DE19856381C2

DE19856381C2 - Verfahren zur Herstellung von Kapseln

Info

Publication number: DE19856381C2
Application number: DE19856381A
Authority: DE
Inventors: Gunter M Voss
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-09-14
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 2001-02-08
Anticipated expiration: 2018-12-08
Also published as: DE19856381A1; KR20010024647A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Kapseln, deren Mantelmaterial aus Weichgelatine, Stärke oder dgl. besteht, und die mit wenigstens einem Füllgut, wie einem Wirk- und/oder Geschmacksstoff gefüllt sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sowie auf eine Verwendung dieser Vorrichtung, wie sie aus der US 3 032 950 A bekannt sind.

Derartige Kapseln sind beispielsweise Gelatinekapseln, die als Träger für Wirkstoffe aller Art im pharmazeutischen Bereich eingesetzt werden. Wei tere Beispiele sind Pellets oder Lebensmittel, wie Bonbons aus einer Zuc kerschmelze mit einem oder mehreren zusätzlichen Geschmacksstoffen.

Bei einem Verfahren nach dem Stand der Technik zur Herstellung derarti ger Kapseln werden zunächst zwei Gelatinebänder hergestellt, die noch ca. 30% Wassergehalt besitzen. Die beiden Gelatinebänder werden zwi schen zwei Walzen mit Mulden zusammengeführt, wobei die Mulden, je halbseitig erhabene Kanten zum Quetschen der Gelatine aufweisen. Die Füllung mit Wirkstoffen erfolgt über einen "Keil", der im unteren Bereich entsprechend den vorbeigeführten Mulden Kanäle besitzt, aus denen im Takt das Füllgut bzw. der Wirkstoff gepumpt wird. Der Keil, der auch als Wirkstoff-Segment bezeichnet wird, "schwimmt" quasi auf einer dünnen Ölschicht auf den beiden Walzen, die wiederum zum Keil hin durch die beiden Gelatinebänder getrennt sind.

Auf diese Weisen können die Kapseln luftfrei gefüllt werden. Anschließend werden die Kapseln in einem zeitraubenden Verfahren getrocknet.

Dieses bekannte Verfahren zur Herstellung von Kapseln und insbesondere von Weichgelatinekapseln weist eine Reihe von Nachteilen auf:

1. Es können nur ölhaltige Flüssigkeiten eingesetzt werden, da ethanoli sche Zubereitungen mit der Zeit durch die Gelatinehülle diffundieren.
2. Gleiches gilt für wässrige Zubereitungen, da diese die Gelatinehülle anlösen würden.
3. Hochzähe Wirkstoffe bilden beim Einpumen oft einen nicht abreissen den "Faden", der sozusagen die Kapseln vor dem Trennen aus dem auszustanzenden Gelatine-Gitterband untereinander verbindet. An die ser Stelle erhält die Kapsel eine unerwünschte Kapillare, aus der (durch osmotische Kraft) später die Füllung heraustreten kann.

Weiterhin ist nachteilig, daß vergleichsweise viel Material aus dem Band - nämlich das nach dem Ausstanzen der mehreren nebeneinander herge stellten Kapseln verbleibende "Gelatinegitter" - nicht für die Kapseln ver wendet wird, sondern als Abfall anfällt, der teuer und umständlich entsorgt werden muß.

Eine Vorrichtung zur Herstellung von "nahtlosen" Gelatinekapseln ist unter dem Namen "globex mark II capsulator" bekannt; diese bekannte Vorrich tung arbeitet nach dem sog. Tropf- bzw. Blasenverfahren. Bei dieser Vor richtung wird eine Doppelkapillare verwendet, aus der durch pulsierende Pumpstöße Gelatinelösung mit dem Wirkstoff in ein mit Öl gefülltes Kühl bad getropft wird. Die einzelnen Tropfen bilden im Kühlbad die Kapseln. Dieses Verfahren ist fast ausschließlich zur Verkapselung von Ölen geeig net.

