Wuxi Zhanghua Pharmaceutical Equipin kartiomaisen sekoitetun Nutsche-suodatinkuivaimen ("kolme yhdessä" -laite) edut

Tiivistelmä: Wuxi Zhanghua Pharmaceutical Equipmentin kartiomaisen, sekoituskäyttöisen nutsche-suodatinkuivurin ("Kolme yhdessä" -laite) perusrakenteesta ja toimintaperiaatteesta lähtien ja puhdaslaatuista tuotetta esimerkkinä käyttäen, laitteiston etuja API-tuotannossa käsitellään neljästä näkökulmasta: tuotteen puhtaus, prosessin sopeutumiskyky, automaatio ja reaaliaikainen valvonta sekä monisuuntainen CIP.

Avainsanat: kartiomainen sekoitusnutsche-suodatinkuivain (”kolme yhdessä” -laite); API-tuotanto; edut; uusi GMP

0 Johdanto

AIP-valmisteiden tuotantoprosessissa materiaalihävikin vähentämiseksi ja kiteytymisen jälkeisen materiaalinsiirron aiheuttaman ympäristön saastumisen välttämiseksi materiaalin myöhemmät suodatus-, pesu- ja kuivausprosessit suoritetaan yleensä yhdessä laitteessa, jota kutsutaan lyhyesti "kolme-yhdessä". Yleisin lääketuotannossa käytetty "kolme-yhdessä"-laite on tasapohjainen, ja sillä on epäilemättä etuja steriilien API-valmisteiden tuotannossa. Sillä on kuitenkin myös tiettyjä haittoja toisella puolella, kuten pieni suodatinpinta-ala pyöreässä tasapohjassa, sivuttaispoisto (materiaalia jää aina jäljelle), heikko kuivausteho, materiaalin pieni liike kuivausprosessin aikana ja alhainen lämmönsiirron tehokkuus, kuivauksen rajoitukset jne.

Kartiomaisen sekoitusnutsche-suodatinkuivurin (jäljempänä ”kartiomainen 'kolme yhdessä'”) prototyypin kehitys alkoi noin vuonna 1993. Kotimaisten "kolme yhdessä" -laitteiden etujen ja haittojen kattavan analyysin perusteella siitä on viiden sukupolven jälkeen kehitetty nykyinen puhdaslaatuinen malli, jota on käytetty jo menestyksekkäästi API-tuotannossa yli 10 vuoden ajan.

Kiinan lisääntyvän ympäristötietoisuuden ja API-tuotannon korkeampien laatustandardien myötä kartiomaisella "kolme yhdessä" -laitteella on merkittäviä etuja. Käyttämällä esimerkkinä Wuxi Zhanghua Pharmaceutical Equipmentin puhdaslaatuista kartiomaista "kolme yhdessä" -laitetta esittelemme tässä lyhyesti sen perusrakenteen ja toimintaperiaatteen ja keskitymme sen etuihin API-tuotannossa.

1 Wuxi Zhanghua Pharmaceutical Equipmentin kartiomaisen "kolme yhdessä" -laitteen perusrakenne ja toimintaperiaate

Kartionmuotoinen ”kolme yhdessä” -laite voi suorittaa useita prosesseja yhdellä laitteella, mukaan lukien kiinteän aineen ja nesteen erottelu ja suodatus, suodatinkakun pesu ja materiaalin kuivausprosessit.

1.1 Perusrakenne

Esimerkkinä API-tuotantoon tarkoitetun puhdaslaatuisen kartiomaisen "kolme yhdessä" -laitteen päärakenne on esitetty kuvassa

Kuva 1. Puhtaanlaatuisen kartiomaisen "kolme yhdessä" -laitteen rakenne.

a - Pölynkestävä mekanismi b - Räjähdyssuojattu voimansiirtomekanismi

c - Telinemekanismi d - Ruiskutusmekanismi

e - Sekoituksen pääakseli ja sisäänrakennettu lämmönvaihtojärjestelmä

f - Runko g - Apuhuoltomekanismi

h - Suodatusmekanismi i – Automaattinen alaspäin paisuntaventtiili

Lisätietoja:

a on pölytiivis mekanismi, joka täyttää puhtaan alueen vaatimukset ja auttaa välttämään vaihteiston osien aiheuttamaa pölysaastetta.

