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Résumé : En partant de la structure de base et du principe de fonctionnement du sécheur-filtre agité en forme de cône de Wuxi Zhanghua Pharmaceutical Equipment ("équipement trois-en-un") et en prenant le produit de qualité propre comme exemple, les avantages de l'équipement dans le La production d'API est abordée sous quatre aspects : la pureté du produit, l'adaptabilité du processus, l'automatisation et la surveillance en temps réel, et le CIP multidirectionnel.
Mots-clés : sécheur-filtre Nutsche agité en forme de cône (équipement « trois en un » ); production d'API ; avantages; nouvelles BPF
0 Présentation
Dans le processus de production des AIP, afin de réduire la perte de matière et d'éviter la pollution de l'environnement pouvant être causée par le transfert de matière après la cristallisation, les processus de filtration, de lavage et de séchage ultérieurs de la matière sont généralement réalisés en un seul équipement, qui s'appelle "Trois en un" en abrégé. Le "trois en un" le plus couramment utilisé dans la production de médicaments est à fond plat, et il ne fait aucun doute qu'il présente des avantages dans la production d'API stériles, cependant, certains défauts d'un autre côté également, y compris une petite zone de filtre dans le fond plat circulaire, la décharge latérale (il reste toujours de la matière), les mauvaises performances de séchage, le petit mouvement de matière pendant le processus de séchage et le faible transfert de chaleur efficace, plus de limites de séchage, etc.
Le développement du prototype du séchoir à filtre Nutsche agité en forme de cône (ci-après dénommé « trois en un » en forme de cône ») a commencé vers 1993. Sur la base d'une analyse complète des avantages et des inconvénients du « trois en un » domestique -Un équipement, après cinq générations, il est devenu le modèle actuel de qualité propre, déjà utilisé avec succès dans la production d'API depuis plus de 10 ans.
Avec la sensibilisation croissante à l'environnement et les normes de qualité de production plus élevées des API en Chine, le "Trois-en-un" en forme de cône a ses avantages significatifs. Prenant comme exemple le "Trois-en-un" en forme de cône de qualité propre de Wuxi Zhanghua Pharmaceutical Equipment, nous présentons ici brièvement sa structure de base et son principe de fonctionnement et nous nous concentrons sur ses avantages dans la production d'API.
1 Structure de base et principe de fonctionnement du "trois-en-un" en forme de cône de Wuxi Zhanghua Pharmaceutical Equipment
Le "trois en un" en forme de cône peut compléter une série de processus en un seul équipement, y compris la séparation et la filtration solide-liquide, le lavage du gâteau de filtration et les processus de séchage des matériaux.
1.1 Structure de base
Prenant l'exemple du "trois-en-un" en forme de cône de qualité propre pour la production d'API, sa structure principale est illustrée à la figure
Figure 1 Structure du "trois-en-un" en forme de cône de qualité propre
a - Mécanisme anti-poussière b - Mécanisme de transmission antidéflagrant
c - Mécanisme à crémaillère d - Mécanisme de pulvérisation
e - Arbre principal pour agiter et système d'échange de chaleur intégré
f - Corps principal g - Mécanisme de maintenance auxiliaire
h - Mécanisme de filtrage i – Soupape de décharge à expansion automatique vers le bas
Plus de détails:
a est le mécanisme anti-poussière, qui répond aux exigences de la zone propre et aide à éviter la pollution par la poussière causée par les pièces de transmission.
b est le mécanisme de transmission antidéflagrant, comprenant un moteur principal antidéflagrant et un réducteur. Son réducteur de vitesse durci peut renforcer la capacité de transmission et assurer un fonctionnement stable de l'équipement.
c est le mécanisme à crémaillère, avec joint mécanique de qualité propre de l'arbre principal et disposition multi-supports.
d est le mécanisme de pulvérisation, y compris les composants pour le lavage des matériaux et le CIP.
e est l'arbre principal à agiter et le système d'échange de chaleur intégré, utilisant un mécanisme d'agitation suspendu de type ruban (pas de point d'appui au fond).
f est le corps principal de l'équipement, y compris la chemise d'échange de chaleur et les composants d'isolation extérieure.
g est le mécanisme de maintenance auxiliaire, qui est utilisé pour aider les pièces du cône à monter et descendre, ce qui facilite le démontage et la maintenance.
h est le mécanisme de filtrage, y compris les composants pour le filtrage moyen et le CIP inversé (RCIP).
i est une vanne de décharge à expansion automatique vers le bas, qui peut réaliser un fonctionnement entièrement automatique. Il utilise un couvercle de soupape à fond plat, sans coin mort pour le matériau accumulé, et peut être complètement nettoyé en place.
