Herstellungsverfahren für Hart- und Weichgelatinekapseln

Die pharmazeutische Industrie produziert jedes Jahr mindestens 30 Milliarden Kapseln. Der Prozess der Kapselherstellung ist ein Spezialgebiet. Sie ermöglicht es den globalen Gesundheitssystemen, jeden Tag einen zuverlässigen Zugang zu lebensrettenden Medikamenten, Nahrungsergänzungsmitteln und Nahrungsergänzungsmitteln zu bieten.

Die Wissenschaft, die hinter dieser Produktion steht, umfasst Hochgeschwindigkeitssynchronisation und Umgebungskontrolle. Diese Systeme arbeiten synchron, um sicherzustellen, dass jede Dosis für den Patienten sicher und wirksam bleibt.

Hier finden Sie einen ausführlichen Leitfaden über die fortschrittliche Mechanik und die strengen Normen, die die Welt der Kapselherstellung bestimmen.

Wie sieht der Herstellungsprozess von Kapseln aus?  

Bei der Herstellung von Kapseln geht es um die Herstellung von Arzneimitteln und therapeutischen Dosierungen für die orale Einnahme. Es handelt sich um einen mehrstufigen Prozess, der mit der Herstellung von Gelatine- oder Zellulosehüllen beginnt, die anschließend mit aktiven Pulvern, Flüssigkeiten oder Pellets gefüllt werden. Jede Einheit wird dann luftdicht versiegelt, um die innere Formulierung zu schützen.

Das Produkt wird einer Reihe von Qualitätskontrollen und Inspektionen unterzogen, um die langfristige Stabilität und Haltbarkeit zu gewährleisten. Ein solches System garantiert konsistente Chargenergebnisse und erhält die beabsichtigte therapeutische Leistung für den Patienten aufrecht.

Verschiedene Arten von Kapseln kennenlernen

Kapseln werden je nach ihrer Zusammensetzung und den Anforderungen an die Lieferung in verschiedene Funktionsgruppen eingeteilt. Obwohl es zahlreiche Varianten gibt, werden sie nach Industriestandards in der Regel in zwei Hauptkategorien unterteilt: Hartgelatinekapseln und Weichgelatinekapseln.

Betrachten wir die funktionalen Unterschiede zwischen Weichkapsel vs. Hartkapsel und ihre therapeutische Verwendung.

1. Hartgel-Kapseln

Hartgel-Kapseln sind zweiteilige, feste Darreichungsformen, die aus einem zylindrischen Körper und einer Kappe mit eingebautem Verschlussmechanismus bestehen. Diese Hüllen bestehen in erster Linie aus Gelatine in pharmazeutischer Qualität und Wasser, wobei die Hersteller häufig Farbstoffe oder Trübungsmittel hinzufügen, um lichtempfindliche Inhaltsstoffe zu schützen.

Dieses Design ist ideal für trockene Feststoffe wie Antibiotika, Schmerzmittel oder Kräuterpulver. Es verbessert die Liefereffizienz und gewährleistet eine vorhersehbare therapeutische Reaktion, indem es den Inhalt vor Umwelteinflüssen schützt.

2. Softgel-Kapseln

Weichkapseln sind einteilige, luftdichte Hüllen, die mit flüssigen oder halbfesten Inhaltsstoffen gefüllt sind. Sie zeichnen sich durch eine glatte, flexible Textur aus, die das Schlucken deutlich einfacher macht als bei herkömmlichen Tabletten. Diese Einheiten werden bevorzugt für Formulierungen auf Ölbasis verwendet, wie z. B. Omega-3-Fischöle, Vitamin-D3-Präparate und flüssig abgefüllte Medikamente.

Herstellungsverfahren für Hartgelkapseln

Die Herstellung von Hartgelatinekapseln ist ein hochautomatisierter Prozess, der auf einer Reihe von synchronisierten Schritten beruht. Der Vorgang läuft auf hochentwickelten Maschinen, die einen konstanten Feuchtigkeitsgehalt von 12% bis 16% innerhalb der Schalen. Jede Abweichung nach oben oder unten kann zu spröden Schalen oder struktureller Instabilität während der Füllphase führen.

Im Folgenden wird der Herstellungsprozess dieser zweiteiligen Einheiten Schritt für Schritt beschrieben.

