Zusammenfassung und Diskussion

Für die Messungen zur Charakterisierung der Methode wird mikrokristalline Zellulose als Modellsubstanz ausgewählt, da aufgrund günstiger Substanzeigenschaften die Herstellung von Kalibriermuster mit einer Feuchte zwischen 0 und 20% in reproduzierbarer, homogener Qualität möglich ist. MCC ist ein bedeutender Hilfsstoff mit entsprechend großer Verbreitung in der pharmazeutischen Industrie. Darüber hinaus weist MCC einen interessanten, gleichzeitig aber aufgrund des Maximums auch problematischen Verlauf der Kalibrierkurve auf.

Vergleichende Messungen an unterschiedlichen Hilfsstoffen ergeben, dass der Verlauf von Kalibrierkurven in großem Maße von der Identität der Probe abhängig ist. Dies trifft sowohl auf das Verhalten des F(ψ)- als auch auf des A-Werts zu.

Eine Übertragung von Kalibrierdaten auf eine andere Substanz ist nur in Ausnahmefällen möglich. Das bedeutet, dass nahezu für jeden Stoff oder jedes Stoffgemisch eine individuelle Kalibrierkurve erstellt werden muss.

Auch die verwendete Sorte des Hilfsstoffs hat einen Einfluss auf das Messverhalten.

Häufig ist dieser Einfluss so gering ausgeprägt, dass er vernachlässigt werden kann.

Dennoch sollte dieser Parameter nicht grundsätzlich außer Acht gelassen werden.

Obwohl es sich bei Avicel PH 102 und Vivapur 102 um vergleichbare Rohstoffe mit identischer Anwendung handelt, wurde ein abweichendes Kalibrierverhalten festgestellt.

Das Übertragen von Kalibrierdaten vergleichbarer Rohstoffe ist prinzipiell möglich, sollte aber nur mit einer gewissen Vorsicht durchgeführt werden.

Die untersuchten Messgrößen F(ψ)-Wert und A-Wert sind grundsätzlich für die Feuchtemessung geeignet. Obwohl beide Größen in einem direkten Verhältnis zueinander stehen, zeigen sie ein unterschiedliches Kalibrierverhalten.

Welche Messgröße sich für die Messung am besten eignet, muss für jede Substanz individuell untersucht werden. Die F(ψ)- Kurven weisen in der Regel eine größere Steigung als die A-Wert-Kurven auf und sind wegen der höheren Genauigkeit Messgröße der Wahl. Einige Substanzen wie beispielsweise MCC zeigen ein problematisches Kalibrierverhalten. Bei solchen Substanzen weisen die

Ergebnisse und Diskussion

Kalibrierkurven einen Extremwert auf, was dazu führt, dass einem F(ψ)-Wert zwei Feuchtewerte zugeordnet werden können. Auch wenn dieses Problem mittels Kurvenfaltung gelöst werden kann, bleiben die Bereich niedriger Steigung und damit auch geringer Empfindlichkeit im Bereich des Extremwerts bestehen. A-Wert-Kurven zeichnen sich über weite Feuchtebereiche durch eine stetige Steigung aus, und bieten sich deshalb als Alternative an. Allerdings muss die im Gegensatz zu F(ψ)-Kurven erhöhte Streuung beachtet werden.

Untersuchungen des Temperatureinflusses auf die Feuchtebestimmung zeigen einen ausgeprägten Zusammenhang, sofern der Messung eine Kalibrierung auf der Basis von F(ψ)-Werten zugrunde gelegt wird. Findet die Feuchtemessung dagegen auf der Grundlage von A-Werten statt, so ist der Temperatureinfluss vernachlässigbar.

Auffällig ist der stattfindende Vorzeichenwechsel bezüglich der Feuchtewert-änderung im Bereich zwischen 6 und 7% Feuchte. Eine Erhöhung der Temperatur führt bis zu einer Feuchte von 9,5 % zu einer Erhöhung des angezeigten Feuchtewerts, danach zu einer Erniedrigung. Gleichzeitig zeichnet sich der Bereich von 6 bis 7% durch die niedrigste Empfindlichkeit aus, selbst Temperaturänderungen von 10 °C zeigen keinen wesentlichen Effekt auf das angezeigte Ergebnis. Im Bereich niedriger Probenfeuchte ist der Temperatureinfluss erwartungsgemäß am niedrigsten. Als problematisch erweisen sich die Messung im Feuchtebereich zwischen 7 und 13%, da aufgrund des Kalibrierkurvenverlaufs einige Bereiche mathematisch nicht definiert sind. Die Feuchtemessung ohne Temperaturkompensation kann daher in einigen Fällen nicht durchgeführt werden.

