A Wuxi Zhanghua Gyógyszeripari Berendezések kúp alakú, kevert Nutsche szűrőszárítójának („három az egyben” berendezés) előnyei

Absztrakt: A Wuxi Zhanghua Pharmaceutical Equipment kúp alakú, keverős nuccsszűrő-szárítójának („Három az egyben” berendezés) alapszerkezetéből és működési elvéből kiindulva, és a tiszta minőségű terméket példaként véve, a berendezés előnyeit az API-k előállításában négy szempontból tárgyaljuk: terméktisztaság, folyamathoz való alkalmazkodóképesség, automatizálás és valós idejű monitorozás, valamint többirányú CIP.

Kulcsszavak: kúp alakú, keverős nuccsszűrő szárító („Három az egyben” berendezés); API gyártás; előnyök; új GMP

0 Bevezetés

Az AIP-ek előállítási folyamatában az anyagveszteség csökkentése és a kristályosodás utáni anyagátvitel által okozott környezetszennyezés elkerülése érdekében az anyag későbbi szűrési, mosási és szárítási folyamatait általában egyetlen berendezésben, röviden „három az egyben”-nek nevezik. A gyógyszergyártásban leggyakrabban használt „három az egyben” berendezés a lapos aljú, és kétségtelen, hogy vannak előnyei a steril API-k előállításában, azonban bizonyos hibák más oldalon is jelentkeznek, beleértve a kis szűrőfelületet a kör alakú lapos aljúban, az oldalsó kiürítést (mindig marad anyag), a gyenge szárítási teljesítményt, az anyag kis mozgását a szárítási folyamat során, valamint az alacsony hatásfokú hőátadást, a szárítás további korlátait stb.

A kúp alakú, keverős nuccsszűrő-szárító (a továbbiakban: „kúp alakú „három az egyben””) prototípusának fejlesztése 1993 körül kezdődött. A hazai „három az egyben” berendezések előnyeinek és hátrányainak átfogó elemzése alapján öt generáció után a jelenlegi tiszta minőségű modellé fejlődött, amelyet már több mint 10 éve sikeresen használnak az API-k gyártásában.

A kínai API-k növekvő környezettudatosságával és a magasabb gyártási minőségi szabványokkal a kúp alakú "három az egyben" jelentős előnyökkel rendelkezik. A Wuxi Zhanghua Gyógyszeripari Berendezések tiszta minőségű kúp alakú "három az egyben" készülékét példaként véve, itt röviden bemutatjuk annak alapvető szerkezetét és működési elvét, és az API-k gyártásában rejlő előnyeire összpontosítunk.

1 A Wuxi Zhanghua gyógyszeripari berendezések kúp alakú "három az egyben" alapszerkezete és működési elve

A kúp alakú „három az egyben” egyetlen berendezésben számos folyamatot képes elvégezni, beleértve a szilárd-folyékony elválasztást és szűrést, a szűrőlepény mosását és az anyagszárítási folyamatokat.

1.1 Alapvető szerkezet

Példaként véve a tiszta minőségű, kúp alakú, API-k gyártásához használt „három az egyben” készüléket, amelynek fő szerkezete az ábrán látható.

1. ábra A tiszta minőségű kúp alakú „három az egyben” szerkezete

a - Porálló mechanizmus b - Robbanásbiztos átviteli mechanizmus

c - Fogaskerék-mechanizmus d - Permetező mechanizmus

e - Főtengely a keveréshez és beépített hőcserélő rendszer

f - Fő test g - Kiegészítő karbantartó mechanizmus

h - Szűrőmechanizmus i – Automatikus lefelé tágulásos ürítőszelep

További részletek:

a a porvédő mechanizmus, amely megfelel a tiszta terület követelményeinek, és segít elkerülni a sebességváltó alkatrészei által okozott porszennyezést.

A b egy robbanásbiztos átviteli mechanizmus, amely egy robbanásbiztos főmotort és egy reduktort tartalmaz. Edzett reduktorának köszönhetően megnöveli az átviteli kapacitást és biztosítja a berendezés stabil működését.

A c a fogasléces mechanizmus, a főtengely tiszta minőségű mechanikus tömítésével és több tartószerkezettel.

d a permetező mechanizmus, beleértve az anyagmosáshoz és a CIP-hez szükséges alkatrészeket.

Az e a keverés fő tengelye és a beépített hőcserélő rendszer, szalag típusú, felfüggesztett keverőmechanizmussal (nincs alul támasztópont).

Az f a berendezés fő része, beleértve a hőcserélő köpenyt és a külső szigetelő alkatrészeket.

A g a kiegészítő karbantartási mechanizmus, amely a kúpos alkatrészek fel-le mozgását segíti, megkönnyítve a szétszerelést és a karbantartást.

