Hochviskose Herausforderungen meistern: Zweischraubenpumpen für zähflüssige Sirupe und Salben

Bei der Herstellung oraler Flüssigkeiten können Materialien zum Einsatz kommen, deren Transfer weitaus schwieriger ist, als es ihr Erscheinungsbild vermuten lässt. Konzentrierte Sirupe, medizinische Pasten, Suspensionen und andere hochviskose Formulierungen stellen höhere Anforderungen an das Transfersystem, insbesondere wenn die Viskosität mit der Temperatur, der Konzentration oder den Formulierungsbedingungen schwankt.

Für Pharmaanlagen-Ingenieure besteht die Herausforderung nicht einfach darin, ein dickflüssiges Produkt von einem Behälter in einen anderen zu befördern. Die Pumpe muss zuverlässig in einem hygienischen Prozess arbeiten, eine kontrollierte Produktbewegung gewährleisten, unterschiedliche Betriebsbedingungen bewältigen und die Reinigung zwischen den Produktionschargen unterstützen. Eine hygienische Zweischraubenpumpe kann diese Anforderungen erfüllen und gleichzeitig als Teil eines kompletten Systems für die Verarbeitung oraler Flüssigkeiten dienen.

Warum hochviskose orale Flüssigkeiten einen anderen Transferansatz erfordern

Niedrigviskose orale Flüssigkeiten können oft mit herkömmlichen Kreiselpumpen gefördert werden. Steigt die Viskosität jedoch an, ändern sich die Betriebsbedingungen erheblich. Das Material wird widerstandsfähiger gegen die Bewegung durch Rohre und Anlagen, während die Saugbedingungen zunehmend an Bedeutung gewinnen.

Dicke Sirupe und medizinische Pasten müssen möglicherweise auch mehrere Produktionsstufen durchlaufen, darunter Formulierung, Zwischenlagerung, Transfer, Filtration oder Verarbeitung sowie Abfüllung. Eine Pumpe, die nur für eine Nennförderrate ausgelegt ist, kann sich daher anders verhalten, wenn sich die Produktkonzentration oder -temperatur ändert.

Hier wird die Verdrängerpumpe wertvoll. Anstatt hauptsächlich auf die von einem Laufrad erzeugte Geschwindigkeit zu setzen, bewegt eine Zweischraubenpumpe das Produkt durch geschlossene Kammern, die von zwei rotierenden Schrauben gebildet werden. Die kontinuierliche axiale Bewegung bietet einen kontrollierten Transferpfad, der für viskose pharmazeutische Materialien gut geeignet ist.

Den Transferabschnitt um das Produkt herum aufbauen

In einer Produktionslinie für orale Flüssigkeiten sollte die Transferpumpe zusammen mit Tanks, Rohrleitungen, Ventilen, Heizvorrichtungen, Abfüllanlagen und Reinigungskreisläufen betrachtet werden. Ziel ist es, einen Transferabschnitt zu schaffen, der das Produkt handhaben kann, ohne unnötige Einschränkungen in den Prozess einzubringen.

Die hygienische Zweischraubenpumpe SLGP verwendet zwei berührungslose Schrauben, die im Pumpengehäuse abgedichtete Kammern bilden. Während sich die Schrauben drehen, transportieren diese Kammern das Medium vom Einlass zur Auslassseite. Da die Schrauben keinen Metall-zu-Metall-Kontakt mit dem Pumpengehäuse haben, kann die Pumpe auch für nicht schmierende Medien und Materialien mit Verunreinigungen eingesetzt werden.

Für hochviskose orale Flüssigkeitssysteme bietet diese Struktur Flexibilität, wenn sich die Formulierung nicht wie eine einfache niedrigviskose Flüssigkeit verhält. Die Pumpe kann mit verschiedenen Pumpengehäuse- und Schraubengrößen konfiguriert werden, sodass der Transferabschnitt enger an die erforderlichen Betriebsbedingungen angepasst werden kann.

