extrudatstrang je nach Bedarf um eine gewisse Temperaturspanne kühlen oder, sofern aus irgendwelchen Gründen erforderlich, auch erwärmen, mithin also aktiv in den Temperaturverlauf eingreifen.
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Die Vorrichtung kann grundsätzlich auf zwei unterschiedliche Weisen betrieben werden, nämlich zum einen kontinuierlich, d. h., dass der Extrudatstrang kontinuierlich zur Schneideinrichtung gefördert wird respektive kontinuierlich durch diese durchgeführt wird, oder zum anderen diskontinuierlich, wobei der Extrudatstrang diskontinuierlich gefördert wird, also in einem Start-Stopp-Betrieb, im Rahmen dessen der Extrudatstrang für jeden Schnitt kurz angehalten und anschließend nach Durchführung des Schnitts wieder weitergefördert wird.
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Wenn die Fördereinrichtung den Extrudatstrang kontinuierlich zur und durch die Schneideinrichtung fördert, so kann das Schneidmesser axial gesehen lagefest sein, sich also nicht axial in Strangförderrichtung bewegen. Infolge der während des Schnitts erfolgenden Strangförderung steht folglich die Schnittfläche des geschnitten Formkörpers nicht absolut senkrecht zu der Formkörperaußenseite, also der Formkörpersteghöhe, sondern unter einem, wenngleich minimalem, Winkel. Dieser Winkel ist sehr klein, so dass er weder optisch noch aus Handhabungsgründen augenfällig ist. Alternativ zur axial feststehenden Schneideinrichtung ist es aber auch denkbar, dass das Schneidmesser während des Schnitts synchron mit dem Extrudatstrang bewegt wird. Dies ermöglicht es, sofern gefordert, dass vollständig senkrechte Schnittflächen erzeugt werden können. Das Schneidmesser ist hierbei also kontinuierlich axial vor- und zurückzubewegen, zusätzlich zur Messerrotation, wobei selbstverständlich diese Längsbewegung des Schneidmessers ebenfalls mit den anderen Geschwindigkeiten synchronisiert ist.
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Zur Erhöhung der Schnittgenauigkeit im kontinuierlichen Betrieb kann in Abhängigkeit von der gemessenen Extrusionsgeschwindigkeit und der Schnittdauer das Messer in einem unter anderem aus diesen Parametern berechneten und nachregelbaren Winkel eintauchen. Das heißt, dass das winkelverstellbare Messer schräg, also in einem Winkel ≠ 90° in den Extruderstrang taucht.
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Dabei kann grundsätzlich auch im Rahmen der kontinuierlichen Strangförderung vorgesehen sein, dass ein Strangpuffer vorgesehen ist, in den und aus dem der Extrudatstrang gefördert wird. Dieser Strangpuffer, beispielsweise eine Durchhangstrecke, bildet gleichzeitig die oder zumindest einen Teil der Kühlstrecke. Ein solcher quasi einen Speicher bildender Strangpuffer ist dahingehend von Vorteil, als über diesen Puffer selbstverständlich etwaige Geschwindigkeitsvariationen aufgefangen werden können.
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Alternativ zur kontinuierlichen Förderung ist wie beschrieben die diskontinuierliche Strangförderung möglich. In diesem Fall wird die Fördereinrichtung intermittierend betrieben, so dass der Extrudatstrang ebenfalls schrittweise unmittelbar in die Schneideinrichtung respektive zum Schneidmesser bewegt wird. Der
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Dieser Puffer wiederum kann ebenfalls auch bei dieser intermittierenden Betriebsweise die Temperierstrecke bilden respektive einen Teil der Temperierstrecke bilden. Er wirkt insbesondere bei der diskontinuierlichen Betriebsweise also als Entkopplungsstrecke, um die Fördereinrichtung vom Extruder insoweit zu entkoppeln, dass es beim Stoppen der Fördereinrichtung nicht zu einem Aufstauen des Extrudatstrangs respektive beim Anfahren zu einem Längen des Strangs kommt, so dass sich quasi der Extrudatstrang wellen- oder ziehharmonikaförmig im Querschnitt ändern würde.
