Bei der Erprobung und Massenproduktion von Nifedipin-Retardtabletten, Kontrazeptiva-Tabletten, Magensaftresistenten Tabletten, Eisenfumarat-Tabletten, Buflomedilhydrochlorid-Tabletten usw. verwenden wirHydroxypropylmethylcellulose (HPMC)Flüssige Beschichtungslösungen wie Hydroxypropylmethylcellulose und Polyacrylsäureharz, Opadry (von Colorcon, UK) usw. wurden erfolgreich in der Filmbeschichtungstechnologie eingesetzt, jedoch traten in der Test- und Serienproduktion Probleme auf. Aufgrund einiger technischer Schwierigkeiten tauschen wir uns nun mit Kollegen über allgemeine Probleme und Lösungsansätze im Filmbeschichtungsprozess aus.
In den letzten Jahren hat sich die Filmbeschichtungstechnologie bei festen Arzneiformen weit verbreitet. Die Filmbeschichtung schützt den Wirkstoff vor Licht, Feuchtigkeit und Luft und erhöht so dessen Stabilität. Sie maskiert unangenehme Geschmäcker und erleichtert die Einnahme. Zudem kontrolliert sie die Freisetzungsstelle und -geschwindigkeit des Wirkstoffs, verhindert Wechselwirkungen mit anderen Substanzen und verbessert das Aussehen der Tablette. Weitere Vorteile sind weniger Arbeitsschritte, kürzere Herstellungszeiten, geringerer Energieverbrauch und eine geringere Gewichtszunahme der Tabletten. Die Qualität filmbeschichteter Tabletten hängt maßgeblich von der Zusammensetzung und Qualität des Tablettenkerns, der Rezeptur der Beschichtungsflüssigkeit, den Beschichtungsbedingungen sowie den Verpackungs- und Lagerbedingungen ab. Die Zusammensetzung und Qualität des Tablettenkerns spiegeln sich vor allem in den Wirkstoffen, den Hilfsstoffen sowie in Aussehen, Härte, Bruchfestigkeit und Tablettenform wider. Die Beschichtungsflüssigkeit enthält üblicherweise hochmolekulare Polymere, Weichmacher, Farbstoffe, Lösungsmittel usw. Die Beschichtungsbedingungen umfassen das dynamische Gleichgewicht von Sprüh- und Trocknungsprozessen sowie die Eigenschaften der Beschichtungsanlage.
1. Einseitiger Abrieb, Risse und Ablösung der Folie an den Rändern
Die Oberfläche des Tablettenkerns weist die geringste Härte auf und ist daher während des Beschichtungsprozesses starker Reibung und Belastung ausgesetzt. Einseitiges Ablösen von Pulver oder Partikeln führt zu Poren oder Vertiefungen auf der Oberfläche des Tablettenkerns, was einseitigen Verschleiß zur Folge hat, insbesondere bei gravierter Beschichtung. Die Ecken der Filmbeschichtung sind die empfindlichsten Stellen. Bei unzureichender Haftung oder Festigkeit des Films kann es zu Rissen und Ablösungen an den Filmkanten kommen. Dies liegt daran, dass die Verdunstung des Lösungsmittels ein Schrumpfen des Films bewirkt und die übermäßige Ausdehnung des Beschichtungsfilms und des Kerns die innere Spannung im Film erhöht, die dessen Zugfestigkeit übersteigt.
1.1 Analyse der Hauptgründe
Was den Tablettenkern betrifft, liegt die Hauptursache in dessen mangelhafter Qualität mit geringer Härte und Sprödigkeit. Beim Beschichtungsprozess ist der Tablettenkern beim Rollen in der Beschichtungstrommel starker Reibung ausgesetzt und kann dieser Belastung ohne ausreichende Härte nur schwer standhalten. Dies hängt mit der Formulierung und dem Herstellungsverfahren des Tablettenkerns zusammen. Beim Verpacken von Nifedipin-Retardtabletten führte die geringe Härte des Tablettenkerns zu einseitigem Pulverabrieb, wodurch Poren entstanden und der Film der überzogenen Tabletten uneben und unsauber war. Dieser Beschichtungsfehler hängt zudem auch vom Tablettentyp ab. Unangenehme Folien, insbesondere solche mit einem Logo auf der Oberseite, neigen eher zu einseitigem Abrieb.
