Hybrid Extruder im Miniaturmaßstab

Während einer Formulierungsentwicklung stehen nur geringe und vielfach teure Wirk- oder Zielstoffmengen zur Verfügung. Andererseits sind viele Formulierungsversuche notwendig, um eine optimale Rezeptur zu finden. Diese Voraussetzungen bedürfen Extrusionsmöglichkeiten in ressourcenschonendem Miniaturmassstab, dessen Vorteile in der Pharmaindustrie sowie in der Nahrungsmittel-, Kosmetik-, Farb- und Kunststoffindustrie zu tragen kommen. Der parallele Doppelwellen Mini-Extruder Hybrid der Firma Three-Tec weist dank eines Leervolumens ab nur 1.2 cm 3 bei 5 mm Schneckendurchmesser (L/D = 15:1), einen sehr geringen Wirk- oder Zielstoffverbrauch auf. Dank universeller Verwendung der Heizkartuschen, Kühlungen, Düsenplatten, Druck- und Temperatursensoren bietet er die Flexibilität innerhalb weniger Minuten auf 5, 9 oder 12 mm Schneckendurchmesser umzurüsten. Der Anwendungsbereich wird somit, im Gegensatz zu herkömmlichen Extrudern, vergrößert. Die Ergebnisse sind optimal für eine reproduzierbare Hochskalierung oder Runterskalierung einsetzbar. Die Ansteuerung der beiden Wellen geschieht über ein einziges, zentrales Bedienpanel. Sämtliche Three-Tec-Peripheriegeräte wie Dosiersysteme, Förderband, Heißabschlag, Granulator, Wasserbad oder Spheronizer sind sowohl für Standard- Extruder als auch für die Hybrid-Linie oder als Einzelanwendung anwendbar.

Anwenderbericht: Dr. Rolf Brickl Pharma Consulting (vormals pharmazeutische Entwicklung Boehringer Ingelheim): “Als Laborleiter einer Einheit, die ausschließlich Problemwirkstoffe unmittelbar nach Entwicklungsbeginn bearbeitete, standen stets nur sehr geringe Wirkstoffmengen zur Verfügung. Andererseits müssen aber zur erfolgreichen Problemlösung zahlreiche Formulierungsversuche durchgeführt werden, das heißt pro Versuch stehen nur minimale Wirkstoffmengen zur Verfügung. Ich war stets auf der Suche nach Miniaturgeräten, zum Beispiel auch für die Extrusion. Schließlich fiel mir auf der Powtech ein Doppelschnecken-Flachbodendosiergerät mit nur 12 mm Schneckendurchmesser der Firma Three-Tec auf.“ Bei einem Besuch bei Three-Tec bestellte Dr. Brickl schließlich einen Prototypen mit einem einfachen zylindrischen Barrel mit einem L:D Verhältnis von 15:1 mit Triclampanschlüssen auf beiden Seiten, um rasche Verbindung mit dem Antrieb und der Düsenplatte zu ermöglichen, ohne Heizung und einfacher Steuerung. Bereits die ersten Versuche verliefen sehr erfolgreich. Die Vorteile der Miniextruder von Three-Tec zeigten sich laut Dr. Brickl in Hunderten von Extrusionsversuchen:

• Flexibel und vielseitig einsetzbar, großer Leistungsbereich.
• Effiziente Hochskalierung.
• Durch geringe Größe und Gewicht sind die Miniextruder vielseitig einsetzbar und lassen sich bei Arbeiten mit hochaktiven/toxischen Wirkstoffen auch in Isolatoren unterbringen.
• Hohe Ausbeuten, da nur sehr geringe Restmengen verbleiben.
• Infolge des kontinuierlichen Prozesses lassen sich auch mit Kleinextrudern bei Bedarf größere Mengen herstellen.
• Die Miniextruder ermöglichen Kleinstansätze und reduzieren die benötigten Wirkstoffmengen drastisch.
• Umweltfreundlich und wirtschaftlich.
• Schnell, zuverlässig und lösungsmittelfrei (bei Schmelzextrusion).
• Trockene Verarbeitung (bei Schmelzextrusion).
• Einfache Montage, Demontage und Reinigung.
• Kurze Anlaufzeiten aufgrund der kleinen Barrels.
• Keine Dichtigkeits-/Kontaminierungsprobleme durch Barrels aus einem Stück.
• Die Barreleinschnitte ermöglichen steile Temperaturgradienten zwischen den verschiedenen Segmenten.
• Durch das optimale Barrel- und Schneckendesign können die Extrusionstemperaturen bei Schmelzextrusion im Vergleich zu anderen Miniextrudern um bis zu 20 °C abgesenkt werden, d.h. die Temperaturbelastung ist deutlich geringer.
• Durch die kurzen Umrüstzeiten kann die Zahl an Extrusionsversuchen im Vergleich zu konventionellen Extrudern um den Faktor 3 bis 4 gesteigert werden.

“Diese rasche und erfolgreiche Entwicklung war nur durch die enge Zusammenarbeit eines Anwendungslabors mit komplexen Fragestellungen, die rasches und flexibles Reagieren erforderten und der Bereitschaft von Three-Tec rasch und flexibel neue Ideen umzusetzen, möglich,” so das Fazit von Dr. Brickl.

Three-Tec führt am 12. März 2015 einen Workshop mit Schwerpunkt Dosiertechnik und Extrusion im Miniaturmaßstab durch und stellt eine komplette Fertigungslinie mit Dosiersystem, Extruder, Förderband und Granulierung im High Containment vor. Interessierte sind herzlich eingeladen.