DE102019106261B4 - PROCESS AND PLANT, IN PARTICULAR IN A MODULAR DESIGN, FOR, PREFERABLY CONTINUOUS, MICROWAVE FREEZE-DRYING OF PHARMACEUTICAL INGREDIENTS AND, IN PARTICULAR EDIBLES, FOAMS, EXTRAKES, CONCENTRIES - Google Patents

PROCESS AND PLANT, IN PARTICULAR IN A MODULAR DESIGN, FOR, PREFERABLY CONTINUOUS, MICROWAVE FREEZE-DRYING OF PHARMACEUTICAL INGREDIENTS AND, IN PARTICULAR EDIBLES, FOAMS, EXTRAKES, CONCENTRIES Download PDF

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Abstract

Verfahren zur, vorzugsweise kontinuierlichen, Mikrowellen-Gefriertrocknung von pharmazeutischen Wirkstoffen, Schäumen, Extrakten, Konzentraten und Pürees auf Fruchtbasis in Vials (76) und Trays (28), umfassend:- Hineinfahren von Vials (76) oder Trays (28) mit zu trocknendem pharmazeutischen Wirkstoff , Schaum, Extrakt, Konzentrat oder Püree auf Fruchtbasis in eine Einlaufvakuumschleuse (30),- Kühlen des zu trocknenden Wirkstoffs, Schaumes, Extrakts, Konzentrats oder Pürees und Reduzieren von Druck in der Einlaufvakuumschleuse (30) auf ein Vakuumniveau, um den/das zu trocknende(n) Wirkstoff, Schaum, Extrakt, Konzentrat oder Püree über das Vakuum ein- oder nachzufrieren,- Überführen der Vials (76) oder Trays (28) aus der Einlaufvakuumschleuse (30) in einen nachgeschalteten Vakuumkanal (12), in dem derselbe Druck wie in der Einlaufvakuumschleuse (30) erzeugt ist, wobei in dem Vakuumkanal (12) mindestens zwei, vorzugsweise vier, sich in Längsrichtung des Vakuumkanals (12) erstreckende Mikrowellen-Monomodekanäle (18, 20) direkt nebeneinander ausgebildet sind,- Verfahren der Vials (76) oder Trays (78) in Längsrichtung (L) der Mikrowellen-Monomodekanäle (18, 20) des Vakuumkanals (12) in mehreren Etappen unter gleichzeitiger gezielter Einstrahlung von Mikrowellen mit einer vorgegebenen Mikrowellenfrequenz zur Erzeugung einer Single-Mode- bzw. Monomode-Mikrowellen-Feldverteilung, wobei jedes Mal nach Erreichen eines Etappenziels das Verfahren der Vials (76) oder Trays (28) und Einstrahlen der Mikrowellen unterbrochen wird und nur einige in Förderrichtung zuvorderste Vials (76) oder Trays (28) aus dem Vakuumkanal (12) in eine nachgeschaltete Auslaufvakuumschleuse (32), in der derselbe Druck wie im Vakuumkanal (12) erzeugt ist, überführt werden und zwischen dem Erreichen der jeweiligen Etappenziele das Vakuum in der Einlaufvakuumschleuse (30) zur Außenseite gebrochen wird und neue Vials (76) oder Trays (28) mit zu trocknendem pharmazeutischen Wirkstoff, Schaum, Extrakt, Konzentrat oder Püree auf Fruchtbasis in die Einlaufvakuumschleuse (30) überführt werden und der/das zu trocknende Wirkstoff, Schaum, Extrakt, Konzentrat oder Püree gekühlt und der Druck in der Einlaufvakuumschleuse (30) erneut auf ein Vakuumniveau reduziert wird, um den/das zu trocknende(n) Wirkstoff, Schaum, Extrakt, Konzentrat oder Püree über das Vakuum ein- oder nachzufrieren, und zwischen dem Erreichen der jeweiligen Etappenziele das Vakuum in der Auslaufvakuumschleuse (32) gebrochen wird und die Vials (76) oder Trays (28) in der Auslaufvakuumschleuse (32) aus derselben nach außen überführt werden.Method for, preferably continuous, microwave freeze-drying of pharmaceutical active ingredients, foams, extracts, concentrates and purees based on fruit in vials (76) and trays (28), comprising: - Inserting vials (76) or trays (28) with to-be-dried active pharmaceutical ingredient, foam, extract, concentrate or puree based on fruit in an inlet vacuum lock (30), - cooling of the active ingredient to be dried, foam, extract, concentrate or puree and reducing the pressure in the inlet vacuum lock (30) to a vacuum level in order to to freeze or post-freeze the active ingredient (s) to be dried, foam, extract, concentrate or puree via the vacuum, - transferring the vials (76) or trays (28) from the inlet vacuum lock (30) into a downstream vacuum channel (12), in the same pressure as in the inlet vacuum lock (30) is generated, wherein in the vacuum channel (12) at least two, preferably four, extending in the longitudinal direction of the vacuum channel (12) micr owave single mode channels (18, 20) are formed directly next to each other, - moving the vials (76) or trays (78) in the longitudinal direction (L) of the microwave single mode channels (18, 20) of the vacuum channel (12) in several stages with simultaneous targeted Radiation of microwaves with a predetermined microwave frequency to generate a single-mode or single-mode microwave field distribution, each time after reaching a stage goal the process of the vials (76) or trays (28) and radiation of the microwaves is interrupted and only some Vials (76) or trays (28) at the front in the conveying direction are transferred from the vacuum channel (12) into a downstream outlet vacuum lock (32), in which the same pressure is generated as in the vacuum channel (12), and the vacuum between reaching the respective stage goals in the inlet vacuum lock (30) is broken to the outside and new vials (76) or trays (28) with pharmaceutical active ingredient to be dried, foam, extract, concentrate entered or fruit-based puree are transferred into the inlet vacuum lock (30) and the active ingredient to be dried, foam, extract, concentrate or puree is cooled and the pressure in the inlet vacuum lock (30) is again reduced to a vacuum level in order to drying agent (s), foam, extract, concentrate or puree via the vacuum to freeze or post-freeze, and between the achievement of the respective stage goals, the vacuum in the outlet vacuum lock (32) is broken and the vials (76) or trays (28) in the outlet vacuum lock (32) are transferred from the same to the outside.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anlage, insbesondere in Modulbauweise, zur, vorzugsweise kontinuierlichen, Mikrowellen-Gefriertrocknung von pharmazeutischen Wirkstoffen und, insbesondere essbaren, Schäumen, Extrakten, Konzentraten und Pürees auf Fruchtbasis in Vials (Ampullen) und Trays (Schalen), z.B. Trays mit Goretex-Membranen (z.B. Gore Lyoguard freeze drying trays).The present invention relates to a method and a system, in particular in a modular design, for the, preferably continuous, microwave freeze-drying of active pharmaceutical ingredients and, in particular, edible foams, extracts, concentrates and purees based on fruit in vials (ampoules) and trays (bowls), e.g. Trays with Goretex membranes (e.g. Gore Lyoguard freeze drying trays).

Die Gefriertrocknung (Lyophilisation) stellt das übliche Verfahren dar, um aktiv pharmazeutische Wirkstoffe zu trocknen und zu stabilisieren.Freeze-drying (lyophilization) is the usual method for actively drying and stabilizing active pharmaceutical ingredients.

Immer mehr pharmazeutische Wirkstoffe basieren auf biotechnologischen Verfahren. Ihre molekulare Struktur wird immer komplexer und die Trocknungszeiten in der konventionellen Gefriertrocknung werden immer kritischer. Übliche Trocknungszeiten in konventionellen Mehretagen-Gefriertrocknern liegen im Bereich von 50 bis 70 Stunden.More and more active pharmaceutical ingredients are based on biotechnological processes. Their molecular structure is becoming more and more complex and the drying times in conventional freeze drying are becoming more and more critical. Typical drying times in conventional multi-deck freeze dryers are in the range from 50 to 70 hours.

Es besteht ein großes Interesse an alternativen Gefriertrocknungsverfahren, um sowohl die Trocknungszeit zu reduzieren als auch produktschonender zu trocknen.There is great interest in alternative freeze-drying processes in order to reduce the drying time as well as to dry the product more gently.

In der Wirkstoffentwicklung werden derzeit Proteinlösungen entwickelt, deren Wirkungsweise hoch selektiv in Stoffwechselvorgänge eingreifen kann. Diese neuen Wirkstoffgenerationen sind allerdings auch wesentlich empfindlicher in der Trocknung, wobei Trocknungstemperaturen oberhalb von ca. 20 bis ca. 50°C über längere Zeiträume zu vermeiden sind. Konventionelle Gefriertrocknungen mit Trocknungszeiten in der Größenordnung von ca. 50 bis ca. 70 Stunden bedeuten eine lange Verweildauer des jeweiligen Wirkstoffes in der Endtrocknung bei Temperaturen über dem Gefrierpunkt, üblicherweise bei ca. 20 bis ca. 50°C und darüber. Durch den lang anhaltenden thermischen Stress in der Endtrocknung werden die Überlebensraten dieser neuen Wirkstoffgeneration nennenswert beeinträchtigt.In drug development, protein solutions are currently being developed whose mode of action can intervene in metabolic processes in a highly selective manner. However, these new generations of active ingredients are also much more sensitive to drying, with drying temperatures above approx. 20 to approx. 50 ° C being avoided over longer periods of time. Conventional freeze drying with drying times in the order of magnitude of approx. 50 to approx. 70 hours mean that the respective active ingredient remains in the final drying process for a long time at temperatures above freezing point, usually at approx. 20 to approx. 50 ° C. and above. The long-term thermal stress in the final drying process significantly affects the survival rates of this new generation of active ingredients.

Mittels Mikrowellen-Gefriertrocknung besteht potenziell die Möglichkeit, diese langen Trocknungszeiten drastisch zu verkürzen, und zwar um einen Faktor von ca. 6 bis ca. 10. Somit wäre die Mikrowellen-Gefriertrocknung nicht nur wirtschaftlicher, sondern auch produktschonender für die neue Wirkstoffgeneration.Using microwave freeze drying there is the potential to drastically shorten these long drying times, namely by a factor of approx. 6 to approx. 10. Microwave freeze drying would not only be more economical, but also gentler on the product for the new generation of active ingredients.

Die übliche Logistik für pharmazeutische Wirkstoffe basiert auf Vials in verschiedenen Größen, in denen die Wirkstoffe in zuckerhaltigen Schaumlösungen eingebettet sind. Es sind aber auch Schäume bspw. in Trays denkbar. Im Lebensmittelbereich gibt es auch Bedarf an der Mikrowellen-Gefriertrocknung von Fruchtschäumen, die in Trays verarbeitet werden.The usual logistics for active pharmaceutical ingredients are based on vials of various sizes in which the active ingredients are embedded in sugar-containing foam solutions. However, foams, for example in trays, are also conceivable. In the food sector, there is also a need for microwave freeze-drying of fruit foams that are processed in trays.

In der Dissertation von James P. Dolan zum Thema „Use of volumentric heating to improve heat transfer during vial freeze-drying“, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, Virginia, USA, September 1998 , wird gezeigt, dass ein einzelnes Vial in einem zylindrischen Mikrowellen-Monomode-Resonator bereits in drei bis vier Stunden getrocknet werden kann. Dies liegt daran, dass die Mikrowellenenergie in dem gesamten Volumen des Wirkstoffes wirkt und somit die Sublimation wesentlich effektiver und der Trocknungsvorgang wesentlich schneller ablaufen.In the dissertation of James P. Dolan on "Use of volumentric heating to improve heat transfer during vial freeze-drying", Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, Virginia, USA, September 1998 , it is shown that a single vial in a cylindrical single-mode microwave resonator can be dried in as little as three to four hours. This is due to the fact that the microwave energy acts in the entire volume of the active ingredient and thus the sublimation is much more effective and the drying process is much faster.