b on räjähdyssuojattu voimansiirtomekanismi, joka sisältää räjähdyssuojatun päämoottorin ja alennusvaihteen. Sen karkaistu alennusvaihteisto voi vahvistaa siirtokapasiteettia ja varmistaa laitteen vakaan toiminnan.

c on telinemekanismi, jossa on puhdaslaatuinen pääakselin mekaaninen tiiviste ja monitukirakenne.

d on ruiskutusmekanismi, joka sisältää komponentit materiaalin pesuun ja CIP-pesuun.

e on sekoituksen pääakseli ja sisäänrakennettu lämmönvaihtojärjestelmä, joka käyttää nauhamaista ripustettua sekoitusmekanismia (ei tukipistettä pohjassa).

f on laitteen pääosa, mukaan lukien lämmönvaihdinvaippa ja ulkoiset eristyskomponentit.

g on apuhuoltomekanismi, jota käytetään kartio-osien liikkumisen helpottamiseen ylös ja alas, mikä helpottaa purkamista ja huoltoa.

h on suodatusmekanismi, joka sisältää suodatusväliaineen ja käänteisen CIP:n (RCIP) komponentit.

i on automaattinen alaspäin paisuntaventtiili, joka voi toimia täysin automaattisesti. Siinä on litteäpohjainen venttiilikansi, jossa ei ole kuollutta kulmaa kertyneelle materiaalille, ja se voidaan puhdistaa kokonaan paikallaan.

1.2 Toimintaperiaate

Wuxi Zhanghua Pharmaceutical Equipmentin kartiomaiseen "kolme-yhdessä"-laitteeseen sovelletaan jaksottaista prosessivirtausta, jonka tyypillinen toimintaprosessi on "syöttö-suodatus-pesu-kuivaus-tyhjennys-CIP", kuten kuvassa 2 on esitetty.

1.2.1 Suodatus

Laitteet käyttävät yleensä joko painesuodatusta tai tyhjiösuodatusta, ja näiden kahden tavan välillä on suuri ero materiaalien ja suodatinkakkujen ominaisuuksien mukaan, mikä on vahvistettava pienillä testeillä.

1.2.2 Kuivaus

Tyhjiökuivausprosessin aikana laitteessa on sisäänrakennettu lämmönsiirtojärjestelmä. Kun lämmönsiirtoainetta lisätään samanaikaisesti tyhjiöpumppauksen kanssa, nauhamainen sekoitusmekanismi pyörii eteenpäin nostaen materiaalia, joka kääntyy kaikkiin suuntiin täydellisen lämmönvaihdon toteuttamiseksi. Materiaalien kuivumistilaa voidaan seurata online-tyhjiönäytteenottimen avulla.

1.2.3 Purkaus

Kun kuivausprosessi on valmis ja laitteen sisäinen ympäristö palautuu normaalipaineeseen, tyhjennysventtiili avataan ja sekoitusmekanismi pyörii eteenpäin poistaen suurimman osan materiaaleista, ja loput pienet jäännökset työnnetään ulos sekoitusmekanismin avulla taaksepäin.

1.2.4 Puhdistus

Tyhjennyksen jälkeen laitteet puhdistetaan useissa eri suunnissa: pesujärjestelmä puhdistaa sisäosan ja nauhatyyppisen sekoitusmekanismin; RCIP-järjestelmä puhdistaa jäännöskerroksen, suodatinmateriaalin ja venttiilin; CIP-järjestelmä puhdistaa venttiilikannen ja liitossuuttimen.

Kuva 2 Kartionmuotoisen "kolme yhdessä" -laitteen toimintakulku

2 Wuxi Zhanghua Pharmaceutical Equipmentin kartiomaisen "kolme yhdessä" -laitteen etua API-tuotannossa

Uusi GMP-versio asettaa korkeammat vaatimukset API:en ja niihin liittyvien laitteiden tuotannolle. On selvää, että laitteet ovat avainasemassa API:en laadun ja tuotannon vakauden varmistamisessa. Seuraavaksi selitetään kartiomaisen "kolme yhdessä" -tekniikan edut API:en tuotannossa yhdistettynä uuden GMP:n asiaankuuluviin vaatimuksiin.

