Granulations-, Trocknungs- und Pelletisierungstechnologie für Pharmaanwendungen Wirbelschichtverarbeitung von Arzneimitteln

GEA liefert Wirbelschichtprozessoren für Misch-, Granulations-, Trocknungs-, Pelletisierungs- und Beschichtungsanwendungen in der pharmazeutischen Industrie. Dazu zählen für F&E konzipierte Systeme mit kleinen Produktionsmengen ebenso wie Industrieanlagen zur Chargenherstellung pharmazeutischer Verbindungen unter cGMP-Bedingungen.

Wirbelschichtverarbeitung

Für maximale Produktionsflexibilität bietet GEA eine einzelne Wirbelschichteinheit oder den Wirbelschichtprozessor FlexStream™, der mehrere Prozesse in nur einem Gerät kombiniert.

GEA bietet eine Reihe von Wirbelschichtprozessoren, die für die Formulierung, Entwicklung und Produktion von klinischem Material bis hin zur vollständigen Herstellung geeignet sind. Die Philosophie hinter dem Design ist, dass standardisierte Module kombiniert werden können, um spezifische Anforderungen zu erfüllen. Somit können sich Trockner gleicher Kapazität in puncto Design, Konfiguration und physikalische Größe gänzlich unterscheiden.

Produktionskapazitäten

PMA-Größe5001.0001.5003.0004.5006.0009.00012.000
Typische BetriebskapazitätL25-5060-115120-225240-450320-600480-900720-1355960-1800
Typisches Chargengewicht (bei 0,5 g/ml)kg2560115225300450680900
 

Verarbeitungsmodule

Trockner: Durch einen perforierten Verteiler wird warme Luft geblasen, um Materialien rasch und schonend zu trocknen, bis der gewünschte Restfeuchtegehalt erreicht ist. Die vom Produkt verdunstete Feuchtigkeit wird mit der Trocknungsluft abgeführt, wodurch äußerst kurze Verarbeitungszeiten möglich sind.

Precision Granulator™: ein neuartiger Granulationsprozess, bei dem ein rotierender Hochgeschwindigkeits-Luftstrom im zentralen Anhäufungsrohr geschaffen wird. Die Partikel werden an der Basis des Rohrs aufgelesen und durch den Luftstrom beschleunigt. Die Partikel geraten mit Flüssigkeitstropfen in Kontakt, die in der Sprühdüse an der Basis des Rohrs entstehen. Die relative Geschwindigkeit der Luft, flüssiger Tropfen und Partikel ist hoch, weshalb die Befeuchtung effizient ist und die Trocknung nahezu unverzüglich beginnt. Der Großteil des Beschickungsmaterials befindet sich im äußeren „Lagerbereich“, wo die Gasgeschwindigkeit sehr niedrig ist. Der Abrieb wird weitgehend verringert. Die Gasfeuchtigkeit ist im Lagerbereich ebenfalls gering, weshalb das Material trocken und nicht verklebt ist. Einzelne Partikel können wiederholten Zyklen (für gewöhnlich zwischen 10 und 1.000) über das Rohr unterzogen werden, wodurch äußerst große Anhäufungen entstehen.

Top-Spray-Granulator: Der Top-Spray-Granulator, der Granulation und Trocknung in einem Prozess bietet, häuft feinere Partikel zu größeren, frei strömenden Granulaten an. Die Inhaltsstoffe werden vermischt und in einem Aufwärts-Warmluftstrom vorgewärmt. Die Granulation erfolgt durch das Sprühen einer Flüssigkeit in das fluidisierte Pulver. Das Granulat wird anschließend mit heißer Luft getrocknet. Der Top-Spray-Granulator kann ebenfalls für das Top-Spray-Coating, das Layering von Flüssigkeiten und die Instantisierung eingesetzt werden. 