In dem Paper „Significant drying time reduction using microwave-assisted freeze-drying for a monoclonal antibody“, Julian H. Gitter, Raimund Geidobler, Ingo Presser, Gerhard Winter, Journal of Pharmaceutical Sciences 107 (2018) 2538-2543 , werden ebenso signifikante Verbesserungen der Trocknungszeit im Vergleich von konventionellen Gefriertrocknern mit einer Mikrowellen-Gefriertrocknung in einem Multimode-System im Labormaßstab beschrieben.In the paper "Significant drying time reduction using microwave-assisted freeze-drying for a monoclonal antibody", Julian H. Grid, Raimund Geidobler, Ingo Presser, Gerhard Winter, Journal of Pharmaceutical Sciences 107 (2018) 2538-2543 , also describe significant improvements in drying time in comparison of conventional freeze dryers with microwave freeze drying in a multimode system on a laboratory scale.

Aus dem US 2017/0115057 A1 ist eine Mikrowellen-Multimodekammer mit Ein- und Auslaufschleuse für organische Produkte in Trays bekannt. Über runde Mikrowelleneinspeisungen werden mehrere einzelne Mikrowellenhohlleiter-Einkopplungen in eine große Multimode-Vakuumkammer geführt. Die Mikrowellen-Feldverteilung ist zu einem hohen Maße lastabhängig bzw. produktabhängig und im Allgemeinen nicht homogen.From the US 2017/0115057 A1 a microwave multimode chamber with inlet and outlet sluice for organic products in trays is known. Several individual microwave waveguide couplings are fed into a large multimode vacuum chamber via round microwave feeds. The microwave field distribution is to a large extent load-dependent or product-dependent and generally not homogeneous.

Aus dem deutschen Patent DE 10 2013 009 064 B3 ist ein Mikrowellen-Durchlaufofen mit einem sogenannten Single-Mode- bzw. Monomode-Mikrowellensystem bekannt.From the German patent DE 10 2013 009 064 B3 a microwave oven with a so-called single-mode or monomode microwave system is known.

Das europäische Patent EP 1205 724 B1 betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen und/oder Sintern von Presskörpern aus Verbundwerkstoffen ebenfalls mit einem sogenannten Single-Mode- bzw. Monomode-Mikrowellensystem. Hartmetallstäbe werden innerhalb einer Vakuumkammer mit dem Mikrowellensystem zyklisch und während der Trocknung vor und zurück bewegt.The European patent EP 1205 724 B1 relates to a device for drying and / or sintering compacts made of composite materials, likewise with a so-called single-mode or monomode microwave system. Tungsten carbide rods are cyclically moved back and forth within a vacuum chamber with the microwave system and during the drying process.

Ein Up-Scale auf einen industriellen Maßstab fällt jedoch schwer, da im Allgemeinen die verwendeten Mikrowellenkammern Dimensionen aufweisen, die ein Vielfaches der verwendeten Wellenlänge der Mikrowellen betragen. Diese sogenannten Multi-Mode-Mikrowellenkammern besitzen keine gute Verteilung der Mikrowellenenergie. Somit führen die räumlichen Temperaturunterschiede auch zu erheblichen Streuungen in den Trocknungsergebnissen.Upscaling to an industrial scale is difficult, however, since the microwave chambers used generally have dimensions which are a multiple of the microwave wavelength used. These so-called multi-mode microwave chambers do not have a good distribution of the microwave energy. Thus, the spatial temperature differences also lead to considerable variations in the drying results.

Zudem gibt es in der Wirkstoffentwicklung auch einen Trend zu kleinen und spezifischen Chargengrößen, um kundenspezifische Wirkstoffe zu produzieren.In addition, there is also a trend in active ingredient development towards small and specific batch sizes in order to produce customer-specific active ingredients.

Um sowohl die Kontaminierung von Wirkstoffen zu vermeiden als auch eine definierte Logistik der Wirkstoffe zu gewährleisten, werden üblicherweise Vials in verschiedenen Größen eingesetzt. Ebenso sind in dem Patent EP 1 750 760 B1 Trays mit Goretex-Membranen als Ersatz für Vials beschrieben, die am Markt unter der Bezeichnung „Gore Lyoguard Freeze Drying Trays“ verwendet werden.In order to avoid both the contamination of active ingredients and to ensure a defined logistics of the active ingredients, vials of various sizes are usually used. Likewise in the patent EP 1 750 760 B1 Trays with Goretex membranes described as a replacement for vials that are used on the market under the name "Gore Lyoguard Freeze Drying Trays".

Ähnliche Probleme bestehen auch bei insbesondere essbaren Schäumen, Extrakten, Konzentraten und Pürees auf Fruchtbasis.Similar problems also exist in particular with edible foams, extracts, concentrates and fruit-based purees.

DE 198 04 386 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trocknung oder Wärmebehandlung von Produkten, insbesondere mit Hilfe von Mikrowellenstrahlung, und damit hergestellte Bananenchips und Bananenpulver. Insbesondere geht es darin um ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Trocknung oder Wärmebehandlung von Substanz bzw. Produkten unter einem vom Atmosphärendruck abweichenden Druck. Zur Trocknung oder Wärmebehandlung werden die zu behandelnden Produkte in Transportbehälter eingebracht, die anschließend über Eintragsschleusenkammern in eine Behandlungskammer eingebracht bzw. über Austragsschleusenkammern wieder herausgeführt werden. Zur Trocknung oder Wärmebehandlung befindet sich in der Behandlungskammer zumindest eine Mikrowellenquelle. Ferner kann eine Infrarotwärmequelle vorgesehen sein. Nach der Wärmebehandlung oder Trocknung kann eine Ruhezeit vorgesehen sein. Insbesondere bei einer längeren Ruhedauer ist hierzu in der Behandlungskammer ein vertikalverlaufendes Fördersystem vorgesehen. Der Transportbehälter ist schalenförmig ausgebildet und kann Netze aufweisen, auf die die Produkte aufgebracht werden. Das Verfahren wird bevorzugt zur Trocknung oder Wärmebehandlung von Nahrungsgrundstoffen, zum Beispiel von Nahrungsmitteln oder von Arzneimittelstoffen, eingesetzt. DE 198 04 386 A1 relates to a method and a device for drying or heat treatment of products, in particular with the aid of microwave radiation, and banana chips and banana powder produced therewith. In particular, it concerns a method and a device for drying or heat treatment of substances or products under a pressure different from atmospheric pressure. For drying or heat treatment, the products to be treated are placed in transport containers, which are then introduced into a treatment chamber via entry lock chambers or are brought out again via discharge lock chambers. At least one microwave source is located in the treatment chamber for drying or heat treatment. An infrared heat source can also be provided. A rest period can be provided after the heat treatment or drying. For this purpose, a vertically running conveyor system is provided in the treatment chamber, in particular for a longer period of rest. The transport container is shell-shaped and can have nets onto which the products are applied. The method is preferably used for drying or heat treatment of basic foodstuffs, for example foodstuffs or pharmaceutical substances.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine schnelle, produktschonende und platzsparende Trocknungsmethode zum Trocknen von pharmazeutischen Wirkstoffen und, insbesondere essbaren, Schäumen, Extrakten, Konzentraten und Pürees auf Fruchtbasis bereitzustellen.The present invention is therefore based on the object of providing a fast, product-friendly and space-saving drying method for drying active pharmaceutical ingredients and, in particular, edible foams, extracts, concentrates and fruit-based purees.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur, vorzugsweise kontinuierlichen, Mikrowellen-Gefriertrocknung von pharmazeutischen Wirkstoffen und, insbesondere essbaren, Schäumen, Extrakten, Konzentraten und Pürees auf Fruchtbasis in Vials und Trays, umfassend:

  • - Hineinfahren von Vials oder Trays mit zu trocknendem pharmazentrischen Wirkstoff, Schaum, Extrakt, Konzentrat oder Püree auf Fruchtbasis in eine Einlaufvakuumschleuse,
  • - Kühlen des zu trocknenden Wirkstoffs, Schaumes, Extrakts, Konzentrats oder Pürees und Reduzieren von Druck in der Einlaufvakuumschleuse auf ein Vakuumniveau, um den/das zu trocknende(n) Wirkstoff, Schaum, Extrakt, Konzentrat oder Püree über das Vakuum ein- oder nachzufrieren,
  • - Überführen der Vials oder Trays aus der Einlaufvakuumschleuse in einen nachgeschalteten Vakuumkanal, in dem derselbe Druck wie in der Einlaufvakuumschleuse erzeugt ist, wobei in dem Vakuumkanal mindestens zwei, vorzugsweise vier, sich in Längsrichtung des Vakuumkanals erstreckende Mikrowellen-Monomodekanäle direkt nebeneinander ausgebildet sind,
  • - Verfahren der Vials oder Trays in Längsrichtung der Mikrowellen-Monomodekanäle des Vakuumkanals in mehreren Etappen unter gleichzeitiger gezielter Einstrahlung von Mikrowellen mit einer vorgegebenen Mikrowellenfrequenz zur Erzeugung einer Single Mode- bzw. Monomode-Mikrowellen-Feldverteilung, wobei jedes Mal nach Erreichen eines Etappenziels das Verfahren der Vials oder Trays und Einstrahlen der Mikrowellen unterbrochen wird und nur einige in Förderrichtung zuvorderste Vials oder Trays aus dem Vakuumkanal in eine nachgeschaltete Auslaufvakuumschleuse, in der derselbe Druck wie im Vakuumkanal erzeugt ist, überführt werden und zwischen dem Erreichen der jeweiligen Etappenziele das Vakuum in der Einlaufvakuumschleuse zur Außenseite gebrochen wird und neue Vials oder Trays mit zu trocknendem pharmazeutischen Wirkstoff , Schaum, Extrakt, Konzentrat oder Püree auf Fruchtbasis in die Einlaufvakuumschleuse überführt werden und der/das zu trocknende Wirkstoff, Schaum, Extrakt, Konzentrat oder Püree gekühlt und der Druck in der Einlaufvakuumschleuse erneut auf ein Vakuumniveau reduziert wird, um den/das zu trocknende(n) Wirkstoff, Schaum, Extrakt, Konzentrat oder Püree über das Vakuum ein- oder nachzufrieren, und zwischen dem Erreichen der jeweiligen Etappenziele das Vakuum in der Auslaufvakuumschleuse gebrochen wird und die Vials oder Trays in der Auslaufvakuumschleuse aus derselben nach außen überführt werden.
According to the invention, this object is achieved by a method for, preferably continuous, microwave freeze-drying of pharmaceutical active ingredients and, in particular edible, foams, extracts, concentrates and purees based on fruit in vials and trays, comprising:
  • - Inserting vials or trays with pharmaceutical-centric active ingredients, foam, extract, concentrate or fruit-based puree to be dried into an inlet vacuum lock,
  • - Cooling of the active ingredient, foam, extract, concentrate or puree to be dried and reducing the pressure in the inlet vacuum lock to a vacuum level in order to freeze or post-freeze the active ingredient (s) to be dried, foam, extract, concentrate or puree via the vacuum ,
  • - Transferring the vials or trays from the inlet vacuum lock into a downstream vacuum channel in which the same pressure is generated as in the inlet vacuum lock, whereby in the vacuum channel at least two, preferably four, microwave single-mode channels extending in the longitudinal direction of the vacuum channel are formed directly next to one another,
  • - Moving the vials or trays in the longitudinal direction of the microwave single-mode channels of the vacuum channel in several stages with simultaneous targeted irradiation of microwaves with a predetermined microwave frequency to generate a single-mode or single-mode microwave field distribution, the method each time after reaching a stage goal the vials or trays and the irradiation of the microwaves are interrupted and only some of the vials or trays that are at the front in the conveying direction are transferred from the vacuum channel into a downstream outlet vacuum lock, in which the same pressure is generated as in the vacuum channel, and the vacuum in the between reaching the respective stage goals Inlet vacuum lock is broken to the outside and new vials or trays with pharmaceutical active ingredient to be dried, foam, extract, concentrate or fruit-based puree are transferred into the inlet vacuum lock and the active ingredient to be dried, foam, extract, concentrate or The puree is cooled and the pressure in the inlet vacuum lock is reduced again to a vacuum level in order to freeze or post-freeze the active ingredient (s) to be dried, foam, extract, concentrate or puree via the vacuum, and the vacuum between the achievement of the respective stage goals is broken in the outlet vacuum lock and the vials or trays are transferred to the outside in the outlet vacuum lock.

