TROCKNUNG VON SCHÜTTGÜTERN IM WIRBELBETT

Sublimationstrocknung

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Unter den verschiedenen Trocknungsmethoden, die in der Pharmaindustrie verwendet werden, hat sich die Gefriertrocknung am weitesten verbreitet, da sie die vorteilhaften Eigenschaften der getrockneten Produkte am besten bewahrt. Die Gefriertrocknung, auch Gefrier-, Molekular- oder lyophile Trocknung genannt, ist ein beliebtes und sich in den letzten Jahrzehnten schnell entwickelndes technologisches Verfahren. Der Grund dafür ist die hohe Qualität der erhaltenen Produkte und die Unverzichtbarkeit der Gefriertrocknung, vor allem in der Pharma- und Lebensmittelindustrie sowie der Biotechnologie zum Trocknen thermolabiler, oxidierender und teurer Medikamente (Hormonmedikamente, Antibiotika, Vitamine, Enzympräparate sowie Blutpräparate, Seren und Impfstoffe). Die durch Gefriertrocknung gewonnenen Pulver sind sehr hygroskopisch und leicht löslich.

Kombination aus Sprühtrocknung und Gefriertrocknung

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Eine bedeutende Rolle bei der Verbesserung des Wärme- und Massentransfers spielen die Verdampfungsfläche und die Dicke der gefrorenen Materialschicht. Eine Vergrößerung der Verdampfungsfläche wird durch eine Erhöhung der Dispersion und der spezifischen Oberfläche des Materials erreicht. Dies kann durch Besprühen und zusätzliches Mahlen des gefrorenen Produkts erreicht werden, wodurch ein Produkt mit hoher Dispersion erhalten werden kann. Nach vorläufigen Schätzungen sind die Kosten für die Entfernung von 1 kg Feuchtigkeit durch Sprühtrocknung 6-mal geringer als bei Sublimation. Gleichzeitig sind die Transportkosten erheblich geringer und der Zustand der Produkte ist bei langfristiger Lagerung stabil. Wie die Studie jedoch zeigte, ist die Anwendung der Sprühtrocknung nur für Mikroorganismen möglich, die hohen Temperaturen standhalten können.

Wirbelschichttrocknung

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Die Wirbelschichttrocknung ist eine sehr effektive Art der Feststofftrocknung. Um das Material im periodischen Modus zu trocknen, wird das nasse Ausgangsprodukt chargenweise in den Aufnahmebehälter der Trocknungseinheit gegeben. Dort wird es in einen aufsteigenden turbulenten Strom erhitzten Gases eingemischt und in einem schwebenden Zustand gehalten. Dabei wird das Produkt in einem Prozess mit hohen Wärme- und Stoffübergangskoeffizienten bis zur erforderlichen Restfeuchtigkeit getrocknet.

Sprühtrocknung

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Das Vakuumsublimationsverfahren zur Dehydratisierung kombiniert die Vorteile zweier bekannter Dehydratisierungsmethoden – Einfrieren und Vakuumtrocknen. Beim Einfrieren sind unerwünschte Änderungen der Produkteigenschaften minimal und beim anschließenden Trocknen wird die gefrorene Feuchtigkeit entfernt, wodurch die Produkte in geeigneten Verpackungen (für ein Jahr oder länger) bei unregulierter Umgebungstemperatur gelagert werden können. Die Energiekosten für die Organisation des Sublimationsprozesses im Vakuum sind 15-20 Mal höher als die vergleichbaren Kosten für die thermische Trocknung.

Vakuum- und atmosphärischer Sprüh-Gefriertrockner

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Das Vakuumsublimationsverfahren zur Dehydratisierung kombiniert die Vorteile zweier bekannter Dehydratisierungsmethoden – Einfrieren und Vakuumtrocknen. Beim Einfrieren sind unerwünschte Änderungen der Produkteigenschaften minimal und beim anschließenden Trocknen wird die gefrorene Feuchtigkeit entfernt, wodurch die Produkte in geeigneten Verpackungen (für ein Jahr oder länger) bei unregulierter Umgebungstemperatur gelagert werden können. Die Energiekosten für die Organisation des Sublimationsprozesses im Vakuum sind 15-20 Mal höher als die entsprechenden Kosten für die thermische Trocknung.

Atmosphärischer Gefriertrockner im Wirbelschichtverfahren

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Die atmosphärische Gefriertrocknung gefrorener sphärischer Partikel kann auch in einer Wirbelschichtapparatur durchgeführt werden. Mit dieser Technologie lassen sich neue Produkte herstellen, die aus glatten sphärischen Partikeln mit einer einzigartigen porösen Struktur bestehen, die ihre rasche Auflösung fördert, was für Arzneimittel der neuen Generation sehr wichtig ist. Vorgestellt wird eine modifizierte Mini-Glatt-Laboreinheit, die am Institut für Pharmazeutische Technologien der Universität Moskau, Basel (Schweiz) gemeinsam mit Glatt (Deutschland) entwickelt wurde, zur Gefriertrocknung des Materials im aktiven hydrodynamischen Modus. Eine ähnliche Ausrüstung wird im Internationalen Bildungs- und Wissenschaftszentrum für den Transfer von Pharmazeutika und Biotechnologien an der Russischen Staatlichen Technischen D.I.-Mendelejew-Universität (Moskau) vorgestellt. Die Laboranlage ist ein periodisches Gerät, das aus zylindrischen und konischen Teilen besteht.