Beim Beschichtungsprozess führen eine zu geringe Sprühgeschwindigkeit und ein hoher Lufteintritt oder eine zu hohe Lufteintrittstemperatur zu einer schnellen Trocknung, einer langsamen Filmbildung der Tablettenkerne, einer langen Verweilzeit der Tablettenkerne in der Beschichtungstrommel und einem erhöhten Verschleiß. Zweitens führt ein hoher Zerstäubungsdruck bei niedriger Viskosität der Beschichtungsflüssigkeit zu einer Konzentration der Tröpfchen im Zerstäubungszentrum. Das Lösungsmittel verdunstet nach der Tröpfchenverteilung, was hohe innere Spannungen erzeugt. Gleichzeitig erhöht die Reibung zwischen den einseitigen Oberflächen die inneren Spannungen des Films und beschleunigt dessen Rissbildung an den Rändern.
Ist zudem die Rotationsgeschwindigkeit der Beschichtungstrommel zu hoch oder die Einstellung der Leitbleche ungeeignet, so ist die Reibungskraft auf die Tablette zu groß, sodass sich die Beschichtungsflüssigkeit nicht gut verteilt und die Filmbildung langsam verläuft, was zu einseitigem Verschleiß führt.
Bei der Beschichtungsflüssigkeit liegt die Ursache hauptsächlich in der Wahl des Polymers in der Formulierung und der niedrigen Viskosität (Konzentration) der Beschichtungsflüssigkeit sowie in der schlechten Haftung zwischen dem Beschichtungsfilm und dem Tablettenkern.
1.2 Lösung
Eine Möglichkeit besteht darin, die Rezeptur oder den Herstellungsprozess der Tablette anzupassen, um die Härte des Tablettenkerns zu verbessern. HPMC ist ein häufig verwendetes Beschichtungsmaterial. Die Haftung der Tablettenhilfsstoffe hängt mit den Hydroxylgruppen der Hilfsstoffmoleküle zusammen. Diese Hydroxylgruppen bilden Wasserstoffbrückenbindungen mit den entsprechenden Gruppen des HPMC und führen so zu einer stärkeren Haftung. Wird die Haftung jedoch geschwächt, neigen die einseitig haftenden Schichten und der Beschichtungsfilm zum Ablösen. Mikrokristalline Cellulose besitzt eine hohe Anzahl an Hydroxylgruppen in der Molekülkette und weist daher eine hohe Haftkraft auf. Tabletten aus Lactose und anderen Zuckern besitzen hingegen eine moderate Haftkraft. Der Einsatz von Gleitmitteln, insbesondere hydrophoben Gleitmitteln wie Stearinsäure, Magnesiumstearat und Glycerylstearat, reduziert die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen dem Tablettenkern und dem Polymer in der Beschichtungslösung. Dadurch nimmt die Haftkraft ab, und mit zunehmender Gleitfähigkeit schwächt sich die Haftkraft allmählich ab. Generell gilt: Je mehr Gleitmittel verwendet wird, desto stärker wird die Haftung geschwächt. Darüber hinaus sollte bei der Auswahl des Tablettentyps möglichst die runde bikonvexe Tablettenform für die Beschichtung verwendet werden, da dies das Auftreten von Beschichtungsfehlern verringern kann.