Eine Single-Mode Cavity hat genau ein Maximum einer Grundwelle.A single-mode cavity has exactly one maximum of one fundamental wave.

Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch eine Anlage, insbesondere in Modulbauweise, zur, vorzugsweise kontinuierlichen, Mikrowellen-Gefriertrocknung von pharmazeutischen Wirkstoffen und, insbesondere essbaren, Schäumen, Extrakten, Konzentraten und Pürees auf Fruchtbasis in Vials und Trays, aufweisend:

  • - einen Vakuumkanal mit einem Eingangsende und einem Ausgangsende,
  • - eine Kühleinrichtung zum Kühlen eines zu trocknenden pharmazeutischen Wirkstoffes oder eines zu trocknenden Schaumes, Extrakts, Konzentrats oder Pürees,
  • - eine Druckreduzierungseinrichtung zur Reduzierung von Druck innerhalb des Vakuumkanals auf einen Vakuumniveau um den zu trocknenden Wirkstoff oder den/das zu trocknenden Schaum, Extrakt, Konzentrat oder Püree über das Vakuum ein- oder nachzufrieren,,
  • - mindestens zwei, vorzugsweise vier, in dem Vakuumkanal direkt nebeneinander ausgebildete, sich in Längsrichtung des Vakuumkanals erstreckende Mikrowellen-Monomodekanäle,
  • - mindestens einen Mikrowellen-Generator zur Generierung von Mikrowellen mit einer vorgegebenen Mikrowellenfrequenz,
  • - mindestens ein Mikrowellen-Einkoppelelement je Mikrowellen-Monomodekanal, das konfiguriert ist, um von dem Mikrowellen-Generator oder einem der Mikrowellen-Generatoren mit Mikrowellen mit der Mikrowellenfrequenz gespeist zu werden,
  • - eine Fördereinrichtung zum Verfahren von Vials oder Trays in Längsrichtung der Mikrowellen-Monomodekanäle vom Eingangsende zum Ausgangsende des Vakuumkanals,
  • - eine der Vakuumkammer vorgeschaltete Einlaufvakuumschleuse,
  • - eine der Vakuumkammer nachgeschaltete Auslaufvakuumschleuse,
  • - je eine Fördereinrichtung in der Einlaufvakuumschleuse und der Auslaufvakuumschleuse zum Verfahren der Vials oder Trays in den Vakuumkanal hinein, bzw. aus dem Vakuumkanal hinaus und
  • - eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Kühleinrichtung Druckreduzierungseinrichtung, des mindestens einen Mikrowellen-Generators und der Fördereinrichtungen zum Verfahren der Vials oder Trays in den
Furthermore, this object is achieved by a system, in particular in a modular design, for, preferably continuous, microwave freeze-drying of pharmaceutical active ingredients and, in particular edible, foams, extracts, concentrates and purees based on fruit in vials and trays, comprising:
  • - a vacuum channel with an inlet end and an outlet end,
  • - a cooling device for cooling a pharmaceutical active substance to be dried or a foam, extract, concentrate or puree to be dried,
  • - a pressure reducing device for reducing the pressure inside the vacuum channel to a vacuum level in order to freeze or post-freeze the active ingredient to be dried or the foam, extract, concentrate or puree to be dried,
  • - at least two, preferably four, in the vacuum channel formed directly next to each other, extending in the longitudinal direction of the vacuum channel microwave single mode channels,
  • - At least one microwave generator for generating microwaves with a predetermined microwave frequency,
  • - At least one microwave coupling element per microwave single mode channel, which is configured to be fed by the microwave generator or one of the microwave generators with microwaves at the microwave frequency,
  • - a conveying device for moving vials or trays in the longitudinal direction of the microwave single mode channels from the input end to the output end of the vacuum channel,
  • - an inlet vacuum lock upstream of the vacuum chamber,
  • - an outlet vacuum lock downstream of the vacuum chamber,
  • - One conveyor device each in the inlet vacuum lock and the outlet vacuum lock for moving the vials or trays into and out of the vacuum channel
  • a control device for controlling the cooling device, the pressure reduction device, the at least one microwave generator and the conveying devices for moving the vials or trays in the

Mikrowellen-Monomodekanälen und in der Einlaufvakuumschleuse sowie in der Auslaufvakuumschleuse.Microwave single mode channels and in the inlet vacuum lock and in the outlet vacuum lock.

Bei dem Verfahren kann vorgesehen sein, dass die Mikrowellenfrequenz 915 MHz oder 2450 MHz beträgt und/oder die Breite der Mikrowellen-Monomodekanäle zwischen ca. 0,05 m und ca. 0,6 m beträgt und/oder die Länge der Mikrowellen-Monomodekanäle zwischen ca. 3 m und ca. 4 m beträgt.In the method it can be provided that the microwave frequency is 915 MHz or 2450 MHz and / or the width of the microwave single-mode channels is between approximately 0.05 m and approximately 0.6 m and / or the length of the microwave single-mode channels is between approx. 3 m and approx. 4 m.

Vorteilhafterweise wird die Temperatur des pharmazeutischen Wirkstoffes oder, insbesondere essbaren, Schäumen, Extrakten, Konzentraten und Pürees auf Fruchtbasis in den Vials oder Trays an mehreren Orten entlang der Förderrichtung, vorzugsweise auch quer dazu, gemessen.The temperature of the pharmaceutical active ingredient or, in particular edible, foams, extracts, concentrates and purees based on fruit in the vials or trays is advantageously measured at several locations along the conveying direction, preferably also across it.

Zweckmäßigerweise werden die Mikrowellen so eingestrahlt, dass die Mikrowellenintensität in Förderrichtung im räumlichen Mittel abnimmt.The microwaves are expediently irradiated in such a way that the spatial average of the microwave intensity decreases in the conveying direction.

Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird/werden eine Insitu-Energiebilanzierung anhand der thermisch eingetragenen Mikrowellenenergie und der vom Wirkstoff oder Schaum, Extrakt, Konzentrat oder Püree in den Vials oder Trays aufgenommenen Mikrowellenenergie, vorzugsweise auch eine Prozessüberwachung zur zeitlichen Steuerung der Temperatur im Wirkstoff oder Schaum, Extrakt, Konzentrat oder Püree in den Vials oder Trays, durchgeführt.According to a further particular embodiment of the present invention, an in-situ energy balance is / are based on the thermally introduced microwave energy and the microwave energy absorbed by the active ingredient or foam, extract, concentrate or puree in the vials or trays, preferably also process monitoring for the temporal control of the temperature in Active ingredient or foam, extract, concentrate or puree in the vials or trays.

Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass zwischen dem Erreichen der jeweiligen Etappenziele vor dem Brechen des Vakuums in der Auslaufvakuumschleuse die Vials mit Verschlusskappen, vorzugsweise unter Verwendung einer Stempelplatte, zum Schutz des Inhalts der Vials vor Feuchtigkeit aus der Atmosphäre verschlossen werden.In particular, provision can be made for the vials to be sealed with sealing caps, preferably using a stamp plate, to protect the contents of the vials from moisture from the atmosphere between the achievement of the respective stage goals before the vacuum is broken in the outlet vacuum lock.

Vorteilhafterweise sind der Vakuumkanal, die Einlaufvakuumschleuse und die Auslaufvakuumschleuse in einer Glovebox angeordnet, vorzugsweise wobei der Vakuumkanal mindestens eine Inspektionsklappe, vorzugsweise an der Oberseite aufweist und/oder der zu den Mikrowellen-Monomodekanälen gehörige Mikrowellen-Technikteil gekapselt und unterhalb des Vakuumkanals, vorzugsweise unterhalb der Glovebox angeordnet ist, und/oder die Glovebox mindestens einen seitlichen und/oder mindestens einen oberen Handschuheinsatz aufweist. Letzteres dient zur Trennung eines Sterilbereichs vom Technikteil.The vacuum channel, the inlet vacuum lock and the outlet vacuum lock are advantageously arranged in a glove box, preferably with the vacuum channel having at least one inspection flap, preferably on the top, and / or the microwave technology part belonging to the microwave single-mode channels being encapsulated and below the vacuum channel, preferably below the Glovebox is arranged, and / or the glovebox has at least one lateral and / or at least one upper glove insert. The latter serves to separate a sterile area from the technical part.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Anlage weisen die mindestens zwei Mikrowellen-Monomodekanäle eine gemeinsame Seitenwand auf, die mit einer durchgehenden Längsöffnung versehen ist.According to a particular embodiment of the system, the at least two single-mode microwave channels have a common side wall which is provided with a continuous longitudinal opening.

Vorteilhafterweise ist jeder Mikrowellen-Monomodekanal viereckig, insbesondere rechteckig.Each microwave single mode channel is advantageously square, in particular rectangular.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform umfasst der mindestens eine Mikrowellen-Generator ein Magnetron oder eine Halbleiterquelle.According to a particular embodiment, the at least one microwave generator comprises a magnetron or a semiconductor source.

Vorteilhafterweise beträgt die Mikrowellenfrequenz 915 oder 2450 MHz und/oder beträgt die Breite der Mikrowellen-Monomodekanäle zwischen ca. 0,05 m und ca. 0,6 m und/oder beträgt die Länge der Mikrowellen-Monomodekanäle zwischen ca. 3 m und ca. 6 m.The microwave frequency is advantageously 915 or 2450 MHz and / or the width of the microwave single-mode channels is between approx. 0.05 m and approx. 0.6 m and / or the length of the microwave single-mode channels is between approx. 3 m and approx. 6 m.

Zweckmäßigerweise weist die Anlage mehrere Temperaturmesseinrichtungen entlang der Förderrichtung, vorzugsweise auch quer dazu, zur Messung der Temperatur des Wirkstoffes, Schaums, Extrakts, Konzentrats oder Pürees in dem Vials oder Trays auf.The system expediently has several temperature measuring devices along the conveying direction, preferably also transversely thereto, for measuring the temperature of the active ingredient, foam, extract, concentrate or puree in the vials or trays.

Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Anlage eine Energiebilanzierungseinrichtung zur Insitu-Energiebilanzierung anhand der thermisch eingetragenen Mikrowellenenergie und der vom Wirkstoff, Schaum, Extrakt, Konzentrat oder Püree in den Vials oder Trays aufgenommenen Mikrowellenenergie, vorzugsweise auch eine Prozessüberwachungseinrichtung zur zeitlichen Steuerung der Temperatur im Wirkstoff, Schaum, Extrakt, Konzentrat oder Püree in den Vials oder Trays, auf.According to a further particular embodiment of the present invention, the system has an energy balancing device for in-situ energy balancing based on the thermally introduced microwave energy and the microwave energy absorbed by the active ingredient, foam, extract, concentrate or puree in the vials or trays, preferably also a process monitoring device for timing the Temperature in the active ingredient, foam, extract, concentrate or puree in the vials or trays.

Vorteilhafterweise weist die Anlage eine Verschlusskappenaufpresseinrichtung, insbesondere eine Stempelplatte, zum Aufpressen einer Verschlusskappe auf die Vials in der Auslaufvakuumschleuse auf.The system advantageously has a closure cap press-on device, in particular a stamp plate, for pressing a closure cap onto the vials in the outlet vacuum lock.

Zweckmäßigerweise ist die Anlage eine Fördereinrichtung zum Verfahren der Vials oder Trays in die Einlaufvakuumschleuse hinein und/oder eine Fördereinrichtung zum Verfahren der Vials oder Trays aus der Auslaufvakuumschleuse heraus zum Schutz des Inhalts der Vials vor Feuchtigkeit aus der Atmosphäre.The system is expediently a conveying device for moving the vials or trays into the inlet vacuum lock and / or a conveying device for moving the vials or trays out of the outlet vacuum lock to protect the contents of the vials from moisture from the atmosphere.