Sprühtrockner-Granulator: Der Sprühtrockner-Granulator, der im kontinuierlichen Modus mit Chargen- oder kontinuierlicher Austragung verfügbar ist, wandelt Suspensionen oder Lösungen in trockene, frei strömende, staubfreie Granulate um. Eine Suspension oder Lösung der zu trocknenden Substanz wird auf warme Luft gesprüht, wodurch das Produkt gleichzeitig trocknet und agglomeriert. Das Produkt wird mit einer kontrollierten Ausbringmenge ausgetragen, um das Wirbelbett in einer optimalen Höhe zu halten. Zu den besonderen Eigenschaften zählen die einfache Aufwärtsskalierung und der geringe ökologische Fußabdruck.

PRECISION-COATER™: Dieser multifunktionale Wirbelschichtprozessor von GEA kann eingesetzt werden, um durch das Aufsprühen des Wirkstoffs auf einen Starterkern aus Inertmaterial Pellets herzustellen. Hochwertige Nonpareille-Starterpellets, die hohe Sprühraten bei kurzen Prozessen bieten, werden mit einer Lösung oder Suspension des Wirkstoffs besprüht und gleichzeitig getrocknet.

FlexStream™ bietet mehrere Verarbeitungen in einem Kessel, was sowohl Flexibilität als auch Kostenvorteile bietet.

Der FlexStream™ ist ein Mehrzweckprozessor von GEA, der sich einer erprobten Wirbelschichttechnologie bedient, um Granulation, Trocknung und Pelletbeschichtung (oder Tablettenbeschichtung) in einem einzigen Gerät durchzuführen.

Der Wirbelschichtprozessor FlexStream™

Pharmaprodukt FlexStream-Wirbelschicht
  • Ein Produktbehältnis für alle Gerätearbeiten 
  • Nur ein Design und eine Höhe für alle Gerätearbeiten 
  • Verringerte Konstruktionshülle, sowohl in puncto Höhe als auch in puncto ökologischer Fußabdruck 
  • Integrierte lineare Aufwärtsskalierung 
  • Bereit für vollständig enthaltenes Be- und Entladen 
  • Hervorragende Homogenität des Produkts bei LOD und PSD
  • Inline-Partikelwachstumsmessung hinsichtlich PAT-Konformität
  • Bestehende Wirbelschichtprozessoren von GEA können mit der FlexStream™-Technologie aufgerüstet werden.

FlexStream™ verfügt über Sprühdüsen, die in den Seitenwänden des Prozessors montiert sind. Obwohl dies (in puncto Verarbeitung) eine optimale Düsenposition ist, besteht nach wie vor das Risiko einer unkontrollierten Überfeuchtung. Deshalb werden Partikel mit dem FlexStream™ pneumatisch aus dem Bereich mit hoher Feuchtigkeit direkt vor den Düsenspitzen mittels eines schützenden Luftstroms der normalen Prozessluft entfernt. Für diese Konfiguration ist keine Druckluft erforderlich, was zu höheren Erträgen führt, da weniger Partikel zerstört werden. 

Das System ist im Vergleich zu jenen mit Druckluft auch äußerst energieeffizient, da keine dritte Luftversorgung erforderlich ist. Das FlexStream™-Konzept bietet den zusätzlichen Vorteil, dass keine mechanische Anpassung erforderlich ist, um zwischen der Verwendung des Equipments als Trockner, Granulator oder Beschichter umzuschalten. 

Beeindruckende Testdaten beweisen, dass der FlexStream™ abgesehen von diesen kommerziellen Vorteilen im Vergleich zur herkömmlichen Top-Spray-Granulation oder Wurster-Beschichtung auch für eine überragende Produktqualität sorgt.

Die wichtigsten Vorteile von FlexStream™

  • Geringere Investitionskosten 
  • Einfaches/schnelles Austauschen 
  • Kürzere Stillstandszeit 
  • Flexibles Wirbelschichtkonzept zur Trocknung, Granulation und Pelletbeschichtung 
  • Lineare Aufwärtsskalierung
  • Kompaktes Design
  • Kostensparend
 

Wenn Inspiration auf Technologie trifft

Geniale Verarbeitung von Brauseprodukten – mit der FlexStream™-Wirbelschicht-Granulationstechnologie.

