Die beste Mischung wird bei der Herstellung von Softgelkapseln erzielt, wenn ein axial und radial wirkendes Rührorgan, wie der Ekato Paravisc, verwendet wird.

Alle Inhaltsstoffe werden hierzu in einen sogenannten Gelatine-Schmelzer gegeben, in dem die Mischung auf ca. 60 °C erhitzt wird. Die meisten Hersteller arbeiten mit heißem Wasser, um die Aufheizzeiten zu verringern, wobei der Wärmeeintrag mit Hilfe des Heizmantels des Gelatine-Schmelztiegels erzielt wird. Während des gesamten Prozesses wird mit Umwälzung und Vakuum gearbeitet. Eine gute Durchmischung ist wichtig um die Aufheizzeiten kurz zu halten und ein Produkt von höchster Homogenität zu erzielen. Die Schwierigkeit, während des gesamten Aufheizvorgangs eine gleichmäßige Temperatur zu halten, wächst proportional mit der Größe des Gelatine-Schmelzers. Eine große Temperaturdifferenz innerhalb einer Charge muss sich zwar nicht zwingend negativ auf die Qualität des Endproduktes auswirken, sie bedingt aber unnötig lange Aufheizzeiten und ist ein Hinweis auf eine unzureichende Durchmischung.
Eine bestmögliche Mischleistung wird erzielt, wenn für eine starke Durchmischung von oben nach unten gesorgt wird. Ideal ist der Einsatz eines sowohl axial als auch radial wirkenden Rührorgans, wie z. B. dem Ekato Paravisc. Die Mischwirkung eines axial wirkenden Rührorgans übertrifft bei weitem herkömmliche Ankerrührer, die keine axiale Strömung erzeugen (s. Abb. 1).
Bevor die Gelatine in die geheizten Transfer-Tanks gegeben wird, muss die geschmolzene Masse frei von eingeschlossenen Luftblasen sein, die zu einer Schwächung der Kapsel führen würden. Während große Blasen pro­blemlos und ohne Umwälzung an die Oberfläche steigen, mangelt es kleinen Blasen an ausreichendem Auftrieb, um sich ihren Weg durch die viskose Gelatine an die Oberfläche der Charge zu bahnen. Das Rührorgan befördert eingeschlossene Luftblasen aller Größen zur Entgasung auf effiziente Weise an die Oberfläche, ohne diese in noch kleinere Blasen zu teilen. Durch den Wechsel von einem herkömmlichen Gelatine-Mischer mit Anker-Rührwerk zu einem System mit dem Paravsic kann die Produktivität verdoppelt werden!

Nicht-tierisch basiertes Kapselmaterial
Die meisten auf dem Markt befindlichen Softgel-Kapseln werden aus tierischen Quellen hergestellt wie z.B. Haut oder Knochen. Rinder- und Schweinegelatine findet weiter Verwendung. Nicht-tierische Kapselmaterialien werden den Ansprüchen derer gerecht, die eine Alternative zu Tierprodukten wünschen. Vegetarisches Kapselmaterial wird aus Seetang gewonnen. Der Seetangextrakt bietet, gemischt mit Stärke, Wasser und Glycerin, nicht nur eine gute Alternative zur traditionellen, tierisch basierten Gelatine, sondern verbessert die Leistung der Kapsel sogar in mancherlei Hinsicht. Nicht-tierisch basierte Formulierungen von Kapselmaterial sind härter und widerstandsfähiger gegen höhere Temperaturen als herkömmliche Gelatine tierischen Ursprungs.
Die Rohmaterialien werden bei Umgebungstemperatur in die Mischanlage gegeben und auf 95–115 °C erhitzt. Die Viskosität steigt steil an, wenn die Stärke bei rund 65 °C zu verkleistern beginnt. Von diesem Punkt an ist eine Umwälzung mit hohem Drehmoment erforderlich, um das pastöse Produkt zu bewegen. Da die Viskosität unterhalb von 85–90° so hoch wird, dass das Produkt nicht mehr zu Kapseln verarbeitet werden kann, muss die geschmolzene Masse vom ersten Erhitzen bis zur Kapselherstellung auf hoher Temperatur gehalten werden.
Um die Stärketeilchen zu dispergieren werden häufig hochscherende Mischer verwendet. Der S-JET Homogenisator des Schopfheimer Anlagenbauers ist für diese Aufgabe besonders gut geeignet, da er in der Lage ist, selbst dickste Materialien mit hoher Geschwindigkeit zu pumpen. Er hat eine Chargenumwälzkapazität von mindestens einmal pro Minute, d. h. als Teil einer 800 Liter-Prozessanlage pumpt er mit einer Geschwindigkeit von über 800 L/min [211 GPM]. Darum kann er auch dazu eingesetzt werden, um Clean-In-Place-Sprühkugeln mit dem für eine schnelle und effiziente Reinigung erforderlichen Flüssigkeitsstrom und -druck zu erzeugen.
Dank kontinuierlicher Prozessverbesserungen können Schopfheimer Geräte auch ohne den Einsatz von hochscherenden Mixern Resultate in gleich guter Qualität erzielen. Das Paravisc-Rührwerk erzeugt genügend Geschwindigkeit innerhalb des hochviskosen nicht-tierischen Kapselmaterials, so dass die innere Reibung ausreicht, um Stärke und andere Komponenten ausreichend zu vermischen.
Bei der Herstellung von nicht-tierisch basiertem Kapselmaterial liegen Lizenzgebühren und Kosten für Rohmaterialien und Fertigung derzeit noch über den Kosten traditioneller Gelatine. Optimierte Prozesse wie die Verwendung von Ekato-Geräten können diese Kostendifferenz jedoch erheblich verringern und nicht-tierisch basierte Rezepturen konkurrenzfähig machen.