Schließlich kann vorgesehen sein, dass die Anlage eine Glovebox aufweist und der Vakuumkanal sowie die Einlaufvakuumschleuse nebst der Auslaufvakuumschleuse in der Glovebox angeordnet sind, vorzugsweise wobei der Vakuumkanal mindestens eine Inspektionsklappe, vorzugsweise an der Oberseite aufweist und/oder der zu den Mikrowellen-Monomodekanälen gehörige Mikrowellen-Technikteil gekoppelt und unterhalb des Vakuumkanals, vorzugsweise innerhalb der Glovebox angeordnet ist, und/oder die Glovebox mindestens einen seitlichen und/oder mindestens einen oberen Handschuheinsatz aufweist. Letzteres dient zur Trennung eines Sterilbereichs vom Technikteil.Finally, it can be provided that the system has a glove box and the vacuum channel and the inlet vacuum lock are arranged in the glove box together with the outlet vacuum lock, preferably with the vacuum channel having at least one inspection flap, preferably on the top, and / or the microwaves belonging to the single-mode microwave channels -Technical part coupled and is arranged below the vacuum channel, preferably within the glovebox, and / or the glovebox has at least one lateral and / or at least one upper glove insert. The latter serves to separate a sterile area from the technical part.

Vorzugsweise ist der Mikrowellen-Technikteil der Anlage auf einem unabhängigen Trägergestell innerhalb der Glovebox untergebracht und kann z. B. auf der Rückseite der Glovebox zu Servicezwecken z. B. auf Rollen komplett entnommen werden.Preferably, the microwave technology part of the system is housed on an independent support frame within the glovebox and can, for. B. on the back of the glovebox for service purposes z. B. can be completely removed on rollers.

In einer besonderen Ausführungsform kann die ganze Anlage auf einem eigenständigen Trägergestell auf der Rückseite der Glovebox entnommen werden.In a special embodiment, the entire system can be removed from a separate support frame on the back of the glove box.

Der vorliegenden Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass durch die Verwendung eines Mikrowellen-Monomodes gleichmäßigere Mikrowellen-Feldverteilungen und damit auch räumliche gleichmäßigere Temperaturverteilungen und damit einhergehend räumlich gleichmäßigere Trocknungen erzielt werden können. Gleichzeitig lassen sich dadurch die Dimensionen der Trocknungsanlage reduzieren. Da mehrere Monomode-Mikrowellenkanäle nebeneinander angeordnet werden, wird zudem ein adäquater Durchsatz erzielt.The present invention is based on the surprising finding that by using a single microwave mode, more uniform microwave field distributions and thus also spatially more uniform temperature distributions and consequently spatially more uniform drying can be achieved. At the same time, the dimensions of the drying system can be reduced. Since several single-mode microwave channels are arranged next to one another, an adequate throughput is also achieved.

Zumindest in besonderen Ausführungsformen liefert die vorliegende Erfindung eine kompakte, schnelle, produktschonende und effiziente Trocknungsmethode mit einer Anlage, die klein genug ist, so dass sie sich in eine Glovebox-Struktur integrieren lässt. Da konventionelle Mehretagen-Gefriertrockner üblicherweise mehrere zehntausend Vials gefriertrocknen, sind die Stellflächen und das apparative Umfeld dieser konventionellen Gefriertrockner erheblich (ca. 10 m ×10 m × 5 m (BxTXH)) bei langen Trocknungszeiten von ca. 60 bis ca. 90 Stunden. Somit lassen sich solche konventionellen Gefriertrockner nicht in eine kontinuierliche Vorbereitung und Vorbehandlung von Vials in Gloveboxen integrieren. Die Beladezeiten der konventionellen Gefriertrocknung betragen üblicherweise ca. 1-8h. Somit sind die ersten Vials bereits max ca. 8h alt, welches bereits die Wirkstoffqualität beeinträchtigt.At least in particular embodiments, the present invention provides a compact, fast, product-friendly and efficient drying method with a system that is small enough that it can be integrated into a glovebox structure. Since conventional multi-level freeze dryers usually freeze-dry several tens of thousands of vials, the storage space and the equipment surrounding these conventional freeze dryers are considerable (approx. 10 m × 10 m × 5 m (WxDXH)) with long drying times of approx. 60 to approx. 90 hours. As a result, conventional freeze dryers of this kind cannot be integrated into the continuous preparation and pretreatment of vials in glove boxes. The loading times for conventional freeze-drying are usually around 1-8 hours. The first vials are therefore no longer than approx. 8 hours old, which already affects the quality of the active ingredient.

Bei den vorgenannten Beladungsgrößen von konventionellen Mehretagen-Gefriertrocknern ist ein Energie- und Temperaturmonitoring, um den Trocknungsprozess gezielt zu steuern, kaum möglich. Es gibt zwar für Referenz-Vials drahtlose Temperaturmessungen, so dass man den tatsächlichen Temperaturverlauf einzelner Vials kennt, jedoch ist ein genaues Temperatur- und Energiemonitoring zur Steuerung des Prozessverlaufes der gesamten Vials nicht möglich.With the aforementioned load sizes of conventional multi-deck freeze dryers, energy and temperature monitoring in order to control the drying process in a targeted manner is hardly possible. There are wireless temperature measurements for reference vials so that the actual temperature profile of individual vials is known, but precise temperature and energy monitoring to control the process profile of the entire vials is not possible.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der mehrere Ausführungsbeispiele anhand der schematischen Zeichnungen im Einzelnen erläutert werden. Dabei zeigt:

  • 1 eine perspektivische Ansicht von einer Anlage zur kontinuierlichen Mikrowellen-Gefriertrocknung von pharmazeutischen Wirkstoffen in Vials und Trays gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schräg von oben;
  • 2 eine Seitenansicht der Anlage von 1;
  • 3 eine Draufsicht auf den linken Teil der Anlage in 2;
  • 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in 2;
  • 5 eine perspektivische Ansicht von einem Werkzeugträger-Tray mit Vials;
  • 6 eine perspektivische Ansicht von einem der in der 5 gezeigten Vials mit einer (locker) aufgesetzten Verschlusskappe;
  • 7 eine perspektivische Ansicht von einer Anlage zur kontinuierlichen Mikrowellen-Gefriertrocknung von pharmazeutischen Wirkstoffen in Vials und Trays gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schräg von oben; und
  • 8 eine Seitenansicht ähnlich der Seitenansicht der Anlage von 1 nebst Kurven betreffend die räumliche Verteilung der Mikrowellenenergie sowie die zeitlichen Verläufe der Feuchte und Temperatur in den zu trocknenden Produkten.
Further features and advantages of the invention emerge from the attached claims and from the following description, in which several exemplary embodiments are explained in detail with reference to the schematic drawings. It shows:
  • 1 a perspective view of a system for continuous microwave freeze-drying of active pharmaceutical ingredients in vials and trays according to a particular embodiment of the present invention at an angle from above;
  • 2 a side view of the plant of 1 ;
  • 3 a plan view of the left part of the plant in 2 ;
  • 4th a sectional view along the line IV-IV in 2 ;
  • 5 a perspective view of a tool carrier tray with vials;
  • 6th FIG. 3 is a perspective view of one of the FIGS 5 Vials shown with a (loosely) attached closure cap;
  • 7th a perspective view of a system for continuous microwave freeze-drying of active pharmaceutical ingredients in vials and trays according to a further particular embodiment of the present invention at an angle from above; and
  • 8th a side view similar to the side view of the plant of 1 In addition to curves relating to the spatial distribution of the microwave energy as well as the temporal progression of the humidity and temperature in the products to be dried.

Die in den 1 bis 4 gezeigte Anlage 10 weist einen rechteckigen Vakuumkanal 12 mit einem Eingangsende 14 und einem Ausgangsende 16, eine Druckreduzierungseinrichtung zur Reduzierung von Druck innerhalb des Vakuumkanals 12 auf einen Druck unterhalb Atmosphärendruck, insbesondere Vakuum, im vorliegenden Beispiel genau zwei in dem Vakuumkanal 12 direkt nebeneinander ausgebildete, sich in Längsrichtung L, des Vakuumkanals 12 die mit der Förderrichtung F identisch ist, erstreckende Mikrowellen-Monomodekanäle 18 und 20, mindestens einen Mikrowellen-Generator (nicht gezeigt) zur Generierung von Mikrowellen mit einer Mikrowellenfrequenz im vorliegenden Fall von 2450 MHz, vier Mikrowellen-Einkoppelelemente, die in der Längsrichtung L im Abstand zueinander angeordnet und konfiguriert sind, um von dem mindestens einen Mikrowellen-Generator mit Mikrowellen mit der vorgenannten Mikrowellenfrequenz gespeist zu werden, eine Fördereinrichtung zum Verfahren von Trays 28 bzw. Werkzeugträgern in Längsrichtung der Mikrowellen-Monomodekanäle 18 und 20 vom Eingangsende 14 zum Ausgangsende 16 des Vakuumkanals 12, eine dem Vakuumkanal 12 vorgeschaltete Einlaufvakuumschleuse 30, eine dem Vakuumkanal 12 nachgeschaltete Auslaufvakuumschleuse 32, je eine Fördereinrichtung in der Einlaufvakuumschleuse 30 und der Auslaufvakuumschleuse 32 zum Verfahren der Trays 28 in den Vakuumkanal 12 hinein bzw. aus dem Vakuumkanal 12 hinaus und eine Steuereinrichtung (nicht gezeigt) zur Steuerung der Druckreduzierungseinrichtung, des mindestens einen Mikrowellen-Generators und der Fördereinrichtungen zum Verfahren der Trays 28 in den Mikrowellen-Monomodekanälen 18 und 20 (Doppel-Monomode-Mikrowellenkanal) und in der Einlaufvakuumschleuse 30 sowie in der Auslaufvakuumschleuse 32 auf. Die Fördereinrichtung im Vakuumkanal 12 umfasst mehrere in Längsrichtung hintereinander angeordnete Fördereinheiten 26, im vorliegenden Fall drei Fördereinheiten 26, die beispielsweise eine Antriebswelle 27 bzw. ein Antriebszahnrad (siehe 4) umfassen und sowohl einzeln als auch in Kombination ansteuerbar sind. Beispielsweise kann es sich bei den Fördereinheiten 26 um Kunststoff-Transportbänder als auch um Kunststoff-Scharnierkettenbänder (Mikrowellen(MW)-transparent) handeln. Ebenso können z.B. Verzahnungen in den Trays eingearbeitet sein und kann ein Antriebszahnrad die Trays 28 bewegen.The ones in the 1 to 4th shown system 10 has a rectangular vacuum channel 12th with an entry end 14th and an exit end 16 , a pressure reducing device for reducing pressure within the vacuum channel 12th to a pressure below atmospheric pressure, in particular a vacuum, in the present example exactly two in the vacuum channel 12th formed directly next to each other, extending in the longitudinal direction L. , the vacuum channel 12th the one with the conveying direction F. is identical, extending single mode microwave channels 18th and 20th , at least one microwave generator (not shown) for generating microwaves with a microwave frequency in the present case of 2450 MHz, four microwave coupling elements in the longitudinal direction L. are arranged at a distance from one another and configured to be fed by the at least one microwave generator with microwaves at the aforementioned microwave frequency, a conveying device for moving trays 28 or tool carriers in the longitudinal direction of the microwave single-mode channels 18th and 20th from the entrance end 14th to the exit end 16 of the vacuum channel 12th , one to the vacuum channel 12th upstream inlet vacuum lock 30th , one to the vacuum channel 12th downstream outlet vacuum lock 32 , one conveyor device each in the inlet vacuum lock 30th and the outlet vacuum lock 32 for moving the trays 28 into the vacuum channel 12th in or out of the vacuum channel 12th In addition, and a control device (not shown) for controlling the pressure reduction device, the at least one microwave generator and the conveyor devices for moving the trays 28 in the microwave single mode channels 18th and 20th (Double single mode microwave channel) and in the inlet vacuum lock 30th as well as in the outlet vacuum lock 32 on. The conveyor in the vacuum channel 12th comprises several conveyor units arranged one behind the other in the longitudinal direction 26th , in the present case three funding units 26th for example a drive shaft 27 or a drive gear (see 4th ) and can be controlled both individually and in combination. For example, it can be with the conveyor units 26th be plastic conveyor belts as well as plastic chain chain belts (microwaves (MW) -transparent). Likewise, for example, toothing can be incorporated into the trays and a drive gear can move the trays 28 move.