Die zweite Möglichkeit besteht darin, die Zusammensetzung der Beschichtungsflüssigkeit anzupassen, den Feststoffgehalt oder die Viskosität zu erhöhen und so die Festigkeit und Haftung des Beschichtungsfilms zu verbessern. Dies ist eine einfache Methode zur Problemlösung. Im Allgemeinen beträgt der Feststoffgehalt in wässrigen Beschichtungssystemen 12 % und in organischen Lösungsmittelsystemen 5 % bis 8 %.
Die Viskosität der Beschichtungsflüssigkeit beeinflusst Geschwindigkeit und Ausmaß des Eindringens in den Tablettenkern. Bei geringem oder fehlendem Eindringen ist die Haftung extrem niedrig. Die Viskosität der Beschichtungsflüssigkeit und die Eigenschaften des Beschichtungsfilms hängen vom mittleren Molekulargewicht des Polymers in der Formulierung ab. Je höher das mittlere Molekulargewicht, desto härter der Beschichtungsfilm, aber desto geringer sind Elastizität und Verschleißfestigkeit. Beispielsweise ist HPMC aufgrund unterschiedlicher mittlerer Molekulargewichte in verschiedenen Viskositätsklassen erhältlich. Neben dem Einfluss des Polymers kann die Zugabe von Weichmachern oder die Erhöhung des Talkumgehalts das Auftreten von Rissen an den Filmrändern verringern. Die Zugabe von Farbstoffen wie Eisenoxid und Titandioxid kann jedoch die Festigkeit des Beschichtungsfilms beeinträchtigen und sollte daher sparsam eingesetzt werden.
Drittens ist es beim Beschichtungsprozess notwendig, die Sprühgeschwindigkeit zu erhöhen. Insbesondere zu Beginn sollte die Sprühgeschwindigkeit etwas höher sein, damit der Tablettenkern in kurzer Zeit mit einem schützenden Film überzogen wird. Eine höhere Sprühgeschwindigkeit senkt zudem die Betttemperatur, die Verdunstungsrate und die Filmtemperatur, reduziert die inneren Spannungen und verringert das Risiko von Filmrissen. Gleichzeitig sollte die Rotationsgeschwindigkeit der Beschichtungstrommel optimiert und die Leitbleche entsprechend positioniert werden, um Reibung und Verschleiß zu minimieren.
2. Verklebung und Blasenbildung
Beim Beschichtungsprozess kommt es vor, dass mehrere Schichten (mehrere Partikel) kurzzeitig miteinander verschmelzen und sich anschließend wieder trennen, wenn die Kohäsion an der Grenzfläche zwischen zwei Schichten größer ist als die molekulare Trennkraft. Ist das Verhältnis zwischen Sprühen und Trocknen unausgewogen, ist der Film zu nass und haftet an der Topfwand oder aneinander, was zu Filmrissen an den Klebestellen führen kann. Trocknen die Sprühtropfen nicht vollständig, bleiben unzerbrochene Tröpfchen im Beschichtungsfilm zurück und bilden kleine Bläschen, die eine Blasenbeschichtung verursachen und somit zu Blasenbildung auf der Beschichtung führen.
2.1 Analyse der Hauptgründe
Das Ausmaß und die Häufigkeit dieses Beschichtungsfehlers sind hauptsächlich auf die Betriebsbedingungen der Beschichtung und das Ungleichgewicht zwischen Sprühen und Trocknen zurückzuführen. Die Sprühgeschwindigkeit ist zu hoch oder das Volumen des zerstäubten Gases zu groß. Die Trocknungsgeschwindigkeit ist aufgrund des geringen Lufteinlassvolumens oder der niedrigen Lufteinlasstemperatur und der niedrigen Temperatur des Beschichtungsbetts zu langsam. Die Folie trocknet nicht rechtzeitig Schicht für Schicht, wodurch Verklebungen oder Blasen entstehen. Darüber hinaus führt ein ungeeigneter Sprühwinkel oder -abstand zu einem zu kleinen Sprühkegel, wodurch sich die Beschichtungsflüssigkeit auf einen bestimmten Bereich konzentriert und lokale Benetzung sowie Verklebungen verursacht. Auch eine zu niedrige Drehzahl des Beschichtungsbehälters, eine zu geringe Zentrifugalkraft oder eine unzureichende Folienabrollung können zu Verklebungen führen.