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Der Strangpuffer – unabhängig davon, ob nun bei kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Betriebsweise – ist zweckmäßigerweise als einfache Durchhangstrecke konzipiert, d. h., dass der Extrudatstrang, nachdem er bereits eine hinreichende Festigkeit erreicht hat, kurzzeitig frei durchhängt und so der Längenspeicher gebildet wird. Alternativ ist auch eine Ausführung des Strangpuffers als Rollenstrecke, in der der Extrudatstrang aufgelagert geführt wird und nicht frei hängt, möglich. Grundsätzlich ist es, insbesondere bei einer Durchhangstrecke, möglich, zur Verbesserung der Genauigkeit den Strangdurchmesser mittels geeigneter Messeinrichtungen am Ausgang des Extruders und am Eingang der Schneideinrichtung zu messen, um etwaige Durchmesseränderungen sofort erfassen zu können, so dass gegebenenfalls erforderliche Maßnahmen (z. B. Änderung der jeweiligen Geschwindigkeiten, Eingriffe in die Extrudersteuerung, oder der Stopp des Prozesses) ergriffen werden können.
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Zweckmäßig ist es, wenn eine Messeinrichtung zum Ermitteln der Befüllung des Strangpuffers, insbesondere der Lage des Extrudatstrangs in der Durchhangstrecke vorgesehen ist. Die Befüllung respektive die Durchhangstreckenlänge ist insofern variabel, sie wird in Abhängigkeit der Extrudergeschwindigkeit im Hinblick auf die gewünschte Konsistenz gewählt und kann durch kontinuierliche Überwachung auch jederzeit durch entsprechende Geschwindigkeitsvariation eingestellt werden. Die Messeinrichtung zur Ermittlung des Strangpufferbefüllungsgrades ist zweckmäßigerweise eine optische Messeinrichtung wie ein Laser oder dergleichen, der wiederum eine Abstandsmessung ermöglicht und folglich hieraus die Ermittlung der Stranglage erlaubt.
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Ferner ist zweckmäßigerweise eine Temperaturmesseinrichtung zur Erfassung der Strangtemperatur vorgesehen. Über diese Temperaturmesseinrichtung kann kontinuierlich die Strangtemperatur ermittelt werden und so kontrolliert werden, ob der Strang im Schnittzeitpunkt die vorbestimmte, gewünschte Konsistenz aufweist, die natürlich temperaturabhängig ist, da der Extrudatstrang mit sinkender Temperatur zunehmend härter wird. Diese Temperaturmesseinrichtung, wiederum bevorzugt eine berührungslose Messeinrichtung, kann z. B. der Fördereinrichtung vorgeschaltet sein, so dass bei etwaigen erfassten Temperaturschwankungen über die Fördereinrichtungsgeschwindigkeit korrigierend eingegriffen und die Zuführung beschleunigt oder verzögert werden kann. Denkbar wäre aber auch eine Temperaturmessung unmittelbar vor dem Schnitt.
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In Weiterbildung der Erfindung kann ferner eine Einrichtung zur kontinuierlichen oder intermittierenden Belegung des Messers mit einem Kühl- und/oder Schmiermittel, insbesondere einem Fluid oder einem Pulver, vorzugsweise Metallseifen oder Seifen wie z. B. Magnesiumstearat, Calciumstearat, Natriumstearat oder Natriumstearylfumarat, vorgesehen sein. Durch die Belegung des Messers mit diesem Mittel, das beispielsweise aufgesprüht oder aufgeblasen werden kann, wird vermieden, dass das trotz Abkühlens noch eine gewisse Weichheit aufweisende Extrudat am Messer anklebt respektive es zu einem Zuschmieren des Messers kommt. Insbesondere Metallseifen oder Seifen eignen sich hierfür, da diese ohnehin bekannte Tablettierhilfsstoffe sind, die in der Pharmazie eingesetzt werden.