Kapselfüllstoffsuspensionen
Softgel-Kapseln werden häufig mit Ölen oder Pasten gefüllt. Die Herausforderung an das Kapselmaterial besteht darin, dass sich dessen Beständigkeit nicht durch das Füllmaterial verschlechtern darf. Noch vorhandenes Restwasser aus dem Füllmaterial muss daher idealerweise vollständig entfernt werden bevor es in Kontakt mit dem Kapselmaterial gebracht wird. Am besten geschieht dies durch Verdampfen unter einem starken Vakuum während eines abschließenden Entlüftungsschritts. Von gleicher Bedeutung bei der Vorbereitung der Füllmaterialien ist eine gleichmäßige Verteilung der Wirkstoffe in Softgel-Kapseln.
Für den Transport des Kapsel- und Füllmaterials in den Raum, in dem die Verkapselung stattfindet, werden Transfer-Tanks eingesetzt. Hierbei ist es wichtig, dass es beim Transport vom Mischtank in die Transfer-Tanks und von dort in die Verteilerboxen oder Füllmaterialbehälter auf der Kapselmaschine nicht zu Lufteinschlüssen kommt und die Temperatur jederzeit auf dem gewünschten hohen Niveau gehalten wird. Für extrem viskose Materialien kann das Ekato HYDS eingesetzt werden, ein Transfersystem mit hoher Ausbeute.

Anforderungen an moderne Mischsysteme
Die in enger Zusammenarbeit mit Kunden entwickelten Unimix Anlagen sind Vakuumprozess­anlagen für die kosmetische, pharmazeutische und für die Nahrungsmittelindustrie. Dank fundierter Berechnungsgrundlagen in Verbindung mit verfahrenstechnisch abgestimmten Anlagengeometrien und Leistungscharakteristiken für alle Baugrößen ist ein schnelles und zuverlässiges Scale-up möglich. Eine konstante, reproduzierbare Produktqualität ist zu jedem Zeitpunkt gewährleistet. Bereits im Vorfeld der Produktionsplanung können präzise Aussagen zu den erzielbaren Prozesszeiten, dem Energiebedarf der Anlagen und zum „Return on Investment“ getroffen werden.
Die meisten Produkte, die mit einer solchen Prozessanlage produziert werden, erfordern ein hohes Maß an Flexibilität. Im Laufe der Prozesse werden unterschiedliche Füllstände und Viskositäten durchlaufen. Es ist z. B. nicht unüblich, dass sich zu Beginn einer Charge nur 10 % oder weniger Material im Behälter befinden. Dem relativ geringen Anfangsvolumen müssen später effizient weitere Rohmaterialien hinzugefügt werden, ohne dass die Masse spritzt oder Stäube entstehen. Häufig ist auch zu beobachten, dass die Viskosität sich während eines Prozesses erhöht und die Masse nach einer Phase besonders hoher Viskosität wieder weicher wird.
Der Paravisc eignet sich sowohl bei unterschiedlichen Füllständen als auch bei schwankenden Viskositäten. Je nach Drehrichtung wird das Produkt an der Außenwand des Behälters entweder aufwärts oder abwärts gedrängt. Dadurch entsteht mittig im Behälter eine Senkrechtbewegung in entgegengesetzter Richtung.
Der Einsatz des Rührorgans zahlt sich auch dann aus, wenn Pulver mit sehr niedriger Schüttdichte mit einer Flüssigkeit oder Paste verbunden werden soll. Ein gutes Beispiel für den erfolgreichen Einsatz des Paravisc ist Zahnpasta, bei deren Herstellungsprozess eine pastöse Masse mit hoher Viskosität und hohem spezifischem Gewicht mit einem Pulver von leichter Dichte vermengt wird. Zudem müssen im Zahnpasta-Herstellungsprozess zuletzt geringe Mengen von niedrigviskosen Flüssigkeiten (Geschmacks- und Oberflächenaktivstoffe) in die Paste gemischt werden. Die Flüssigkeiten und die Pulver neigen dazu, auf der Oberfläche der schweren Paste aufzuschwimmen aber der Paravisc eignet sich hervorragend, diese unterzumischen.

