Granulatie, droog- en pelletiseertechnologie voor farmaceutische toepassingen Wervelbedprocessing van farmaceutica

GEA levert wervelbedprocessors voor meng-, granulatie-, droog-, pelletiseer- en coatingtoepassingen in de farmaceutische industrie. Dit zijn zowel kleine systemen die ontworpen zijn voor R&D, als grote industriële installaties voor de batchproductie van farmaceutische middelen onder cGMP-condities.

Wervelbedprocessing

Voor maximale productieflexibiliteit kan GEA een enkelvoudig wervelbedsysteem of de FlexStream™-wervelbedprocessor leveren die meerdere processen in één inrichting combineert.

GEA biedt een serie wervelbedprocessors die geschikt zijn voor de formulering, ontwikkeling en productie van klinisch materiaal tot grootschalige productie; het idee achter het ontwerp is dat een aantal gestandaardiseerde modules kan worden gecombineerd om te voldoen aan specifieke vereisten. Zo kunnen drogers met dezelfde capaciteit qua ontwerp, configuratie en fysieke grootte volledig anders zijn.

Productiecapaciteiten

PMA-grootte50010001500300045006000900012000
Typische bedrijfscapaciteitL25-5060-115120-225240-450320-600480-900720-1355960-1800
Typisch batchgewicht (bij 0,5 g/ml)kg2560115225300450680900
 

Procesmodules

Droger: er wordt warme lucht door een geperforeerde verdeler geblazen om de materialen snel en voorzichtig te drogen tot het vereiste restvochtgehalte bereikt is. Uit het product verdampt vocht wordt afgevoerd met de drooglucht, wat zeer korte procestijden oplevert.

Precision Granulator™: voor dit nieuwe granulatieproces wordt een wervelende luchtstroom met hoge snelheid in de centrale agglomeratiekoker gecreëerd. Deeltjes worden onderin de koker opgepikt en versneld door de luchtstroom. De deeltjes komen in contact met vloeistofdruppeltjes afkomstig uit de sproeikop onderaan de koker. De relatieve snelheid van de lucht, vloeistofdruppeltjes en deeltjes is hoog, en zorgt voor een efficiënte bevochtiging en vrijwel directe start van het droogproces. Het meeste startmateriaal bevindt zich in de buitenste "wachtruimte", waar de gassnelheid zeer laag is. Attritie neemt daardoor enorm af. De gasvochtigheid is ook laag in de wachtruimte, waardoor het materiaal droog en niet kleverig is. Individuele deeltjes kunnen de cyclus door de koker meerdere keren doorlopen (meestal van 10 tot 1000 keer), waardoor zeer grote agglomeraten kunnen worden gevormd.

Top-spray granulator: agglomereert fijnere deeltjes tot grotere, vrij-stromende korrels, en maakt granuleren en drogen in eenpotsverwerking mogelijk. De ingrediënten worden gemengd en voorverwarmd door een opwaartse stroom van verwarmde lucht. Granulatie vindt plaats door vloeistof in het gefluïdiseerde poeder te sproeien. De korrels worden vervolgens gedroogd met verwarmde lucht. De top-spray granulator kan ook worden gebruikt voor top-spray coating, layering van vloeistoffen en instantisering. 

Sproeidrooggranulator: beschikt over batch of continue ontlading in de continue modus, en vormt suspensies of oplossingen om tot droge, vrij-stromende stofloze korrels. Een suspensie of oplossing van de te drogen stof wordt op warme lucht gespoten, waardoor het product tegelijkertijd gedroogd en geagglomereerd wordt. Het product wordt met een gecontroleerde snelheid gelost om een optimale bedhoogte te behouden. Een aantal van de speciale kenmerken zijn eenvoudige schaalvergroting en een kleine footprint.

PRECISION-COATER™: deze multifunctionele wervelbedprocessor kan worden gebruikt om pellets te maken, door de werkzame stof in een laag op een inerte kern aan te brengen. Dankzij de hoge sproeisnelheden voor korte processen, worden nonpareille startpellets bespoten met een oplossing of suspensie van de werkzame stof en gelijktijdig gedroogd.

Met FlexStream™ kunnen meerdere processen met een enkele kuip worden uitgevoerd, voor flexibiliteit en kostenbesparingen.

