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Präzise Messung von Feuchte, Dichte und Masse im pharmazeutischen Produktionsprozess

100 %-Kontrolle ist wichtig, muss aber schnell sein

Dr.-Ing. U. Schlemm, TEWS Elektronik, Hamburg

Spaltsensor / Gabelsensor Tews Elektronik

In den vergangenen Jahren hat sich die Mikrowellenresonanzmethode als Verfahren vor allem zur schnellen Feuchtemessung in der Pharma-, Lebensmittel- und chemischen Industrie etabliert. Das Messverfahren arbeitet mit hochfrequenten elektro- magnetischen Feldern von geringer Leistung und ist gleichermaßen für Labor- und Prozessanwendungen geeignet.

Wichtige Messstellen für die Feuchtemessung finden sich im Bereich Pulvertrocknung und Granulierung. Eine Feuchtemessung kann bei Eintritt des Materials in einen Sprühtrockner erfolgen. Hierdurch kann der Trockner durch Vorwärtssteuerung geregelt werden. Auch während des Trocknungsprozesses in einem Wirbelschichttrockner kann eine Feuchtemessung erfolgen, und gleich- zeitig kann die Granulierung des Messgutes kontrolliert werden. Durch diese Messungen sind eine Steuerung des Trockners sowie die Detektion des Endpunktes der Trocknung/Granulierung möglich.

Feuchtemessung von Hart- Gelatinekapseln

Die Eigenschaften von Hartgelatinekapseln sind sehr stark Feuchte abhängig. Sie wer- den u. U. vor der Befüllung in einer Kapselfüllmaschine bis zu einem bestimmten Feuchtesatz getrocknet, bei dem die physikalischen Eigenschaften der Kapseln zum Befüllen optimal sind. Eine Feuchtemessung kann online im Bereich des Trockners erfolgen, und somit kann kontrolliert wer- den, ob die Kapseln die zur Weiterverarbeitung nötige Feuchte aufweisen.

In einer Bypass-Anlage zur Steuerung der Trocknung von Hartgelatinekapseln erfolgen die Probenahme automatisch. Eine Feuchtemessung mit Mikrowellensensoren kann außerdem am Eingang einer Tablettenpressmaschine zur Kontrolle der Feuchte des zu verpressenden Pulvers erfolgen.

100 %-Kontrolle ist wichtig, muss aber schnell sein.

Da bei der pharmazeutischen Produktion die Tendenz zur lückenlosen Produktionskontrolle und -dokumentation zunimmt, existiert eine ständig wachsende Nachfrage nach einer 100 %-Kontrolle der Massen sämtlicher produzierter Tabletten und der Inhaltsmassen aller gefüllten Kapseln. Bei der Geschwindigkeit moderner Produktionsmaschinen ist es unmöglich, diese Massenkontrolle mit Waagen durchzuführen.

Das Mikrowellen-Messgerät eines Hamburger Unternehmens liefert 10 000 Messwerte für Feuchte und Masse pro Sekunde und ist deshalb für eine schnelle Messung an pharmazeutischen Produkten geeignet. Die Anzahl der pro Zeiteinheit gemessenen Objekte wird hierbei lediglich durch die Führungsgeschwindigkeit der Objekte durch den Sensor begrenzt.

Eine Möglichkeit zum Erreichen der lückenlose Kontrolle besteht im Einsatz der Mikrowellenmessung im Bereich der Produktionsmaschinen, d. h. der Pressmaschine für die Tabletten und der Füllmaschine für Kapseln [2]. Für eine Kapselfüllmaschine besteht ein Verfahren zur 100 %-Kontrolle in der Messung aller Kapseln im Eingang der Maschine zunächst leer und an einer zweiten Messstelle nach der Füllung am Ausgang der Maschine. Bei diesem Verfahren ist eine Verfolgung der einzelnen Kapseln nötig, da eine Differenzbildung der Messwerte der leeren Kapsel und derselben gefüllten Kapsel erfolgen muss.

Am Maschineneingang erfolgt also der Durchtritt der leeren Kapseln durch einen ersten Mikrowellensensor, der die Gesamtmasse und auch die Feuchte der Leerkapsel misst. Der Sensor am Maschinenausgang misst dann die Gesamtmasse derselben Kapsel und auch deren Gesamtfeuchte. Unter Verwendung der Messungen am Maschineneingang und am Ausgang sind also die Masse und die Feuchte des Kapselinhaltes bestimmbar.

Für eine vollständige Kontrolle an einer Tablettenpressmaschine müssen die Tabletten lediglich am Maschinenausgang durch einen Sensor geleitet werden, mit dem die Masse und Feuchte bestimmt werden.

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