Micro Vibe Dosierorgan mit modularem Aufbau über Wägezelle. (Fotos: Harro Höfliger)

Micro Vibe Dosierorgan mit modularem Aufbau über Wägezelle. (Fotos: Harro Höfliger)

 

Die Dosierung von kleinsten Pulvermengen ist in der pharmazeutischen Industrie, der Lebensmitteltechnologie, bei der Herstellung von Diagnostika und der Batterietechnik ein zentraler Prozessschritt. Hochwirksame Substanzen erfordern immer kleinere Dosiermengen, pulmonale oder intraokulare Darreichungsformen enthalten nur geringe Pulverdosen. Diagnostika arbeiten mit immer geringeren Probemengen, aber dennoch müssen Zielgewichte ab 1 mg sehr genau realisiert werden. Da in der Entwicklungsphase viele Parameter noch nicht ausreichend bestimmt sind und meist auch nicht genügend Testmaterial verfügbar ist, kommt die Verwendung einer teuren, aufwendigen Abfüllanlage nicht in Frage. Die Eigenschaften der zu dosierenden Pulver und die zu dosierende Menge ändern sich zudem häufig im Verlauf der Entwicklung. Ein geeignetes Dosiersystem sollte daher flexibel sein und sich leicht an veränderte Parameter anpassen lassen. Eine einfache Bedienung erhöht die Akzeptanz bei den Anwendern und verkürzt die Einarbeitungszeit.

Als Hersteller von Sondermaschinen hat das Unternehmen Harro Höfliger für diese Anforderungen die Dosiertechnologie Micro Vibe entwickelt. Das Dosierprinzip ist einfach: Pulver gelangt aus einem Vorratsbehälter in eine Kapillare mit sich verjüngendem Auslauf. Form und Querschnitt des Pulverkanals sind so gewählt, dass das Produkt nicht aufgrund der Schwerkraft herausfließen kann. Wird die Kapillare jedoch mit einer Schwingung angeregt, beginnt das Pulver zu fließen und kann in Kapseln, Flaschen oder Blisterkavitäten hinein dosiert werden. Die dosierte Menge pro Zeit (Massestrom) ist abhängig von den Pulvereigenschaften und von der Frequenz und Amplitude der anliegenden Schwingung. Bei gleichmäßigem, reproduzierbarem Pulverfluss kann die Dosiermenge über die Dauer der Vibration gesteuert werden. Bei schlecht fließenden Pulvern ermöglicht eine mit dem Vibrationsantrieb gekoppelte Wiegezelle eine ausreichende Genauigkeit. Das Pulver wird praktisch nicht verdichtet, was beispielsweise für inhalative Zubereitungen unabdingbar ist.

Einsatz im Labor: Tischgerät Micro Vibe TT mit Bedienpult. (Foto: Harro Höfliger)
Einsatz im Labor: Tischgerät Micro Vibe TT mit Bedienpult. (Foto: Harro Höfliger)

 

Gefäße mit engen Öffnungen befüllen
In einer praxisnahen Studie mit verschiedenen Laktosezubereitungen konnte die Eignung des Dosiersystems gezeigt werden: Unterschiedliche Korngrößenfraktionen von Lactose Monohydrat wurden mit steigenden Anteilen (0, 5, 20 Prozent Gewichtsanteil) mikronisierter Laktose gemischt, um Muster mit sehr unterschiedlichem Fließverhalten zu erzeugen. Bei der anschließenden Verarbeitung dieser Mischungen mit Carr’s Indices zwischen 15 und 32 Prozent konnten alle Varianten mit guter Genauigkeit im Bereich von rund 10 mg Füllmenge dosiert werden. Um sowohl kohäsive als auch freifließende Pulver exakt dosieren zu können, wurde die Kapillare weiterentwickelt: Sie ist nun modular aufgebaut und kann damit leicht an die Pulvereigenschaften angepasst werden. Der modulare Aufbau macht es ebenfalls möglich, mehrere Kanäle parallel zu betreiben und mittels individueller Spursperren beispielsweise drei Behältnisse gleichzeitig zu befüllen.

Diese Flexibilität ist auch für die Laborarbeit wertvoll, weshalb das Dosierprinzip von Höfliger jetzt auch als Labor-Tischgerät entwickelt wurde. Das Tischgerät ist einfach zu bedienen und leicht zu reinigen. Der Dosierkopf lässt sich in der Höhe verstellen. So können Zielgefäße unterschiedlicher Größe wie Kapseln, Vials, Flaschen, Kartuschen, Blister und andere befüllt werden. Der Pulverstrom kann bei Bedarf sehr fein eingestellt werden, sodass auch Gefäße mit einer engen Öffnung, wie zum Beispiel Fertigspritzen, gezielt befüllt werden können. Um teure Produkte ohne Verluste abzufüllen, ist eine exakte Dosierung bis zum Ende des Abfüllvorgangs bei möglichst geringer Restmenge erwünscht. Beim Micro Vibe TT liegt die im System verbleibende Pulvermenge bei unter einem Gramm, unabhängig von der Dosiermenge und der Chargengröße.

Im Anschluss an die Entwicklungsarbeiten mit dem Micro Vibe TT kann das Dosiersystem in eine Produktionsmaschine, zum Beispiel in eine Kapselfüllmaschine Modu-C, integriert und mit den erarbeiteten Parametern betrieben werden (Upscaling). Die Kapselfüllmaschine zeichnet sich wiederum dadurch aus, dass durch einfachen Austausch der Dosiermodule auch andere Dosierprinzipien verwendet werden können. Das Micro-Vibe-Dosierverfahren kann auch zur kontinuierlichen Mikrodosierung von Pulvern verwendet werden und schließt damit eine Lücke im Leistungsbereich unterhalb von Schneckendosierern („Loss-in-weight Feeder“). Für diese Vielseitigkeit wurde das Micro-Vibe-System durch Frost & Sullivan mit dem „2013 Global Powder Handling and Microdosing Technology Innovation Leadership Award“ ausgezeichnet.

 

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Technische Details
Das Dosierprinzip des Micro Vibe: Pulver gelangt aus einem Vorratsbehälter in eine Kapillare mit sich verjüngendem Auslauf. Durch Form und Querschnitt des Pulverkanals kann das Produkt aufgrund der Schwerkraft nicht herausfließen. Wird die Kapillare mit einer Schwingung angeregt, beginnt das Pulver zu fließen und kann in das gewünschte Gefäßt hinein dosiert werden. Mit dem Tischgerät Micro Vibe TT können im Labor  Gefäße unterschiedlicher Größe befüllt werden: zum Beispiel Kapseln, Vials, Flaschen, Kartuschen, Blister und Fertigspritzen.

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