1. Auswahl der Rohstoffe

Hartkapseln werden hauptsächlich aus Gelatine hergestellt, die aus tierischem Kollagen gewonnen wird. Die Hersteller fügen gereinigtes Wasser, spezielle Farbstoffe wie Farbstoffe oder Pigmente und Trübungsmittel wie Titandioxid hinzu. Diese Zusatzstoffe sorgen für strukturelle Festigkeit und Feuchtigkeitsstabilität und schützen gleichzeitig die lichtempfindlichen Wirkstoffe vor dem Abbau.

2. Zubereitung der Gelatinelösung

Das Verfahren beginnt mit dem Auflösen von Gelatine in entmineralisiertem Wasser, das auf etwa 60°C bis 70°C. Dadurch entsteht eine konzentrierte, hochviskose Lösung, die etwa 30% bis 40% Gelatine enthält.

An die Mischung wird ein Vakuum angelegt, um Luftblasen zu entfernen, die sonst beim Abfüllen oder Lagern strukturelle Mängel verursachen würden. Schließlich werden Farbstoffe und Pigmente beigemischt, um die gewünschte Ästhetik und das gewünschte Branding zu erreichen.

3. Eintauchen und Filmbildung

Sobald die Lösung die richtige Viskosität erreicht hat, beginnt der Tauchvorgang. Reihen von Formstiften aus rostfreiem Stahl werden in die erhitzte Gelatine getaucht. Wenn diese Stifte herausgezogen werden, drehen sie sich kontinuierlich, um die Folie gleichmäßig auf der Oberfläche zu verteilen. Diese mechanische Drehung ist entscheidend, um eine gleichmäßige Wandstärke sowohl für die Kappe als auch für den Körper zu erreichen.

4. Entfeuchtung und Trocknung

Die beschichteten Stifte durchlaufen eine Reihe von Trockenkammern, in denen sie einem hohen Volumen an gefilterter, entfeuchteter Luft ausgesetzt sind. In dieser Phase wird der Gelatine vorsichtig Feuchtigkeit entzogen, bis sie sich zu einer festen, aber dennoch flexiblen Hülle verfestigt. Eine genaue Temperaturkontrolle verhindert, dass die Folie zu schnell trocknet, was zu Oberflächenmängeln oder Rissen führen könnte.

5. Abisolieren, Beschneiden und Verbinden

Nach dem Trocknen streifen automatische Bronzebacken die erstarrten Kapselhüllen von den Formstiften. Da der Tauchvorgang ungleichmäßige Kanten hinterlässt, werden die Schalen in eine Schneideeinheit geführt, wo Hochgeschwindigkeits-Kreismesser sie auf eine exakte Länge schneiden. Die fertigen Kappen und Körper werden dann ausgerichtet und in eine vorverriegelte Position zusammengeschoben, um eine Trennung während des Transports zu verhindern.

6. Druck und Branding

In der letzten Phase durchlaufen die vorverpressten Kapseln eine Druckmaschine. Die Hersteller verwenden essbare Druckfarben, um Dosierungsinformationen, Markenlogos oder Chargencodes direkt auf die Oberfläche der Kapsel aufzubringen. Nach dem Bedrucken und Polieren sind die Kapseln bereit für die Großverpackung oder die sofortige Weitergabe an die Abfüllanlage.

Herstellungsverfahren für Softgel-Kapseln

Bei der Herstellung von Softgel-Kapseln wird die Rotationsdüsentechnologie eingesetzt, um flüssige oder suspendierte Füllgüter in einer einteiligen Hülle zu verkapseln. Dieses spezielle Verfahren verbindet die Herstellung flexibler Gelatinebänder mit der sofortigen Injektion von Wirkstoffen.

Hier finden Sie die vollständige Methode für diesen Produktionszyklus.

1. Zubereitung der Gelatinemasse

Der Prozess beginnt mit der Herstellung einer flexiblen Gelatinemasse. Hochwertiges Kollagen wird von Rindern, Schweinen oder Fischen gewonnen und mit gereinigtem Wasser und Weichmachern wie Glycerin oder Sorbitol kombiniert. Diese Mischung wird unter geringer Bewegung bei 60-95°C. Das Mischen erfolgt in der Regel unter Vakuum, um Luftblasen zu beseitigen, so dass die resultierende flüssige Masse vollkommen gleichmäßig und klar ist.

2. Formulierung des Füllmaterials

Das aktive Füllmaterial wird in einem parallelen Strom zubereitet. Dabei kann es sich um eine reine Flüssigkeit, eine nicht wässrige Lösung oder eine Suspensionspaste handeln. Die Chemiker stellen sicher, dass die Formulierung chemisch mit der Schale kompatibel ist, damit sich die Gelatine nicht auflöst oder mit der Zeit zu weich wird.