De FlexStream™ is een multifunctionele processor van GEA die gebruik maakt van beproefde wervelbedtechnologie om granuleren, drogen, pelletcoating (of tabletcoating) in een enkel apparaat te bewerkstelligen.

De FlexStream™-wervelbedprocessor

Farma Product FlexStream-wervelbed
  • Een enkele productcontainer voor alle processen 
  • Maar één ontwerp/hoogte voor alle processen 
  • Kleinere bouwschil voor wat betreft hoogte en footprint 
  • Geïntegreerde lineaire schaalvergroting 
  • Voorbereid voor volledig gesloten laden en lossen 
  • Superieure producthomogeniteit voor zowel LOD als PSD
  • In-lijn metingen van de deeltjesgrootte om te voldoen aan PAT
  • Bestaande GEA-wervelbedprocessors kunnen met FlexStream™-technologie worden geüpgraded!

De sproeikoppen van de FlexStream™ zijn in de zijwanden van de processor gemonteerd. Hoewel dit een optimale positie voor de sproeikoppen is (voor wat betreft de verwerking), bestaat toch het risico op een onbeheerste overbevochtiging. Met de FlexStream™ worden de deeltjes daarom pneumatisch, door een beschermende luchtstroom ontleend van de normale proceslucht, uit de vochtigste delen vlak voor de sproeikoppunten geleid. Voor deze opstelling is geen perslucht nodig, waardoor minder deeltjes worden vernietigd en de opbrengst hoger is. 

Het systeem is ook zeer energiezuinig in vergelijking met systemen die perslucht gebruiken, aangezien geen derde luchtbron vereist is. Het FlexStream™-concept heeft als extra voordeel dat geen mechanische afstelling nodig is om over te schakelen tussen het gebruik van de apparatuur als droger, granulator of coater. 

Uit indrukwekkende testgegevens blijkt dat, afgezien van deze commerciële voordelen, FlexStream™ een superieure productkwaliteit oplevert in vergelijking met conventionele top-spray granulatie of Wurster-coating.

Grootste voordelen van FlexStream™

  • Kleinere investering 
  • Eenvoudige/snelle productwisselingen 
  • Minder stilstandtijd 
  • Flexibel wervelbedconcept voor drogen, granuleren en pelletcoating 
  • Lineaire schaalvergroting
  • Compact ontwerp
  • Kostenbesparingen
 

Waar inspiratie en technologie samenkomen

Geïnspireerde verwerking van bruistabletten met FlexStream™ wervelbedgranulatie.

  • Geschikt voor alle bruistabletformules met oplosmiddelen op waterbasis en/of organische basis. 
  • Robuuste processor die vrij-stromende producten zonder klonten granuleert. 
  • Beduidend sneller proces dan traditionele verwerkingsmethoden voor bruistabletten. 
  • Lagere totaalkosten voor een hoogwaardigere verwerking van bruistabletten.

Procescontrole

GEA heeft haar kennis en ervaring over farmaceutische wervelbedprocessors samengebracht om operators te helpen het proces op een eenvoudige en eenduidige manier te bewaken en controleren.

Procesbewaking

Het toetsenblok op het frontpaneel van de programmeerbare logische controller (PLC) en de ingebouwde monitor worden gebruikt voor het invoeren van recepten en realtime weergave van proces-MIMIC. Voor een optimale compatibiliteit met de bestaande besturingsstrategieën van de installatie, zijn wervelbedsystemen leverbaar met een keuze aan handmatige of automatische bedieningssystemen conform FDA. Opties gebaseerd op PLC en PC bieden talrijke functies voor receptverwerking, gegevensverwerving en netwerkcommunicatie.

Het PAT (Process Analytical Technology)-initiatief van de Amerikaanse Food and Drug Administration heeft GEA in staat gesteld om zijn vaardigheden in machineontwerp en know-how op het gebied van procesengineering te combineren voor het integreren van online (PAT)-analysators in zijn processystemen, op een manier die werkelijk inzicht biedt in de werking van het proces, en klanten helpt om de belangrijkste kwaliteitsdoelen van het product te bereiken.