Eine weitere Vorrichtung zur Herstellung von Gelatinekapseln ist die Nor ton-Verkapselungs-Maschine, bei der Formteile, die in etwa wie Susposito riengießformen aufgebaut sind, zur Abtrennung der Kapseln aus einem Weichgelatineband verwendet werden. Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist neben dem komplizierten Aufbau, der einen schnellen Betrieb und damit einen hohen Ausstoß erschwert, die vergleichsweise hohe Abfallmenge, die aufgrund der parallelen Herstellung mehrerer Kapseln nebeneinander anfällt und die entsorgt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrich tung zur Herstellung von Kapseln anzugeben, mit denen aus weitgehend beliebigen Mantelmaterialien und Füllstoffen Kapseln hergestellt werden können, ohne daß Abfallmaterial in nennenswerter Menge anfallen würde.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist Gegenstand der Ansprüche 11 folgende.

Erfindungsgemäß wird das Mantelmaterial als Strang gefördert wird, des sen Außenkontur dem größten Querschnitt der herzustellenden Kapsel entspricht. Zur Abtrennung der mit Füllgut gefüllten Kapseln aus dem mit Füllgut gefüllten Strang wird eine Abtrenn-Ventileinheit verwendet, die ei nen Kanal für den Strang aufweist, der gesteuert geöffnet und geschlossen wird.

Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise, bei der die Kapseln nach einander aus einem Strang gefertigt werden, wird anders als bei den Ver fahren, die Bänder verwenden, aus denen gleichzeitig mehrere Kapseln "ausgestanzt" werden, in "Form eines Gitters" anfallende Mantelmaterial abfall, vermieden. Da aufgrund der Verwendung einer Abtrenn-Ventil einheit der Strang praktisch kontinuierlich gefördert werden kann, können dennoch hohe Stückzahlen an gefertigten Kapseln erreicht werden. Da die erfindungsgemäße Vorrichtung vergleichsweise kostengünstig ist, können zur Erhöhung der Stückzahlen - bei Bedarf - mehrere Stränge parallel gefertigt werden.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist zumindest zwischen der Förder pumpe(n) für das Füllgut bzw. die Füllgüter und der jeweiligen zentralen Düse ein Ventil vorgesehen, das den Förderweg für das Füllgut öffnet und schließt. Dieses Ventil kann insbesondere ein Proportionalventil sein:

Hierdurch ist es möglich, das Ausbringen des Füllstoffs durch die entspre chende Düse immer wieder kurz anzuhalten, so daß der Füllstoff bereits vor dem Abtrennen in der Abtrenn-Ventileinheit vollständig von Mantelma terial umgeben ist. Damit ist der Füllstoff quasi als Kern in das Mantelmate rial eingelagert.

Zur Durchführung des erfindungs gemäßen Verfahrens können prinzi piell Vorrichtungen eingesetzt werden, wie sie in ähnlicher Weise für die Herstellung von Teigwaren aus der US 4,251,201 bekannt sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die zur Durchführung dieses Verfahrens eingesetzte Vorrichtung können nicht nur zur Herstellung von Weichgelatinekapseln, sondern zur Herstellung von mit wenigstens einem Wirkstoff und/oder Geschmacksstoff gefüllten Kapseln mit nahezu beliebigen Mantelschichten verwendet wer den: So kann wenigstens eine Mantelschicht aus Weichgelatine, Stärke, Schmelzen und insbesondere Zuckerschmelzen und ihre Substituten be stehen. Auch ist es möglich, Kapseln zu fertigen, die mehrere Mantel schichten - gegebenenfalls mit dazwischen eingelagerten unterschiedli chen Wirkstoffen - aufweisen.

Darüberhinaus können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Füll stoffe verarbeitet werden, die mit herkömmlichen Verfahren nicht verar beitet werden können.

So können nicht nur "einfache" Ringdüseneinheiten, sondern auch Mehr fachdüsen, wie Ring-Doppeldüse zum Befüllen des "äußeren Mantelmate rial-Schlauchs" eingesetzt werde:

Hierbei befindet sich im Mittelpunkt die Befüllungsdüse; diese ist außen von einer zweiten Ring-Düse umgeben, aus der rechnergesteuert insbe sondere über ein Proportionalventil Sekundenbruchteile vorab eine flüssige Substanz austritt bzw. ausgepumpt wird, in deren Mittelpunkt, ebenfalls rechnergesteuert, der eigentliche Wirkstoff den vom Mantelmaterial, das durch eine äußere Ringdüse austritt, eingeschlossenen Hohlraum füllt.

