Tabletten und pharmazeutisches Pulver entladen: Coater, Rutsche, Blisterzuführung und Umfüllen
Eine Tablette wiegt wenig und reibt auf ihrem Weg durch die Anlage ständig an etwas: an der Matrize, an der Trommel, an der Rutsche, an einer Walze und am Einlauf des Blisters. Pulver reibt an der Behälterwand, bevor es überhaupt gepresst wird. Was sich dabei auflädt, bleibt hängen, streut oder zieht Abrieb an. Laut einem Technical Guide von KEYENCE dient die Entladung in der pharmazeutischen Herstellung deshalb meist als Gegenmaßnahme gegen die Kontamination mit Fremdpartikeln. Dieser Beitrag richtet sich an Betriebsingenieure im Bereich Feste Arzneiformen und an Konstrukteure von Tabletten- und Blistermaschinen. Er folgt dem Produkt in der Reihenfolge des Prozesses: Pulver umfüllen, pressen und perforieren, beschichten, fördern, Behälter entleeren und in den Blister zuführen. Die Beispiele stammen aus dokumentierten Anwendungen in Anfrage, Konzept und Test.
Zwei Bedingungen ziehen sich durch alle Stationen. Der Raum ist eng, weil die Entladung in eine bestehende Maschine passen muss. Und ein grober Luftstrom ist oft unerwünscht, weil er leichte Tabletten verbläst oder ein Sprühbild verändert. Das spricht für kleine Düsen, kompakte Gebläse und Stäbe, die ohne Druckluft arbeiten.
Wichtige Punkte im Überblick
- Erdung entlädt beim Umfüllen den Metallbehälter, das Pulver als Isolator bleibt geladen, und wie stark, zeigt erst eine Messung an der Füllstelle.
- Laut Technical Guide streuen geladene Tabletten beim Auswurf aus der Tablettenmaschine und können einen nachgeschalteten Metalldetektor stören, deshalb sitzt die Entladestelle direkt am Auswurf.
- Im Coater gehören Versuche mit unterschiedlicher Druckluftmenge zur Auslegung, weil der Luftstrom das Sprühbild der Beschichtung nicht verändern darf.
- An einer Walze, an der keine Druckluft vorgesehen ist, kommt ein Druckluftfreier Stabionisator der Modellreihe SJ-H in Frage.
- Ein Test an einer Kampagnenlinie lässt sich nur während der Produktion genau dieser Tablette bewerten, weil Größe, Gewicht und Beschichtung die Aufladung mitbestimmen.
Pulver umfüllen: geladene Behälter und was Erdung erreicht
Beim Umfüllen von Pulver für Tabletten laden sich die Behälter stark auf; der Fall mit Schlägen am Personal steht im Übersichtsbeitrag. Metallbehälter sind dort in der Regel geerdet. Erdung leitet Ladung aber nur über leitfähige Teile ab: Der Behälter wird entladen, das Pulver als Isolator nicht. Wie stark das Pulver selbst geladen ist, zeigt erst eine Messung.
Der Technical Guide nennt dazu zwei Anwendungsbeispiele: Verstopfungen beim Befüllen mit Pulver vermeiden und Schwankungen beim Messen mit elektronischen Waagen verringern. Für die Waage beschreibt er eine Entladung ohne Luftunterstützung mit einem kompakten Ionisator.
Im dokumentierten Fall soll zunächst gemessen werden, wie stark der Füllprozess auflädt. Ein Elektrostatik-Messgerät der Modellreihe SK-H misst laut Katalog Ladung und Luftfeuchte gleichzeitig; so lässt sich die Aufladung zusammen mit der Luftfeuchte an der Füllstelle dokumentieren. Für eine feste Messstelle am Band kommt ein Inline-Elektrostatik-Messgerät der Modellreihe SK in Frage.
Nach der Presse: Auswurf und Laserperforation
Der Technical Guide für Lebensmittel und Pharma beschreibt die Entladung von Tabletten beim Auswurf aus der Tablettenmaschine. Geladene Tabletten streuen dort und können einen nachgeschalteten Metalldetektor stören. Die Entladestelle sitzt deshalb direkt am Auswurf, bevor die Tabletten in Rinne oder Detektor laufen.
