Nutschenfilter-Trockner mit Rührwerk: Optimale Leistung, Qualität und Sicherheit

Die Technologie von Nutschenfilter-Trocknern mit Rührwerk findet seit 20 Jahren weit verbreitet Verwendung in der kommerziellen Herstellung innovativer Arzneimittel weltweit. Von außen betrachtet scheint die Technologie sich im Verlauf der Jahre nicht verändert zu haben. Sieht man aber näher hin, bemerkt man, dass Anlagenentwickler wie Powder Systems Limited (PSL) diese unter Druck stehenden Filtertrockner derart verfeinert haben, dass sie zu den "Arbeitstieren" des pharmazeutischen Werks werden.

Die Filterung in einem unter Druck stehenden Nutschenfilter wird zum gängigsten Anlagentyp bei der Herstellung von pharmazeutischen Wirkstoffen, da sie Filtern und Trocknen mit ausgezeichnetem Containment vereint.

Durch anhaltende enge Zusammenarbeit mit Arzneimittelherstellern entwickelten die Filterexperten von PSL einen ultimativen Filterprozess, indem sie Prozesseinzelheiten verfeinerten, wie die hohe Schweißqualität des Filtergewebes auf dem Haltering, besonderes Filterplattendesign zur Gewährleistung optimaler Entwässerung als auch innovative Filterringe und -gewebe, die eine seitliche, untere und auch eine Korbfilterung bieten.

Nach Trennung von Festteilen und Flüssigkeiten durch Anbringen eines Gasdrucks (normalerweise Stickstoff), ist es wichtig, die Filterrückstände zu entfernen und etwaige Verunreinigungen auszuwaschen.  Um die Wirksamkeit des Filterns und Waschens zu verbessern, wird das Rührwerk verwendet, um etwaige Risse oder Rinnen zu glätten, die sich im Produktkuchen gebildet haben.

Die Art des Rührwerks ist für einen wirksamen Waschvorgang von höchster Bedeutung. Das einteilige Rührwerk von PSL verfügt über abwechselnde Zähne auf jedem Arm (normalerweise zwei), die das Produkt vorwärts und rückwärts über die Oberfläche drücken, so dass eine Mischung bei wechselnder Geschwindigkeit erfolgt.

Nach dem Filtern und Waschen des Produkts ist das Produkt zum Trocknen bereit bzw. es kann als Nasskuchen oder Neuschlamm abgegeben werden. Die Wärmeaustauschfläche des Trockners gehört zu den wichtigsten Faktoren beim Trocknen des Produkts. Die Wärmeaustauschfläche lässt sich in 3 wesentliche Bestandteile unterteilen: die Filterbasis, die seitliche Gefäßwand und der gewölbte Deckel, sowie das beheizte Rührwerk.

Optimaler Wärmeaustausch
Die Filtertrockner von PSL bieten einen optimalen Wärmeaustausch, vorwiegend durch die direkte Erwärmung des Filterbodens. Bei manchen Filtern befindet sich zwischen dem beheizten Boden und dem Filtermedium ein Abstand von ein paar Zentimetern. Diese Luftlücke isoliert die Wärme, so dass sie das Produkt nicht direkt erwärmen kann, was normalerweise nur 5% des Wärmeaustauschs liefert.  Bei den Nutschenfilter-Trocknern mit Rührwerk wird das Produkt direkt am Boden erwärmt, wo das Filtermedium direkt auf dem beheizten Boden aufliegt, so dass hier bis zu 25% des Wärmeaustauschs stattfinden kann.

Das Rührwerk ist bei weitem die aktivste Wärmeaustauschfläche des Trockners und macht mehr als 50% der zum Trocknen verwendeten Wärme aus. Die Rührwerke für Filtertrockner von PSL wurden auf Lieferung des höchstmöglichen Wärmeaustauschs ausgelegt, und die Heizflüssigkeit fließt durch die Welle und Arme. Das Rührwerk ist als einteiliges Bauteil komplett versiegelt, um ein Auslaufen von Wärmeaustauschflüssigkeit in den Prozess zu verhindern, wie das in der Abbildung illustriert wird.