1.2 Principe de fonctionnement
Un flux de processus intermittent est appliqué au "trois-en-un" en forme de cône de Wuxi Zhanghua Pharmaceutical Equipment, dont le processus de fonctionnement typique est "alimentation-filtrage-lavage-séchage-décharge-NEP", comme le montre la figure 2.
1.2.1 Filtrage
L'équipement adopte généralement une filtration sous pression ou une filtration sous vide, et il existe une énorme différence entre ces deux méthodes en fonction des caractéristiques des matériaux et des gâteaux de filtration, ce qui doit être confirmé par de petits tests.
1.2.2 Séchage
Pendant le processus de séchage sous vide, l'équipement dispose d'un système de circulation de fluide caloporteur intégré. Lorsque le milieu thermique est ajouté, en même temps, avec un pompage sous vide, le mécanisme d'agitation de type ruban tourne vers l'avant pour soulever le matériau à retourner dans toutes les directions pour réaliser l'échange de chaleur complet, et l'état de séchage des matériaux peut être surveillé par un échantillonneur en ligne sous vide.
1.2.3 Décharge
Une fois le processus de séchage terminé et l'environnement interne de l'équipement revient à une pression normale, la vanne de décharge est ouverte et le mécanisme d'agitation tourne vers l'avant pour décharger la plupart des matériaux, et le reste un petit nombre de résidus sont expulsés par l'agitation mécanisme à l'envers.
1.2.4 Nettoyage
Une fois la décharge terminée, l'équipement est nettoyé dans plusieurs directions : le système de lavage nettoie la partie interne et le mécanisme d'agitation de type ruban ; Le système RCIP nettoiera la couche résiduelle, le média filtrant et la vanne ; Le système CIP nettoiera le couvercle de la valve et la buse de raccordement.
Figure 2 Flux de fonctionnement du "trois-en-un" en forme de cône
2 avantages du "trois-en-un" en forme de cône de Wuxi Zhanghua Pharmaceutical Equipment dans la production d'API
La nouvelle version de GMP met en avant des exigences plus élevées pour la production d'API et d'équipements associés. Il est évident que l'équipement est la clé pour assurer la qualité des API et leur stabilité de production. Ce qui suit expliquera les avantages du "trois en un" en forme de cône dans la production d'API en combinaison avec les exigences pertinentes du nouveau GMP.
2.1 Haute pureté du produit
2.1.1 Aucune impureté autorisée à être mélangée dans le matériau
Après l'entrée du matériau, les pièces de l'équipement qui sont directement exposées au matériau comprennent la buse fonctionnelle, la paroi intérieure, le mécanisme d'agitation, le mécanisme de filtrage, le canal de filtrat, le composant de filtrage et le mécanisme de soupape de décharge. Parmi eux, à l'exception du mécanisme d'agitation, les autres sont tous statiques. Équipées des matériaux appropriés, avec un processus de fabrication approprié, ces pièces n'apporteront aucun corps étranger dans le processus. Cependant, le mécanisme d'agitation est en mouvement. Tout d'abord, il doit utiliser un joint mécanique de qualité propre de l'arbre principal pour obtenir de bonnes performances d'étanchéité. Une cavité d'isolation est placée dans le joint mécanique pour empêcher toute impureté pouvant être générée par l'environnement ou le joint mécanique lui-même de pénétrer dans l'équipement. Deuxièmement, comme il n'y a pas de point d'appui rotatif au bas du "trois en un" en forme de cône pour le mécanisme d'agitation, qui est conçu avec un concept de suspension, il élimine fondamentalement la possibilité de contamination par des impuretés.
2.1.2 Garantir un environnement sûr et propre
L'équipement est entièrement scellé, ce qui garantit non seulement la propreté du produit pendant le processus, mais protège également l'environnement de production. Surtout pour les cas avec des solutions volatiles ou dangereuses dans le processus, l'équipement peut assurer la sécurité de l'environnement et des opérateurs.
Le mécanisme d'agitation de type ruban utilise une structure fixe axialement qui ne bouge pas de haut en bas et maintient une distance de sécurité stable et stable par rapport à l'équipement, garantissant la sécurité de la production sans maintenance de routine.