Die äußere Ringdose dosiert nach Beenden des Füllvorgangs noch wenige Sekundenbruchteile länger die "Isollerschicht" ein, die damit die Gelatine kapsel und den Füllstoff trennt, da sie den Füllstoff im Inneren der Gelati nekapsel umhüllt.

Die äußere Trennsubstanz ist von der Zusammensetzung so zu gestalten, daß sie einmal ethanolische Substanzan und einmal wässrige Substanzen (als eigentliche Füllung) von der Gelatine isolieren kann.

Weiterhin kann eine Ring-Doppeldüse eingesetzt werden, bei der insbe sondere ein Doppelproportionalventil, welches einmal die Mitteldüse mit dem eigentlichen Wirkstoff taktweise versorgt und dabei den Fadenabriß alternativ wie folgt realisiert:

a) Nach dem Hauptfüllvorgang (über die Innendüse) erfolgt nach diesem um Sekundenbruchteile zeitlich versetzt, das Abdosieren - insbeson dere über das zweite rechnergesteuerte integrierte Piezo-Ventil - einer geeigneten Trennsubstanz, die auch aus einer flüssigen Gelatine masse besteben kann.
b) Nach dem Abdosieren der zähen Hauptsubstanz kann über das zweite Proportional-Ventil (ebenfalls rechnergesteuert) auch Sekundenbruch teile versetzt und/oder in den Füllvorgang (am Ende) hinein, ein Vaku um angelegt worden. Es wird also von der zähen Substanz im Düsen austrittsbereich etwas zurückgesaugt und zwar soviel, daß sich der Faden nicht bilden kann.

Die beiden letzt genannten Vorgänge können auch inversiv betrieben wer den.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Er findungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben, auf die im übrigen hinsicht lich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfin dungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrich tung,

Fig. 2a-2f Darstellungen zur Erläuterung der Funktionsweise der erfin dungsgemäß ausgebildeten Abtrenn-Ventileinheit, und

Fig. 3a-3h Darstellungen zur Erläuterung der Funktionsweise des Hub balkenvorschub-Förderers.

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrich tung, bei der ohne Beschränkung der Allgemeinheit die Kapseln K aus ei nem einzigen Mantelmaterial M und einem einzigen Füllgut F hergestellt werden, das selbstverständlich aus einem Wirk- und/oder Geschmacks stoff-Gemisch bestehen kann.

Eine Pumpe 11 fördert das Mantelmaterial aus einem (Vorrats)-Behälter 21 zu einem Rohr 3. Innerhalb des Rohres befindet sich eine nicht darge stellte Ringdüse, durch deren ringförmigen Auslaß das Mantelmaterial in die eigentliche "Zusammenführstrecke" im Rohr 3 austritt, deren Innen durchmesser in etwa dem größten Außendurchmesser der herzustellenden Kapseln entspricht.

Eine Pumpe 12 fördert das Füllgut F aus einem Behälter 22 zu einem Pro portionalventil 4, dessen Augang mit der zentralen Öffnung der Ringdüse verbunden ist, so daß das Füllgut F in den zentralen, vom Mantelmaterial M umgebenen Bereich der "Zusammenführstrecke" des Rohrs 3 gefördert wird. Damit kann die Förderung des Füllstoffs immer wieder kurz gestoppt werden, so daß - wie bereits ausgeführt - der Füllstoff in der "Zusam menführstrecke" als Kern in das Mantelmaterial eingelagert ist.

Zur Bildung von Kapseln aus dem in der Zusammenführstrecke befindli chen und mit Füllgut-Kernen gefüllten Mantelmaterial ist am Ende des Rohrs 3 (in Fig. 1 rechts) eine Abtrenn-Ventileinheit 5 angeordnet, die ebenfalls einen Kanal für den Strang aufweist, den eine nicht gezeigte Steuereinheit in der nachfolgend in Verbindung mit Fig. 2 noch beschrie benen Weise öffnet und schließt.