Und schließlich liefern die Seitenwände, die sich in direktem Kontakt mit dem Kuchen befinden, die weiteren 25 bis 40% des Wärmeaustauschs. Um etwaiges Kondensat des verdunsteten Lösungsmittels daran zu hindern, während des Trocknens in das Produkt zurück zu tropfen, muss der Rest des Gefäßes und der gewölbte Deckel beheizt werden.

Produktausgabe durch Direct Heel Recovery System
Es gibt verschiedene Methoden zur Ausgabe des Produkts aus dem Gefäß eines Nutschenfilter-Trockners mit Rührwerk. Die gängigste Methode, insbesondere bei großen Filtern, ist über einen automatischen Ablaufstöpsel, wobei das Rührwerk das Pulver in einen Behälter bewegt. Diese Methode bietet jedoch keine vollständige Produkt-Rückgewinnung und kann zu Schwierigkeiten bei der Reinigung führen.

PSL bahnte den Weg für eine Ausgabemethode namens Direct Heel Recovery System (direkte Restmengen-Wiedergewinnung), die sich für eine hoch ergiebige Produktivität als am wirksamsten erwiesen hat. Der von PSL hergestellte und integrierte Ausgabe-Glovebox-Isolator bietet hohes Containment bis zu Nanogramm-Mengen, so dass Bedienpersonal, Produkt und Umwelt während der Ausgabe geschützt werden. Durch den Containment-Isolator mit ergonomischem Design kann das Bedienpersonal alle verbleibenden Restmengen zur vollständigen Produktrückgewinnung unter sicheren Bedingungen ausschaben.

Für noch höhere Containment-Anforderungen ist PSL der einzige Hersteller weltweit, der die bahnbrechende FilterBox anbietet: einen Filtertrockner, der komplett in einen High-Containment-Isolator integriert ist.

Steriles Filtern und Trocknen
Um der zunehmenden Nachfrage seitens des biopharmazeutischen Markts zu entsprechen, entwickelte das Unternehmen ein einzigartiges aseptisches Design zum Angebot sterilen Filterns und Trocknens. Die Filter verfügen über CIP (Clean-in-Place / integrierte Selbstreinigung) und SIP (Steam-in-Place / integrierte Dampfreinigung) und wurden zur Erfüllung der strengen Herstellungsanforderungen bei aseptischen Prozessen konstruiert. PSL Filtertrockner nutzen mechanische durch Gasdruck betriebene Dichtungen und ein einzigartiges geschwenktes Ausgabedesign, so dass der große Platzbedarf und die Kapitalinvestitionen von VHP-Isolatoren vermieden werden. Das sich drehende Gefäß gestattet die maximale Produktrückgewinnung von fast 100% bei Einhaltung der Sterilitätsbedingungen.

Filtertrocknertechnik im Up-Scale
Filtertrocknertechnik stand nicht immer für zuverlässige Untersuchungen vom Laborvolumen zum Up-Scale zur Verfügung. Während Laboruntersuchungen und F&E-Produktentwicklungen müssen Chemiker auf vergleichbarer Technik arbeiten, um die oben genannten Parameter zu beurteilen und zu bestimmen. Die traditionellen Filter- und Trockenmethoden in Laboren sind Buchner-Filtrierung, Zentrifugen und Ofentrocknermethoden. Diese Technologien können nicht erfolgreich auf den kommerziellen Produktionsumfang übertragen werden. Aus diesem Grund führte PSL einen kleineren Nutschenfilter-Trockner mit Rührwerk ein, der dieselbe Technologie für Chargen von weniger als 200 Gramm des Endprodukts bietet. Diese GFD genannten Labor-Nutschenfilter-Trockner sind in Glas für komplette Transparenz des Prozesses erhältlich oder in Edelstahl für höhere Druckanforderungen. Das GFD-Sortiment leistet dieselbe Filtrierung unter Vakuum und Druck, gestattet Waschen und Neuschlammanreicherung sowie thermisches Trocknen durch einen beheizten Mantel.