Dispergieren und Emulgieren
Der S-JET Rotor-Stator-Homogenisator wird in der Mitte des Behälterbodens angebaut. Im internen Betriebsmodus des S-JET wird das ­Produkt aus dem Behälter durch den Rotor/Stator und zurück in den Behälter gedrängt. Das heißt das Produkt verlässt im internen Modus den Behälter nicht über eine externe Rezirkulationsleitung.
Hohe Scherraten, die in einem präzisionsgefertigten schmalen Spalt zwischen Rotor- und Statorzähnen erzeugt werden, führen bei der Herstellung von Emulsionen in Kombination mit Durchflusssätzen, die bis zu 10 mal pro Minute dem Volumen des Behälters entsprechen, zu einer engen Größenverteilung der Tröpfchen. Im Falle von dekorativer Kosmetik werden die Pigmente schnell und vollständig dispergiert.
Die meisten Rohmaterialien werden mittels Vakuum über Unter-Niveau-Anschlüsse in den Behälter eingesaugt. Aber auch andere Methoden sind angebracht. Bei gewissen Rezepturen wird die Vorphase aus einem druckbeaufschlagbaren Vorphasenbehälter in den Hauptmischbehälter gepumpt oder gedrückt. Diese Methode kann erforderlich sein, wenn man das Kochen wasserhaltiger Erzeugnisse bei hohen Temperaturen vermeiden möchte. In einigen Fällen können sogar Pulver in das System gepumpt werden. Je nach Beschaffenheit des Rohmaterials kann dieses auch direkt in die Scherzone des S-JET zugeführt werden. So wird vermieden, dass sich sogenannte Fischaugen bilden, wenn Gums, Carbopol oder andere Verdickungsmittel verwendet werden. Pulver in großen Mengen (von bis zu 800 kg/min) kann zudem über einen versetzten Anschluss eingesaugt werden.
Eingeschlossene Luftblasen sind manchmal schwierig zu entfernen. Eine Luftblase, die aus einer viskosen Flüssigkeit entfernt werden soll, muss zuerst an die Oberfläche gelangen, wo sie aufplatzen und das freigesetzte Gas durch das Vakuumsystem entnommen werden kann. Häufig sind die Blasen zu klein und haben daher nicht genug Auftrieb, um die Viskosität des Produkts zu überwinden. Leider verstärkt der hydrostatische Druck auf die eingeschlossenen Blase diesen Effekt. Je tiefer sich eine Luftblase befindet, umso kleiner ist sie und umso geringer ist ihr Auftrieb. In diesem Fall ist ein Rührorgan wie der Paravisc notwendig, der die Luftblasen vorsichtig vom unteren Bereich der Charge an die Oberfläche bewegt, ohne sie aufzubrechen und dadurch weiter zu verkleinern.