Eine zu hohe Viskosität der Beschichtungsflüssigkeit ist ebenfalls ein Grund. Durch die hohe Viskosität der Beschichtungsflüssigkeit bilden sich leicht größere Tröpfchen, wodurch das Eindringen in den Kern erschwert wird. Dies führt zu einseitiger Aggregation und Haftung sowie zu einer geringeren Filmdichte und vermehrter Blasenbildung. Auf die vorübergehende Haftung hat dies jedoch kaum Auswirkungen.
Darüber hinaus kann eine ungeeignete Filmbeschichtung zu Haftungsproblemen führen. Ist die Beschichtung im Beschichtungstopf nicht gleichmäßig, überlappen sich die Schichten, was leicht zu Doppel- oder Mehrschichtbeschichtungen führen kann. Bei unserer Versuchsproduktion von Buflomedilhydrochlorid-Tabletten traten aufgrund der ungleichmäßigen Beschichtung zahlreiche überlappende Schichten im Beschichtungstopf mit herkömmlicher Wasserkastanienbeschichtung auf.
2.2 Lösungen
Hauptziel ist die Anpassung der Sprüh- und Trocknungsgeschwindigkeit, um ein dynamisches Gleichgewicht zu erreichen. Dazu werden die Sprühgeschwindigkeit reduziert, das Einlassluftvolumen und die Lufttemperatur erhöht sowie die Betttemperatur und die Trocknungsgeschwindigkeit gesteigert. Um die Sprühfläche zu vergrößern, wird die durchschnittliche Partikelgröße der Sprühtropfen verringert oder der Abstand zwischen Sprühpistole und Blechbett angepasst. Dadurch verringert sich die Wahrscheinlichkeit von kurzzeitiger Haftung.
Passen Sie die Rezeptur der Beschichtungslösung an, indem Sie den Feststoffgehalt erhöhen, die Lösungsmittelmenge reduzieren oder die Ethanolkonzentration im Viskositätsbereich entsprechend erhöhen. Zudem können Trennmittel wie Talkum, Magnesiumstearat, Kieselgel oder Oxidpeptide hinzugefügt werden. Dadurch lässt sich die Beschichtungsgeschwindigkeit im Beschichtungsbehälter optimieren und die Zentrifugalkraft des Bettes erhöhen.
Wählen Sie eine geeignete Blechbeschichtung. Bei flachen Blechen, wie beispielsweise Buflomedilhydrochlorid-Tabletten, wurde die Beschichtung jedoch später erfolgreich durchgeführt, indem eine effiziente Beschichtungswanne verwendet oder eine Leitwand in die herkömmliche Beschichtungswanne eingebaut wurde, um das Abrollen des Blechs zu fördern.
3. Einseitige raue und faltige Haut
Beim Beschichtungsprozess kann es vorkommen, dass sich die Beschichtungsflüssigkeit nicht gleichmäßig verteilt und das getrocknete Polymer nicht dispergiert. Dies führt zu unregelmäßigen Ablagerungen oder Haftungen auf der Filmoberfläche, was wiederum zu schlechter Farbgebung und einer unebenen Oberfläche führt. Eine faltige Oberfläche, die als übermäßig rau wahrgenommen wird, wirkt unschön.
3.1 Analyse der Hauptgründe
Der erste Faktor betrifft den Chipkern. Je größer die anfängliche Oberflächenrauheit des Kerns ist, desto größer ist auch die Oberflächenrauheit des beschichteten Produkts.