3. Bänderbildung

Die geschmolzene Gelatinemasse fließt auf zwei gegenläufig rotierende gekühlte Trommeln. Sobald die Flüssigkeit die kalte Oberfläche berührt, verfestigt sie sich zu zwei kontinuierlichen, gleichmäßigen Bändern. Diese Bänder werden auf ihre Dicke geprüft, bevor sie in das Verkapselungssystem eingespeist werden. Mechanische Sensoren oder Lasermessgeräte überwachen die Banddicke in Echtzeit, um sicherzustellen, dass sie innerhalb einer strengen Toleranz von wenigen Mikrometern bleibt.

4. Rotationswerkzeug-Injektion

Die Verkapselung erfolgt, wenn die beiden Bänder zwischen einem Paar rotierender Matrizen hindurchlaufen. Wenn sich die Matrizen treffen, entsteht eine Tasche in den Bändern. Eine Verdrängerpumpe spritzt das genaue Volumen des Füllmaterials in die Tasche. Durch die Hitze und den Druck der Matrizen entsteht eine luftdichte Versiegelung und die beiden Hälften werden zu einer einzigen Einheit verbunden.

5. Trocknen

Frisch geformte Softgels werden zunächst in Tumbler gelegt, um die Oberflächenfeuchtigkeit zu entfernen. Anschließend werden sie auf Tabletts ausgebreitet und in Trockentunneln mit kontrollierter Luftfeuchtigkeit gelagert. Durch diese allmähliche Dehydrierung wird sichergestellt, dass die Schalen ihre endgültige gewünschte Härte und Stabilität erreichen.

6. Inspektion und Reinigung

In der letzten Phase wird die Oberfläche der Kapsel mit speziellen Reinigungslösungen von Schmiermitteln befreit. Jede Kapsel durchläuft eine spezielle Prüfstation, um die Produktintegrität zu gewährleisten. Diese Einheiten verwenden oft Hochgeschwindigkeits-Vision-Systeme, um undichte Stellen oder physische Verformungen zu erkennen.

In-Prozess- und Endprodukt-Qualitätskontrolltest für Kapseln

Um sicherzustellen, dass jede Charge den pharmazeutischen Standards entspricht, führen die Hersteller eine Reihe von sorgfältigen Prüfungen durch. Mit diesen Tests wird sichergestellt, dass jede Kapsel sicher, wirksam und während der gesamten Haltbarkeitsdauer stabil ist.

1. Test der Gewichtsveränderung

Dieses Verfahren ist ein wichtiger Indikator für einen gut kalibrierten Abfüllprozess. Die Techniker wählen nach dem Zufallsprinzip 20 einzelne Kapseln aus einer Charge aus und wiegen sie, um die durchschnittliche Masse zu berechnen.

Jede Kapsel wird dann mit diesem Durchschnittswert verglichen, um sicherzustellen, dass sie innerhalb eines genau definierten Prozentsatzes der Abweichung liegt (normalerweise 90-110% oder 85-115%, je nach Gewicht des Inhalts). Wenn zu viele Einheiten außerhalb dieses Bereichs liegen, kann die Charge zurückgewiesen werden, um Dosierungsinkonsistenzen zu vermeiden.

2. Einheitlichkeit des Inhalts

Die Prüfung der Gleichmäßigkeit des Gehalts bestätigt, dass der pharmazeutische Wirkstoff gleichmäßig über den gesamten Produktionslauf verteilt ist. Bei diesem Verfahren werden 10 einzelne Kapseln analysiert, um den Wirkstoffgehalt mittels HPLC oder UV-Spektroskopie zu bestimmen.

Die Techniker berechnen dann den Akzeptanzwert (AV), um sicherzustellen, dass die Charge den strengen Pharmakopöen-Normen. Um eine Charge zuzulassen, muss der AV-Wert in der Regel kleiner oder gleich 15,0 sein, was beweist, dass jede Kapsel eine gleichmäßige medizinische Belastung enthält.

3. Auflösungsprüfung

Bei einem Zerfallstest wird geprüft, wie schnell eine Kapsel in einem Medium, das den menschlichen Körper nachahmt, in kleinere Partikel zerfällt. Das Gerät besteht aus einem Korbgestell mit sechs offenen Röhren, die in ein 1-Liter-Becherglas getaucht sind. Eine thermostatische Vorrichtung hält die Flüssigkeit auf Körpertemperatur, während eine mechanische Vorrichtung den Korb mit einer Geschwindigkeit von 29-32 Zyklen pro Minute anhebt.