Die Fördereinrichtung in der Einlaufvakuumschleuse 30 weist eine entsprechende Fördereinheit 36 auf. Die Fördereinrichtung in der Auslaufvakuumschleuse 32 weist ebenfalls eine entsprechende Fördereinheit 40 auf.The conveyor in the inlet vacuum lock 30th has a corresponding conveyor unit 36 on. The conveyor in the outlet vacuum lock 32 also has a corresponding conveyor unit 40 on.

Vor der Einlaufvakuumschleuse 30 ist auch noch eine Fördereinheit 42 und hinter der Auslaufvakuumschleuse 32 ist auch noch eine Fördereinheit 44 vorgesehen.Before the inlet vacuum lock 30th is also a conveyor unit 42 and behind the outlet vacuum lock 32 is also a conveyor unit 44 intended.

Am Eingang 46 und am Ausgang 48 der Einlaufvakuumschleuse 30 ist jeweils ein Trennschieber 50, die die Einlaufvakuumschleuse 30 auf beiden Seiten unabhängig vakuumdicht verschließen können, angeordnet. Entsprechend ist am Eingang 52 und am Ausgang 54 der Auslaufvakuumschleuse 32 jeweils ein Trennschieber 58 angeordnet, die die Einlaufvakuumschleuse 30 auf beiden Seiten unabhängig vakuumdicht verschließen können.At the entrance 46 and at the exit 48 the inlet vacuum lock 30th is a slide gate each 50 who have favourited the inlet vacuum lock 30th can independently close vacuum-tight on both sides, arranged. Corresponding is at the entrance 52 and at the exit 54 the outlet vacuum lock 32 a slide gate each 58 arranged that the inlet vacuum lock 30th can be independently vacuum-tight on both sides.

Von der Druckreduzierungseinrichtung sind lediglich Vakuumanschlüsse 60 gezeigt, die an der Unterseiten des Vakuumkanals 12 in Längsrichtung L desselben beabstandet angeordnet sind. An der Oberseite des Vakuumkanals 12 sind Inspektionsklappen 62 in Längsrichtung L des Vakuumkanals beabstandet angeordnet.There are only vacuum connections of the pressure reducing device 60 shown on the underside of the vacuum channel 12th longitudinal L. the same are spaced apart. At the top of the vacuum channel 12th are inspection hatches 62 longitudinal L. the vacuum channel arranged spaced apart.

Ferner sind im Bereich der beiden oberen Längskanten 64 und 66 des Vakuumkanals 12 in Längsrichtung L des Vakuumkanals 12 beabstandet jeweils zwei Infrarot-Temperaturmesssonden 68 und 70, z.B. Infrarot-Kameras, paarig angeordnet. Die Temperaturmesssonden 70 sind jeweils auf die Mittellinie L des Vakuumkanals 12 ausgerichtet.Furthermore, in the area of the two upper longitudinal edges 64 and 66 of the vacuum channel 12th longitudinal L. of the vacuum channel 12th spaced two infrared temperature measuring probes 68 and 70 , e.g. infrared cameras, arranged in pairs. The temperature measuring probes 70 are each on the center line L. of the vacuum channel 12th aligned.

Wie sich aus der 4 ergibt, weisen die zwei Mikrowellen-Monomodekanäle 18 und 20 eine gemeinsame Seitenwand 73 auf, die mit einer durchgehenden Längsöffnung versehen ist.As can be seen from the 4th shows the two microwave single-mode channels 18th and 20th a common side wall 73 on, which is provided with a continuous longitudinal opening.

Die Mikrowellen-Monomodekanäle 18 und 20 sind rechteckig.The microwave single mode channels 18th and 20th are rectangular.

Der Vakuumkanal 12 weist im vorliegenden Beispiel eine Breite von 100 mm auf. Ein einfacher Monomode-Mikrowellenkanal würde somit im vorliegenden Beispiel (Mikrowellenfrequenz = 2450 MHz) eine Breite von ca. 50 mm aufweisen und ein Vierfach-Monomode-Mikrowellenkanal eine Breite von ca. 200 mm aufweisen. Für eine Mikrowellenfrequenz von 915 MHz beträgt die Breite bei einem Monomode-Mikrowellenkanal dagegen ca. 150 mm, bei einem Doppel-Monomode-Mikrowellenkanal ca. 300 mm und bei einem Vierfach-Mikrowellen-Monomodekanal ca. 600 mm. In einer Ausführungsform mit einer Breite von 600 mm und einer Mikrowellenkanallänge von ca. 3 bis 4 m lassen sich ca. 800 bis ca. 1200 10R Vials pro Stunde mit Mikrowellen gefriertrocknen.The vacuum channel 12th in the present example has a width of 100 mm. A simple single-mode microwave channel would thus have a width of approx. 50 mm in the present example (microwave frequency = 2450 MHz) and a quadruple single-mode microwave channel would have a width of approx. 200 mm. For a microwave frequency of 915 MHz, on the other hand, the width for a single-mode microwave channel is approx. 150 mm, for a double single-mode microwave channel approx. 300 mm and for a quadruple microwave single-mode channel approx. 600 mm. In an embodiment with a width of 600 mm and a microwave channel length of approx. 3 to 4 m, approx. 800 to approx. 1200 10R vials per hour can be freeze-dried with microwaves.

Anhand eines Beispiels, bei dem Vials 76 auf Trays 28 mit Einsätzen für Vials, wobei sich in den Vials pharmazeutische Wirkstoffe eingebettet in eine Schaummatrix (vorzugsweise aus Zuckerlösungen) und ggf. andere Hilfsstoffe befinden (pH-Wert-Einstellung, als Stabilisierungs- oder Konservierungsmittel, als Gerüstbildner etc) befinden, soll ein Verfahren zur kontinuierlichen Mikrowellen-Gefriertrocknung gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.Using an example in which Vials 76 on trays 28 with inserts for vials, where the vials contain active pharmaceutical ingredients embedded in a foam matrix (preferably made from sugar solutions) and possibly other auxiliaries (pH value adjustment, as stabilizers or preservatives, as scaffolding agents, etc.), a method for continuous microwave freeze drying according to a particular embodiment of the present invention.

Die einlaufenden Trays 28 mit Vials 76, auf denen Verschlusskappen 78 locker aufgebracht sind, (siehe auch 5 und 6) werden in der Einlaufvakuumschleuse 30 evakuiert, bis das Vakuumniveau des Mikrowellen-Gefriertrockners erreicht wird. Danach werden die Trays 28 mit den Vials 76 in den Vakuumkanal 12 mit den beiden Mikrowellen-Monomodekanälen 18 und 20 mit der Fördereinheit 36 eingefahren. Synchron wird ein Tray 28 mit Vials 76 mittels der vordersten Fördereinheit 26 aus dem Vakuumkanal 12 in die Auslaufvakuumschleuse 50 gefahren, so dass der freie Abschnitt in dem Vakuumkanal 12 während der Schleusenzeiten einen definierten Verfahrweg erlaubt. Folgender Verfahrensablauf gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ergibt sich bei einem bereits (teilweise) beladenen Vakuumkanal 12:

  1. 1. Es befinden sich im vorliegenden Beispiel vier belegte Trays 28 im Vakuumkanal 12 mit im Prinzip drei unabhängigen Fördereinheiten 26, 34, 35. In jeder der Einlaufvakuumschleuse 30 und der Auslaufvakuumschleuse 32 befindet sich jeweils eine unabhängige Fördereinheit 36 und 40 und vor der Einlaufvakuumschleuse 30 sowie hinter der Auslaufvakuumschleuse 32 befindet sich ebenfalls jeweils eine unabhängige Fördereinheit 42 bzw. 44.
  2. 2. Der belegte Tray 28 in der Einlaufvakuumschleuse 30 ist bereit, um aus der Einlaufvakuumschleuse 30 in den Vakuumkanal 12 auf den freien ersten Abschnitt schnell, z.B. mit einer Geshwindigkeit ≥ 0,5-5 m/min., einzufahren. In dem Vakuumkanal 12 sind die davor in Längsrichtung L liegenden vier Abschnitte bereits mit belegten Trays 28 besetzt.
  3. 3. Die Einlaufvakuumschleuse 30 ist unter Vakuum (gleiches Systemvakuum wie im Vakuumkanal 12) mit dem Tray 28 und der Trennschieber 50 zum Vakuumkanal 12 wird geöffnet. Ebenso wird die Mikrowelle ausgeschaltet.
  4. 4. Die Auslaufvakuumschleuse 32 ist unter Vakuum und leer. Der Trennschieber 58 zur Auslaufvakuumschleuse 32 wird geöffnet.
  5. 5. Die Fördereinheit 36 fährt schnell gemeinsam mit dem Tray 28 auf den freien Abschnitt mit der Fördereinheit 34 in dem Vakuumkanal 12.
  6. 6. Die vorderste Fördereinheit 35 in dem Vakuumkanal 12 fährt gemeinsam mit dem belegten Tray 28 aus dem Vakuumkanal 12 schnell in die Auslaufvakuumschleuse 32.
  7. 7. Der Trennschieber 50 am Eingangsende 14 und der Trennschieber 58 am Ausgangsende 16 schließen wieder.
  8. 8. Die Mikrowelle wird wieder eingeschaltet und die Fördereinheiten 34, 26 und 36 versetzen alle Trays mit definierter langsamer Geschwindigkeit, z.B. ca. 0,5 bis 1 Meter pro Stunde um eine Position bzw. um einen Abschnitt.
  9. 9. Während dieser Zeit werden die Verschlussklappen 78 der Vials 76 in diesem Beispiel mit einer Stempelplatte 80 im Bereich einer oberen Inspektionsklappe 82 in der Auslaufvakuumschleuse 32 von oben auf die Vials 76 gedrückt bzw. gepresst. Danach wird das Vakuum in der Auslaufvakuumschleuse 32 z.B. mit N2 (Stickstoff) gebrochen. Das Pressen der Verschlusskappen 78 auf die Vials 76 dient dazu, die Vials zu verschließen, um stark hygroskopische Wirkstoffkuchen in den Vials vor Feuchtigkeit aus der Atmosphäre zu schützen.
  10. 10. Ein neuer belegter Tray 28 wird über den Trennschieber 50 in die Einlaufvakuumschleuse 30 bewegt und über das Vakuum nach- bzw. eingefroren (z.B. bei 0,03 mbar). Vorteilhafterweise wird das Vakuum, z.B. über N2 oder z.B. über Wandkühlung gemäß eines definierten Profils abgesenkt, um die Kristallbildung für den jeweiligen Wirkstoff sinnvoll zu beeinflussen.
  11. 11. Der zyklische Prozess beginnt von neuem.
The incoming trays 28 with vials 76 , on which sealing caps 78 are loosely applied (see also 5 and 6th ) are in the inlet vacuum lock 30th evacuated until the vacuum level of the microwave freeze dryer is reached. After that the trays 28 with the vials 76 into the vacuum channel 12th with the two single-mode microwave channels 18th and 20th with the conveyor unit 36 retracted. A tray becomes synchronous 28 with vials 76 by means of the foremost conveyor unit 26th from the vacuum channel 12th into the outlet vacuum lock 50 driven so that the free section in the vacuum channel 12th allows a defined travel path during the lock times. The following process sequence in accordance with a particular embodiment of the present invention results from an already (partially) loaded vacuum channel 12th :
  1. 1. In the present example there are four occupied trays 28 in the vacuum channel 12th with basically three independent funding units 26th , 34 , 35 . In each of the inlet vacuum locks 30th and the outlet vacuum lock 32 there is an independent conveyor unit in each case 36 and 40 and in front of the inlet vacuum lock 30th as well as behind the outlet vacuum lock 32 there is also an independent conveyor unit 42 or. 44 .
  2. 2. The occupied tray 28 in the inlet vacuum lock 30th is ready to get out of the inlet vacuum lock 30th into the vacuum channel 12th to enter the free first section quickly, e.g. at a speed of ≥ 0.5-5 m / min. In the vacuum channel 12th are those in front of it in the longitudinal direction L. four sections already with occupied trays 28 occupied.
  3. 3. The inlet vacuum lock 30th is under vacuum (same system vacuum as in the vacuum channel 12th ) with the tray 28 and the slide gate 50 to the vacuum channel 12th will be opened. The microwave is also switched off.
  4. 4. The outlet vacuum lock 32 is under vacuum and empty. The slide gate valve 58 to the outlet vacuum lock 32 will be opened.
  5. 5. The conveyor unit 36 moves quickly together with the tray 28 on the free section with the conveyor unit 34 in the vacuum channel 12th .
  6. 6. The foremost conveyor unit 35 in the vacuum channel 12th drives together with the occupied tray 28 from the vacuum channel 12th quickly into the outlet vacuum lock 32 .
  7. 7. The separating valve 50 at the entrance end 14th and the slide gate 58 at the exit end 16 close again.
  8. 8. The microwave is turned back on and the conveyor units 34 , 26th and 36 move all trays at a defined slow speed, eg approx. 0.5 to 1 meter per hour by one position or by one section.
  9. 9. During this time, the shutter flaps 78 the vials 76 in this example with a stamp plate 80 in the area of an upper inspection hatch 82 in the outlet vacuum lock 32 from above onto the vials 76 pressed or pressed. Then the vacuum in the outlet vacuum lock 32 eg broken with N 2 (nitrogen). Pressing the caps 78 on the vials 76 is used to seal the vials in order to protect highly hygroscopic active ingredient cakes in the vials from moisture from the atmosphere.
  10. 10. A new occupied tray 28 is over the slide gate 50 into the inlet vacuum lock 30th moved and post-frozen or frozen (eg at 0.03 mbar) via the vacuum. The vacuum is advantageously lowered, for example via N 2 or, for example, via wall cooling according to a defined profile in order to sensibly influence the crystal formation for the respective active substance.
  11. 11. The cyclical process starts again.