Zweitens besteht ein enger Zusammenhang mit der Zusammensetzung der Beschichtungslösung. Es gilt als allgemein anerkannt, dass Molekulargewicht, Konzentration und Additive des Polymers in der Beschichtungslösung die Oberflächenrauheit des Beschichtungsfilms beeinflussen. Sie wirken, indem sie die Viskosität der Beschichtungslösung verändern, und die Rauheit des Beschichtungsfilms verhält sich nahezu linear zur Viskosität der Beschichtungslösung und nimmt mit steigender Viskosität zu. Ein zu hoher Feststoffgehalt in der Beschichtungslösung kann leicht zu einseitiger Rauheit führen.
Letztendlich hängt es mit dem Beschichtungsprozess zusammen. Ist die Zerstäubungsgeschwindigkeit zu niedrig oder zu hoch (die Zerstäubungswirkung ist unzureichend), verteilen sich die Nebeltröpfchen nicht ausreichend und es bildet sich eine einseitige, faltige Oberfläche. Auch ein zu hohes Volumen an trockener Luft (zu große Abluftmenge) oder eine zu hohe Temperatur führen zu schneller Verdunstung, insbesondere bei zu starkem Luftstrom, der Wirbelströme erzeugt und ebenfalls die Tröpfchenverteilung beeinträchtigt.
3.2 Lösungen
Zunächst muss die Kernqualität verbessert werden. Unter der Voraussetzung, dass die Kernqualität gewährleistet ist, wird die Rezeptur der Beschichtungslösung angepasst und deren Viskosität (Konzentration) bzw. Feststoffgehalt reduziert. Eine alkohollösliche oder eine Alkohol-Wasser-Mischung kann verwendet werden. Anschließend werden die Betriebsbedingungen optimiert, die Drehzahl des Beschichtungsbehälters erhöht, um einen gleichmäßigen Filmlauf zu gewährleisten, die Reibung zu erhöhen und die Verteilung der Beschichtungsflüssigkeit zu verbessern. Bei zu hoher Betttemperatur werden Ansaugluftmenge und -temperatur reduziert. Treten Sprühprobleme auf, wird der Zerstäubungsdruck erhöht, um die Sprühgeschwindigkeit zu steigern. Zerstäubungsgrad und Sprühmenge werden verbessert, um eine stärkere Verteilung der Nebeltropfen auf der Blechoberfläche zu erzielen. Dadurch entstehen Nebeltropfen mit kleinerem mittleren Durchmesser, und die Bildung großer Nebeltropfen wird vermieden, insbesondere bei Beschichtungsflüssigkeiten mit hoher Viskosität. Der Abstand zwischen Spritzpistole und Blechbett kann ebenfalls angepasst werden. Es empfiehlt sich eine Spritzpistole mit kleinem Düsendurchmesser (0,15 mm ~ 1,2 mm) und hohem Zerstäubungsgasdurchsatz. Die Sprühform wird so angepasst, dass ein breiter Bereich flacher Kegelnebel entsteht, sodass die Tröpfchen in einem größeren zentralen Bereich verteilt werden.
4. Brücke identifizieren
4.1 Analyse der Hauptgründe
Dies tritt auf, wenn die Oberfläche der Folie markiert oder beschriftet wird. Da die Textilmembran bestimmte mechanische Eigenschaften aufweist, wie beispielsweise einen hohen Elastizitätskoeffizienten, eine geringe Filmfestigkeit und schlechte Haftung, kommt es beim Trocknen der Textilmembran zu einem starken Rückzug. Dadurch entstehen Abdrücke auf der Membranoberfläche, Membranrückzüge und Brückenbildung, wodurch einseitige Kerben verschwinden oder das Logo undeutlich wird. Die Ursache für dieses Phänomen liegt in der Zusammensetzung der Beschichtungsflüssigkeit.