Luftblasen contra Kochblasen
Der Ekato Prozess unterstützt zudem das Kochen bei niedrigen Temperaturen als sehr schnelle und effektive Entlüftungsmethode, um eingeschlossene Luftblasen zu entfernen. Hierzu muss ein Vakuum angelegt werden. Wenn dieses tief genug ist, werden die chemischen und physikalischen Eigenschaften des kochenden Produkts auch nicht permanent verändert. Wenn mit der Niedrigtemperaturkochmethode ein Produkt entlüftet oder entgast werden soll, ist zu beachten, dass sich vom Mischprozess eingeschlossene Luftblasen in vieler Hinsicht von Kochblasen unterscheiden. Koch- oder Siedeblasen entstehen im Inneren der Flüssigkeit und sind mit Dampf gefüllt. Aus diesem Grund können sie nur oberhalb des Siedepunkts bestehen, welcher von Vakuum und Temperatur abhängig ist. Während ihrer kurzen Lebensdauer ist die Siedeblase ein hervorragender Träger der Luftblasen, die aus der Flüssigkeit entfernt werden sollen. Ein Siedevorgang von wenigen Sekunden reicht aus, um die eingeschlossenen Luftblasen mit dieser Methode zu entfernen, ohne dabei die Formulierung zu beeinträchtigen oder flüchtige Bestandteile zu verlieren.
Größtenteils wird die fertige Masse in Transportgebinde (IBC „Intermediate Bulk Containers“) umgefüllt, wobei der S-JET Homogenisator als Pumpe dient. Wenn die Geschwindigkeit korrekt eingestellt ist, wird das Produkt nicht beschädigt (Viskositätsänderung usw.). Auch scherempfindliche Produkte und Produkte mit Partikeln können nachweislich mit dem S-JET gepumpt werden.
Eine Verdrängerpumpe kann ebenfalls zum Umfüllen der Masse verwendet werden. Bei extrem hoher Viskosität eignet sich auch das „High-Yield Discharge System“ (HYDS). Das System entleert höchstviskose Produkte mit einer beeindruckenden Produktausbeute von nahezu 99 %!

Cleaning in place (CIP):Beste Reinigungsergebnisse
Für eine gründliche Reinigung sind die Produktionsbehälter von Ekato mit mehreren, langsam rotierenden Strahlsprühkugeln und mehreren schnell drehenden Tröpfchensprühkugeln ausgestattet. Die mechanische Einwirkung der Sprühkugeln mit Strahlfunktion trägt haftende und pastöse Produkte von den Kontaktoberflächen ab. Bei Vorhandensein von Schaum oder Partikeln wie Glitter, müssen die Sprühkugeln mit Beregnungsfunktion in Kombination mit einer unidirektionalen Verlustströmungsmethode eingesetzt werden. In anderen Worten: Frische CIP-Flüssigkeit wird über die Sprühkugeln hinzugeführt und gleichzeitig über eine Bodenöffnung schneller abgepumpt als sie über die Sprühkugeln eingebracht werden kann. Auf jeden Fall sind Sprühkugeln am wirksamsten, wenn der Behälter während des CIPs leer gehalten wird.
Zusätzlich oder ergänzend zur Reinigungsmethode mit Sprühkugeln gibt es auch die „Bottom-up“-Reinigung, bei der die CIP-Flüssigkeit mit hohem Durchsatz durch eine oder mehrere Öffnungen in den Boden des Behälters gepumpt wird. Damit können CIP-Phasen häufig verkürzt und der Wasserverbrauch verringert werden. Einzelne CIP-Zyklen wurden mit weniger als 8 % Wasser abgeschlossen.

Der Markt für Softgelkapseln
Die Anwendungshäufigkeit von Softgelkapseln verzeichnet nicht nur seit Jahren ein kontinuierliches Wachstum, sondern erlebt aktuell geradezu einen Boom. Man kann davon ausgehen, dass sich dieser Trend noch über Jahrzehnte fortsetzen wird. Die Bevölkerung wird zunehmend älter, eine gestiegene Lebenserwartung lässt den Markt für seniorengerechte Produkte ansteigen und erhöht den Bedarf an leicht konsumierbaren oralen Darreichungsformen für Medikamente wie z. B. Hart- oder Softgel-Kapseln. Ein zunehmend kritisches Verbraucherverhalten steigert die Nachfrage nach veganen Produkten. Zudem sind Hart- und Softgel-Kapseln exzellente Kandidaten für missbrauchssichere Methoden der Medikamentenverabreichung.
Hochviskose Mischanwendungen mit

Paravisc und S-JET
Weingummi wird häufig nach dem Vorbild von Comicfiguren oder anderen Spiel- oder Actionfiguren geformt. Viele Weingummimarken beinhalten sogar „Superkräfte“ in Form von Vitaminen.
Medizinische Dünnfilm-Oral-Strips sind eine orale Darreichungsform, die im Schmerzmanagement und in der Suchtbehandlung zum Einsatz kommt Körperpflegeprodukte wie Rasierschaum, Zahnpasta und kosmetische Produkte wie z. B. Mascara