Die Steuereinheit kann auch die anderen Elemente der Vorrichtung, wie die Pumpen 11 und 12 und das Proportionalventil 4 sowie den nachste hend beschriebenen Förderer steuern. Insbesondere kann die Steuerein heit das Einbringen des oder der Füllgüter in den Strang in Relation zur Betätigung der Abtrenn-Ventileinheit steuern.

Aus der Abtrenn-Ventileinheit 5 gelangen die Kapseln auf einen Hubbal kenvorschub-Förderer 6, der in Verbindung mit Fig. 3 noch beschrieben werden wird, und von dem die Kapseln zu einem Bad 7 gefördert werden, das die Kapseln K kühlt und gegebenenfalls - beispielsweise bei Weich gelatinekapseln - beölt. Im allgemeinen Fall werden die Kapsein in einem Auffangbehälter gewaschen und gegebenenfalls mit einem Trennmittel versehen.

In den folgenden Figuren sind gleiche Teile wie in Fig. 1 mit denselben Be zugszeichen versehen, so daß auf eine erneute Vorstellung verzichtet wird.

Die Fig. 2a-2f zeigen die Funktionsweise der Abtrenn-Ventileinheit 5. Links in den Figuren ist jeweils ein Längsschnitt durch das Rohr 3 und die Abtrenn-Ventileinheit 5 dargestellt. Mit 4' ist die Position der Ringdüse schematisch dargestellt.

Wie die Aufsicht in den rechten Teilfiguren der Fig. 2 zeigt, weist die Abtrenn-Ventileinheit 5 eine Reihe von Schiebern 51 auf, die bei dem ge zeigten Ausführungsbeispiel von jeweils einem Aktuator 52 betätigt wer den. Der Aktuator 52 verschiebt den ihm jeweils zugeordneten Schieber 51 in Radialrichtung des Kanals. Die Aktuatoren können elektromagnetisch, magnetostriktiv oder piezoelektrisch betätigte Aktuatoren sein. In den Fig. 2 ist schematisch angedeutet, daß die Aktuatoren aus einem Doppel stapel von Piezoelementen bestehen, die durch gegensätzlich ausgelenkt werden.

Anstelle von in Radialrichtung verschiebbaren Schiebern können auch schwenkbare Lamellen verwendet werden, die ähnlich einer Irisblende aufgebaut sind.

Die Steuereinheit steuert die einzelnen Aktuatoren 52 so an, daß die Ven tileinheit 5 den Kanal derart freigibt, daß sich die Ventilöffnung von der Mitte des Kanals aus gesteuert nach außen vergrößert bzw. wieder ver kleinert.

Fig. 2a zeigt die Vorrichtung in dem Zustand, in dem die Schieber 51 den Kanal im Rohr 3 vollständig verschließen.

Fig. 2b zeigt den Zustand, in dem die Schieber 51 beginnen, die Ventilöff nung O freizugeben, so daß der Kapselanfang austreten kann. Bei geeig neter Ansteuerung des Ventils 4 für das Füllgut F besteht der Kapselan fang aus Mantelmaterial M.

Fig. 2c zeigt den Zustand, in dem die Schieber 51 die Ventilöffnung O voll ständig freigegeben hat, so daß die Kapsel austreten kann.

Fig. 2d zeigt den Fall, daß die Kapsel fast vollständig ausgetreten ist.

Fig. 2e zeigt den Fall, daß die Schieber 51 beginnen, die Ventilöffnung O wieder zu verschließen.

Fig. 2f zeigt den Fall, daß die Schieber 51 die Ventilöffnung wieder ver schlossen haben und die Kapsel K mit einem Wirkstoffkern F, der von ei nem Mantel M umgeben ist, vollständig gefertigt ist. Die Kapsel K wird dann von dem im Anschluß an die Abtrenn-Ventileinheit 5 vorgesehenen Hubbalkenvorschub-Förderer 6 übernommen.

Der Förder- und Formungsvorgang - durch den Memoryeffekt in der Gela tine - für die hergestellten Kapseln ist in den Fig. 3a bis 3h dargestellt, die die Übernahme der Kapseln K und die Förderung zu dem in den Fig. 3 nicht dargestellten Bad in verschiedenen Phasen zeigen. Dabei ist in den Figuren oben eine Aufsicht und unten eine Seitenansicht dargestellt.