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In Weiterbildung der Erfindung kann ferner der Schneideinrichtung eine Kühl- oder Heizeinrichtung für die geschnittenen Formkörper zugeordnet oder nachgeschaltet sein. Über diese Kühl- oder Heizeinrichtung werden die Formkörper nach dem Schnitt z. B. auf Raumtemperatur gekühlt, so dass sie vollständig aushärten und im nachfolgenden Handling, beispielsweise der Zuführung als Schüttgut zu einer Vorrichtung zum Überziehen der Formkörper mit einem Überzugsstoff und Ähnlichem, keine Formveränderung mehr stattfindet. Sofern die Formkörper noch Restwasser enthalten, das vor der Weiterverarbeitung ausgetrieben werden muss, kann eine Beheizung der Formkörper erfolgen. Diese Kühl- oder Heizeinrichtung kann ein Luft- oder Gasgebläse sein, alternativ oder zusätzlich kann auch eine Kühl- oder Heiztransportstrecke vorgesehen sein. Ist beispielsweise ein Gebläse vorgesehen, so kann dieses gleichzeitig zum Wegblasen und Separieren der geschnittenen Formkörper dienen. Anstelle eines Luft- oder Gasgebläses kann auch eine hochdisperse Kieselsäure aufgesprüht werden.
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Am Extruder kann in Weiterbildung der Erfindung ferner eine Pumpe zur kontinuierlichen Aufrechterhaltung eines konstanten Extrudatdrucks vorgesehen sein, beispielsweise eine Zahnradpumpe. Über eine solche am Extruderausgang befindliche, gegebenenfalls der Kalibriereinrichtung vorgeschaltete Pumpe wird stets das vom Schneckenbereich zugeführte Schmelzextrudat unter konstantem Druck gehalten, so dass der Strangdurchmesser absolut exakt aufgrund der Vergleichmäßigung des Extrudatflusses eingehalten werden kann. Es lässt sich eine höhere Abgabeleistung und damit eine größere Präzision erreichen.
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Neben der Vorrichtung selbst betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von Arzneiformen als extrudierte, geschnittene Formkörper enthaltend wenigstens einen Füllstoff, z. B. ein Polysaccarid (z. B. Stärke, Stärkederivate, Stärkekomplexe, Zellulose, Zellulosederivate), synthetische Polymere (z. B. Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylpyrolidon), oder Chitosan, unter Verwendung einer Vorrichtung der zuvor beschriebenen Art, wobei die Extrusionsgeschwindigkeit, die Fördergeschwindigkeit und die Schneidgeschwindigkeit, damit auch der Schneidzeitpunkt, derart synchronisiert sind, dass der Extrudatstrang vom Extruder zum Schneidbereich stauchungs- und streckungsfrei transportiert wird und im Schnittzeitpunkt temperierungsbedingt eine vorbestimmte Konsistenz und die Formkörper eine vorbestimmte Größe aufweisen. D. h., dass gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren die Geschwindigkeiten derart synchronisiert werden, dass eine stauchungs- und streckungsfreie Strangförderung vom Extruder bis zum Schneidmesser ermöglicht wird, wobei über die eingestellten Geschwindigkeiten die Verweilzeit innerhalb dieser Förderstrecke respektive innerhalb der Temperierstrecke derart eingestellt wird, dass sich das schmelzextrudierte Strangmaterial soweit insbesondere abgekühlt hat, bis es im Schnittzeitpunkt die gewünschte, für einen optimalen Schnitt vorbestimmte Konsistenz, also Viskosität respektive Weichheit besitzt. Gleichermaßen erfolgt die Messersteuerung derart, dass sichergestellt ist, dass in Abhängigkeit der angeforderten Stranglänge stets Formkörper mit identischer Länge und damit identischer Größe kontinuierlich geschnitten werden. Die Formkörper weisen neben dem Füllstoff üblicherweise wenigstens einen pharmazeutischen Wirkstoff auf, können aber als reine Placebos auch wirkstofffrei sein und erst später mit einem solchen versehen werden.
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Hierzu ist zweckmäßigerweise vorgesehen, kontinuierlich die Geschwindigkeit des den Extruder verlassenden Extrudatstrangs zu messen, wobei der Betrieb der Fördereinrichtung, der Schneideinrichtung gegebenenfalls auch des Extruders von einer Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit der gemessenen Geschwindigkeit gesteuert wird.