4.2 Lösung
Passen Sie die Rezeptur der Beschichtungslösung an. Verwenden Sie niedermolekulare Polymere oder Filmbildner mit hoher Haftkraft. Erhöhen Sie die Lösemittelmenge, um die Viskosität der Beschichtungslösung zu reduzieren. Erhöhen Sie die Menge an Weichmacher, um innere Spannungen zu verringern. Verschiedene Weichmacher haben unterschiedliche Wirkungen; Polyethylenglykol 200 ist besser geeignet als Propylenglykol oder Glycerin. Die Sprühgeschwindigkeit kann ebenfalls reduziert werden. Erhöhen Sie die Lufteinlasstemperatur und damit die Temperatur des Spritzbetts, um eine feste Beschichtung zu erzielen und gleichzeitig Kantenrisse zu vermeiden. Achten Sie bei der Konstruktion der Markierungsdüse auf die Schnittbreite, den Schnittwinkel und andere Details, um Brückenbildung möglichst zu verhindern.
5. Chromatismus der Bekleidungsmembranen
5.1 Analyse der Hauptgründe
Viele Beschichtungslösungen enthalten Pigmente oder Farbstoffe, die in der Lösung suspendiert sind. Durch unsachgemäße Beschichtung kann die Farbverteilung ungleichmäßig sein, und es entstehen Farbunterschiede zwischen einzelnen Teilen oder in verschiedenen Bereichen desselben Teils. Hauptursachen sind eine zu geringe Drehzahl des Beschichtungsbehälters oder eine unzureichende Mischleistung. Dadurch kann innerhalb der üblichen Beschichtungszeit kein gleichmäßiger Beschichtungseffekt erzielt werden. Weitere Ursachen können eine zu hohe Pigment- oder Farbstoffkonzentration in der Beschichtungsflüssigkeit, ein zu hoher Feststoffgehalt, eine zu hohe Sprühgeschwindigkeit oder eine zu hohe Betttemperatur sein, sodass die Beschichtungsflüssigkeit nicht rechtzeitig verteilt wird. Auch das Anhaften des Films kann zu Farbunterschieden führen. Schließlich kann auch die Form des Werkstücks – beispielsweise längliche oder kapselförmige Teile – Farbunterschiede verursachen, da diese beim Auftragen zu runden Werkstücken verarbeitet werden.
5.2 Lösung
Erhöhen Sie die Drehzahl der Beschichtungstrommel oder die Anzahl der Leitbleche, um einen gleichmäßigen Durchlauf des Films in der Trommel zu gewährleisten. Reduzieren Sie die Sprühgeschwindigkeit der Beschichtungsflüssigkeit und die Betttemperatur. Bei der Rezeptur der Farbbeschichtungslösung sollte die Dosierung bzw. der Feststoffgehalt des Pigments oder Farbstoffs reduziert und ein Pigment mit hoher Deckkraft gewählt werden. Das Pigment oder der Farbstoff sollte feinkörnig sein und kleine Partikel aufweisen. Wasserunlösliche Farbstoffe sind wasserlöslichen Farbstoffen vorzuziehen, da sie weniger leicht mit Wasser migrieren und hinsichtlich Farbtiefe, Stabilität sowie der Reduzierung von Wasserdampf und Oxidation auf die Filmdurchlässigkeit besser abschneiden. Wählen Sie außerdem den geeigneten Materialtyp. Beim Filmbeschichtungsprozess treten häufig verschiedene Probleme auf. Unabhängig von der Art des Problems sind die Ursachen vielfältig. Durch die Verbesserung der Kernqualität, die Anpassung der Beschichtungsrezeptur und die Optimierung der Betriebsabläufe lassen sich jedoch flexible Anwendungen und ein reibungsloser Betrieb erreichen. Mit der Beherrschung der Beschichtungstechnologie, der Entwicklung und Anwendung neuer Beschichtungsmaschinen und Filmbeschichtungsmaterialien wird sich die Beschichtungstechnologie erheblich verbessern, und auch die Filmbeschichtung wird in der Herstellung fester Präparate eine rasante Entwicklung erfahren.
Veröffentlichungsdatum: 25. April 2024