Da oltre 48 anni siamo specializzati nella fornitura di apparecchiature per la lavorazione industriale di prodotti chimici fini, pesticidi, nuove energie, nuovi materiali e industrie farmaceutiche.
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Da oltre 48 anni siamo specializzati nella fornitura di apparecchiature per la lavorazione industriale di prodotti chimici fini, pesticidi, nuove energie, nuovi materiali e industrie farmaceutiche.
Riassunto: a partire dalla struttura di base e dal principio di funzionamento del filtro essiccatore a forma di cono agitato di Wuxi Zhanghua Pharmaceutical Equipment (attrezzatura "tre in uno") e prendendo come esempio il prodotto di grado pulito, i vantaggi dell'attrezzatura nel produzione di API sono discussi da quattro aspetti: purezza del prodotto, adattabilità del processo, automazione e monitoraggio in tempo reale e CIP multidirezionale.
Parole chiave: filtro essiccatore nutsche agitato a forma di cono (apparecchiature "tre in uno"); produzione API; vantaggi; nuovo GMP
0 Introduzione
Nel processo di produzione degli AIP, al fine di ridurre la perdita di materiale ed evitare l'inquinamento ambientale che può essere causato dal trasferimento di materiale dopo la cristallizzazione, i successivi processi di filtrazione, lavaggio ed essiccazione del materiale vengono solitamente completati in un'unica apparecchiatura, che in breve si chiama "Tre in uno". Il "tre in uno" più comune utilizzato nella produzione di farmaci è a fondo piatto e non c'è dubbio che presenti vantaggi nella produzione di API sterili, tuttavia presenta alcuni difetti anche su un altro lato, inclusa la piccola area del filtro in il fondo piatto circolare, lo scarico laterale (c'è sempre del materiale lasciato dietro), le scarse prestazioni di asciugatura, il piccolo movimento del materiale durante il processo di asciugatura e il basso trasferimento di calore efficiente, più limiti di asciugatura, ecc.
Lo sviluppo del prototipo del filtro essiccatore nutsche agitato a forma di cono (di seguito denominato "tre in uno" a forma di cono) è iniziato intorno al 1993. Sulla base di un'analisi completa dei vantaggi e degli svantaggi del "tre in uno" domestico -One", dopo cinque generazioni, si è evoluto nell'attuale modello clean-grade, già utilizzato con successo nella produzione di API da più di 10 anni.
Con la crescente consapevolezza ambientale e gli standard di qualità di produzione più elevati delle API in Cina, il "Tre in uno" a forma di cono ha i suoi vantaggi significativi. Prendendo come esempio il "Tre in uno" a forma di cono pulito di Wuxi Zhanghua Pharmaceutical Equipment, qui presentiamo brevemente la sua struttura di base e il principio di funzionamento e ci concentriamo sui suoi vantaggi nella produzione di API.
1 Struttura di base e principio di funzionamento del "tre in uno" a forma di cono di Wuxi Zhanghua Pharmaceutical Equipment
Il "Tre-in-uno" a forma di cono può completare una serie di processi in un'unica apparecchiatura, tra cui separazione e filtrazione solido-liquido, lavaggio del panello di filtrazione e processi di asciugatura del materiale.
1.1 Struttura di base
Prendendo come esempio il "Tre in uno" a forma di cono pulito per la produzione di API, la sua struttura principale è mostrata in Figura
Figura 1 Struttura di "Tre in uno" a forma di cono di grado pulito
a - Meccanismo antipolvere b - Meccanismo di trasmissione antideflagrante
c - Meccanismo a cremagliera d - Meccanismo a spruzzo
e - Albero principale di agitazione e sistema di scambio termico integrato
f - Corpo principale g - Meccanismo ausiliario di manutenzione
h - Meccanismo di filtraggio i – Valvola di scarico ad espansione automatica verso il basso
Più dettagli:
a è il meccanismo antipolvere, che soddisfa i requisiti dell'area pulita e aiuta a evitare l'inquinamento da polvere causato dalle parti di trasmissione.
b è il meccanismo di trasmissione antideflagrante, comprendente un motore principale antideflagrante e un riduttore. Il suo riduttore temprato può rafforzare la capacità di trasmissione e garantire un funzionamento stabile dell'apparecchiatura.
c è il meccanismo a cremagliera, con tenuta meccanica pulita dell'albero principale e layout multi-supporto.