2.1 Korkea tuotteen puhtaus

2.1.1 Materiaaliin ei saa sekoittaa epäpuhtauksia

Materiaalin sisääntulon jälkeen laitteen osat, jotka ovat suoraan alttiina materiaalille, ovat toiminnallinen suutin, sisäseinä, sekoitusmekanismi, suodatusmekanismi, suodoskanava, suodatuskomponentti ja poistoventtiilimekanismi. Näistä osista, sekoitusmekanismia lukuun ottamatta, muut ovat staattisia. Oikeilla materiaaleilla ja asianmukaisella valmistusprosessilla varustetut nämä osat eivät tuo prosessiin vieraita aineita. Sekoitusmekanismi kuitenkin liikkuu. Ensinnäkin sen pääakselissa on käytettävä puhdaslaatuista mekaanista tiivistettä hyvän tiivistystehon saavuttamiseksi. Mekaanisessa tiivisteessä on eristysontelo, joka estää ympäristön tai itse mekaanisen tiivisteen mahdollisesti tuomien epäpuhtauksien pääsyn laitteeseen. Toiseksi, koska kartiomaisen "kolme yhdessä" -sekoitusmekanismin pohjassa ei ole pyörivää tukipistettä, ja se on suunniteltu ripustuskonseptilla, se poistaa olennaisesti epäpuhtauksien aiheuttaman kontaminaation mahdollisuuden.

2.1.2 Varmista turvallinen ja puhdas ympäristö

Laite on täysin suljettu, mikä paitsi varmistaa tuotteen puhtauden prosessin aikana, myös suojaa tuotantoympäristöä. Erityisesti tapauksissa, joissa prosessissa on haihtuvia tai vaarallisia liuoksia, laite voi varmistaa ympäristön ja käyttäjien turvallisuuden.

Nauhamainen sekoitusmekanismi käyttää aksiaalisesti kiinteää rakennetta, joka ei liiku ylös eikä alas, ja ylläpitää vakaan ja turvallisen etäisyyden laitteistosta varmistaen tuotantoturvallisuuden ilman rutiinihuoltoa.

2.2 Sopeutumiskyvyn edut

2.2.1 Korkea suodatustehokkuus

(1) Suuri suodatinpinta-ala: "Kolme yhdessä" -laitteen suodatinmateriaali on kartiomainen ja sijoitettu säiliön seinämään, kuten kuvassa 3 on esitetty. Esimerkiksi noin 1 metrin sisähalkaisijan omaavan laitteen vakiomuotoinen kartiomainen suodatinpinta-ala on noin 1,6 m2 ja tehokas suodatinpinta-ala on noin kolme kertaa suurempi kuin saman halkaisijan omaavan, mutta tasapohjaisen "Kolme yhdessä" -laitteen.

Kuva 3. Kartiomaisen "kolme yhdessä" -suodattimen rakenne

(2) Suodatuskakun pieni nimellispaksuus: Suodatusteoriasta on tehty paljon tutkimuksia. Materiaalihiukkasten ominaisuuksien suurten erojen vuoksi suodatusnopeuteen vaikuttaa moni tekijä. Darcyn lakiin ja Poiseuillen yhtälöön perustuva semiempiirinen malli osoittaa, että suodatuskakun paksuus on yksi tekijöistä, joka on kääntäen verrannollinen suodatusnopeuteen [1]: oikealla suodatinmateriaalin valinnalla suodatuskakkukerroksen tulisi muodostua ja toimia vakaana silloittavana tekijänä kohtuullisessa ajassa suodatustehon parantamiseksi. Mitä ohuempi suodatuskakkukerros on, sitä nopeampi on suodatusnopeus.

(3) Kartionmuotoisessa "kolme yhdessä" -mallissa suodatinmateriaalin ja sekoitusmekanismin välinen etäisyys on suodatinkakun nimellispaksuus. Nauhamainen sekoitusmekanismi vaihtaa jatkuvasti sisäkakkua, jolloin suodatinmateriaalin pinnalle jäävä ohut suodatinkakkukerros muodostaa vakaan suodatusta vahvistavan kerroksen. Samalla vaihtoprosessi voi myös tasoittaa suodatinkakun rakoja, mikä luo vakaan paine-eron ja tuottaa alhaisemman kosteuspitoisuuden omaavan suodatinkakun.