A h a szűrőmechanizmus, beleértve a szűrőközeg és a fordított CIP (RCIP) komponenseit.

Az i egy automatikus, lefelé tágulásos ürítőszelep, amely teljesen automatikus működésre képes. Lapos aljú szelepfedéllel rendelkezik, nincs holtpont a felhalmozódott anyag számára, és a helyén teljesen tisztítható.

1.2 Működési elv

A Wuxi Zhanghua Pharmaceutical Equipment kúp alakú „három az egyben” berendezésén szakaszos folyamatot alkalmaznak, amelynek tipikus működési folyamata a „táplálás-szűrés-mosás-szárítás-ürítés-CIP”, ahogy az a 2. ábrán látható.

1.2.1 Szűrés

A berendezések általában nyomásos szűrést vagy vákuumos szűrést alkalmaznak, és e két módszer között hatalmas különbség van az anyagok és a szűrőpogácsák jellemzőitől függően, amit kisebb tesztekkel kell megerősíteni.

1.2.2 Szárítás

A vákuumszárítási folyamat során a berendezés beépített hőközeg-keringető rendszerrel rendelkezik. A hőközeg hozzáadásakor a vákuumszivattyúzással egyidejűleg a szalagos keverőmechanizmus előre forog, felemeli az anyagot, majd minden irányba megforgatja, így teljes hőcsere valósul meg, az anyagok száradási állapota pedig egy online vákuumos mintavevővel ellenőrizhető.

1.2.3 Mentesítés

Miután a szárítási folyamat befejeződött és a berendezés belső környezete visszatért normál nyomásra, a kiömlőszelep kinyílik, és a keverőmechanizmus előre forog, hogy a legtöbb anyagot kiürítse, a maradék kis mennyiséget pedig a keverőmechanizmus fordított irányban kiszorítja.

1.2.4 Tisztítás

A kiürítés befejezése után a berendezést több irányban tisztítják: a mosórendszer megtisztítja a belső részt és a szalagos keverőmechanizmust; az RCIP rendszer megtisztítja a maradék réteget, a szűrőközeget és a szelepet; a CIP rendszer megtisztítja a szelepfedelet és a csatlakozó fúvókát.

2. ábra A kúp alakú „három az egyben” működési folyamata

A Wuxi Zhanghua Gyógyszeripari Berendezések kúp alakú "három az egyben" rendszerének 2 előnye az API-k gyártásában

A GMP új verziója magasabb követelményeket támaszt az API-k és a kapcsolódó berendezések gyártásával szemben. Nyilvánvaló, hogy a berendezések kulcsfontosságúak az API-k minőségének és termelési stabilitásának biztosításában. A következőkben a kúp alakú „három az egyben” előnyeit ismertetjük az API-k gyártásában, az új GMP vonatkozó követelményeivel kombinálva.

2.1 Magas terméktisztaság

2.1.1 Az anyagban nem keverhetők szennyeződések

Az anyag belépése után a berendezés azon részei, amelyek közvetlenül ki vannak téve az anyagnak, magukban foglalják a funkcionális fúvókát, a belső falat, a keverőmechanizmust, a szűrőmechanizmust, a szűrletcsatornát, a szűrőkomponenst és az ürítőszelep-mechanizmust. Ezek közül a keverőmechanizmus kivételével a többi statikus. A megfelelő anyagokkal és gyártási eljárással készült alkatrészek nem juttatnak idegen anyagot a folyamatba. A keverőmechanizmus azonban mozog. Először is, a jó tömítési teljesítmény érdekében a főtengelyen tiszta minőségű mechanikus tömítésre van szükség. A mechanikus tömítésben egy szigetelőüreg található, amely megakadályozza, hogy a környezet vagy maga a mechanikus tömítés által keletkező szennyeződések bejussanak a berendezésbe. Másodszor, mivel a kúp alakú, felfüggesztési koncepcióval tervezett "három az egyben" keverőmechanizmus alján nincs forgó támasztópont, alapvetően kiküszöböli a szennyeződések okozta szennyeződés lehetőségét.

2.1.2 A biztonságos és tiszta környezet biztosítása

A berendezés teljesen lezárt, ami nemcsak a termék tisztaságát biztosítja a folyamat során, hanem a termelési környezetet is védi. Különösen az illékony vagy veszélyes oldatok használata esetén garantálja a környezet és a kezelők biztonságát.

A szalagos keverőmechanizmus tengelyirányban rögzített szerkezetet használ, amely nem mozog fel és le, és stabil, biztonságos távolságot tart fenn a berendezéstől, biztosítva a termelés biztonságát rutinszerű karbantartás nélkül.

