Gemisch- und Partikelbildung im überkritischen Antisolvent-Sprühverfahren

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Überkritische Antisolvent-Sprühverfahren werden seit vielen Jahren vor allem in der pharmazeutischen Industrie für die Herstellung eines breiten Spektrums von Feststoffen eingesetzt, da die gewünschten Partikeleigenschaften wie Größe, Morphologie und Wirkstoffzusammensetzung stark variiert werden können. Während der Einfluss der verschiedenen Prozessparameter wie Druck und Temperatur auf die Produkteigenschaften qualitativ recht gut verstanden ist, ist es aufgrund der komplexen Wechselwirkungen zwischen einer meist turbulenten Strömung, der Chemie, der Partikeldynamik und der Nichtidealitäten der Stoffgemische im überkritischen Bereich, noch immer nicht möglich, Pulvereigenschaften mit Hilfe einer Computersimulation quantitativ verlässlich vorhersagen zu können. Im überkritischen Antisolvent-Sprühprozess ist generell davon auszugehen, dass die instantane, lokale Übersättigung des Wirkstoffs für Partikelbildung und -wachstum entscheidend ist. Und aus diesem Grund ist es das Ziel des beantragten Forschungsprojekts, das turbulente Mischen zwischen Lösemittel und Antisolvent, sowie die Chemie-Turbulenz-Wechselwirkungen, die ebenfalls Partikelentstehung und -wachstum entscheidend beeinflussen, stark verbessert modellieren zu können. Ersteres soll erstmalig mit Hilfe einer Grobstrukturanalyse (LES) beschrieben werden, da in einer LES die wesentlichen, lokalen Schwankungen des Mischverhältnisses zeit- und ortsaufgelöst recht genau berechnet werden können. Letzteres wird in Anlehnung an die Modellierung turbulenter Verbrennungsprozesse mit einem mischungsbruchbasierten Modell angenähert. Zusätzlich erlauben neue, planare, laserdiagnostische Messungen des LTT eine detaillierte Validierung dieser Teilmodelle im überkritischen Sprühprozess.