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Darüber hinaus ist zweckmäßigerweise eine kontinuierliche Erfassung der Extrudatstrangtemperatur mittels einer Temperaturmesseinrichtung vorgesehen, wobei der Betrieb der Fördereinrichtung, der Schneideinrichtung und gegebenenfalls auch des Extruders von der Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit der gemessenen Strangtemperatur gesteuert wird. Variiert die stets an derselben Stelle gemessene Strangtemperatur, so würde, ohne regulierenden Eingriff der entsprechenden Geschwindigkeit, die im Schnittzeitpunkt gegebene Konsistenz sich ändern, was nicht gewünscht wird. Bei kontinuierlicher Erfassung der Strangtemperatur kann unmittelbar eine Geschwindigkeitsregulierung erfolgen, so dass sofort wieder sichergestellt ist, dass die Strangkonsistenz im Schnittzeitpunkt der vorbestimmten Konsistenz entspricht.
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Der Strangbehandlung wie auch dem Schnitt zuträglich ist es ferner, wenn der Extrudatstrang mittels einer am Extruderausgang vorgesehenen Kalibriereinrichtung geformt und/oder temperiert wird. Über diese Kalibriereinrichtung kann folglich eine Strangformung, beispielsweise für einen runden oder ovalen oder eckigen Querschnitt, erfolgen, wie auch eine aktive Strangtemperierung vorgenommen werden kann, mithin also aktiv die Strangtemperatur im Hinblick auf die gewünschte Schnittkonsistenz eingestellt werden kann. Insbesondere in Verbindung mit der nachgeschalteten Temperaturmessung ist die Temperierung ohne Weiteres möglich.
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Ferner kann gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren der Extrudatstrang von der Fördereinrichtung aus einem die oder einen Teil der Temperierstrecke bildenden Strangpuffer, insbesondere einer Durchgangsstrecke oder Rollenstrecke abgezogen werden, wobei zweckmäßigweise kontinuierlich die Befüllung des Strangpuffers, insbesondere die Lage des Extrudatstrangs in der Durchgangsstrecke ermittelt wird, wobei die Steuerungseinrichtung den Betrieb der Fördereinrichtung, der Schneideinrichtung gegebenenfalls auch des Extruders in Abhängigkeit des gemessenen Befüllgrads steuert.
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Verfahrensgemäß kann die Fördereinrichtung den Extrudatstrang entweder kontinuierlich zur Schneideinrichtung fördern, wobei der Extrudatstrang während des Schnitts am Schneidmesser vorbeibewegt wird, dieses also axial bzw. in Strangförderrichtung gesehen steht, oder wobei sich das Schneidmesser während des Schnitts synchron mit dem Extrudatstrang bewegt. Das Messer verfährt hier also mit dem Strang.
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Alternativ kann die Fördereinrichtung den Extrudatstrang auch diskontinuierlich zur Schneideinrichtung fördern, wobei der Extrudatstrang gegebenenfalls von der Fördereinrichtung aus dem bereits beschriebenen Strangpuffer abgezogen wird.
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Zur weiteren Verbesserung des Schnitts und zur Sicherstellung, dass das Messer nicht mit Extrudat zugesetzt wird, kann das Messer ferner kontiuierlich oder intermittierend mit dem Kühl- und/oder Schmiermittel, insbesondere einem Fluid oder einem Pulver belegt werden. Verwendbar sind z. B. Metallseifen oder Seifen wie Magnesiumstearat, Calciumstearat, Natriumstearat oder Natriumstearylfumarat.
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Schließlich können die geschnittenen Formkörper mittels einer der Schneideinrichtung zugeordneten oder nachgeschalteten Kühl- oder Heizeinrichtung, insbesondere umfassend ein Luft- oder Gasgebläse und/oder eine Kühltransportstrecke, temperiert werden, also z. B. auf Raumtemperatur gekühlt oder zum austreiben von Restwasser erwärmt werden.
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Die Formkörper können unterschiedliche Geometrien aufweisen. Denkbar sind übliche Tablettenformen, aber auch längere, stabförmige Geometrien zur Bildung von Implantaten, die nach Implantation über einen langen Zeitraum ihren Wirkstoff abgeben, sind denkbar.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnung.