2.2 Az alkalmazkodóképesség előnyei

2.2.1 Magas szűrési hatékonyság

(1) Nagy szűrőfelület: A „Három az egyben” szűrőközege kúp alakú, és a tartály falára van felszerelve, ahogy a 3. ábra mutatja. Példaként a körülbelül 1 m belső átmérőjű eszköz méretét tekintve a standard kúpos szűrőfelület körülbelül 1,6 m2, a tényleges szűrőfelület pedig körülbelül háromszorosa az azonos átmérőjű, de lapos aljú „Három az egyben” készülékének.

3. ábra Kúp alakú „három az egyben” szűrőközeg szerkezete

(2) A szűrőlepény kis névleges vastagsága: Számos tanulmány foglalkozik a szűréselmélettel. Az anyagrészecskék tulajdonságai közötti nagy különbségek miatt számos tényező befolyásolja a szűrési sebességet. Egy Darcy-törvényen és a Poiseuille-egyenleten alapuló félempirikus modell kideríti, hogy a szűrőlepény vastagsága az egyik tényező, amely fordítottan arányos a szűrési sebességgel [1]: a szűrőközeg megfelelő megválasztásával a szűrőlepény rétegnek kialakulnia kell, és stabil áthidaló szerepet kell betöltenie ésszerű időn belül a szűrési teljesítmény javítása érdekében. Minél vékonyabb a szűrőlepény réteg, annál gyorsabb a szűrési sebesség.

(3) A kúp alakú „Három az egyben” rendszerben a szűrőközeg és a keverőmechanizmus közötti távolság a szűrőlepény névleges vastagsága. A szalagos keverőmechanizmus folyamatosan cseréli a belső lepényt, a szűrőközeg felületén visszamaradó vékony szűrőlepényréteg stabil szűrőerősítő réteget képez. Ugyanakkor a cserefolyamat kisimítja a szűrőlepény réseit is, stabil nyomáskülönbséget hozva létre, ezáltal alacsonyabb nedvességtartalmú szűrőlepényt eredményezve.

2.2.2 Hatékony mosás

A kúpos "Három az egyben" belső szalagos keverőmechanizmusa megfelelő mennyiségű mosófolyadék hozzáadása után gyorsan újra pépesíti az anyagot. A szűrőlepény és a mosófolyadék közötti alapos érintkezés jelentősen javítja a mosás és a csere hatékonyságát. Az általános pengés és horgonyos keverőmechanizmushoz képest a szalagos keverőmechanizmus nyilvánvalóan jobb újrapépesítési teljesítménnyel rendelkezik.

2.2.3 Nagy hőátadó felület és hatékony szárítás

A kúp alakú „három az egyben” nagy hőátadó felülettel rendelkezik, beleértve a fő test hőátadó felületét (nagy hatékonyságú hőátadó köpennyel felszerelve) és a belső keverő hőátadó felületet. A szuper nagy hőcserélő felület nemcsak a szárítási teljesítményt biztosítja, hanem ami még fontosabb, a hőcserélő felület hatékony kihasználását is. Az anyag és a hőcserélő alkatrészek közötti hőcsere-érintkezés a legfontosabb tényező.

A kúp alakú „Három az egyben” szalagos keverőmechanizmusa jobb teljesítményt nyújt az anyagok keverésében: a szalagos keverőmechanizmus alulról felfelé forog, hogy felemelje az anyagot, majd nagy mozgással visszaesik az aljára. A kúp alakú „Három az egyben” anyagok keverési teljesítményének szimulációját a 4. ábra mutatja. A szoftvert az anyag tényleges mozgási állapotának szimulálására használják, és a világos színű részecskéket választják ki követő mintákként.

Példaként véve az MX-F-II keverőmechanizmus kialakítását egy 5 köbméteres kúp alakú "Három az egyben" kivitelben, az adagolási együttható 40%, a forgási sebesség 35 fordulat/perc, a minták rövid idő alatt követhetők, és megállapították, hogy egyenletesen mozognak és érintkeznek a hőcserélő felülettel. Különböző anyagokhoz, a keverési teljesítmény és a kristályforma igényének kombinálásával, a tervezési adatbázisban számos típus található, és az egyedi berendezések is opcionálisak. Különleges körülmények között a keverőmechanizmus megfelelő mechanizmusokkal is felszerelhető a követelmények teljesítése érdekében, például súlyos agglomerációjú anyagok esetén kényszerzúzó berendezéssel is felszerelhető.