d è il meccanismo di spruzzatura, compresi i componenti per il lavaggio del materiale e il CIP.
e è l'albero principale per agitare e sistema di scambio termico incorporato, utilizzando un meccanismo di agitazione sospeso a nastro (senza fulcro nella parte inferiore).
f è il corpo principale dell'apparecchiatura, compresa la camicia di scambio termico e i componenti di isolamento esterno.
g è il meccanismo di manutenzione ausiliario, che viene utilizzato per aiutare le parti del cono a salire e scendere, facilitando lo smontaggio e la manutenzione.
h è il meccanismo di filtraggio, inclusi i componenti per il mezzo filtrante e il CIP inverso (RCIP).
i è una valvola di scarico ad espansione automatica verso il basso, che può realizzare un funzionamento completamente automatico. Utilizza un coperchio della valvola con fondo piatto, nessun angolo morto per il materiale accumulato e può essere completamente pulito in posizione.
1.2 Principio di funzionamento
Un flusso di processo intermittente viene applicato al "Tre-in-uno" a forma di cono di Wuxi Zhanghua Pharmaceutical Equipment, il cui processo operativo tipico è "alimentazione-filtraggio-lavaggio-asciugatura-scarica-CIP", come mostrato nella Figura 2.
1.2.1 Filtraggio
L'apparecchiatura generalmente adotta la filtrazione a pressione o la filtrazione sottovuoto, e c'è un'enorme differenza tra questi due modi in base alle caratteristiche dei materiali e delle torte filtranti, che deve essere confermata da piccoli test.
1.2.2 Asciugatura
Durante il processo di essiccazione sottovuoto, l'apparecchiatura è dotata di un sistema di circolazione del mezzo termico integrato. Quando viene aggiunto il mezzo di calore, contemporaneamente, con il pompaggio del vuoto, il meccanismo di agitazione a nastro ruota in avanti per sollevare il materiale per capovolgerlo in tutte le direzioni per realizzare lo scambio termico completo e lo stato di asciugatura dei materiali può essere monitorato da un campionatore online sottovuoto.
1.2.3 Scarico
Dopo che il processo di essiccazione è completato e l'ambiente interno dell'apparecchiatura ritorna alla pressione normale, la valvola di scarico viene aperta e il meccanismo di agitazione ruota in avanti per scaricare la maggior parte dei materiali e il resto piccolo numero di residui viene espulso dall'agitazione meccanismo al contrario.
1.2.4 Pulizia
Al termine dello scarico, l'apparecchiatura viene pulita in più direzioni: il sistema di lavaggio pulirà la parte interna e il meccanismo di agitazione a nastro; Il sistema RCIP pulirà lo strato residuo, il mezzo filtrante e la valvola; Il sistema CIP pulirà il coperchio della valvola e l'ugello di collegamento.
Figura 2 Flusso operativo di "Tre in uno" a forma di cono
2 vantaggi del "tre in uno" a forma di cono di Wuxi Zhanghua Pharmaceutical Equipment nella produzione di API
La nuova versione di GMP propone requisiti più elevati per la produzione di API e relative apparecchiature. È ovvio che le attrezzature sono la chiave per garantire la qualità degli API e la stabilità della loro produzione. Quanto segue spiegherà i vantaggi del "tre in uno" a forma di cono nella produzione di API in combinazione con i requisiti pertinenti del nuovo GMP.
2.1 Elevata purezza del prodotto
2.1.1 Nessuna impurità deve essere mescolata nel materiale
Dopo che il materiale è entrato, le parti dell'apparecchiatura che sono direttamente esposte al materiale includono l'ugello funzionale, la parete interna, il meccanismo di agitazione, il meccanismo di filtraggio, il canale del filtrato, il componente filtrante e il meccanismo della valvola di scarico. Tra questi, ad eccezione del meccanismo di agitazione, gli altri sono tutti statici. Dotate dei materiali corretti, con un processo di produzione adeguato, queste parti non introdurranno corpi estranei nel processo. Tuttavia, il meccanismo di agitazione si sta muovendo. In primo luogo, è necessario utilizzare una tenuta meccanica pulita dell'albero principale per ottenere buone prestazioni di tenuta. Nella tenuta meccanica è ricavata una cavità di isolamento per evitare che eventuali impurità generate dall'ambiente o dalla tenuta meccanica stessa entrino nell'apparecchiatura. In secondo luogo, poiché non vi è alcun fulcro rotante nella parte inferiore del meccanismo di agitazione "Tre in uno" a forma di cono, progettato con il concetto di sospensione, elimina fondamentalmente la possibilità di contaminazione da impurità.