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Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1, umfassend einen Extruder 2, bei dem es sich um einen Ein- oder Mehrschneckenextruder handelt. Der Extruder dient zur Aufbereitung eines pharmazeutisch wirksamen Extrudats durch Schmelzextrusion, alternativ durch Feuchtextrusion. Hierzu werden dem Extruder die zu vermischenden und z. B: als Schmelzextrudat aufzubereitenden Substanzen zugegeben, nämlich zum einen üblicherweise wenigstens ein pharmazeutischer Wirkstoff, zum anderen wenigstens ein Füllstoff. Als pharmazeutischer Wirkstoff ist beispielsweise Ibuprofen, Phenazon, Tramadol oder Paracetamol zu nennen, wobei diese Aufzählung selbstverständlich nicht abschließend ist. Als Füllstoff kann jeder biokompatible Stoff, der im Extrusionsverfahren verarbeitet werden kann und der im Rahmen pharmazeutischer Formulierungen eingesetzt werden kann, verwendet werden. Bevorzugt kommen Polysaccaride zum Einsatz. Hierunter sind beispielsweise Stärken (z. B. aus Weizen, Reis, Mais, Kartoffeln, Erbsen oder Tapioka), Pektine wie z. B. Pektin Au202, oder Natriumalginat, oder Zellulose und Zellulosederivate zu nennen. Verwendbar sind ferner synthetische Polymere (z. B. Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylpyrolidon), oder Chitosan, wobei auch diese Aufzählung natürlich nicht abschließend ist
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Diese Zuschlagsstoffe werden im Extruder über die eine oder mehreren Schnecken entsprechend gefördert und bearbeitet, je nach Schneckenkonfiguration können unterschiedliche Förder-, Misch-, Knet- und Temperierzonen realisiert werden. Im Bereich des Extruderausgangs befindet sich bevorzugt eine Zahnradpumpe 3, über die ein konstanter Extrudatdruck aufgebaut werden kann, sowie eine nachgeschaltete Kalibriereinheit 4, über die beispielsweise die Formgebung des den Extruder 2 verlassenden Extrudatstrangs 5 erfolgt.
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Im Bereich des Extruderausgangs ist eine Messeinrichtung 6, beispielsweise eine berührungslos arbeitende Lasermesseinrichtung, vorgesehen, über die die Geschwindigkeit des Extrudatstrangs erfasst wird. Diese Messeinrichtung kommuniziert mit einer zentralen Steuerungseinrichtung 7, die den Betrieb aller anzusteuernden Vorrichtungskomponenten, die nachfolgend noch näher beschrieben werden, wie auch gegebenenfalls des Extruders 2 selbst steuert.
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Der Extrudatstrang läuft sodann in einen Strangpuffer 8, der hier als Durchhangstrecke 9 realisiert ist, aber auch als Rollenstrecke ausgeführt sein kann. Der Befüllgrad dieses Strangpuffers 8 wird über eine geeignete Messeinrichtung 10 vermessen, hier wiederum bevorzugt eine berührungslose optische Messeinrichtung in Form eines Laserdistanzmessers oder Ähnlichem. Hierüber kann der Durchhang des Extrudatstrangs 5 und daraus resultierend der Füllgrad des Strangpuffers 8 ermittelt werden. Auch diese Informationen werden der Steuerungseinrichtung 7 gegeben.
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Dem Strangpuffer 8 nachgeschaltet ist eine Messeinrichtung 11 zur Erfassung der Strangtemperatur, die wiederum bevorzugt berührungslos arbeitet. Auch die Daten der Temperaturmesseinrichtung 11 werden der Steuerungseinrichtung 7 zugeführt.
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Der Extrudatstrang 5 gelangt sodann zu einer Fördereinrichtung 12, die den Extrudatstrang 5 aus dem Strangpuffer 8 abzieht und fördert und positioniert. Der Extrudatstrang 5 wird beispielsweise von zwei Seiten von den beiden die Fördereinrichtung 12 bildenden, gegebenenfalls andruckkontrollierten Förderbändern 13 erfasst und bewegt. Selbstverständlich sind auch anders gestaltet Fördereinrichtungen 12 denkbar. Eine Andruckkontrolle ist dahingehend zweckmäßig, eine Deformation des gegebenenfalls noch verformbaren Extrudatstrangs durch zu hohen Andruck durch die Förderbänder zu verhindern. Der Betrieb der Fördereinrichtung 12 wird wie beschrieben ebenfalls über die Steuerungseinrichtung 7 zentral gesteuert, die hierbei die Antriebe 13a der Förderbänder 13 steuert.
