Coaten

Was ist Coating im Kontext von Schüttgutmischern?

Das Coating (dt. ummanteln) von Partikeln wird angewendet, wenn Oberflächeneigenschaften von Rohprodukten modifiziert werden sollen.

Häufig stellt sich die Frage nach dem Unterschied zwischen Painting und Coating: Während Painting hauptsächlich dekorative Zwecke erfüllt, gewährleistet das Coating den aktiven Schutz vor äußeren, materialschädigenden Einflüssen.

Auch Schüttgutpartikel können ummantelt werden, um die Oberflächeneigenschaften von Pulvern zu verändern. Ein geeignetes Pulvermischverfahren mit amixon^® Mischern kann eine ökonomisch gute Methode darstellen.

• Beispielsweise können kleine Metallpartikel mit einem dünnen Lack versehen werden um ihre elektrische Leitfähigkeit innerhalb des Partikelverbundes zu unterbrechen. Das kann beispielsweise deren Magnetismus beeinflussen.
• Gemahlener Zucker oder gemahlenes Salz kann mit Fett ummantelt werden. So kann deren Auflösung in feuchter Umgebung erst dann stattfinden, wenn Wärme einwirkt um das Fett zu schmelzen.
• Nanopartikuläre Substanzen können Schüttgutpartikel vollständig coaten mit dem Ziel, bei einem anschließend stattfindenden Kalzinierprozess einen neuen Werkstoff herzustellen.
• Nanopartikel können als Fließhilfsmittel dienen, indem sie die verfügbare Porosität des Schüttgutes belegen und versiegeln. Etwaig vorhandene Feuchte wird dann entweder absorbiert oder ummantelt.
• Perlenartig agglomerierte Schwarzpigmente können verrundet und lackiert werden. So werden Mischgutpulver vor Feuchtigkeit oder Sauerstoff in der Umgebungsluft geschützt.
• Instantprodukte können im Mischer (in Form des Multi-Step-Verfahrens) aufbereitet werden, indem die Partikel schichtweise mit Flüssigstoff und Pulver ummantelt werden. Stäube werden gebunden indem größere Partikel entstehen. Solch ein Schichtaufbau kann ggf. mehrfach wiederholt werden. Insofern können auch sensorische Eigenschaften von Nährstoffen/ Pharmazeutika und Süßwaren durch Schichtaufbau gesteuert werden.

Kurz gesagt: Coatingprozesse optimieren Eigenschaften eines Schüttgutes in Bezug auf Haltbarkeit, optische Erscheinung, Löslichkeit, Staubbindung, Fließverhalten, Haltbarkeit, chemische Reaktion und vieles mehr.

 Wie funktioniert das Coatingverfahren?

Das Coatingverfahren zur Pulververarbeitung basiert auf dem Prinzip der Partikelagglomeration als Begleitoperation des Pulvermischens oder Wirbelschichtverfahrens. Interpartikuläre Hafteffekte kleiner Partikel können besonders groß sein. Sie resultieren aus Van-der-Vals Kräften und elektromagnetischen Kräften. Wenn die Partikel nur wenige Nanometer groß sind, dann können sie Wirkstoffpartikel besonders gut ummanteln. Beim Coaten versucht man die Mischgutpartikel schalenartig zu vergrößern. Dabei werden sie im Idealfall rund. Runde Partikel sind stabiler und gestatten einen Mehrschichtaufbau. Das funktioniert umso besser, je breiter die Partikelgrößenverteilung des Coatingproduktes vorliegt. Durch Misch-, Roll- und Schubbewegungen werden die Partikelverbünde angelagert, aufgerollt und verdichtet (agglomeriert). Mehrmaliges Wiederholen lässt die Partikel schichtweise wachsen.

In der Praxis wird das Ummanteln begünstigt, wenn kleine Mengen einer Bindemittelflüssigkeit zugegeben werden. Der Mischprozess dient zunächst dazu, alle Wirkstoffpartikel gleichmäßig zu benetzen. Dann erfolgt die Zugabe des Coatingproduktes. Der Mischprozess muss raumbeherrschend und effizient erfolgen. Die Energieeintragung muss ausreichen, um unerwünschte Agglomerate in Primärpartikel zu vereinzeln. Andererseits sollen entstandene Ummantelungen nicht zerstört werden. Dieser Vorgang ist ein Begleitvorgang zum Mischprozess. Er basiert auf der idealen Zufallsverteilung beim präzisen Pulvermischen.

Anwendungsbereiche: Coating in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie

Ob Arzneimitteldragees oder Snackprodukte: Erst durch das Ummanteln von Partikeln erhalten viele Produkte ihre spezifischen Formen und Eigenschaften. So steigen mit einer wachsenden Vielfalt an Lebensmitteln auch die Ansprüche an das Coating. Typisch sind die Filmbildung auf Tablettenmassen.  Snackprodukte werden kurzzeitig mit elektrischer Ladung beaufschlagt und begünstigen das wirksame Bestreuen mit pulvrigen Gewürzmischungen. Aus Weingummi geformte Bärchen werden mit einer Zuckersäuremischung ummantelt um rieselfähig zu bleiben. Zucker oder Salzpartikel werden mit einem feindispersen Aromapulver ummantelt, heißes Karamell ummantelt tiefkalte Schokoladenbrocken, Bakterienkulturen werden mit einem schnell erstarrenden Süßstoff ummantelt. Funktionale Nährmittel werden mit einer Stärkesuspension ummantelt, usw. Die Anzahl der Beispiele könnte immer weiter fortgesetzt werden. Tabletten können ein schwer lösliches Coating erhalten um die Freisetzung des Wirkstoffes zu verlangsamen (Retardeffekt). Oft werden Arzneistoffe ummantelt, damit sie leichter schluckbar sind. Ebenso wie Lebensmittel müssen Arzneiprodukte vor Sauerstoff und Feuchtigkeit geschützt werden.

Ein Coating wird in Form von Suspensionen, Emulsionen, Schmelzen oder feindispersen Pulvern appliziert. Geeignete Apparate können neben Pulvermischern auch Dragiertrommeln, Wirbelschichtapparate, Highcoater, Freifallmischer oder Stetigförderer sein.