Handhabung dicker Sirupe ohne übermäßige Komplexität des Systems

Konzentrierte Sirupe werden umso schwieriger zu fördern, je höher ihr Feststoffgehalt und ihre Viskosität sind. Der Rohrleitungswiderstand wird signifikanter, und die Pumpe muss eine stabile Produktbewegung aufrechterhalten, während sie gegen den Druck des nachgelagerten Systems arbeitet.

Der breite Drehzahlbereich der SLGP von 100 bis 3.600 U/min bietet einen Betriebsbereich zur Anpassung des Transfers an die Prozessanforderungen. Unterschiedliche Schraubenkonfigurationen können unter denselben Viskositäts-, Druck- und Drehzahlbedingungen ebenfalls unterschiedliche Förderströme erzeugen.

Diese Flexibilität ist nützlich, wenn eine Produktionslinie für orale Flüssigkeiten mehr als eine Formulierung verarbeitet. Anstatt den gesamten Transferabschnitt um einen einzigen festen Betriebspunkt herum auszulegen, kann die Pumpe entsprechend den Eigenschaften der zu verarbeitenden Produkte ausgewählt und konfiguriert werden.

Wenn medizinische Pasten die Pumpenanforderung ändern

Medizinische Pasten stellen eine weitere Herausforderung dar. Ihre hohe Viskosität kann die Saugzuführung und den kontinuierlichen Transfer anspruchsvoller machen als bei herkömmlichen Flüssigkeiten. Unter diesen Bedingungen benötigt eine Pumpe eine ausreichende Selbstansaugfähigkeit sowie die Fähigkeit, erhebliche Viskositätsänderungen zu bewältigen.

Die SLGP kann ein Vakuumniveau von bis zu 0,8 bar bereitstellen, wenn die Pumpenkammer Produkt enthält, und unterstützt so die Selbstansaugung während des Produkttransfers. Ihr Verdrängerprinzip ermöglicht den kontinuierlichen Transport des Materials durch die geschlossene Pumpenkammer, anstatt auf eine Hochgeschwindigkeits-Laufradwirkung angewiesen zu sein.

Für Pharmaanlagen-Konstrukteure kann dies die Verbindung zwischen einem Produkttank und nachgelagerten Verarbeitungsanlagen vereinfachen, insbesondere wenn die Formulierung eine begrenzte Fließfähigkeit aufweist.

Eine Pumpe für Produkttransfer und hygienische Reinigung

Ein orales Flüssigkeitssystem muss nicht nur für den Produktionstransfer ausgelegt werden. Die Reinigung zwischen den Chargen ist ein ebenso wichtiger Teil des Anlagenbetriebs.

Die SLGP ist mit einem totraumfreien Strömungskanal konzipiert, der die hygienische Reinigung unterstützt und die GMP-, 3-A- und FDA-Anforderungen erfüllt. Ihr breiter Betriebsbereich ermöglicht es derselben Pumpe, sowohl am Produkttransfer als auch an CIP/SIP-Reinigungsvorgängen teilzunehmen.

Der praktische Vorteil liegt in der Systemvereinfachung. Anstatt eine separate CIP-Pumpe mit zusätzlichen Rohrleitungen und Ventilen zu installieren, kann dieselbe Pumpe sowohl für den Produktionstransfer als auch für den Reinigungsumlaufprozess verwendet werden, sofern die Systemauslegung dies zulässt.

Während der Reinigung durchströmt das Reinigungsmedium die internen Strömungskanäle der Pumpe. Dadurch wird die Pumpe Teil der gesamten CIP/SIP-Umlaufstrecke und bleibt nicht außerhalb des Reinigungskreislaufs.

Für komplette Anlagen für orale Flüssigkeiten kann dieser Ansatz die Anzahl der dedizierten Komponenten reduzieren und zur Einsparung von Installationsraum beitragen.