Die Trays 28 haben in diesem Beispiel Abmessungen von 0,5 m × 0,09 m mit jeweils 50 Vials.The trays 28 in this example have dimensions of 0.5 m × 0.09 m with 50 vials each.

Statt der pharmazeutischen Wirkstoffe in Vials lassen sich z.B. auch Trays mit gefrorenem Proteingranulat (z.B. Korngrößen von ca. einigen Millimetern bis zu µm und nm-Durchmesser bzw. Zucker-Schaumlösungen) trocknen.Instead of the active pharmaceutical ingredients in vials, trays with frozen protein granules (e.g. grain sizes of approx Millimeters down to µm and nm in diameter or sugar foam solutions).

7 zeigt eine perspektivische Ansicht von einer Anlage 84 zur kontinuierlichen Mikrowellen-Gefriertrocknung von pharmazeutischen Wirkstoffen in Vials und Trays gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Besagte Anlage 84 unterscheidet sich von der Anlage 10 im Wesentlichen darin, dass sie eine Glovebox 86 aufweist und der Vakuumkanal 12 sowie die Einlaufvakuumschleuse 30 nebst der Auslaufvakuumschleuse 32 und auch die Bereiche vor der Einlaufvakuumschleuse 30 sowie hinter der Auslaufvakuumschleuse 32 (siehe auch die Beschreibung zu Anlage 10) in der Glovebox 86 angeordnet sind. Der zu den Mikrowellen-Monomodekanälen 18 und 20 gehörige Mikrowellen-Technikteil ist gekoppelt unterhalb des Vakuumkanals 12 innerhalb der Glovebox 86 angeordnet. Zudem weist die Glovebox 86 mehrere seitliche Handschuheinsätze bzw. Öffnungen 88 zum Einsetzen von Handschuheinsätzen auf. Handschuheinsätze ermöglichen es dem Bedienpersonal 90, an einzelnen Prozessstationen manuell einzugreifen. Zudem lässt sich der Vakuumkanal 12 bzw. lassen sich die Mikrowellen-Monomodekanäle 18 und 20 über Handschuheinsätze an den Inspektionsklappen 62 in der Glovebox 86 öffnen. 7th shows a perspective view of a plant 84 for continuous microwave freeze-drying of active pharmaceutical ingredients in vials and trays according to a further particular embodiment of the present invention. Said plant 84 differs from the plant 10 essentially in that it is a glovebox 86 and the vacuum channel 12th as well as the inlet vacuum lock 30th together with the outlet vacuum lock 32 and also the areas in front of the inlet vacuum lock 30th as well as behind the outlet vacuum lock 32 (see also the description of the attachment 10 ) in the glovebox 86 are arranged. The one for the microwave single-mode channels 18th and 20th The associated microwave technology part is coupled below the vacuum channel 12th inside the glovebox 86 arranged. In addition, the glovebox 86 several side glove inserts or openings 88 for inserting glove inserts. Glove inserts enable the operating personnel 90 to intervene manually at individual process stations. In addition, the vacuum channel 12th or can be the microwave single mode channels 18th and 20th via glove inserts on the inspection hatches 62 in the glovebox 86 to open.

Es ist auch grundsätzlich denkbar, dass die vorangehend beschriebenen Anlagen als mobile Anlage an der Unterseite mit beispielsweise Rollen versehen sind. Zudem könnten die Anlagen modular aufgebaut sein.It is also fundamentally conceivable that the systems described above are provided as mobile systems on the underside with, for example, rollers. In addition, the systems could have a modular structure.

Vorzugsweise ist der Mikrowellen-Technikteil der Anlage auf einem unabhängigen Trägergestell innerhalb der Glovebox untergebracht und kann z. B. auf der Rückseite der Glovebox zu Servicezwecken z. B. auf Rollen komplett entnommen werden.Preferably, the microwave technology part of the system is housed on an independent support frame within the glovebox and can, for. B. on the back of the glovebox for service purposes z. B. can be completely removed on rollers.

In einer besonderen Ausführungsform kann die ganze Anlage auf einem eigenständigen Trägergestell auf der Rückseite der Glovebox entnommen werden.In a special embodiment, the entire system can be removed from a separate support frame on the back of the glove box.

Anhand der 8 soll eine In-Situ-Energiebilanzierung und Prozessüberwachung gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert werden. Die darin unten gezeigte Anlage 92 ist im Wesentlichen ähnlich wie die Anlage 10 in den 1 bis 4 gestaltet. Deswegen wird diesbezüglich auf die obige Beschreibung Bezug genommen bzw. verwiesen.Based on 8th an in-situ energy balance and process monitoring according to a particular embodiment of the present invention is to be explained. The system shown below 92 is essentially similar to the plant 10 in the 1 to 4th designed. Therefore, reference is made to the above description in this regard.

Über die Mikrowellen-Einkoppelelemente 22, die bewusst unten angeordnet sind, um das Handling im oberen Bereich (Sterilbereich - unten Mikrowellen-Technikbereich) durch Handschuheinsätze einer Glovebox, wie z.B. der Glovebox 86, zu ermöglichen, lässt sich ein Mikrowellenenergieprofil E (s. 8 oben) und das korrespondierende Temperaturprofil Temp (s 8 oben) nebst Feuchteprofil Feuchte für das Produkt entlang der Längsrichtung L bzw. Förderrichtung F und damit auch in Abhängigkeit von der Zeit aufbauen, welches dem idealen - maximal schnellen und produktschonenden - Trocknungsverlauf für einen bestimmten pharmazeutischen Wirkstoff entspricht. Anhand der Infrarot-Temperaturmesssonden 68 und 70 wird die Temperatur des Wirkstoffes in den Vials 76 entlang der Förderrichtung F an Referenzpunkten gemessen, um ein optimales Temperaturprofil zu überwachen.Via the microwave coupling elements 22nd that are deliberately arranged at the bottom to facilitate handling in the upper area (sterile area - below microwave technology area) using glove box inserts, such as the glovebox 86 To enable a microwave energy profile E (s. 8th above) and the corresponding temperature profile Temp (s 8th above) together with the moisture profile, moisture for the product along the longitudinal direction L. or conveying direction F. and thus also build up depending on the time, which corresponds to the ideal - as fast as possible and gentle on the product - drying process for a specific pharmaceutical active ingredient. Using the infrared temperature measuring probes 68 and 70 is the temperature of the active ingredient in the vials 76 along the conveying direction F. measured at reference points to monitor an optimal temperature profile.

Spezielle Quarzglas- bzw. Saphir-Vials oder ähnlich Infrarot-transparente Materialien haben Transmissionsbereiche, die man mit schmalbandigen Infrarot-Temperaturmesssonden im Bereich von ca. 1,8 bis 2,8 µm bzw. im Bereich 7-8µm ausnutzen kann, um direkt die Wirkstofftemperatur durch das Vial 76 zu messen.Special quartz glass or sapphire vials or similar infrared-transparent materials have transmission ranges that can be used with narrow-band infrared temperature measuring probes in the range from approx. 1.8 to 2.8 µm or in the range 7-8 µm to directly measure the Active ingredient temperature through the vial 76 to eat.

Die gemessenen Temperaturen zusammen mit der errechneten eingetragenen Mikrowellenleistung und gemessenen reflektierten Mikrowellenleistung in den verschiedenen Mikrowellenzonen bzw. -sektionen erlauben es, die absorbierte thermische Energie im beladenen Vakuum-/Trocknungskanal zu bestimmen.The measured temperatures together with the calculated entered microwave power and measured reflected microwave power in the various microwave zones or sections make it possible to determine the absorbed thermal energy in the loaded vacuum / drying channel.

Somit ermöglicht die Mikrowellen-Gefriertrocknung in einem ein- oder mehrfachen Monomode-Mikrowellenkanal eine genaue Energiebilanzierung für die Vials entlang der Förderrichtung F und die Steuerung der tatsächlich gemessenen Wirkstofftemperatur entlang der Förderrichtung F. Diese In-Situ-Energiebilanzierung und Prozessüberwachung ist ein wesentlicher Vorteil bei der Validierung neuer Trocknungsverfahren gegenüber internationalen Zulassungsstellen (z.B. FDA). Genauso wichtig, wenn nicht sogar noch wichtiger, ist die Möglichkeit der Prozessführung und -regelung, welche mit konventionellen Gefriertrocknern nicht möglich ist.Microwave freeze-drying in a single or multiple single-mode microwave channel enables precise energy balancing for the vials along the conveying direction F. and the control of the active substance temperature actually measured along the conveying direction F. . This in-situ energy balance and process monitoring is a major advantage when validating new drying processes against international approval bodies (e.g. FDA). Just as important, if not even more important, is the possibility of process management and control, which is not possible with conventional freeze dryers.