  • Geeignet für alle Brauseformulierungen mit Lösungsmitteln auf wässriger und/oder organischer Basis. 
  • Robuste Prozessorgranulation, frei strömende Produkte ohne Klumpen. 
  • Deutlich schnellerer Prozess als herkömmliche Brauseverarbeitungsmethoden. 
  • Geringste Gesamtkosten für eine qualitativ hochwertige Brauseverarbeitung.

Prozesssteuerung

GEA steckte sein Know-how und seine Erfahrung in pharmazeutische Wirbelschichtprozessoren, um den Bedienern dabei zu helfen, den Prozess auf einfache und selbsterklärende Weise zu überwachen und zu steuern.

Prozessüberwachung

Die Bedienpaneel-Tastatur und der integrierte Monitor der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) werden für die Rezepteingabe und die Echtzeit-Prozess-MIMIC-Darstellung verwendet. Um eine optimale Kompatibilität mit bestehenden Anlagensteuerungsstrategien zu gewährleisten, stehen Wirbelschichtsysteme mit einer Auswahl an manuellen oder automatisierten, FDA-konformen Steuerungen zur Verfügung. SPS- und PC-basierte Optionen bieten zahlreiche Möglichkeiten für die Rezeptbearbeitung, die Datenerfassung und Netzwerkkommunikationsfunktionen.

Im Zuge der PAT-Initiative der FDA gelang es GEA dank seiner Kompetenz als Maschinenbauunternehmen und seines Prozess-Engineering-Know-hows, Online-PAT-Analysetools in seine Prozesssysteme zu integrieren, die eine tatsächliche Abbildung des Prozessablaufs liefern und Kunden helfen, ihre Zielvorgaben bei der Produktqualität zu erreichen.

Die PAT-Initiative soll sicherstellen, dass pharmazeutische Produkte in perfekt transparenten und überwachten Prozessen hergestellt werden, um die entscheidenden Qualitätseigenschaften der Produkte aktiv beeinflussen zu können. 

Durch die Kombination der Prozessüberwachung mittels Online-Analysegeräten mit soliden Verarbeitungsprinzipien und modernen Modellierungstechniken ist es möglich, Prozesse aktiv zu steuern, um geringfügige Eingabevariationen (Rohmaterialien) zu kompensieren, sodass die Spezifikationen des Endprodukts näher an idealen Zielen sind. 

Die Verwendung von Prozessmodellen zur Ermittlung der Bedingungen, unter denen Produkte in weiteren Verfahren die höchste Leistung erbringen, ermöglicht die Ausrichtung des gesamten Produktionsprozesses an die Leistung der finalen Dosis, anstatt nur jeden Gerätebetrieb individuell zu optimieren. Das umfassende Angebot von GEA bietet eine einzigartige Übersicht über den gesamten Prozess.

Lighthouse-Probe™-Technologie

GEA entwickelte eine kompakte und während des Prozesses reinigbare optische Sonde für die Verwendung in Pulververarbeitungs-Equipment. Das Ergebnis ist die neuartige Lighthouse Probe™, die mit einer Vielzahl an Spektroskoptechniken verwendet werden kann, einschließlich NIR und UV/vis, um das bekannte Problem verklebender Produkte über Sichtfenster beheben zu können. 

Die Sonde ist kompakt und einfach zu installieren und ermöglicht eine zuverlässige Messung qualitätskritischer Produkteigenschaften während des Prozesses, einschließlich

  • Ermittlung des Material- und Wirkstoffgehalts; 
  • der aktiven Gehaltsgleichförmigkeit während High-Shear-Mischarbeiten; 
  • Feuchtigkeitsgehalt und Endpunkt während Trocknungsprozesse; 
  • Beschichtungswachstum während Beschichtungsprozesse.