Het doel van het PAT-initiatief is te zorgen dat farmaceutische producten geproduceerd worden met behulp van processen die begrepen en bewaakt worden, zodat de belangrijkste kwalitatieve kenmerken van de producten actief gecontroleerd kunnen worden. 

Door procesbewaking door middel van online analyseapparatuur te combineren met degelijke principes van procesengineering en geavanceerde modelleringstechnieken, kunnen de processen actief bewaakt worden om te compenseren voor minieme invoervariaties (grondstoffen), zodat de specificaties van het eindproduct de ideale doelstellingen beter benaderen. 

Door procesmodellen te gebruiken om de condities te identificeren waaronder de producten het best presteren in daarop volgende procedures, kan het hele productieproces gericht worden op de prestaties van de einddosering, in plaats dat elke processtap afzonderlijk wordt geoptimaliseerd. Dankzij haar grote gamma heeft GEA een uniek beeld over het gehele proces.

Lighthouse Probe™-technologie

GEA heeft een compacte optische processonde gecreëerd die gereinigd kan worden voor gebruik in apparatuur voor poederverwerking. Het resultaat is de nieuwe Lighthouse Probe™, die met tal van spectroscopische technieken, inclusief NIR en UV/vis, gebruikt kan worden, om het gebruikelijke probleem van product dat aan de inspectievensters blijft plakken, te verhelpen. 

De sonde is compact en eenvoudig te installeren, en maakt een betrouwbare procesmeting van kritieke kwaliteitskenmerken van het product mogelijk, zoals

  • Identificatie van materiaal en actieve ingrediënten 
  • Uniformiteit van de actieve ingrediënten tijdens high-shear mengen 
  • Vochtgehalte en eindpunt tijdens droogprocessen 
  • Groei van de coating tijdens coatingprocessen

Optische methoden, zoals UV/vis- of NIR-spectroscopie, kunnen krachtige hulpmiddelen zijn in het analyseren van tal van producteigenschappen. In processen met natte en kleverige poeders moet er echter voor gezorgd worden dat het systeem duidelijk zicht op het product heeft. Conventionele vensters die in procesapparatuur, zoals wervelbedsystemen of high-shear granulators, gebruikt worden, lopen altijd het risico bevuild te raken. De nieuwe Lighthouse Probe™ verhelpt dit probleem.

 

Installatieontwerp

Met behulp van beproefde standaard componenten kan GEA een wervelbedinstallatie ontwerpen die zowel eenvoudig als flexibel is. Door de gebruiker gekozen procesmodules, filters, besturingssystemen en luchtbehandelingssystemen kunnen gecombineerd worden om aan uw procesvereisten te beantwoorden. Deze modulaire benadering zorgt ervoor dat kwalificatie- en validatieprocedures tot een minimum beperkt blijven.

Installatie door de wand

Door de steunpilaar achteraan het wervelbed te plaatsen, kan de apparatuur door de wand worden geïnstalleerd, zodat alle hulpapparatuur buiten de procesruimte kan worden ondergebracht. Dit vereenvoudigt de naleving van GMP-richtlijnen enorm.

Beheersing van de solventemissies

Er is een assortiment open en gesloten circuitsystemen voor de verwijdering of terugwinning van organische oplosmiddelen verkrijgbaar. Tot de opties behoren condensatie, adsorptie, thermische oxidatie en natwassing.

Sproeisystemen

Sproeikoppen, pompen en vloeistofpreparatie-units zijn leverbaar volgens procesvereisten.

Lossen van product

Voor automatisch lossen van het product zijn er pneumatische transportsystemen of zwaartekrachtsystemen verkrijgbaar voor gebruik met de Non-Sifting Gill Plate™ luchtverdelingstechnologie.

Inlaatluchtbehandelingssysteem

Inlaatlucht wordt met een serie filters en conditioneringseenheden behandeld naargelang de gevoeligheid van het proces en de omgevingsomstandigheden. De opties variëren van alleen het strikt noodzakelijke, bestaande uit een voorfilter, verwarming en eindfilter, tot volledige airconditioning, om het hele jaar door consistente procesomstandigheden te kunnen bieden. In de meeste toepassingen worden voor het ontvochtigen condensors gebruikt, maar voor hygroscopische producten of bruistabletten die een zeer laag dauwpunt vereisen, kunnen extra adsorptie-inrichtingen worden geïnstalleerd. Bevochtiging wordt bereikt door inspuiting van stoom.

