Herstellung und Charakterisierung von Kombinationen aus Mannit und Sorbit durch Sprühtrocknung und Co-Granulation

Abstract

Ziel der Arbeit ist es, eine Polyolkombination aus Mannit und Sorbit herzustellen und die Parameter für den Granulationsprozess festzulegen, unter denen eine nadelförmige Struktur auf der Partikeloberfläche entsteht. Eine gegenseitige Beeinflussung der beiden Komponenten sowie auftretende Polymorphie wird an physikalischen Mischungen und co-sprühgetrockneten Produkten untersucht. Es entstehen weder Co-Kristalle noch ein Eutektikum. Die Polyole kristallisieren nebeneinander aus. Sorbit fällt hauptsächlich in Form einer erstarrten Schmelze an, neben amorphen Anteilen, die sich während der Lagerung in kristalline Formen umwandeln. Mannit kristallisiert als beta-Form, gemischt mit geringen Anteilen der alpha-Modifikation. Diese Zusammensetzung erweist sich als stabil. Das Sprühprodukt reagiert bei Stabilitätsuntersuchungen bei zwei verschiedenen relativen Feuchten auf erhöhte Feuchten sensibel. Im Hauptteil der Arbeit wird die Wirbelschichtgranulation eingesetzt. In einem Modellversuch werden im bottom spray Verfahren Granulate auf der Basis eines Fremdkorns mit glatter Oberfläche hergestellt. Durch gezielte Variation der Prozessparameter wird gezeigt, dass die Feuchtigkeit der Prozessluft den größten Einfluss auf die Ausbildung der Oberflächenstruktur ausübt, die Prozesstemperatur ist sekundär. Hohe Feuchten führen zu nadelförmigen Strukturen, die als Gemische aus Mannit und Sorbit einzuordnen sind. Bei geringer Feuchte dominiert die Entstehung plättchenförmiger Kristalle. Im top spray Verfahren werden bei variierenden Herstellungsbedingungen reine Mannit/Sorbit-Granulate hergestellt. Die auftretenden Unterschiede in den Oberflächen korrelieren mit dem Sorbitanteil in der Mischung. Kombinationen von Sorbit und Mannit weisen beim Tablettieren Vorteile gegenüber den Einzelkomponenten auf. Geringe Zusätze von Sorbit in der Wirbelschichtgranulation oder Sprühtrocknung von Mannit erhöhen die Kompaktibilität und vermindern die Hygroskopizität der entstehenden Co-Granulate.

The aim of this work was to prepare a formulation consisting of mannitol and sorbitol by means of granulation. The parameters influencing the surface modification of the granules were to be determined. Physical mixtures and co-spray-dried products of the polyols were investigated to analyse whether the components influence each other or show polymorphism. Neither co-crystals nor eutectic mixtures were obtained. The sugar alcohols crystallise separately. Concerning sorbitol mainly solidified melt is harvested, besides some amorphous material, which transforms into crystalline material during storage. Mannitol was determined to crystallise as beta-mannitol accompagnied by little amounts of the alpha-polymorph. This constellation turned out to be stable. Stability testing showed that the co-spray-dried formulation was extremely sensitive to increased humidity. The main part of the work deals with fluidised bed granulation. By providing particles with smooth surfaces as starting material the effects and the relationships between processing conditions of a bottom spray fluidised bed granulation and the resulting surface morphology of mannitol/sorbitol granules were investigated. Crystallisation of aqueous mannitol/sorbitol solutions on smooth surfaces led to the formation of characteristic needle shaped crystals or platelets. The surface morphology was mainly influenced by the humidity of the inlet air followed by the inlet air temperature. Top spray granulation was used to process pure mannitol/sorbitol granules. It was found that differences in shape and surface morphology correlate with the amount of sorbitol in the formulation. Combinations of mannitol and sorbitol bear better tableting properties than pure sugar alcohols. Even little amounts of sorbitol combined with mannitol by means of fluidised bed granulation or co-spray-drying improve the compactibility and lower the hygroscopicity of co-granulates.