Reversibler Transfer für flexiblere Pharmasysteme

Ein weiteres nützliches Merkmal für Anlagen für orale Flüssigkeiten ist die reversible Förderung.

Die SLGP kann die Förderrichtung einfach durch Ändern der Wellendrehung wechseln. Die Einlass- und Auslassfunktionen werden daher getauscht, ohne dass eine mechanische Modifikation anderer Pumpenkomponenten erforderlich ist.

Diese Fähigkeit kann in einem kompletten Transfersystem nützlich sein, in dem Produktbewegung und Reinigungsumlauf unterschiedliche Strömungsrichtungen erfordern. Abhängig von der gesamten Rohrleitungsanordnung kann sie auch die Produktrückgewinnung aus Abschnitten der Prozesslinie unterstützen.

Anstatt Vorwärts- und Rückwärtsförderung als isoliertes Pumpenmerkmal zu betrachten, können Anlagenkonstrukteure es in die Anordnung von Tanks, Rohrleitungen und Reinigungskreisläufen integrieren.

Auslegung für unterschiedliche pharmazeutische Betriebsbedingungen

Orale flüssige Formulierungen behalten nicht immer während der gesamten Verarbeitung die gleiche Viskosität. Temperatur, Konzentration, Formulierungsstadium und Produktzusammensetzung können alle das Verhalten des Materials im Transfersystem beeinflussen.

Die SLGP ist in Standard- und beheizbaren Ausführungen erhältlich. Die beheizbare Option kann in Betracht gezogen werden, wenn das Temperaturmanagement Teil der Transferanforderung ist. Die Pumpe unterstützt Medientemperaturen bis zu 130 °C und Reinigungstemperaturen bis zu 140 °C, vorbehaltlich der jeweiligen Anlagenkonfiguration und Prozessbedingungen.

Ein breiter Viskositätsbereich von bis zu 500.000 cSt bietet zudem Flexibilität für Systeme, die sowohl relativ flüssige orale Flüssigkeiten als auch deutlich dickere pharmazeutische Formulierungen handhaben.

Das Ziel ist nicht, eine Pumpe für jedes mögliche Produkt zu verwenden, sondern die geeignete Pumpenkonfiguration so auszuwählen, dass die Transferausrüstung mit der tatsächlichen Formulierung und dem Betriebsfenster kompatibel bleibt.

Eine Transferlösung für komplette Anlagen für orale Flüssigkeiten

Hochviskose Sirupe und medizinische Pasten zeigen, warum die pharmazeutische Fluidhandhabung nicht von der Gesamtanlagenauslegung getrennt werden kann. Die Pumpenauswahl beeinflusst die Saugbedingungen, den Rohrleitungswiderstand, die Transfersteuerung, die Reinigungsanordnungen und die Anzahl der im System erforderlichen Komponenten.

Eine hygienische Zweischraubenpumpe bietet eine Kombination aus Verdrängerförderung, breiter Drehzahlregelung, reversiblen Betrieb, Selbstansaugfähigkeit und hygienischer Strömungskanalauslegung. Mit konfigurierbaren Pumpengehäusen und Schraubengrößen kann die SLGP in Produktionssysteme für orale Flüssigkeiten integriert werden, die unterschiedliche Viskositäts- und Prozessanforderungen erfüllen.

Für Anlagenhersteller und pharmazeutische Verarbeiter liegt der Schlüssel darin, die Pumpe als Teil der gesamten Transfer- und Reinigungsarchitektur zu entwerfen – und nicht einfach als eigenständige Maschine. Wenn Pumpe, Rohrleitungen, Tanks, Abfüllanlagen und CIP/SIP-Umlauf gemeinsam betrachtet werden, kann die Handhabung hochviskoser oraler Flüssigkeiten zu einem besser beherrschbaren Teil des gesamten pharmazeutischen Produktionssystems werden.