An Anlagen, auf denen Tabletten nach dem Pressen per Laser perforiert werden, beschreibt ein Betriebsingenieur ebenfalls Probleme mit statischer Aufladung. Für diese Stelle kommen zwei Entladungsdüsen und ein Gebläse in Frage, als Gebläse etwa ein Multi-Sensor Ionisator der Modellreihe SJ-F700. Die Lageerkennung zweifarbiger Tabletten an derselben Anlage ist eine Prüfaufgabe und gehört nicht zur Entladung.
Im Coater: Minitabletten an der Trommel
Im Tablettencoater haften Minitabletten an der Trommel, und was an der Wand klebt, lässt sich nicht gleichmäßig beschichten. Der Fall ist im Übersichtsbeitrag zur Medizin- und Pharmaproduktion beschrieben. Für die Auslegung ergeben sich daraus drei Fragen.
Die erste ist die Zahl der Entladestellen. Für die Trommel im dokumentierten Fall werden mindestens zwei punktgerichtete Systeme genannt; die Zahl richtet sich nach der Trommelgröße. Die zweite ist die Luftmenge. Ein Punkt-Ionisator mit Druckluft trägt die Ionen mit einem Luftstrom zur Tablette; dieser Strom darf das Sprühbild der Beschichtung nicht verändern. Deshalb gehören Versuche mit unterschiedlicher Druckluftmenge zur Auslegung, bevor eine Position festgelegt wird. Die dritte ist die Temperatur im Inneren des Coaters. Sie ist vor der Auswahl zu klären, am konkreten Modell und anhand seiner Unterlagen; bei Geräten mit abgesetztem Entladungskopf gelten für Kopf, Hochspannungskabel und Steuergerät eigene Angaben.
Walze und Rutsche: wo Tabletten hängen bleiben
Eine Walze aus Kunststoff ist eine typische Ladungsquelle, weil jede Tablette über dieselbe Oberfläche rollt. In einer Anwendung bleiben Tabletten an einer solchen Walze haften. Die Ladung liegt dort bei rund 2 kV, der Abstand zur Walze beträgt etwa 50 mm, die Fördergeschwindigkeit etwa 1 m/s, und Druckluft ist an der Stelle nicht vorgesehen. Weil keine Druckluft vorgesehen ist, kommt dort kein Stab mit Luftanschluss in Frage, sondern ein Druckluftfreier Stabionisator der Modellreihe SJ-H über der Walze.
Auf einer Tablettenrutsche ist der Platz noch knapper. Hier kommt ein Kompakter Düsen-Ionisator der Modellreihe SJ-LM in seiner Schlauchausführung in Frage, die ionisierte Luft über einen Schlauch an die Stelle bringt; Anschluss und Schlauchlänge beschreibt der Beitrag zu medizinischen Schläuchen und Röhrchen. Den Ionenpegelalarm gibt es bei der Schlauchausführung nur bis 0,3 MPa Versorgungsdruck. Wer an der Rutsche mit höherem Druck arbeiten will, sollte das bei der Auslegung berücksichtigen; ein stärkerer Strahl kann leichte Tabletten zudem verblasen.
Behälter entleeren: Abrieb und leichte Tabletten im Labyrinth
Werden Behälter umgefüllt, bleiben Abrieb und sehr leichte Tabletten in den Labyrinthen der Maschine hängen. Die beschriebene Idee ist eine Reinigungsstation mit acht Einlässen, durch die ein Luftstrom die Verschmutzung austrägt. Ohne Entladung haftet der Abrieb weiter an der Wand, deshalb soll jeder Einlass entladen werden.
Für eine solche Station stehen zwei kompakte Bauformen zur Wahl. Der Düsen-Ionisator der Modellreihe SJ-LM arbeitet mit Druckluft und eignet sich, wenn der Luftstrom ohnehin zur Reinigung gehört. Ein Kompaktes Entladungsgebläse der Modellreihe SJ-LF arbeitet ohne Druckluft mit eingebautem Lüfter und passt, wo keine Druckluftversorgung an der Station liegt. Bei acht Einlässen fällt auch die Versorgung ins Gewicht: acht Druckluftanschlüsse oder acht Gebläse mit Spannungsversorgung, beides braucht Platz an der Maschine.