Bezüglich Einzelheiten wird auf die Figuren verwiesen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Kapseln, deren Mantelmaterial aus Weichgelatine, Stärke oder dgl. besteht, und die mit wenigstens einem Füllgut, wie einem Wirk- und/oder Geschmacksstoff gefüllt sind, bei dem

- das Füllgut in das Mantelmaterial eingebracht wird, und
- anschließend die mit Füllgut gefüllten Kapseln hergestellt werden,

dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelmaterial als Strang geför dert wird, dessen Außenkontur dem größten Querschnitt der herzu stellenden Kapsel entspricht, und
daß zur Abtrennung der mit Füllgut gefüllten Kapseln aus dem mit Füllgut gefüllten Strang eine Abtrenn-Ventileinheit verwendet wird, die einen Kanal für den Strang aufweist, der gesteuert geöffnet und ge schlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinheit den Kanal derart frei gibt, daß sich die Öffnung von einem bestimmten Punkt und insbeson dere der Mitte des Kanals aus gesteuert nach außen vergrößert.

3. Verfähren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Strangs und zum Ein bringen des Füllguts in das oder die Mantelmaterialien wenigstens ei ne Ringdüseneinheit verwendet wird, die wenigstens eine zentrale Dü se für Füllgut und wenigstens eine ringförmige Düse für das oder die Mantelmaterialien aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Förderpumpen das oder die Man telmaterialien und das oder die Füllgüter zur der bzw. den Ringdüsen einheiten fördern.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwischen der Förderpum pe(n) für das Füllgut bzw. die Füllgüter und der jeweiligen zentralen Düse ein Ventil vorgesehen ist, das den Förderweg für das Füllgut öff net und schließt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Ventil ein Proportionalventil ver wendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Mantelmaterialien verwendet werden, und daß Kapseln mit einem schichtweisen Aufbau aus den unterschiedli chen Mantelmaterialien hergestellt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Abtrenn- Ventileinheit ein Hubbalkenvorschub-Förderer die hergestellten Kap seln einzeln fördert.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubbalkenvorschub-Förderer die Kapseln zusätzlich formt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapseln in einem Auffangbehälter gewaschen und gegebenenfalls mit einem Trennmittel versehen wer den.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprü che 1 bis 10, gekennzeichnet durch

- wenigstens eine Ringdüseneinheit, die zur Bildung eines mit einem oder mehreren Füllgütern gefüllten Strangs wenigstens eine zentrale Düse für Füllgut und wenigstens eine ringförmi ge Düse für das oder die Mantelmaterialien aufweist,
- eine Abtrenn-Ventileinheit, die einen Kanal für den Strang ge steuert öffnet und schließt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Pumpen vorgesehen sind, die aus Vor ratsbehältern das oder die Mantelmaterialien und das oder die Füllgü ter zu der oder den Ringdüsen fördern.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinheit vorgesehen ist, die den Öffnungs- und Schließvorgang der Abtrenn-Ventileinheit steuert.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit das Einbringen des oder der Füllgüter in den Strang in Relation zur Betätigung der Ab trenn-Ventileinheit steuert.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrenn-Ventileinheit eine Reihe von Schiebern oder schwenkbaren Lamellen aufweist, die von wenig stens einem Aktuator betätigt werden.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schieber in Radialrichtung des Kanals verschiebbar ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als ein Aktuator vorgesehen ist, so daß die Lamellen bzw. Schieber zumindest teilweise unabhängig voneinander betätigbar sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Aktuatoren elektromagne tisch, magnetostriktiv oder piezoelektrisch betätigte Aktuatoren sind.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hubbalkenvorschub-Förderer die abgetrennten Kapseln aufnimmt und formt.

20. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19 zur Herstellung von mit wenigstens einem Wirkstoff und/oder Ge schmacksstoff gefüllten Kapseln mit wenigstens einer Mantelschicht aus Weichgelatine, Stärke, Schmelzen und insbesondere Zucker schmelzen und ihre Substitute.