Neue Ära für Emulsionshomogenisierung

Gea Homogenisatoren wer­den in phar­mazeutis­chen und kos­metis­chen Anwen­dun­gen einge­set­zt und erzie­len bere­its seit vie­len Jahren opti­male Resul­tate in Bezug auf Zel­lauf­schluss und Emulgier­ef­fek­te. Mit dem Nisox-Ven­til verän­dert der Anbi­eter das Homogenisierungsver­fahren zu Ver­ar­beitung von Mikro- und Nanoemul­sio­nen für die Chemie‑, Phar­ma- und Kos­metikin­dus­trie grundle­gend und stärkt so seine Mark­t­po­si­tion. Nach­dem das Unternehmen die Inno­va­tion auf der Achema 2018 vorgestellt hat­te, lagen pünk­tlich zur Powtech 2019 die Ergeb­nisse der ersten Feld­studie beim Kun­den vor: „Wir haben unsere Laborstu­di­en aus unserem Process Tech­nol­o­gy Cen­ter in Par­ma erst­mals dem Belas­tung­stest ein­er realen Anwen­dung unter­zo­gen und freuen uns, dass wir die Effek­te sog­ar übertr­e­f­fen kon­nten“, resümiert Kai Beck­er, Leit­er des Prod­uct Group Man­age­ment Homogenisierung. „Uns ist es gelun­gen, eine nahezu trans­par­ente Emul­sion herzustellen.“ Die neue Ven­til­ge­ome­trie opti­miert die Energiev­erteilung während des Homogenisierens und reduziert dadurch die Par­tikel­größe; der Homogenisierungsef­fekt wird deut­lich verbessert.

Feldstudie bestätigt verbesserte Produkteigenschaften

Seit 2018 hat der Anbi­eter gemein­sam mit dem Kun­den das neue Ver­fahren inten­siv in der Pro­duk­tion getestet, um die Reduzierung der Par­tikel­größen und die gle­ich­mäßige Par­tikelverteilung mit­tels des Nisox-Ven­tils im Feld zu beweisen. Im Fall­beispiel bestand die Emul­sions­for­mulierung aus Wass­er (80 Prozent), Fettphase (15 Prozent) und Ten­sid (5 Prozent). Die Prax­is­tests bestäti­gen, dass das Ven­tilmod­ell Par­tikel gle­ich­för­miger, klein­er und kon­stan­ter in hoher Qual­ität homogenisiert. Der Poly­dis­per­sitätsin­dex ist niedriger ist als bei kon­ven­tionellen Ven­tilen, ins­beson­dere für Anwen­dun­gen im Hochdruck­bere­ich von 700 bis 1.500 Bar. Dadurch wer­den die physikalis­chen und visuellen Eigen­schaften wie Viskosität, Trans­parenz und Glanz verbessert, wie es bei der Ver­ar­beitung von phar­mazeutis­chen und kos­metis­chen Nanoemul­sio­nen gewün­scht ist. Nisox führt zu nahezu trans­par­enten Emulsionen.

Prinzip der Homogenisierung umkehren

Bish­er waren Homogenisier­ven­tile darauf aus­gelegt, den Abstand zwis­chen dem Durch­gangskopf und dem Schlagkopf auf ein Min­i­mum zu reduzieren, um die erforder­liche Mikro­nisierung der Par­tikel zu erre­ichen. Das neue Ven­til jedoch dreht dieses Prinzip um: Im Gegen­satz zum Stan­dard­prozess presst Gea die zu emulgieren­den Stoffe nicht in einen Ringspalt, son­dern aus ihm her­aus. Dadurch wer­den die Par­tikel viel weit­er aus­gedehnt, verdün­nt und ihre Kohä­sion­skräfte ver­ringert. Die Stoffe kol­li­dieren anschließend radi­al in der Kam­mer des CCMS (Cav­i­ta­tion Cloud Mod­u­lat­ing Sys­tem). Die implodieren­den Gas­bläschen in der justier­baren Kav­i­ta­tionswolke kön­nen die Par­tikel deshalb leichter mikronisieren.

Prozessbedingungen kontrollieren, konstantes Produktergebnis erreichen

Mat­teo Folez­zani, Pro­duk­ten­twick­ler für Homogenisierung bei Gea, erk­lärt die Tech­nolo­gie: „Mit dem Nisox-Ven­til haben wir flu­id­dy­namis­che Effek­te genutzt, die inner­halb des Nisox-Ven­tils auftreten. Wir sind nun in der Lage, die Effek­tiv­ität und Effizienz zu kon­trol­lieren, indem wir die so genan­nte Kav­i­ta­tionswolke bewe­gen. Sie kann entsprechend dem ver­ar­beit­eten Pro­dukt und den Ein­lass­be­din­gun­gen angepasst wer­den.“ Zudem stellt sich ein zweit­er Effekt ein: Rezep­turen sind nun exak­ter repro­duzier­bar. Die Her­steller brauchen weniger Batch-Zirku­la­tio­nen für das gewün­schte Ergeb­nis. Die Anzahl der Durchgänge bei einem bes­timmten Druck kann reduziert werden.

Weitere Anwendungen in Vorbereitung

Neben der Her­stel­lung von Nanoemul­sio­nen sieht Kai Beck­er in der Zukun­ft auch andere Anwen­dun­gen: „Dank der flu­id­dy­namis­chen Effek­te des Gea Nisox attestieren die Feld­ver­suche ein Vielfach­es der Standzeit­en für Ver­schleißteile. Das wird zum Beispiel für Dis­per­sio­nen in Chemie- und Phar­maap­p­lika­tio­nen inter­es­sant, denn diese sind gemein­hin sehr abra­siv. Gea wird dieses Ein­satzge­bi­et weit­er unter­suchen. Die ersten Ergeb­nisse sind sehr vielver­sprechend und bestäti­gen das hohe Poten­zial dieser neuen Tech­nolo­gie, das sich bere­its bei Emul­sio­nen gezeigt hat. Wir ste­hen unseren Kun­den zur Ver­fü­gung, um ihr Dis­per­sion­s­gemisch zu testen und die Vorteile in Bezug auf Druckre­duzierung und Energierück­gewin­nung zu beziffern.“

„Try and Buy”-Option für Kundentests

Kun­den haben die Möglichkeit, die Ergeb­nisse an ihrem Pro­dukt in den Laboren des Gea Process Tech­nol­o­gy Cen­ter in Par­ma, Ital­ien, zu vali­dieren. Darüber hin­aus bietet der Her­steller eine „Try and Buy“-Option, um das Niso-X-Ven­til direkt in den Anla­gen beim Kun­den zu testen.