Optische Methoden wie die UV/vis- oder die NIR-Spektroskopie können äußerst leistungsstarke Tools zur Analyse einer Reihe von Produkteigenschaften sein. Bei Prozessen, die nasse und klebrige Pulver umfassen, muss jedoch sichergestellt werden, dass das System eine klare Sicht auf das Produkt hat. Herkömmliche Fenster, die in Prozess-Equipment verwendet werden, wie etwa Wirbelschichtsysteme oder High-Shear-Granulatoren, sind stets dem Risiko einer Verunreinigung des Fensters ausgesetzt. Mit der neuen Lighthouse Probe™ wurde dieses Problem behoben.

 

Anlagenplanung

Durch den Einsatz bewährter Standardkomponenten kann GEA gleichermaßen Einfachheit und Flexibilität des Wirbelschichtanlagen-Designs gewährleisten. Vom Anwender gewählte Prozessmodule, Filter, Steuerungen und Druckluftaufbereitungsaggregate können kombiniert werden, um Ihre Prozessanforderungen zu erfüllen. Diese modulare Vorgehensweise stellt sicher, dass Qualifizierungs- und Validierungsprozeduren auf ein notwendiges Minimum beschränkt bleiben.

Through-the-Wall-Installation

Durch die Positionierung der Tragsäule auf der Rückseite der Wirbelschicht wird eine Through-the-Wall-Installation erzielt, die sicherstellt, dass sich alle Hilfsgeräte außerhalb des Prozessraums befinden. Dies vereinfacht die Konformität mit den GMP-Richtlinien.

Lösungsmittelemissionskontrolle

Es steht eine Reihe von Systemen mit offenem und geschlossenem Zyklus zur Entfernung oder Rückgewinnung organischer Lösungsmittel zur Verfügung. Die Optionen beinhalten Kondensation, Absorption, thermische Oxidation und Nasswäsche.

Sprühsysteme

Düsen, Pumpen und Flüssigkeitsansatzgeräte werden gemäß den Prozessanforderungen bereitgestellt.

Produktaustragung

Für die automatische Produktaustragung sind Druckluftförderer oder Schwerkraftsysteme verfügbar, die zusammen mit der nicht klassierenden Gill-Plate™-Druckluftverteilung eingesetzt werden können.

Zuluftvorbereitungseinheit

Die Zuluft wird in Abhängigkeit der Empfindlichkeit des Prozesses und der klimatischen Umgebungsbedingungen unter Anwendung einer Reihe von Filtern und Aufbereitungseinheiten behandelt. Die Optionen reichen von der Mindestausstattung, bestehend aus einem Vorfilter, einem Heizgerät und einem Endfilter, bis hin zur vollständigen Klimatisierung, um während des gesamten Jahres für gleiche Verarbeitungsbedingungen zu sorgen. Kondensatoren werden bei den meisten Anwendungen zur Entfeuchtung eingesetzt, doch bei hygroskopischen und Brauseprodukten, die einen äußerst niedrigen Kondensationspunkt erfordern, können zusätzliche Absorptionsgeräte installiert werden. Die Befeuchtung erfolgt mittels Dampfeinspeisung.

Prozessfilter

Bei Granulations-, Trocknungs- und den meisten Pelletisierungsanwendungen wird ein Prozessfilter verwendet, um kleine Partikel aufzufangen, die in weiterer Folge zur Wirbelschicht zurückgeführt werden, wenn der Filter gereinigt wird. Bei Beschichtungsanwendungen müssen Feinpartikel für gewöhnlich entfernt werden. Wirbelschichten, die für mehr als eine Prozessart verwendet werden, können mit austauschbaren Prozessfiltern geliefert werden.

 

Filteroptionen

Einzelbeutel-Rüttelfilter: ein einfacher, grundlegender Filter mit einem Einzelbeutel, der mittels Rüttelung gereinigt wird. Die Fluidisierung wird während der Filterreinigung angehalten.