Procesfilters

In de meeste toepassingen voor granuleren, drogen en pelletiseren wordt een procesfilter gebruikt om kleine deeltjes op te vangen, die vervolgens worden teruggestuurd naar het wervelbed, wanneer de filter wordt gereinigd. In coatingtoepassingen moeten fijne deeltjes meestal worden verwijderd. Wervelbedden die voor verschillende processen worden gebruikt, kunnen worden geleverd met uitwisselbare procesfilters.

 

Filteropties

'Single-shaker'-zakfilter: een eenvoudige basisfilter met een enkele zak die wordt gereinigd door schudden. Tijdens de reiniging van de filter stopt de fluïdisatie.

'Multi-shaker'-zakfilter: deze filter is onderverdeeld in twee of meerdere gedeelten, met een aparte filterzak voor ieder gedeelte. De zakken worden afzonderlijk gereinigd door de filter te schudden, terwijl de fluïdisatie in de andere gedeelten doorgaat, voor een snellere en efficiëntere productie.

Blow-back filter: dit ontwerp bestaat uit meerdere filterzakken. De zakken worden één voor één gereinigd, zodat een groot gedeelte van de filter altijd beschikbaar is voor continue fluïdisatie.

Cartridge-filter: roestvaststalen filterelementen worden één voor één gereinigd, zodat een groot gedeelte van de filter altijd beschikbaar is voor continue fluïdisatie. In tegenstelling tot zakfilters kan dit systeem ter plaatse worden gereinigd.

Deeltjesvanger: wordt gebruikt voor coatingtoepassingen om de grovere deeltjes op te vangen en terug te sturen naar het proces, waarbij het stof door een externe filtereenheid wordt verwijderd.

Containment

De huidige 'Good Manufacturing Practices' vereisen steeds vaker dat het product volledig ingesloten is tijdens verwerking om zowel de operators als het milieu te beschermen. Geïntegreerde wervelbedsystemen bieden niet alleen containment, maar ook een hogere productiviteit door middel van automatisering, een hogere opbrengst en efficiënte reinigingsprocedures.

Hoge apparatuurkosten t.o.v. gebruiksvriendelijke werkomgevingen

  • Dankzij een betere containmenttechnologie kunnen operators ook buiten de containmentomgeving werken
  • Operators zijn minder beperkt, waardoor de werkomgeving efficiënter wordt 
  • Het risico op herverontreiniging is klein 
  • Er kunnen krachtigere producten/middelen ontwikkeld worden 
  • Strengere regelgeving 
  • Betere beheersing 

Containmentinterfaces

BUCK MC_portable ring

Apparatuur in de farmaceutische industrie moet aan steeds strengere eisen voldoen, vooral op het gebied van de bescherming van de werkomgeving en het product zelf tegen schadelijke verontreinigingen. Hiervoor zijn uiterst gespecialiseerde oplossingen vereist, zoals

  • de Buck® MC gesplitste vlinderklep: dit baanbrekende concept brengt alle huidige vereisten voor high-containmentapparatuur bij elkaar: volledig GMP-ontwerp, geen vacuüm nodig, robuuste centrering, vrij georiënteerde docking en standaard snelle ontkoppeling zonder gereedschap. Maar de meest innovatieve stap is het gebruik van uitsluitend passieve kleppen die worden aangedreven door een modulaire actuator. 
  • de wegwerpbare Hicoflex® containmentinterface, voor snelle materiaalverwerking voert verschillende functies tegelijkertijd uit: het is een betrouwbaar en veilig transportmiddel, een ergonomisch dockingsysteem, een manier om media zonder verontreiniging over te dragen en een betrouwbaar afdichtingssysteem voor transportcontainers. Het is eenvoudig, effectief en goedkoop. 
  • experts op het gebied van containment: GEA biedt niet alleen de grootste keus aan hardwareoplossingen voor volledig gesloten materiaalverwerking, maar ook een ongeëvenaarde ervaring in het vaststellen van de meest geschikte oplossing op basis van een containmentrisicoanalyse.