Projekt 02560/01

Emissionsfreies Coating-Verfahren für die pharmazeutische, chemische und Lebensmittelindustrie

Projektdurchführung

Glatt GmbH
Postfach 42
79589 Binzen

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Beschichtung von Partikeln, insbesondere Tabletten und Pellets in der pharmazeutischen Industrie, erfolgt aufgrund der spezifischen Vorteile der Prozeßgestaltung sowie der Produktqualität mit Hilfe von organischen Lösemitteln. Da die zum Beschichten eingesetzten Anlagen überwiegend veraltet sind sowie in der Regel im Frischluft-Fortluft-Prinzip ohne Lösemittel-Rückgewinnungssysteme betrieben werden, entstehen Emissionsprobleme beim Anwender. Ziel des Projektes war die Entwicklung eines emissionsfreien Coating-Verfahrens sowie der Aufbau eines Prototypen nach dem Vakuum-Wursterprinzip mit dem erstmals eine vollständige Rückgewinnung der eingesetzten organischen Lösemittel möglich ist.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Entwicklungsarbeiten unterteilten sich in drei Phasen:
I. Verfahrenstechnische Auslegung
II. Aufbau des Prototypen
III. Erprobung und Optimierung des Prototypen

Zunächst wurde die Verfahrensentwicklung im Labormaßstab im Rahmen von grundlagenorientierten Untersuchungen zur generellen Erforschung des Wurstersystems für den Betrieb im Vakuum-Wirbelschichtbetrieb durchgeführt. Anhand verschiedener Versuchsaufbauten wurde eine neuartige Hochdruckdüse entwickelt. Schwerpunktmäßig wurden die Versuche an einer Laboranlage mit Placebo-Pellets sowie verschiedenen Beschichtungen durchgeführt. Um die Verfahrensparameter sowie die Anlagendimensionierung zu ermitteln, die zur Erzielung eines gleichmäßigen, fehlerfreien Auftrages/Films notwendig sind. Die wichtigsten Verfahrensparameter wurden im Rahmen eines statistischen Faktorenversuchsplanes erarbeitet.
Ausgehend von den Grundlagenversuchen wurde anschließend die Berechnung der Systembaugruppen und deren Dimensionierung entwickelt. Ein RI-Schema der Apparatetechnik wurde für das in den Grundlagenversuchen ermittelte optimale Verfahren und der hierzu notwendigen Komponenten erstellt. Die Einzelkomponenten wurden festgelegt, berechnet und konstruiert. Die Fertigung des Prototypen erfolgte sowohl intern als auch mit Unterstützung von Zulieferfirmen.

Darüber hinaus ergaben sich umfangreiche Arbeiten zur Entwicklung der Meß-, Steuer- und Regelungstechnik sowie einer speziellen Software zur Steuerung und Dokumentation des Verfahrensablauf.

Der Prototyp wurde im Technikum der Glatt GmbH Ingenieurtechnik Weimar errichtet und umfangreiche Versuche zur Optimierung des Verfahrens sowie der Rückgewinnungsraten des Lösungsmittels durchgeführt. Hierbei ergaben sich vor allem Änderungen an der Meß-, Steuer- und Regelungstechnik sowie der Systemsoftware. Darüber hinaus mußten einzelne Komponenten der Anlage teilweise bzw. komplett ausgetauscht werden, um die im Probebetrieb ermittelten Probleme zu lösen.

Anschließend konnte anhand von Testreihen unter Einsatz von Modellrezepturen nachgewiesen werden, daß im geschlossenen Kreislauf Umweltvorteile durch Emissionssenkungen (Lösemittelrückgewinnung) erreicht werden können und gleichzeitig Beschichtungsvorteile nachweisbar sind. Ebenso ist ein wirtschaftlicher Betrieb des Verfahrens gewährleistet.


Ergebnisse und Diskussion

Als Ergebnis des Projektes steht am Standort der Firma Glatt GmbH Ingenieurtechnik Weimar ein voll funktionstüchtiger Prototyp des neuartigen Vakuum-Wursterverfahrens innerhalb des Technikums für Beschichtungsversuche zur Verfügung, der im Rahmen von verschiedenen Versuchsreihen seine Eignung für unterschiedlichste Beschichtungsaufgaben nachwies.

Mit dem entwickelten Verfahren können im Vergleich zur bisher angewendeten Technik für den Anwender folgende Vorteile erreicht werden:

1. Gleichbleibende Prozeßbedingungen, unabhängig von atmosphärischen Einflüssen.
2. Physikalisches Verhalten von Flüssigkeiten ist im Vakuum günstiger und kann gezielter gesteuert werden (Druckabsenkung = Senkung der Verdampfungstemperatur).
3. Niederer Systemdruck ermöglicht die Verarbeitung von explosionsgefährdeten und/oder temperaturempfindlichen Produkten.
4. Im Vakuum können bis zu 99% der verwendeten Lösemittel zurückgewonnen und zum größten Teil wiederverwendet werden.
5. Ein aufwendiges Inertisierungs-System mit O2-Überwachung für den Ex-Schutz entfällt.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Anlagentechnik wurde in Branchenpräsentationen veröffentlicht und wird nach Projektabschluß über den weltweiten Vertrieb der Firma Glatt angeboten. Darüber hinaus werden Dienstleistungsbeschichtungen im Technikum in Weimar durchgeführt.


Fazit

Die im Projekt erzielten Ergebnisse zeigen, daß ein nahezu emissionsfreies Coating-Verfahren mit einer bis zu 99-prozentigen Rückgewinnung der verwendeten Lösemittel bei gleichzeitiger Gewährleistung einer hervorragenden Beschichtungsqualität unter wirtschaftlichen Bedingungen möglich ist.