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Ersichtlich ist die Fördereinrichtung 12 vom Extruder 2 beabstandet, zwischen beiden ist unter anderem der Strangpuffer 8 vorgesehen. Infolge der Beabstandung der Integration des Strangpuffers 8 wird eine Entkopplungs- oder Temperierstrecke 14 realisiert, die eine bestimmte Länge besitzt und innerhalb welcher der Extrudatstrang 5 bevorzugt definiert abkühlen kann. Der Strangpuffer 8 bildet die Temperierstrecke 14 respektive zumindest einen Teil derselben. Infolge der Integration dieser Entkopplungs- oder Temperierstrecke 14 kann sichergestellt werden, dass der Extrudatstrang eine vorbestimmte Temperatur und daraus resultierend eine vorbestimmte Konsistenz, also Viskosität respektive Weichheit aufweist, wenn er nachfolgend in einer der Fördereinrichtung 12 nachgeschalteten Schneideinrichtung 15 geschnitten wird. Die Fördereinrichtung 12 fördert den Extrudatstrang 5 direkt zu dieser Schneideinrichtung 15. Innerhalb der Temperierstrecke 14 ist es denkbar, an einer oder mehreren Stellen eine Heizeinrichtung vorzusehen, um bei Bedarf den Extrudatstrang gezielt zu erwärmen, um die an der Schneideinrichtung geforderte Temperatur zu erreichen. Z. B. kann eine solche Heizeinrichtung am Extruderausgang oder kurz hinter diesem vorgesehen sein, wo das Extrudat in der kurzen Heizzone erwärmt wird, und dann über den Rest der Temperierstreckenlänge definiert auf die geforderte Schnitttemperatur abkühlt.
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Dieser Förderbetrieb kann kontinuierlich sein, d. h., dass die Fördereinrichtung 12 den Extrudatstrang 5 kontinuierlich aus dem Strangpuffer 8 abzieht und der Schneideinrichtung 15 zuführt. Der Förderbetrieb kann aber auch diskontinuierlich sein, d. h., dass der Extrudatstrang 5 intermittierend gefördert und gestoppt wird.
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Dieser Förderbetrieb kann kontinuierlich sein, d. h., dass die Fördereinrichtung 12 den Extrudatstrang 5 kontinuierlich aus dem Strangpuffer 8 abzieht und der Schneideinrichtung 15 zuführt. Der Förderbetrieb kann aber auch diskontinuierlich sein, d. h., dass der Extrudatstrang 5 intermittierend gefördert und gestoppt wird. Zum Schnitt steht der Strang, nach dem Schnitt wird der Strang wieder infinitesimal weiterbewegt, wobei die geförderte Wegstrecke der gewünschten Stärke der herzustellenden Formkörper entspricht. Um jedwede Deformation, sei es eine Stauchung oder Streckung, des Extrudatstrangs sei es im kontinuierlichen oder insbesondere im diskontinuierlichen Förderbetrieb – zu vermeiden ist die Entkopplungs- oder Temperierstrecke 14 ebenfalls wichtig, da über sie letztlich die fördertechnische Entkopplung des Extrudatstrangs zwischen Fördereinrichtung 12 und Extruder 2 realisiert wird. Wäre diese Entkopplungs- oder Temperierstrecke 14 nicht realisiert, wäre also der Extrudatstrang mehr oder weniger auf Zug zwischen Fördereinrichtung 12 und Extruder 2 vorgesehen, so könnten insbesondere im intermittierenden Betrieb zwangsläufig Streckungen und Stauchungen auftreten, da der Extruder kontinuierlich Material abgibt, die Fördereinrichtung jedoch nicht kontinuierlich abfördert. Diese fördertechnische Entkopplung ermöglicht jedoch je nach Wunsch sowohl einen kontinuierlichen als einen diskontinuierlichen Förderbetrieb.