2.2 Avantages de l'adaptabilité
2.2.1 Efficacité de filtrage élevée
(1) Grande zone de filtre : le média filtrant de "Three-in-One" est en forme de cône, équipé sur la paroi du réservoir, comme illustré à la figure 3. En prenant la taille de l'appareil avec un diamètre intérieur d'environ 1 m à titre d'exemple, la surface de filtre conique standard est d'environ 1,6 m 2 , et la surface de filtre efficace est d'environ trois fois celle du "Trois-en-Un" avec le même diamètre, mais à fond plat.
Figure 3 Structure du milieu filtrant du "trois-en-un" en forme de cône
(2) Petite épaisseur nominale du gâteau de filtration : Il existe de nombreuses études sur la théorie de la filtration. En raison de la grande différence dans les propriétés des particules de matériau, de nombreux facteurs affectent le taux de filtration. Un modèle semi-empirique basé sur la loi de Darcy et l'équation de Poiseuille montre que l'épaisseur du gâteau de filtration est l'un des facteurs, qui est inversement proportionnel au taux de filtration [1] : avec le bon choix de média filtrant, la couche de gâteau de filtration doit être formé et jouer un rôle de pontage stable dans un délai raisonnable pour améliorer les performances de filtration. Plus la couche de gâteau de filtration est fine, plus la vitesse de filtration est rapide.
(3) Dans le "trois en un" en forme de cône, la distance entre le média filtrant et le mécanisme d'agitation est l'épaisseur nominale du gâteau de filtration. Le mécanisme d'agitation de type ruban change continuellement le gâteau interne, la fine couche de gâteau de filtration retenue à la surface du média filtrant formera une couche de renforcement de filtre stable. Dans le même temps, le processus de remplacement peut également lisser les espaces dans le gâteau de filtration, créant une différence de pression stable, obtenant ainsi un gâteau de filtration avec une teneur en humidité plus faible.
2.2.2 Lavage efficace
Le mécanisme d'agitation interne de type ruban du "Trois-en-Un" en forme de cône peut rapidement repulper le matériau après avoir ajouté une quantité appropriée de liquide de lavage. Le contact approfondi entre le gâteau de filtration et le liquide de lavage améliorera considérablement l'efficacité du lavage et du remplacement. Comparé au mécanisme d'agitation général de type lame et de type ancre, celui de type ruban a évidemment de meilleures performances de repulpage.
2.2.3 Grande surface de transfert de chaleur et séchage efficace
Le "trois en un" en forme de cône a une grande zone de transfert de chaleur, y compris la zone de transfert de chaleur du corps principal (équipée d'une chemise de transfert de chaleur à haut rendement) et la zone de transfert de chaleur à agitation globale interne. La très grande surface d'échange de chaleur assure non seulement ses performances de séchage, mais plus important encore, elle utilise efficacement la zone d'échange de chaleur. Le contact d'échange entre le matériau et les pièces d'échange thermique est le facteur le plus critique.
Le mécanisme d'agitation de type ruban dans le "trois en un" en forme de cône offre de meilleures performances dans le mélange des matériaux : le mécanisme d'agitation de type ruban tourne de bas en haut pour soulever le matériau, puis retombe vers le bas , avec un long voyage. La simulation des performances de mélange des matériaux dans le "trois en un" en forme de cône est illustrée à la figure 4. Le logiciel est utilisé pour simuler l'état réel de déplacement du matériau, et les particules de couleur claire sont sélectionnées comme échantillons de suivi. .
En prenant comme exemple la conception du mécanisme de mélange MX-F-II dans un "trois en un" en forme de cône de 5 m3, le coefficient d'alimentation est de 40 %, la vitesse de rotation est de 35 tr/min et les échantillons sont suivis dans un peu de temps, et on constate qu'ils peuvent se déplacer uniformément et entrer en contact avec la surface d'échange thermique. Pour différents matériaux, combinés aux performances de mélange et au besoin de forme cristalline, il existe une variété de types dans la base de données de conception, et un équipement personnalisé est également facultatif. En cas de circonstances particulières, le mécanisme d'agitation peut également être attaché avec des mécanismes correspondants pour répondre aux exigences, comme pour le matériau avec une agglomération sérieuse, le dispositif de broyage forcé peut être équipé.
