Novel Approaches in Pharmaceutical Hot Melt Extrusion

Fachgebiet
Simulation von komplexen Geometrien via Smoothed Particle Hydrodynamics

Stichwörter
Schmelzextrusion, Smoothed Particle Hydrodynamics

Beteiligte Personen
Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Johannes Khinast 
Dipl.-Ing. Andreas Eitzlmayr

Dauer
01. Juli 2012 - 30. Juni 2015

Bilder- und Videogalerie

Veranschaulichung des Mischens durch markierte Fluidelemente in einem Förderelement.
Mischvorgang in einem Schneckenextruder

Beschreibung

Das gesamte Projekt “Novel Approaches in Pharmaceutical Hot Melt Extrusion“ unter der Leitung des Research Center Pharmaceutical Engineering (www.rcpe.at) umfasst sowohl die Untersuchung von Produktionsmöglichkeiten für sogenannte „Nanoextrudate“ durch Zugabe von „Nanosuspensionen“ zu einer Polymerschmelze im Schmelzextruder, als auch die Entwicklung einer neuen Simulationsmethode für vollgefüllte und teilgefüllte Schneckenzonen, um ein besseres mechanistisches Verständnis für die Mischeffekte von unterschiedlichen Schneckengeometrien zu erlangen. Der Simulationsteil wird am IPPT durchgeführt. Die Smoothed Particle Hydrodynamics Methode (SPH) bietet hohes Potential für die Simulation von teilgefüllten, komplex geformten und rotierenden Schneckengeometrien. Dass SPH ohne Rechengitter auskommt ist sehr vorteilhaft, da das Fluidvolumen in einem Doppelschneckenextruder durch die Rotation der Schnecken stark deformiert wird, was im Fall von konventionellen Computational Fluid Dynamics Methoden (CFD) eine komplizierte Strategie zur Gitterregeneration erfordern würde. Darüber hinaus kann SPH die bei teilgefüllten Schneckenzonen auftretenden Strömungen mit freien Fluidoberflächen inhärent behandeln, und eignet sich aufgrund der Verwendung von mitbewegten Fluidelementen hervorragend für die Analyse von Mischprozessen. Auf der Basis des open-source codes LIGGGHTS (www.liggghts.com), der eine modulare Plattform für partikelbasierte Simulationsmethoden bietet, arbeiten wir an der Entwicklung der erforderlichen Randbedingungen und rheologischen Modelle. Das soll letztlich die simulationstechnische Charakterisierung der Mischwirkung von verschiedenen Typen von Schneckenelementen ermöglichen, was zu einem besseren Verständnis der zugrundeliegenden Mischmechanismen führt. Weiters bietet die Simulation auch die Möglichkeit, unterschiedliche Varianten der Schneckenkonfiguration einer Mischzone detailliert zu untersuchen, was einen Schritt in Richtung zukünftiger Engineering-Tools für die Prozessentwicklung darstellt.

Projektpartner
Leistritz Extrusionstechnik GmbH
Research Center Pharmaceutical Engineering GmbH

Gefördert von
Österreichisches COMET Programm des Bundesministeriums für Verkehr, Innovation und Technologie (BMVIT) und des Bundesministeriums für Wirtschaft, Familien und Jugend (BMWFJ). Weiters gefördert vom Bundesland Steiermark (Steirische Wirtschaftsförderung SFG).

Projektleiter
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Johannes Khinast
Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn.

Institut für Prozess- und Partikeltechnik
Inffeldgasse 13/III
8010 Graz

Tel.
+43 (316) 873 - 30400
Fax
+43 (316) 873 - 1030400
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