2.2.2 Tehokas pesu

Kartiomaisen "Kolme yhdessä" -laitteen sisäinen nauhamainen sekoitusmekanismi pystyy nopeasti sekoittamaan materiaalin uudelleen sopivan määrän pesunesteen lisäämisen jälkeen. Suodatuskakun ja pesunesteen perusteellinen kosketus parantaa huomattavasti pesu- ja vaihtotehokkuutta. Yleisiin terä- ja ankkurityyppisiin sekoitumekanismiin verrattuna nauhamaisella sekoituksella on selvästi parempi kuitunpoistokyky.

2.2.3 Suuri lämmönsiirtopinta-ala ja tehokas kuivaus

Kartionmuotoisessa "kolme yhdessä" -laitteessa on suuri lämmönsiirtopinta-ala, mukaan lukien päärungon lämmönsiirtopinta-ala (varustettu tehokkaalla lämmönsiirtovaipalla) ja sisäinen sekoituslämmönsiirtopinta-ala. Erittäin suuri lämmönvaihtopinta-ala ei ainoastaan ​​takaa kuivaustehon, vaan mikä tärkeintä, se hyödyntää lämmönvaihtopinta-alaa tehokkaasti. Materiaalin ja lämmönvaihto-osien välinen kosketuspinta-ala on kriittisin tekijä.

Kartionmuotoisen "Kolme-yhdessä" -laitteen nauhamainen sekoitusmekanismi on tehokkaampi materiaalien sekoittamisessa: nauhamainen sekoitusmekanismi pyörii alhaalta ylöspäin nostaakseen materiaalia ja laskeutuu sitten takaisin pohjaan pitkällä liikeradalla. Materiaalien sekoitustehon simulointi kartionmuotoisessa "Kolme-yhdessä" -laitteessa on esitetty kuvassa 4. Ohjelmistoa käytetään simuloimaan materiaalin todellista liikkuvaa tilaa, ja seurantanäytteiksi valitaan vaaleat hiukkaset.

Esimerkkinä 5 kuutiometrin kartiomaisen "Kolme yhdessä" -tyyppisen MX-F-II-sekoitusmekanismin suunnittelusta voidaan mainita 40 % syöttökerroin, 35 r/min pyörimisnopeus ja lyhyt näytteenottoaika. Näytteiden havaitaan liikkuvan tasaisesti ja olevan kosketuksissa lämmönvaihtopinnan kanssa. Erilaisille materiaaleille, sekoitustehon ja kidemuodon tarpeen mukaan, suunnittelutietokannassa on useita eri tyyppejä, ja räätälöidyt laitteet ovat myös valinnaisia. Erityistilanteissa sekoitusmekanismiin voidaan liittää myös vastaavat mekanismit vaatimusten täyttämiseksi, esimerkiksi voimakkaasti agglomeroituneille materiaaleille voidaan käyttää pakkomurskauslaitetta.

Kuva 4. Kartionmuotoisen "kolme yhdessä" -laitteen materiaalien sekoituskyvyn simulointi.

2.3 Automaatio ja reaaliaikainen valvonta

Laajamittainen lääketuotantoprosessi, jos yhden laitteen toimintaprosessia ohjataan manuaalisesti, aiheuttaa väistämättä virheitä. Jotta erien välinen tuotteiden yhdenmukaisuus prosessivirran suhteen voidaan varmistaa, kartiomaista "kolme yhdessä" -laitetta voidaan ohjata automaattisesti, se on helppokäyttöinen ja integroida keskusohjausjärjestelmään (PLC tai DCS jne.), mikä vähentää huomattavasti laitteiden käytön työmäärää, parantaa tuotannon tehokkuutta ja takaa tehokkaasti tuotteiden korkean laadun ja vakauden.

Lisäksi on erittäin tärkeää seurata tuotteen tilaa laitteiston sisällä prosessivirran hallitsemiseksi. Sisällä oleva näytteenotin voi toimia online-tilassa tyhjiössä kuivausprosessin aikana varmistaakseen tuotannon jatkuvuuden ja valvoakseen tehokkaasti kuivaustehoa.