Es ist noch auf eine Besonderheit im Zusammenhang mit der Beschreibung der Anlage 92 von 8 hinzuweisen: In der Anlage ist in dem Vakuumkanal 12 bzw. den Mikrowellen-Monomodekanälen 18 und 20 zwischen den Mikrowellen-Einkoppelelementen 22 jeweils eine Filter-Platte 94 angeordnet. Durch die Einkopplung von Mikrowellenenergie an mehreren Stellen in Längsrichtung der Anlage über die Mikrowellen-Einkoppelelemente 22 findet zwischen den zu den Mikrowellen-Einkoppelelementen 22 gehörenden Mikrowellen-Sektionen ein Übersprechen (additive Überlagerung des E-Feldes) statt. Diese Sektionen sind nicht unabhängig von einer Mikrowellen-Quelle versorgt. Wenn das Absorptionsverhalten des zu trocknenden Produkts über die Wirklänge entlang der Förderrichtung F nicht komplett bis zu den Filter-Platten 94 ausreichend ist, kommt es zu Reflexionen und zu einem Stehwellenverhältnis (Minima und Maxima der Feldverteilung entlang der Förderrichtung F). Deswegen ist es von Vorteil, die Wirklänge bezogen auf das Absorptionsverhalten des zu trocknenden Produkts sowie die Mikrowellen-Energiedichte der Mikrowellen-Quelle so einzustellen, dass Reflexionen möglichst nicht auftreten. Mit anderen Worten besteht das bevorzugte Ziel, eine Unabhängigkeit der Sektionen zu erreichen. Die einzelnen Sektionen sollen zwischen den Mikrowellen-Einkoppelelementen 22 entkoppelt werden, insbesondere am Ende des Vakuumkanals, wo die MW-Energiedichte gezielt abgesenkt werden muss, um die Temperaturgrenzen in der Endtrocknung präzise zu regeln.There is one more peculiarity in connection with the description of the plant 92 from 8th point out: The system is in the vacuum channel 12th or the microwave single mode channels 18th and 20th between the microwave coupling elements 22nd one filter plate each 94 arranged. By coupling in microwave energy at several points in the longitudinal direction of the system via the microwave coupling elements 22nd takes place between the to the microwave coupling elements 22nd crosstalk (additive superposition of the E-field) takes place in the microwave sections. These sections are not supplied independently of a microwave source. When the absorption behavior of the product to be dried over the effective length along the conveying direction F. not all the way to the filter plates 94 is sufficient, there are reflections and a standing wave ratio (minima and maxima of the field distribution along the conveying direction F. ). It is therefore advantageous to set the effective length based on the absorption behavior of the product to be dried and the microwave energy density of the microwave source so that reflections do not occur as far as possible. In other words, the preferred aim is to achieve independence of the sections. The individual sections should be between the microwave coupling elements 22nd be decoupled, especially at the end of the vacuum channel, where the MW energy density has to be reduced in a targeted manner in order to precisely regulate the temperature limits in the final drying.

Eine Filter-Platte 94 ist insbesondere in der letzten Sektion vor der Auslaufvakuumschleuse sinnvoll, damit Mikrowellenenergie daran gehindert wird, in den rückwertigen Bereich, das heißt in Richtung zur Einlaufvakuumschleuse zu gelangen.A filter plate 94 is particularly useful in the last section in front of the outlet vacuum lock so that microwave energy is prevented from reaching the rearward area, i.e. in the direction of the inlet vacuum lock.

Alternativ oder zusätzlich kann man durch Verwendung von unterschiedlichen Zuckerlösungen (zum Teil wird Maltodextrin bzw. Saccharose mit geringen dielektrischen Eigenschaften verwendet - Verlustfaktor von ca. 0,1) auch Zuckerlösungen mit höheren dielektrischen Eigenschaften verwenden (z.B. Sorbitol - Verlustfaktor von ca. 10) Der höhere Verlustfaktor bewirkt eine größere thermische Umsetzung der MW-Leistung und somit eine höhere Sublimationsleistung. Die Trocknung/Sublimation läuft schneller. Somit kann der Durchsatz gesteigert werden oder die Baulänge der Anlagen verkürzt werden, weil mit einem höheren Verlustfaktor eine höhere thermische Trocknungsleistung möglich ist.Alternatively or additionally, sugar solutions with higher dielectric properties can also be used by using different sugar solutions (sometimes maltodextrin or sucrose with low dielectric properties - loss factor of approx. 0.1) (e.g. sorbitol - loss factor of approx. 10) a higher loss factor causes a greater thermal conversion of the MW output and thus a higher sublimation output. The drying / sublimation runs faster. In this way, the throughput can be increased or the overall length of the systems can be shortened, because a higher thermal drying capacity is possible with a higher loss factor.

Die vorangehend beschriebenen Anlagen können auch zur Trocknung von insbesondere essbaren Schäumen, Extrakten, Konzentraten und Pürees auf Fruchtbasis verwendet werden. Die Anlagen könnten bspw. entsprechend betrieben werden.The systems described above can also be used for drying, in particular, edible foams, extracts, concentrates and fruit-based purees. The systems could, for example, be operated accordingly.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in den beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.The features of the invention disclosed in the above description, in the drawings and in the claims can be essential both individually and in any combination for the implementation of the invention in its various embodiments.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
Anlageinvestment
1212
VakuumkanalVacuum channel
1414th
EingangsendeInput end
1616
AusgangsendeExit end
18, 2018, 20
Mikrowellen-MonomodekanäleMicrowave single mode channels
2222nd
Mikrowellen-EinkoppelelementeMicrowave coupling elements
2626th
FördereinheitenConveyor units
2727
Antriebswelledrive shaft
2828
TraysTrays
3030th
EinlaufvakuumschleuseInlet vacuum lock
3232
AuslaufvakuumschleuseOutlet vacuum lock
3434
FördereinheitDelivery unit
3535
FördereinheitDelivery unit
3636
FördereinheitDelivery unit
4040
FördereinheitDelivery unit
4242
FördereinheitDelivery unit
4444
FördereinheitDelivery unit
4646
Eingangentrance
4848
Ausgangoutput
5050
TrennschieberSlide gate valve
5252
Eingangentrance
5454
Ausgangoutput
5656
TrennschieberSlide gate valve
5858
TrennschieberSlide gate valve
6060
VakuumanschlüsseVacuum connections
6262
InspektionsklappenInspection hatches
64, 6664, 66
LängskantenLongitudinal edges
68, 7068, 70
Infrarot-TemperaturmesssondenInfrared temperature measuring probes
7373
SeitenwandSide wall
7474
LängsöffnungLongitudinal opening
7676
VialsVials
7878
VerschlusskappenSealing caps
8080
StempelplatteStamp plate
8282
InspektionsklappeInspection hatch
8484
Anlageinvestment
8686
GloveboxGlovebox
8888
Öffnungenopenings
9090
BedienpersonalOperating personnel
9292
Anlageinvestment
9494
Filter-PlatteFilter plate
FF.
FörderrichtungConveying direction
LL.
LängsrichtungLongitudinal direction

Claims (17)