4. ábra Kúp alakú „három az egyben” anyagkeverési teljesítményének szimulációja

2.3 Automatizálás és valós idejű monitorozás

A nagyméretű gyógyszergyártás folyamatában, ha egyetlen eszköz működési folyamatát manuálisan vezérlik, elkerülhetetlenül előfordulnak hibák. Annak érdekében, hogy a termékek a gyártási tételek között a folyamatáramlás tekintetében egységesek legyenek, a kúp alakú „három az egyben” automatikusan vezérelhető, könnyen kezelhető és integrálható a központi vezérlőrendszerbe (PLC vagy DCS stb.), ami jelentősen csökkenti a berendezések üzemeltetéséhez szükséges munkaerőt, javítja a termelési hatékonyságot, és hatékonyan garantálja a termékek magas minőségét és stabilitását.

Ezenkívül nagyon fontos a termék állapotának monitorozása a berendezésen belül a folyamatirányítás érdekében. A belül felszerelt mintavevő a szárítási folyamat során vákuumban online is működhet, hogy biztosítsa a termelés folytonosságát és hatékonyan ellenőrizze a szárítási teljesítményt.

2.4 Többirányú CIP

A kúp alakú „három az egyben” típusú API-k előállításához az anyaggal közvetlenül érintkező belső részt polírozzák, érdessége Ra≤0,4 μm. A termékadag elkészítése után megtörténik az ürítés. Mivel a berendezés alja kúpos, az ürítőnyílás a legalacsonyabb helyzetben van, így nincs holtpont a felhalmozódott anyag számára. Az ürítőszelep kinyitása után az előre forgó keverőmechanizmusban lévő anyagok nagy része simán ürül ki (az anyagok ellenőrizetlen tömeges ürítésének elkerülése érdekében a szelep kinyitása után a keverőmechanizmus egyfajta áthidaló szerepet játszik, és az anyag forgása után a gravitáció automatikusan üríti ki); Az ürítés későbbi szakaszában a keverőmechanizmus fordított forgása további szerepet játszik az anyag tolásában, ami szinte teljesen kiüríti a berendezésben maradt anyagot.

A kis számú maradvány problémájának megoldására van egy kiegészítő tisztítóprogram:

(1) A berendezés belső CIP-je, az egyedi szórógyűrű minden irányban lyukakkal rendelkezik, a berendezés belső fala és a fej fúvókarésze is a helyén tisztítható. Eközben a szalagos keverőmechanizmushoz az anyagok jellemzőitől függően különböző opcionális cseppszögek állnak rendelkezésre. A folyamat befejezése után az anyagok nagy része kiüríthető, és a zuhanyfúvóka segítségével kis mennyiségű maradék tisztítható.

(2) Fordított tisztítás helyben (RCIP) program szűrőközeghez: A maradványok problémájára a legtöbb API-gyártási folyamat fém többrétegű szinterelt lemezeket használ szűrőközegként. A szalag külső széle és a szűrőközeg közötti biztonsági rés az a hely, ahol a végső maradványok keletkeznek, amelyek mennyisége az anyag jellemzőitől függően változik. Az RCIP mechanizmus a szűrőközeg és a szűrletcsatorna között található, ahogy az az 5. ábrán látható. Az RCIP-t rövid távolságon belül (általában 2~3 cm) hajtják végre, az öblítési nyomás elérheti a 0,6 MPa-t. A maradványréteg általában egy egészként tapad, és részleges mosás után a keverőmechanizmus súrlódása lenyomhatja. Ugyanakkor a CIP hatékonyan mossa a szűrőközeget, és fenntartja az egyes tételek szűrési sebességét rendkívül finom vagy viszkózus anyagok esetén. A szűrőközeg cseréjét és karbantartását illetően a kúp alakú "három az egyben" kiegészítő karbantartó mechanizmussal van felszerelve, beleértve az emelőrendszert, a kúpos emelő alkatrészeket stb., amelyek könnyen kezelhetők és karbantarthatók.

5. ábra – Kúp alakú „három az egyben” szűrőközeg

A fordított tisztítás helyben (RCIP) vázlatos rajza

3 Következtetés

A kúp alakú „Három az egyben” a piaci igények kielégítésére született, és számos nemzeti szabadalmat kapott. Több mint 20 éve fejlesztik és alkalmazzák, és a hatóanyag-gyártás megfelelőségéhez szükséges tiszta minőségű kúp alakú változat már az ötödik generáció, amely szorosan követi a gyógyszeripar vonatkozó szabályozási követelményeit, a szerkezeti tervezéstől az alkalmazásig, és több mint 10 éve használják a gyógyszeripari vállalatoknál. A növekvő környezettudatosság és a bővülő hatóanyag-piac miatt elengedhetetlen a gyógyszeripari berendezések korszerűsítése. A kúp alakú „Három az egyben” jelentősen javítja a termékminőséget, védi a termelési környezetet, és jelentős előnyökkel jár a vállalkozások számára.