Figure 4 Simulation des performances de mélange de matériaux d'un "trois en un" en forme de cône
2.3 Automatisation et surveillance en temps réel
Dans le processus de production pharmaceutique à grande échelle, si le processus de fonctionnement d'un seul appareil est contrôlé manuellement, il y aura inévitablement des erreurs. Afin d'assurer la cohérence des produits entre les lots en termes de flux de processus, le "Trois-en-Un" en forme de cône peut être contrôlé automatiquement, facile à utiliser et à intégrer dans le système de contrôle central (PLC ou DCS, etc.) , ce qui réduit considérablement les travaux de fonctionnement de l'équipement, améliore l'efficacité de la production et garantit efficacement la haute qualité et la stabilité des produits.
De plus, il est également très important de surveiller l'état du produit à l'intérieur de l'équipement pour le contrôle du flux de processus. L'échantillonneur équipé à l'intérieur peut fonctionner en ligne sous vide pendant le processus de séchage pour assurer la continuité de la production et surveiller efficacement les performances de séchage.
2.4 CIP multidirectionnel
Pour le "Trois-en-Un" en forme de cône pour produire des API, la partie interne en contact direct avec le matériau est polie et sa rugosité est Ra≤0,4 μm. Après l'achèvement d'un lot de produits, la décharge sera effectuée . Comme le fond de l'équipement est conçu comme conique, l'orifice de décharge est réglé à la position la plus basse, pas de coin mort pour les matériaux accumulés. Après l'ouverture de la vanne de décharge, la plupart des matériaux dans le mécanisme de mélange à rotation avant seront déchargés en douceur (afin d'éviter la décharge massive incontrôlée de matériaux une fois la vanne ouverte, le mécanisme d'agitation joue un certain rôle de pontage, et une fois le le matériau est tourné, il sera automatiquement déchargé par gravité); Au stade ultérieur de la décharge, la rotation inverse du mécanisme d'agitation joue en outre un rôle dans la poussée du matériau, ce qui peut presque décharger le matériau restant dans l'équipement.
Pour résoudre le problème d'un petit nombre de résidus, il existe un programme de nettoyage auxiliaire :
(1) Le CIP interne de l'équipement, l'anneau de pulvérisation personnalisé a des trous dans toutes les directions, et la paroi interne de l'équipement et la partie buse de la tête peuvent également être nettoyées en place. Pendant ce temps, il existe différents angles de chute optionnels pour le mécanisme d'agitation de type ruban en fonction des caractéristiques des matériaux. Lorsque le processus est terminé, la plupart des matériaux peuvent être évacués et un petit nombre de résidus peuvent être nettoyés par la buse de douche.
(2) Programme de nettoyage en place inversé (RCIP) pour le média filtrant : pour le problème des résidus, la plupart des processus de production API utilisent des plaques métalliques frittées multicouches comme média filtrant. L'écart de sécurité entre le bord extérieur du ruban et le média filtrant est l'endroit où se trouvent les résidus finaux, dont la quantité varie en fonction des caractéristiques du matériau. Le mécanisme RCIP est situé entre le média filtrant et le canal de filtrat, comme le montre la figure 5. Le RCIP est effectué sur une courte distance (généralement 2 ~ 3 cm), la pression de rinçage peut atteindre 0,6 MPa. La couche résiduelle est généralement collée dans son ensemble et peut être écrasée par le frottement du mécanisme d'agitation après avoir été partiellement lavée. Dans le même temps, le CIP peut laver efficacement le média filtrant et maintenir le taux de filtration de chaque lot pour les matériaux extrêmement fins ou visqueux. En ce qui concerne le remplacement et l'entretien du média filtrant, le "trois en un" en forme de cône est équipé d'un mécanisme d'entretien auxiliaire, comprenant un système de levage, des composants de levage de cône, etc., facile à utiliser et à entretenir.
Figure 5-- Milieu filtrant en forme de cône "Trois-en-un"
Schéma de principe du nettoyage en place inversé (RCIP)
3Conclusion
Le "Trois-en-Un" en forme de cône est né pour répondre à la demande du marché et a obtenu un certain nombre de brevets nationaux. Il a été développé et appliqué depuis plus de 20 ans, et la version en forme de cône de qualité propre pour la conformité de la production d'API est déjà la cinquième génération, qui suit de près les exigences réglementaires correspondantes de l'industrie pharmaceutique, de la conception structurelle à application, et est utilisé dans les entreprises pharmaceutiques depuis plus de 10 ans. Avec la sensibilisation croissante à l'environnement et l'expansion du marché des API, il est essentiel de moderniser l'équipement pharmaceutique. Le "trois en un" en forme de cône améliorera considérablement la qualité des produits, protégera l'environnement de production et apportera des avantages considérables aux entreprises.