2.4 Monisuuntainen CIP

Kartionmuotoisessa "kolme yhdessä" -laitteessa API-yhdisteiden tuottamiseen materiaalin kanssa suorassa kosketuksessa oleva sisäosa on kiillotettu ja sen karheus on Ra≤0,4 μm. Tuote-erän valmistuttua suoritetaan tyhjennys. Koska laitteen pohja on kartiomainen, tyhjennysaukko on asetettu alimpaan asentoon, jolloin kertyneelle materiaalille ei ole kuollutta kulmaa. Kun tyhjennysventtiili on avattu, suurin osa eteenpäin pyörivän sekoitusmekanismin materiaaleista poistuu tasaisesti (materiaalien hallitsemattoman massapurkautumisen välttämiseksi venttiilin avauduttua sekoitusmekanismilla on tietty sillanrakennusrooli, ja kun materiaali pyörii, se poistuu automaattisesti painovoiman vaikutuksesta). Tyhjennyksen myöhemmässä vaiheessa sekoitusmekanismin taaksepäin pyöriminen vaikuttaa edelleen materiaalin työntämiseen, mikä voi lähes poistaa laitteessa olevan jäljellä olevan materiaalin.

Pienen määrän jäännösten ongelman ratkaisemiseksi on olemassa apupuhdistusohjelma:

(1) Laitteen sisäinen CIP-puhdistus, räätälöity ruiskutusrengas, jossa on reiät kaikkiin suuntiin, ja laitteen sisäseinä ja pään suutinosa voidaan myös puhdistaa paikallaan. Samaan aikaan nauhamaiselle sekoitusmekanismille on olemassa erilaisia ​​valinnaisia ​​pudotuskulmia materiaalien ominaisuuksien mukaan. Kun prosessi on valmis, suurin osa materiaaleista voidaan poistaa ja pieni määrä jäännöksiä voidaan puhdistaa suihkusuuttimella.

(2) Suodatinmateriaalin käänteinen puhdistus (RCIP): Jäännösongelman ratkaisemiseksi useimmissa API-tuotantoprosesseissa käytetään suodatinmateriaalina metallista valmistettuja monikerroksisia sintrauslevyjä. Suodatinnauhan ulkoreunan ja suodatinmateriaalin välinen turvarako on se, missä lopulliset jäännösaineet muodostuvat. Jäännösten määrä vaihtelee materiaalin ominaisuuksien mukaan. RCIP-mekanismi sijaitsee suodatinmateriaalin ja suodoskanavan välissä, kuten kuvassa 5 on esitetty. RCIP suoritetaan lyhyellä etäisyydellä (yleensä 2–3 cm), ja huuhtelupaine voi olla 0,6 MPa. Jäännöskerros on yleensä tarttunut kokonaisuutena ja se voidaan murskata sekoitusmekanismin kitkan avulla osittaisen pesun jälkeen. Samanaikaisesti CIP voi tehokkaasti pestä suodatinmateriaalin ja ylläpitää kunkin erän suodatusnopeutta erittäin hienojen tai viskoosien materiaalien osalta. Suodatinmateriaalin vaihdon ja huollon osalta kartiomainen "kolme yhdessä" on varustettu apuhuoltomekanismilla, mukaan lukien nostojärjestelmä, kartion nostokomponentit jne., joita on helppo käyttää ja huoltaa.

Kuva 5 -- Kartionmuotoisen "kolme yhdessä" -suodattimen väliaine

Kaaviokuva käänteisestä puhdistuksesta paikallaan (RCIP)

3 Johtopäätös

Kartionmuotoinen "Kolme yhdessä" syntyi vastaamaan markkinoiden kysyntään ja on saanut useita kansallisia patentteja. Sitä on kehitetty ja sovellettu yli 20 vuoden ajan, ja puhdaslaatuinen kartionmuotoinen versio API-tuotannon vaatimustenmukaisuuteen on jo viidennen sukupolven tuote, joka noudattaa tarkasti lääketeollisuuden vastaavia sääntelyvaatimuksia rakennesuunnittelusta sovellukseen, ja jota on käytetty lääkeyrityksissä yli 10 vuoden ajan. Kasvavan ympäristötietoisuuden ja laajenevien API-markkinoiden myötä on välttämätöntä päivittää lääkelaitteita. Kartionmuotoinen "Kolme yhdessä" parantaa merkittävästi tuotteiden laatua, suojaa tuotantoympäristöä ja tuo huomattavia etuja yrityksille.