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Wie beschrieben ist der Fördereinrichtung 12 die Schneideinrichtung 15 nachgeschaltet, umfassend neben einer Schneidbuchse bestehend aus zwei Buchsenteilen 16a, 16b auch ein rotierendes Schneidmesser 18, in dessen Schneidbereich der Extrudatstrang 5 über die Fördereinrichtung 12 durch die Schneidbuchse bewegt wird. Das Schneidmesser 15 wird über eine Einrichtung 17 beidseits mit einem Kühl- und/oder Schmiermittel wie beispielsweise einem Fluid oder einem Pulver, z. B. Magnesiumstearat, belegt. Hierüber wird vermieden, dass das noch eine gewisse Weichheit aufweisende Extrudat am Schneidmesser 18 anhaftet. Auch der Betrieb der Schneideinrichtung 15 bzw. die Steuerung des Messerantriebs wie auch der Einrichtung 17 wird selbstverständlich über die Steuerungseinrichtung 7 gesteuert. Das Schneidmesser 18 kann während des Schnitts axial lagefest sein, oder sich mit dem Strang 5 bewegen.
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dem Schnitt aus dem Schneidbereich bläst und gegebenenfalls mit einem Trennmittel, z. B. hochdisperse Kieselsäure (Handelsname „Aerosil”) bestäubt.
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Wie die Figur zeigt werden die geschnitten Formkörper sodann auf einer nachgeschalteten weiteren Fördereinrichtung 21 abtransportiert. Gegebenenfalls einer weiteren Behandlung zugeführt. Auf der weiteren Fördereinrichtung 21 kühlen sie sodann auf Raumtemperatur ab, so dass sie keinerlei Verformung im Rahmen des nachfolgenden Handlings zeigen.
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Wie beschrieben steuert die zentrale Steuerungseinrichtung 7 den Betrieb aller vorrichtungsrelevanten Komponenten, insbesondere in Abhängigkeit der erfassten Extrudatstranggeschwindigkeit und der Extrudatstrangtemperatur. Die Steuerung erfolgt derart, dass die Extrusionsgeschwindigkeit, also die Geschwindigkeit, mit der der Strang 5 den Extruder verlässt, die Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung 12 wie auch die Schneidgeschwindigkeit der rotierenden Schneidmessers 18 und damit der Schneidzeitpunkt derart synchronisiert sind, dass zum einen der Extrudatstrang 5 streckungs- und stauchungsfrei vom Extruder zur Schneideinrichtung 15 transportiert wird, so dass sich keinerlei Durchmesservariationen ergeben und folglich der Strang überall dieselbe Dicke aufweist. Zum anderen wird infolge der Steuerung des Schneidmessers ferner sichergestellt, dass die geschnittenen Formkörper allesamt dieselbe Steghöhe aufweisen, mithin also gleich dick sind, so dass im Endeffekt die geschnitten Formkörper 20 allesamt masse-respektive volumenmäßig identisch sind und folglich allesamt dieselbe Wirkstoffdosis aufweisen. Eine kontinuierliche Herstellung der Formkörper ist somit möglich.
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Über die Geschwindigkeitssteuerung, insbesondere der Extrusionsgeschwindigkeit wie auch der Fördergeschwindigkeit, wird darüber hinaus eingestellt, dass eine hinreichend lange Verweilzeit des Extrudatstrangs 5 innerhalb der Entkopplungs- oder Kühlstrecke 14 gegeben ist, so dass der Extrudatstrang 5 definiert abkühlen kann und mithin zum Schneidzeitpunkt eine Temperatur und damit Konsistenz aufweist, die für einen Schnitt ist. Sie soll nicht zu weich sein, da sich ansonsten das Extrudat beim Schnitt verformt und auch angeklebt, sie soll nicht zu hart sein, da ansonsten der Schnitt nicht sauber durchgeführt werden kann und es zu Abplatzungen an den Formkörper bzw. einem erhöhten Messerverschleiß kommen kann.
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Insgesamt lässt die erfindungsgemäße Vorrichtung wie auch das erfindungsgemäße Verfahren die höchstpräzise kontinuierliche Herstellung von Formkörpern, insbesondere auch biplaner, also ebener Seitenflächen aufweisender Formkörper aus einem schmelzextrudierten Material mit äußerst hohem Durchsatz im Bereich mehrerer 10.000 Stück pro Stunde zu.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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