Mehrfachbeutel-Rüttelfilter: Dieser Filter ist in zwei oder mehr Abschnitte unterteilt, wobei sich in jedem ein separater Filterbeutel befindet. Die Beutel werden einzeln mittels Rüttelung des Filters gereinigt, während die Fluidisierung in den anderen Bereichen fortgesetzt wird, um eine schnellere und effizientere Produktion zu erzielen.

Rückstoßfilter: Dieses Design weist mehrere Filterbeutelabschnitte auf. Die Reinigung erfolgt in jedem Beutel separat, sodass ein Großteil des Filters stets für eine kontinuierliche Fluidisierung verfügbar ist.

Patronenfilter: Die Edelstahl-Filterpatronen werden separat gereinigt, sodass ein Großteil des Filters stets für eine kontinuierliche Fluidisierung verfügbar ist. Im Gegensatz zu Beutelfiltern kann dieses System vor Ort gereinigt werden.

Partikelauffangvorrichtung: Dieses Design, das bei Beschichtungsanwendungen eingesetzt wird, fängt gröbere Partikel auf und führt sie in den Prozess zurück, während der Staub zu einer externen Filtereinheit abgeführt wird.

Containment

Die aktuellen guten Herstellungspraktiken verlangen zunehmend, dass das Produkt zum Schutz von Bediener und Umwelt während der Verarbeitung vollkommen umschlossen ist. Integrierte Wirbelschicht-Prozesssysteme garantieren nicht nur Containment, sondern auch eine höhere Produktivität durch Automatisierung, höhere Ausbringung und effiziente Reinigungsverfahren.

Hohe Equipment-Kosten vs. bedienerfreundliche Arbeitsumgebungen

  • Eine bessere Containment-Technologie ermöglicht es den Bedienern, außerhalb von Containment-Reihen zu arbeiten.
  • Die Bediener sind weniger eingeschränkt, was eine effizientere Arbeitsumgebung ermöglicht. 
  • Geringes Rekontaminationsrisiko 
  • Entwicklung potenterer Produkte/Wirkstoffverbindungen 
  • Strengere gesetzliche Bestimmungen 
  • Bessere Organisation 

Containment-Schnittstellen

BUCK MC_portable ring

Die Anforderungen an das in der pharmazeutischen Industrie verwendete Equipment steigen kontinuierlich, insbesondere hinsichtlich des Schutzes der Arbeitsumgebung und des Produktes selbst vor Schadstoffen. Es werden äußerst spezifische Lösungen benötigt, einschließlich

  • des Splitterventils Buck® MC Valve: Dieses bahnbrechende Konzept vereint alle aktuellen Anforderungen in einem sicheren Containment-Equipment: vollständiges GMP-Design, kein Vakuum erforderlich, robuste Zentrierung, frei ausgerichtete Kopplung und werkzeuglose Schnellspanner als Standard. Der innovativste Aspekt ist jedoch das Konzept der ausschließlichen Verwendung von passiven Ventilen, die über eine modulare Antriebseinheit angetrieben werden; 
  • der Einweg-Containment-Schnittstelle Hicoflex® für eine rasche Materialbearbeitung, die eine Vielzahl an Funktionen gleichzeitig durchführt: Sie bietet ein zuverlässiges Mittel für einen sicheren Transport, ein ergonomisches Kopplungssystem, eine kontaminationsfreie Methode, um Mittel zu übertragen, sowie ein zuverlässiges Dichtungssystem für Transportbehältnisse. Sie ist einfach, effizient und kostengünstig; 
  • Containment-Experten: GEA bietet nicht nur die größte Auswahl an Hardware-Lösungen für eine vollkommen umschlossene Materialbearbeitung, sondern auch unübertroffene Fachkompetenz in der Definition der sachgerechtesten Lösung auf der Basis einer Containment-Risikoanalyse.