Grundsätzlich nimmt die Temperaturempfindlichkeit zu, je näher die Probenfeuchte am Extremwert der zugrunde liegenden Kalibrierkurve liegt. Ab einer Probenfeuchte von 14 % ist die Temperatursensitivität als konstant niedrig zu bezeichnen. Sie ist aber größer als im Bereich unterhalb 7%. Für alle Feuchtebereiche gilt, dass die temperaturbedingte Veränderung maßgeblich davon abhängt, ob die Temperatur zu oder abnimmt.

Die Temperatur ist neben der Identität der wichtigste Parameter. Daher empfiehlt es

erwarten, dafür spielt der Temperatureinfluss auf diese Größe eine geringere Rolle.

Aufgrund der erstellten Modelle kann für die untersuchte Standardsubstanz MCC der Α-Wert als Messgröße insbesondere für den Feuchtebereich zwischen 7 und 20%

empfohlen werden, während unterhalb der F(ψ)-Wert als Messgröße vorzuziehen ist.

Ein anderer wichtiger Parameter ist die Schüttdichte. Durch Auswertung von AB-Diagrammen wurde festgestellt, dass die Feuchtemessung an Proben konstanter Feuchte dichteunabhängig ist. Wird dagegen über einen ganzen Feuchtebereich gemessen, ist die Berechnung des F(ψ)-Werts fehlerbehaftet, wobei die Abweichung vom richtigen Messwert mit zunehmender Probenfeuchte größer wird. Es konnte ein Zusammenhang zwischen dem Einfluss der Probenfeuchte auf die Schüttdichte und dem Verlauf der Kalibrierkurve festgestellt werden. Der tatsächliche Einfluss dieses Parameters auf das Ergebnis ist bei einer Kalibrierung des F(ψ)-Werts gering, sofern die Probenfeuchte nicht zwischen 8 und 12 % liegt. Bei einer Kalibrierung auf der Grundlage des A-Werts ist dagegen mit einer etwas erhöhten Empfindlichkeit zu rechnen. Der Bereich niedrigster Empfindlichkeit liegt hier zwischen 4 und 14%.

Grundsätzlich gilt für beide Kalibriermethoden, dass der angezeigte Feuchtewert bei Erhöhung der Schüttdichte zunimmt.

Obwohl die Schüttdichte das Messergebnis beeinflusst, kann der Anwender diesen Einfluss durch eine standardisierte Form der Probenpräparation minimieren. In der vorliegenden Arbeit konnten durch eine erschütterungsfreie Befüllung des Gefäßes reproduzierbare Ergebnisse erzielt werden. Durch diese Vorgehensweise lag die Streuung der erzielten Schüttdichten im Probengefäß bei ca. 0,002 g/ml. Gemäß der Modelle für F(ψ)-und A-Wert ist daher mit einer maximalen Streuung des bestimmten Feuchtewerts von 0,05% zu erwarten. Eine andere denkbare Möglichkeit der Befüllung besteht darin, konstante Probenmengen auf definierte Volumina zu verdichten, um so annähernd konstante Schüttdichten zu erhalten.

Eine Änderung des Messverhaltens („Probenalterung“) infolge Lagerung konnte bei mikrokristalliner Zellulose nicht festgestellt werden. Kalibriermuster, die wenige Minuten nach der Herstellung untersucht werden, verhalten sich wie solche, die bereits über mehrere Tage oder sogar Wochen gelagert worden sind.

Da das Messverhalten maßgeblich von der Identität abhängig ist, kann aus den vorliegenden Ergebnissen nicht auf andere Stoffe geschlossen werden.

Grundsätzlich sollte deshalb dieses Verhalten bei jeder neuen Substanz gründlich

Ergebnisse und Diskussion

untersucht werden, da sich eine Probe mit der Zeit unter Umständen deutlich verändern kann. Im Fall eines vorhandenen Effekts muss beispielsweise bei der Vermessung von Stichproben aus einem laufendem Prozess eine feste Zeit zwischen Entnahme und Messung konsequent eingehalten werde.

Der Einfluss der Füllmenge ist erstaunlich gering. Erst unterhalb einer Füllmenge von 40% ist die Messung aufgrund der stark zunehmenden Streuung nicht mehr sinnvoll.

Hierbei handelt es sich um einen großen Vorteil der Mikrowellen-Resonanzspektroskopie, da kleinere Schwankungen bei annähernd vollständiger Befüllung des Probengefäßes keinen gravierenden Einfluss auf das Ergebnis haben.

Gerade im Bereich der Prozessüberwachung – wo nicht immer ausreichend Zeit vorhanden ist, um eine Probe sorgfältig zu präparieren – bietet sich diese Methode zur schnellen Bestimmung außerhalb des Prozessraums an.