Skalenübergreifende Modellierung der unterschiedlichen Mechanismen bei der Matrizenfüllung in Rundlauftablettenpressen

• Antragsteller: Dr. Jan Henrik Finke
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik ; Pharmazie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 525028949

Die Herstellung von Tabletten und die damit verbundene Befüllung von Matrizen spielt in vielen Industrien, wie der pharmazeutischen und chemischen Industrie, der Lebensmittel-, Futter-, und Düngemittelindustrie eine wichtige Rolle zur Herstellung des finalen Produkts. Dabei ist eine vollständige und gleichbleibende Befüllung für die Qualität der hergestellten Kompaktate von größter Bedeutung. Diese steht im Zielkonflikt mit möglichst hohen Herstellungsgeschwindigkeiten. Um hier eine bestmögliche Kombination von Prozessparametern für gegebene Materialeigenschaften des Schüttgutes zu identifizieren und damit vorbestimmen zu können, wird ein tiefgreifendes Verständnis des Prozesses benötigt. Ziel des Projektes ist es, die Matrizenbefüllung an Rundlauftablettenpressen mit unterschiedlichen Füllmechanismen und in unterschiedlichen Skalen zu untersuchen und Modellen zu deren Beschreibung zu erforschen. Dafür werden repräsentative Modellmaterialien ausgewählt und eingehend charakterisiert, anhand derer systematische und umfassende Versuchssets in verschiedenen Skalen durchgeführt und ausgewertet werden. Das resultierende Modell wird sukzessive von einfachen zu komplexen Füllszenarien aufgebaut und soll dabei zunächst für die gravimetrische Befüllung (gravity filling) entwickelt werden und auf messbaren Pulvereigenschaften basieren, um somit eine allgemeingültige Anwendbarkeit zu gewährleisten. Um den häufig genutzten Füllmechanismus mit Unterdruck (suction filling) beschreiben zu können, soll das Modell um einen Term erweitert werden, der es ermöglicht, die zusätzliche Kraft zu berücksichtigen. Hier ist von besonderem Interesse, die Interaktion zwischen Luft und Partikelschüttung genau zu charakterisieren, um physikalisch sinnvoll Messgrößen wie die Permeabilität in das Modell einbinden zu können. Final soll eine Erweiterung auf einen zweiflügligen Füllschuh implementiert werden. Durch dieses strukturierte Vorgehen soll sichergestellt werden, dass eine Übertragbarkeit zwischen Skalen und Mechanismen gewährleistet werden kann und somit eine möglichst generalisierte Anwendbarkeit gegeben ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen