Hybride extruder op miniatuurformaat

Tijdens de ontwikkeling van een formulering staan slechts beperkte en vaak dure werk- of doelstoffen tot de beschikking. Aan de andere kant zijn veel formuleringsexperimenten nodig om een optimale samenstelling te vinden. Deze voorwaarden vereisen extrusiemogelijkheden op een milieuvriendelijk miniatuurformaat, waarvan de voordelen in de farmaceutische industrie evenals in de voedingsmiddelen-, cosmetica-, verf- en kunststofindustrie tot hun recht komen. De parallelle dubbele-wals mini-extruder hybrid van het bedrijf Three-Tec beschikt dankzij een leegvolume van slechts 1,2 cm³ bij een schroefdiameter van 5 mm (L/D = 15:1) over een zeer laag verbruik van werk- of doelstoffen. Dankzij het universeel gebruik van verwarmingspatronen, koelingen, spuitmonden, druk- en temperatuursensoren biedt hij de flexibiliteit om binnen enkele minuten te worden omgebouwd naar een schroefdiameter van 5, 9 of 12 mm. Het toepassingsgebied wordt hierdoor, in tegenstelling tot conventionele extruders, uitgebreid. De resultaten zijn optimaal voor reproduceerbare opschaling of afschaling. De bediening van de twee assen gebeurt via één centraal bedieningspaneel. Alle perifere apparatuur van Three-Tec, zoals doseersystemen, transportsystemen, warmteregelingen, granulators, waterbaden of spheronizers, zijn zowel geschikt voor standaard extruders als voor de hybrid-lijn of voor enkelvoudig gebruik.

Gebruikersrapport: Dr. Rolf Brickl Pharma Consulting (voorheen farmaceutische ontwikkeling Boehringer Ingelheim): “Als laboratoriumleider van een eenheid die uitsluitend probleemwerkstoffen direct na de ontwikkeling behandelde, stonden altijd slechts zeer kleine hoeveelheden werkstoffen tot de beschikking. Aan de andere kant moeten voor een succesvolle probleemoplossing talloze formuleringsexperimenten worden uitgevoerd, dat wil zeggen dat per experiment slechts minimale hoeveelheden werkstoffen beschikbaar zijn. Ik was altijd op zoek naar miniatuurapparatuur, bijvoorbeeld ook voor extrusie. Uiteindelijk viel mijn oog op de Powtech op een dubbele-schroef vlakbodem doseerapparaat met slechts 12 mm schroefdiameter van het bedrijf Three-Tec.” Tijdens een bezoek aan Three-Tec bestelde Dr. Brickl uiteindelijk een prototype met een eenvoudige cilindrische barrel met een L:D-verhouding van 15:1 met Triclamp-aansluitingen aan beide zijden, om snelle verbinding met de aandrijving en de spuitmondplaat mogelijk te maken, zonder verwarming en met eenvoudige besturing. De eerste experimenten verliepen zeer succesvol. De voordelen van de mini-extruders van Three-Tec werden volgens Dr. Brickl duidelijk zichtbaar in honderden extrusieproeven:

• Flexibel en veelzijdig inzetbaar, groot prestatiebereik.
• Efficiënte opschaling.
• Door de kleine afmetingen en het gewicht zijn de mini-extruders veelzijdig inzetbaar en kunnen ze bij werkzaamheden met hoogactieve/toxische werkstoffen ook in isolatoren worden geplaatst.
• Hoge opbrengsten, omdat slechts zeer geringe resthoeveelheden achterblijven.
• Door het continue proces kunnen bij behoefte ook grotere hoeveelheden worden geproduceerd met kleine extruders.
• De mini-extruders maken kleine monsters mogelijk en verminderen de benodigde werkstoffhoeveelheden drastisch.
• Milieuvriendelijk en economisch.
• Snel, betrouwbaar en zonder oplosmiddelen (bij smeltextrusie).
• Droge verwerking (bij smeltextrusie).
• Eenvoudige montage, demontage en reiniging.
• Korte opstarttijden vanwege de kleine barrels.
• Geen dichtheids- of contaminatieproblemen door barrels uit één stuk.
• De barrel-insnijdingen maken steile temperatuurgradiënten tussen de verschillende segmenten mogelijk.
• Dankzij het optimale barrel- en schroefontwerp kunnen de extrusietemperaturen bij smeltextrusie tot 20 °C lager worden vergeleken met andere mini-extruders, dat wil zeggen dat de temperatuurbelasting aanzienlijk minder is.
• Door de korte omsteltijden kan het aantal extrusieproeven in vergelijking met conventionele extruders worden verdrievoudigd tot verviervoudigd.

“Deze snelle en succesvolle ontwikkeling was alleen mogelijk door de nauwe samenwerking van een toepassingslaboratorium met complexe vraagstukken, die snel en flexibel reageren vereisten, en door de bereidheid van Three-Tec om snel en flexibel nieuwe ideeën te implementeren,” aldus het oordeel van Dr. Brickl.

Three-Tec organiseert op 12 maart 2015 een workshop met de focus op doseertechniek en extrusie op miniatuurformaat en presenteert een complete productielijn met doseersysteem, extruder, transportsysteem en granulering in high containment. Geïnteresseerden zijn van harte uitgenodigd.