In jedes der sechs Röhrchen wird eine Kapsel eingelegt, wobei in der Regel Wasser oder simulierte Magenflüssigkeit als Eintauchmedium verwendet wird. Bei Standardkapseln beträgt der typische Zeitrahmen 30 Minuten. Die Charge gilt als bestanden, wenn sich alle sechs Einheiten vollständig auflösen. Wenn eine oder zwei nicht bestehen, wird der Test mit 12 weiteren Kapseln wiederholt; 16 der insgesamt 18 Kapseln müssen dann die Kriterien erfüllen.

4. Prüfung des Feuchtegehalts

Der Feuchtigkeitsgehalt wird mit einem Halogen-Feuchtigkeitsmessgerät oder der Karl-Fischer-Titration geprüft, um die Stabilität der Schale zu gewährleisten. Hartgelatineeinheiten sollten ein Niveau halten zwischen 13% und 16%, um zu verhindern dass die Schalen nicht brüchig oder zu weich werden.

Die Techniker erhitzen eine zerkleinerte Probe und messen den Gewichtsverlust, um den genauen Wasseranteil zu bestimmen. Diese Überprüfung schützt die interne Formulierung vor dem Abbau. Außerdem wird sichergestellt, dass die physische Integrität der Schale während der Langzeitlagerung intakt bleibt.

FAQs

1. Warum wird HPMC bei der Herstellung von Kapseln verwendet?

HPMC ist ein Zellulosepolymer auf Pflanzenbasis, das einen sehr niedrigen Feuchtigkeitsgehalt von 4% bis 6% aufweist. Es widersteht aktiv der Vernetzung und verhindert die Übertragung von Feuchtigkeit, was es ideal für hygroskopische Wirkstoffe, Probiotika und Trockenpulverinhalationsmittel macht.

2. Wie funktioniert eine Dosator-Kapselfüllmaschine?

Ein Dosator taucht einen Hohlzylinder in ein Pulverbett ein, wobei ein interner federbelasteter Kolben eine einmalige Druckkraft ausübt, um ein Stückchen zu formen. Der Dosator zieht sich dann zurück und stößt diesen verfestigten Rohling direkt in den leeren Kapselkörper aus.

3. Wie verbessern flüssigkeitsgefüllte Hartkapseln (LFHC) die Löslichkeit von Arzneimitteln?

Die LFHC-Technologie eignet sich für schwer lösliche Arzneimittel der BCS-Klassen II und IV, indem der Wirkstoff in einem hoch bioverfügbaren Lipidvehikel oder Co-Lösungsmittel voraufgelöst wird. Diese flüssige Matrix erleichtert die schnelle Absorption über die Schleimhäute unmittelbar nach der Auflösung der Schale im Magen.

4. Was sind Pelletsysteme mit mehreren Einheiten (MUPS)?

MUPS sind Formulierungen, bei denen die gesamte therapeutische Dosis in Hunderte von mikroskopisch kleinen, polymerbeschichteten Pellets aufgeteilt ist. Ihre Verkapselung ermöglicht eine breite gastrointestinale Streuung, mildert die lokale Toxizität und verhindert ein schweres Dumping.

Wahrung der therapeutischen Integrität durch Technologie

Der Herstellungsprozess von Kapseln ist eine anspruchsvolle Mischung aus mechanischer Präzision und chemischer Stabilität. Diese Behälter dienen als primäres Vehikel für Medikamente; daher wirkt sich die Genauigkeit der Produktionslinie direkt auf die Gesundheit der Patienten und die therapeutische Integrität aus.

Ob bei der Herstellung von Hartgel- oder Weichgelkapseln, jeder einzelne Schritt, von der Auswahl des Rohmaterials bis zur abschließenden Feuchtigkeitsprüfung, muss fehlerfrei ausgeführt werden. Um dieses Maß an Konsistenz zu erreichen, braucht es mehr als nur Standardmaschinen; es erfordert einen integrierten technologischen Ansatz.

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Referenzen:

Was ist eine Softgel-Verkapselungsmaschine?

Was sind Gemüsekapseln: Ein umfassender Leitfaden.

Kapselherstellung Unternehmensliste.

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Verschiedene Arten von Kapsel-Darreichungsformen und ihre Wirkungsweise.

Kapsel vs. Tablette: Der komplette Leitfaden für Anfänger.

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