Zuführung in den Blister: Tabletten am Rad und am Einlauf
Auf dem Weg in den Blister laufen Tabletten an einem drehenden Rad vorbei, das sie in die Näpfe verteilt. An dieser Stelle wurde ein Stabionisator der Modellreihe SJ-H erprobt, und die Aufladung wurde am Förderband gemessen. Das Produkt wird dort nur zeitweise gefertigt. Für die Auslegung folgt daraus etwas Praktisches: Ein Test an einer Kampagnenlinie lässt sich nur während der Produktion genau dieser Tablette bewerten, weil Größe, Gewicht und Beschichtung die Aufladung mitbestimmen.
An einer anderen Blisterzuführung stauen sich Tabletten am Einlauf. Für diesen Einlauf kommt ein Präziser High-Speed Stabionisator der Modellreihe SJ-Q in Frage, sofern Druckluft an der Maschine zulässig ist.
Für Kapseln beschreibt der Technical Guide dieselbe Stelle als Anwendungsbeispiel: Geladene Kapseln entweichen vor dem Verpacken aus der Tasche, eine Entladung vor dem Verpacken hält sie darin. Was nach dem Befüllen mit Blisterfolie, Siegelbahn und Verpackung geschieht, behandelt der Beitrag zu Vials, Blistern und Implantatverpackung. Zählen und Prüfen der Tabletten im Blister sind Prüfaufgaben und gehören nicht zur Entladung.
Vor der Auswahl klären: Bauraum, Luft, Temperatur und Einsatzbereich
Am Ende stehen an jeder Station dieselben Fragen. Wie viel Platz ist zwischen Produkt und Maschinenteil? Ist Druckluft verfügbar und an dieser Stelle erlaubt, genügt ein Lüfter, oder darf gar kein Luftstrom entstehen? Welche Temperatur herrscht an der Einbaustelle? Im Coater und an anderen heißen Stellen ist sie vor der Auswahl zu klären.
Laut Anleitung sind die Ionisatoren nicht für den Einsatz in medizinischer Ausrüstung vorgesehen. Die Stationen in diesem Beitrag sind deshalb ausnahmslos Produktions- und Verpackungsanlagen für Arzneimittel.
Häufige Fragen
F Reicht es, Pulverbehälter zu erden?
A
Erdung leitet Ladung über leitfähige Teile ab, also über den Metallbehälter. Das Pulver selbst ist ein Isolator und bleibt geladen. Wie stark, zeigt eine Messung an der Füllstelle.
F Wie viele Entladestellen braucht ein Tablettencoater?
A
Das hängt von der Trommelgröße ab. In einem dokumentierten Fall werden bei der vorhandenen Trommel mindestens zwei punktgerichtete Systeme genannt. Die Luftmenge wird in Versuchen so eingestellt, dass das Sprühbild unverändert bleibt.
F Welcher Ionisator passt an eine Walze, an der keine Druckluft vorgesehen ist?
A
Ein Druckluftfreier Stabionisator der Modellreihe SJ-H entlädt ohne Luftanschluss. In einer dokumentierten Anwendung trägt die Walze rund 2 kV bei etwa 50 mm Abstand und etwa 1 m/s Fördergeschwindigkeit.
F Wie lassen sich enge Kanäle in einer Tablettenmaschine entladen?
A
Ein Kompakter Düsen-Ionisator der Modellreihe SJ-LM führt in seiner Schlauchausführung ionisierte Luft über einen Schlauch direkt an die Stelle. Wo keine Druckluft liegt, kommt ein Kompaktes Entladungsgebläse der Modellreihe SJ-LF mit eingebautem Lüfter in Frage.
F Warum stören geladene Tabletten einen Metalldetektor?
A
Laut Technical Guide streuen geladene Tabletten beim Auswurf aus der Tablettenmaschine und können einen nachgeschalteten Metalldetektor stören. Der Guide beschreibt deshalb eine Entladung direkt am Auswurf.
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