Verfahren zur, vorzugsweise kontinuierlichen, Mikrowellen-Gefriertrocknung von pharmazeutischen Wirkstoffen, Schäumen, Extrakten, Konzentraten und Pürees auf Fruchtbasis in Vials (76) und Trays (28), umfassend: - Hineinfahren von Vials (76) oder Trays (28) mit zu trocknendem pharmazeutischen Wirkstoff , Schaum, Extrakt, Konzentrat oder Püree auf Fruchtbasis in eine Einlaufvakuumschleuse (30), - Kühlen des zu trocknenden Wirkstoffs, Schaumes, Extrakts, Konzentrats oder Pürees und Reduzieren von Druck in der Einlaufvakuumschleuse (30) auf ein Vakuumniveau, um den/das zu trocknende(n) Wirkstoff, Schaum, Extrakt, Konzentrat oder Püree über das Vakuum ein- oder nachzufrieren, - Überführen der Vials (76) oder Trays (28) aus der Einlaufvakuumschleuse (30) in einen nachgeschalteten Vakuumkanal (12), in dem derselbe Druck wie in der Einlaufvakuumschleuse (30) erzeugt ist, wobei in dem Vakuumkanal (12) mindestens zwei, vorzugsweise vier, sich in Längsrichtung des Vakuumkanals (12) erstreckende Mikrowellen-Monomodekanäle (18, 20) direkt nebeneinander ausgebildet sind, - Verfahren der Vials (76) oder Trays (78) in Längsrichtung (L) der Mikrowellen-Monomodekanäle (18, 20) des Vakuumkanals (12) in mehreren Etappen unter gleichzeitiger gezielter Einstrahlung von Mikrowellen mit einer vorgegebenen Mikrowellenfrequenz zur Erzeugung einer Single-Mode- bzw. Monomode-Mikrowellen-Feldverteilung, wobei jedes Mal nach Erreichen eines Etappenziels das Verfahren der Vials (76) oder Trays (28) und Einstrahlen der Mikrowellen unterbrochen wird und nur einige in Förderrichtung zuvorderste Vials (76) oder Trays (28) aus dem Vakuumkanal (12) in eine nachgeschaltete Auslaufvakuumschleuse (32), in der derselbe Druck wie im Vakuumkanal (12) erzeugt ist, überführt werden und zwischen dem Erreichen der jeweiligen Etappenziele das Vakuum in der Einlaufvakuumschleuse (30) zur Außenseite gebrochen wird und neue Vials (76) oder Trays (28) mit zu trocknendem pharmazeutischen Wirkstoff, Schaum, Extrakt, Konzentrat oder Püree auf Fruchtbasis in die Einlaufvakuumschleuse (30) überführt werden und der/das zu trocknende Wirkstoff, Schaum, Extrakt, Konzentrat oder Püree gekühlt und der Druck in der Einlaufvakuumschleuse (30) erneut auf ein Vakuumniveau reduziert wird, um den/das zu trocknende(n) Wirkstoff, Schaum, Extrakt, Konzentrat oder Püree über das Vakuum ein- oder nachzufrieren, und zwischen dem Erreichen der jeweiligen Etappenziele das Vakuum in der Auslaufvakuumschleuse (32) gebrochen wird und die Vials (76) oder Trays (28) in der Auslaufvakuumschleuse (32) aus derselben nach außen überführt werden.Process for, preferably continuous, microwave freeze-drying of Pharmaceutical active ingredients, foams, extracts, concentrates and purees based on fruit in vials (76) and trays (28), comprising: - Inserting vials (76) or trays (28) with pharmaceutical active ingredient to be dried, foam, extract, concentrate or puree on a fruit basis in an inlet vacuum lock (30), - cooling the active ingredient to be dried, foam, extract, concentrate or puree and reducing the pressure in the inlet vacuum lock (30) to a vacuum level in order to remove the active ingredient (s) to be dried, foam, Freezing the extract, concentrate or puree in or afterwards using the vacuum, - Transferring the vials (76) or trays (28) from the inlet vacuum lock (30) into a downstream vacuum channel (12), in which the same pressure as in the inlet vacuum lock (30) is generated, wherein in the vacuum channel (12) at least two, preferably four, in the longitudinal direction of the vacuum channel (12) extending microwave single mode channels (18, 20) are formed directly next to one another, - Ver move the vials (76) or trays (78) in the longitudinal direction (L) of the microwave single-mode channels (18, 20) of the vacuum channel (12) in several stages with simultaneous targeted irradiation of microwaves with a predetermined microwave frequency to generate a single-mode or monomode microwave field distribution, each time after reaching a stage goal the process of the vials (76) or trays (28) and irradiation of the microwaves is interrupted and only a few in the conveying direction foremost vials (76) or trays (28) from the Vacuum channel (12) in a downstream outlet vacuum lock (32), in which the same pressure is generated as in vacuum channel (12), and between reaching the respective stage goals, the vacuum in the inlet vacuum lock (30) is broken to the outside and new vials ( 76) or trays (28) with pharmaceutical active ingredient to be dried, foam, extract, concentrate or fruit-based puree are transferred into the inlet vacuum lock (30) and the active ingredient to be dried, foam, extract, concentrate or puree is cooled and the pressure in the inlet vacuum lock (30) is again reduced to a vacuum level in order to remove the active ingredient (s) to be dried, foam, extract, concentrate or To freeze the puree in or out using the vacuum, and between reaching the respective stage goals, the vacuum in the outlet vacuum lock (32) is broken and the vials (76) or trays (28) in the outlet vacuum lock (32) are transferred to the outside. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Mikrowellenfrequenz 915 MHz oder 2450 MHz beträgt und/oder die Breite der Mikrowellen-Monomodekanäle (18, 20) zwischen ca. 0,05 m und ca. 0,6 m beträgt und/oder die Länge der Mikrowellen-Monomodekanäle (18, 20) zwischen ca. 3 m und ca. 6 m beträgt.Procedure according to Claim 1 , the microwave frequency being 915 MHz or 2450 MHz and / or the width of the microwave single-mode channels (18, 20) being between approx. 0.05 m and approx. 0.6 m and / or the length of the microwave single-mode channels (18 , 20) is between approx. 3 m and approx. 6 m. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Temperatur des Wirkstoffes in den Vials (76) oder Trays (28) an mehreren Orten entlang der Förderrichtung F, vorzugsweise auch quer dazu, gemessen wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , the temperature of the active ingredient in the vials (76) or trays (28) being measured at several locations along the conveying direction F, preferably also transversely thereto. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Mikrowellen so eingestrahlt werden, dass die Mikrowellenintensität in Förderrichtung F im räumlichen Mittel abnimmt.Method according to one of the preceding claims, wherein the microwaves are radiated in such a way that the microwave intensity in the conveying direction F decreases in spatial mean. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Insitu-Energiebilanzierung anhand der thermisch eingetragenen Mikrowellenenergie und der vom Wirkstoff, Schaum, Extrakt, Konzentrat oder Püree in den Vials (76) oder Trays (28) aufgenommenen Mikrowellenenergie, vorzugsweise auch eine Prozessüberwachung zur zeitlichen Steuerung der Temperatur im Wirkstoff, Schaum, Extrakt, Konzentrat bzw. Püree in den Vials (76) oder Trays (28), durchgeführt wird/werden.Method according to one of the preceding claims, wherein an in-situ energy balance based on the thermally introduced microwave energy and the microwave energy absorbed by the active ingredient, foam, extract, concentrate or puree in the vials (76) or trays (28), preferably also process monitoring for time control the temperature in the active ingredient, foam, extract, concentrate or puree in the vials (76) or trays (28) is / are carried out. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Erreichen der jeweiligen Etappenziele vor dem Brechen des Vakuums in der Auslaufvakuumschleuse (32) die Vials (76) mit Verschlusskappen (78), vorzugsweise unter Verwendung einer Stempelplatte (80), zum Schutz des Inhalts der Vials vor Feuchtigkeit aus der Atmosphäre verschlossen werden.Method according to one of the preceding claims, wherein between reaching the respective stage goals before breaking the vacuum in the outlet vacuum lock (32) the vials (76) with closure caps (78), preferably using a stamp plate (80), to protect the contents of the Vials are sealed from moisture from the atmosphere. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Vakuumkanal (12), die Einlaufvakuumschleuse (30) und die Auslaufvakuumschleuse (32) in einer Glovebox angeordnet sind.Method according to one of the preceding claims, wherein the vacuum channel (12), the inlet vacuum lock (30) and the outlet vacuum lock (32) are arranged in a glove box. Anlage (10; 84; 92), insbesondere in Modulbauweise, zur, vorzugsweise kontinuierlichen, Mikrowellen-Gefriertrocknung von pharmazeutischen Wirkstoffen , Schäumen, Extrakten, Konzentraten oder Pürees auf Fruchtbasis in Vials (76) und Trays (28), aufweisend: - einen, Vakuumkanal (12) mit einem Eingangsende (14) und einem Ausgangsende (16), - eine Kühleinrichtung zum Kühlen eines zu trocknenden pharmazeutischen Wirkstoffes, Schaumes, Extrakts, Konzentrats oder Pürees, - eine Druckreduzierungseinrichtung zur Reduzierung von Druck innerhalb des Vakuumkanals (12) auf ein Vakuumniveau, um den/das zu trocknende(n) Wirkstoff, Schaum, Extrakt, Konzentrat oder Püree über das Vakuum ein- oder nachzufrieren, - mindestens zwei in dem Vakuumkanal (12) direkt nebeneinander ausgebildete, sich in Längsrichtung (L) des Vakuumkanals (12) erstreckende Mikrowellen-Monomodekanäle (18, 20), - mindestens einen Mikrowellen-Generator zur Generierung von Mikrowellen mit einer vorgegebenen Mikrowellenfrequenz, - mindestens ein Mikrowellen-Einkoppelelement (22) je Mikrowellen-Monomodekanal (18, 20), das konfiguriert ist, um von dem Mikrowellen-Generator oder einem der Mikrowellen-Generatoren mit Mikrowellen mit der Mikrowellenfrequenz gespeist zu werden, - eine Fördereinrichtung zum Verfahren von Vials (76) oder Trays (28) in Längsrichtung (L) der Mikrowellen-Monomodekanäle (18, 20) vom Eingangsende (14) zum Ausgangsende (16) des Vakuumkanals (12), - eine dem Vakuumkanal (12) vorgeschaltete Einlaufvakuumschleuse (30), - eine dem Vakuumkanal (12) nachgeschaltete Auslaufvakuumschleuse (32), - je eine Fördereinrichtung in der Einlaufvakuumschleuse (30) und der Auslaufvakuumschleuse (32) zum Verfahren der Vials (76) oder Trays (28) in den Vakuumkanal (12) hinein bzw. aus dem Vakuumkanal (12) hinaus und - eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Kühleinrichtung, Druckreduzierungseinrichtung, des mindestens einen Mikrowellen-Generators und der Fördereinrichtungen zum Verfahren der Vials (76) oder Trays (28) in den Mikrowellen-Monomodekanälen (18, 20) und in der Einlaufvakuumschleuse (30) sowie in der Auslaufvakuumschleuse (32).Plant (10; 84; 92), in particular of modular construction, for, preferably continuous, microwave freeze-drying of pharmaceutical active ingredients, foams, extracts, concentrates or purees based on fruit in vials (76) and trays (28), comprising: Vacuum channel (12) with an inlet end (14) and an outlet end (16), - a cooling device for cooling a pharmaceutical active substance, foam, extract, concentrate or puree to be dried, - a pressure reduction device for reducing pressure within the vacuum channel (12) a vacuum level to freeze or post-freeze the active ingredient (s) to be dried, foam, extract, concentrate or puree via the vacuum, - at least two in the vacuum channel (12) formed directly next to each other, in the longitudinal direction (L) of the vacuum channel (12) extending microwave single mode channels (18, 20), - at least one microwave generator for generating microwaves with a predetermined microwave frequency, - at least one microwave coupling element (22) per microwave single mode channel (18, 20), which is configured to be fed with microwaves at the microwave frequency from the microwave generator or one of the microwave generators, a conveyor device for moving vials (76) or trays (28) in the longitudinal direction (L) of the microwave single mode channels (18, 20) from the input end (14) to the output end (16) of the vacuum channel (12), - an inlet vacuum lock (30) upstream of the vacuum channel (12) - an outlet vacuum lock (32) connected downstream of the vacuum channel (12), - a conveyor device in each of the inlet vacuum lock (30) and the outlet vacuum lock (32) for moving the vials (76) or trays (28) into or into the vacuum channel (12) . out of the vacuum channel (12) and - a control device for controlling the cooling device, pressure reducing device, the at least one microwave generator and the conveying devices for moving the vials (76) or tra ys (28) in the microwave single mode channels (18, 20) and in the inlet vacuum lock (30) and in the outlet vacuum lock (32). Anlage (10; 84; 92) nach Anspruch 8, wobei die mindestens zwei Mikrowellen-Monomodekanäle (18, 20) eine gemeinsame Seitenwand (72) aufweisen, die mit einer durchgehenden Längsöffnung versehen ist.Appendix (10; 84; 92) after Claim 8 , wherein the at least two microwave single mode channels (18, 20) have a common side wall (72) which is provided with a continuous longitudinal opening. Anlage (10; 84; 92) nach Anspruch 8 oder 9, wobei jeder Mikrowellen-Monomodekanal (18, 20) viereckig, insbesondere rechteckig, ist.Appendix (10; 84; 92) after Claim 8 or 9 , each single-mode microwave channel (18, 20) being square, in particular rectangular. Anlage (10; 84; 92) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der mindestens eine Mikrowellen-Generator ein Magnetron oder eine Halbleiterquelle umfasst.Plant (10; 84; 92) after one of the Claims 8 to 10 , wherein the at least one microwave generator comprises a magnetron or a semiconductor source. Anlage (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Mikrowellenfrequenz 915MHz oder 2450 MHz beträgt und/oder die Breite der Mikrowellen-Monomodekanäle (18, 20) zwischen ca. 0,05 m und ca. 0,6 m beträgt und/oder die Länge der Mikrowellen-Monomodekanäle (18, 20) zwischen ca. 3 m und ca. 4 m beträgt.Appendix (10) according to one of the Claims 8 to 11 , the microwave frequency being 915 MHz or 2450 MHz and / or the width of the microwave single-mode channels (18, 20) being between approx. 0.05 m and approx. 0.6 m and / or the length of the microwave single-mode channels (18, 20) is between approx. 3 m and approx. 4 m. Anlage (10; 84; 92) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei sie mehrere Temperaturmesseinrichtungen entlang der Förderrichtung F, vorzugsweise auch quer dazu, zur Messung der Temperatur des Wirkstoffes in dem Vials (76) oder Trays (28) aufweist.Plant (10; 84; 92) after one of the Claims 8 to 12th , wherein it has several temperature measuring devices along the conveying direction F, preferably also transversely thereto, for measuring the temperature of the active substance in the vials (76) or trays (28). Anlage (10; 84; 92) nach Anspruch 13, wobei sie eine Energiebilanzierungseinrichtung zur Insitu-Energiebilanzierung anhand der thermisch eingetragenen Mikrowellenenergie und der vom Wirkstoff, Schaum, Extrakt, Konzentrat oder Püree in den Vials (76) oder Trays (28) aufgenommenen Mikrowellenenergie, vorzugsweise auch eine Prozessüberwachungseinrichtung zur zeitlichen Steuerung der Temperatur im Wirkstoff, Schaum, Extrakt, Konzentrat oder Püree in den Vials (76) oder Trays (28), aufweist.Appendix (10; 84; 92) after Claim 13 , whereby they have an energy balancing device for in-situ energy balancing based on the thermally introduced microwave energy and the microwave energy absorbed by the active ingredient, foam, extract, concentrate or puree in the vials (76) or trays (28), preferably also a process monitoring device for time control of the temperature in Active ingredient, foam, extract, concentrate or puree in the vials (76) or trays (28). Anlage (10; 84; 92) nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei sie eine Verschlusskappenaufpresseinrichtung, insbesondere eine Stempelplatte (80), zum Aufpressen einer Verschlusskappe (78) auf die Vials (76) in der Auslaufvakuumschleuse (32) zum Schutz des Inhalts der Vials vor Feuchtigkeit aus der Atmosphäre aufweist.Plant (10; 84; 92) after one of the Claims 8 to 14th wherein it has a closing cap press-on device, in particular a stamp plate (80), for pressing a closing cap (78) onto the vials (76) in the outlet vacuum lock (32) to protect the contents of the vials from moisture from the atmosphere. Anlage (10; 84; 92) nach einem der Ansprüche 8 bis 15, wobei sie eine Fördereinrichtung zum Verfahren der Vials (76) oder Trays (28) in die Einlaufvakuumschleuse (30) hinein und/oder eine Fördereinrichtung zum Verfahren der Vials (76) oder Trays (28) aus der Auslaufvakuumschleuse (32) heraus aufweist.Plant (10; 84; 92) after one of the Claims 8 to 15th , wherein it has a conveyor device for moving the vials (76) or trays (28) into the inlet vacuum lock (30) and / or a conveyor device for moving the vials (76) or trays (28) out of the outlet vacuum lock (32). Anlage (84) nach einem der Ansprüche 8 bis 16, wobei sie eine Glovebox (86) aufweist und der Vakuumkanal (12) sowie die Einlaufvakuumschleuse (30) nebst der Auslaufvakuumschleuse (32) in der Glovebox (86) angeordnet sind.Plant (84) according to one of the Claims 8 to 16 , wherein it has a glove box (86) and the vacuum channel (12) and the inlet vacuum lock (30) together with the outlet vacuum lock (32) are arranged in the glove box (86).
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