DFG Projekt. SCHA 524/20-1 & DI 696/8-1

In einem Gemeinschaftsprojekt mit dem Institut für Technische Thermodynamik und Kältetechnik (ITTK ) kommen mikrostrukturierte Verdampfer in einem neuartigen Verfahren zur Herstellung submikroner Partikeln zur Anwendung.

Die Motivation liegt in der Verbesserung der physiologischen Verfügbarkeit organischer Wirkstoffe für Pharmazeutika oder Kosmetika durch Reduzierung der Partikelgröße schlecht wasserlöslicher Stoffe.

Homogene Keimbildungsprozesse stellen einen geeigneten Weg dar, kleinste Partikeln dieser Stoffe mit engen Größenverteilungen zu erzeugen.

Realisierung des neuen Prozesses:

1. Totalverdampfung des organischen Wirkstoffes zusammen mit Wasser bei Vakuumbedingungen in einem mikrostrukturierten Verdampfer
2. Quenchen des erzeugten Dampfgemisches mit flüssigem Wasser
3. Erzeugung einer Suspension durch Totalkondensation des Dampfs
   
   

Der verwendete Mikrostrukturverdampfer ermöglicht hohe Dampfqualitäten. Zudem werden thermische Belastungen der organischen Substanzen durch sehr geringe Verweilzeiten in den Zonen höchster Temperatur minimiert und dadurch deren Denaturierung oder Zersetzung verhindert. Im anschließenden speziell gestalteten Quench werden hohe Abkühlraten realisiert, indem das in das Dampfgemisch eingebrachte flüssige Wasser sofort fein verteilt wird und verdampft. Dies ist essentiell, um hinsichtlich der organischen Komponente im Dampfgemisch sehr hohe Übersättigungszustände zu erzeugen und dadurch den erwünschten Prozess der homogenen Keimbildung zu initiieren.

Der Wasserdampf wird mit den darin enthaltenen organischen Wirkstoffpartikeln in einem Totalkondensator kondensiert, wodurch ohne Umwege über weitere Abscheidungsprozesse direkt eine wässrige Suspension erzeugt werden kann.

Mit einer zeitlich hochauflösenden Messtechnik für die Prozessparameter werden Druck- und Temperaturverlauf während des Quenchvorgangs aufgenommen, um den Prozess und die Mikrostrukturen weiter zu optimieren. Ziel ist hierbei die Modellierung des Gesamtprozesses in Bezug auf die generierten Partikelgrößen. Die erzeugten Partikelgrößenverteilungen können hierbei mit optischen Verfahren (dynamische Lichtstreuung) bestimmt werden.

Wir danken der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG Projekt. SCHA 524/20-1 & DI 696/8-1) für die Förderung.

Für die Fortführung der Arbeiten mit unterschiedlichen Medien für eine genauere Modellierung des neuen Prozesses sind wir gemeinsam mit dem ITTK derzeit auf der Suche nach interessierten Kooperationspartnern aus der Industrie.

Kontakt:

Andreas Waldraff (Institut für Technische Thermodynamik und Kältetechnik)
Dr.-Ing. W. Wibel (Institut für Mikroverfahrenstechnik)

Wir sind auf der Suche nach Projektpartnern aus der Industrie.

Abb. 1: Mit dem Verfahren generierte Größenverteilung für Vitamin-E-Acetat als Testsubstanz (Ergebnis von A. Waldraff , ITTK)/ size distribution generated by the new process of Vitamine-E-Acetate as test agent (result by A. Waldraff , ITTK)