2.1.2 Garantire un ambiente sicuro e pulito
L'apparecchiatura è completamente sigillata, il che non solo garantisce la pulizia del prodotto durante il processo, ma protegge anche l'ambiente di produzione. Soprattutto per i casi con soluzioni volatili o pericolose nel processo, l'apparecchiatura può garantire la sicurezza dell'ambiente e degli operatori.
Il meccanismo di agitazione a nastro utilizza una struttura assialmente fissa che non si muove su e giù e mantiene una distanza di sicurezza costante e stabile dall'attrezzatura, garantendo la sicurezza della produzione senza manutenzione ordinaria.
2.2 Vantaggi dell'adattabilità
2.2.1 Elevata efficienza di filtraggio
(1) Ampia area filtrante: il mezzo filtrante di "Tre in uno" è a forma di cono, montato sulla parete del serbatoio, come mostrato nella Figura 3. Prendendo le dimensioni del dispositivo con un diametro interno di circa 1 m ad esempio, l'area del filtro conico standard è di circa 1,6 m 2 , e l'area del filtro effettiva è circa tre volte quella del "Tre-in-uno" con lo stesso diametro, ma fondo piatto.
Figura 3 Struttura del mezzo filtrante di "Tre in uno" a forma di cono
(2) Piccolo spessore nominale della torta del filtro: ci sono molti studi sulla teoria della filtrazione. A causa della grande differenza nelle proprietà delle particelle di materiale, ci sono molti fattori che influenzano la velocità di filtrazione. Un modello semi-empirico basato sulla legge di Darcy e sull'equazione di Poiseuille rileva che lo spessore della torta del filtro è uno dei fattori, che è inversamente proporzionale alla velocità di filtrazione [1]: con la corretta selezione del mezzo filtrante, lo strato della torta del filtro dovrebbe essere formato e svolgere un ruolo di ponte stabile entro un tempo ragionevole per migliorare le prestazioni di filtrazione. Più sottile è lo strato di torta del filtro, maggiore è la velocità di filtrazione.
(3) Nel "tre-in-uno" a forma di cono, la distanza tra il mezzo filtrante e il meccanismo di agitazione è lo spessore nominale della torta del filtro. Il meccanismo di agitazione a nastro cambia continuamente la torta interna, il sottile strato di torta del filtro trattenuto sulla superficie del mezzo filtrante formerà uno strato di rinforzo stabile del filtro. Allo stesso tempo, il processo di sostituzione può anche appianare le fessure nella torta del filtro, creando una differenza di pressione stabile, ottenendo così una torta del filtro con un contenuto di umidità inferiore.
2.2.2 Lavaggio efficiente
Il meccanismo di agitazione interno a nastro del "Tre in uno" a forma di cono può rapidamente rimpolpare il materiale dopo aver aggiunto una quantità adeguata di liquido di lavaggio. Il contatto completo tra la torta del filtro e il liquido di lavaggio migliorerà notevolmente l'efficienza del lavaggio e della sostituzione. Rispetto al meccanismo di agitazione generale a lama e ad ancora, quello a nastro ha ovviamente migliori prestazioni di spappolamento.
2.2.3 Ampia area di trasferimento del calore e asciugatura efficiente
Il "Tre in uno" a forma di cono ha un'ampia area di trasferimento del calore, compresa l'area di trasferimento del calore del corpo principale (dotata di una camicia di trasferimento del calore ad alta efficienza) e l'area di trasferimento del calore di agitazione complessiva interna. L'ampia area di scambio termico non solo garantisce le sue prestazioni di asciugatura, ma, cosa più importante, fa un uso efficace dell'area di scambio termico. Il contatto di scambio tra il materiale e le parti di scambio termico è il fattore più critico.
Il meccanismo di agitazione a nastro nel "Tre in uno" a forma di cono ha prestazioni migliori nella miscelazione dei materiali: il meccanismo di agitazione a nastro ruota dal basso verso l'alto per sollevare il materiale, quindi ricade sul fondo , con un lungo viaggio. La simulazione delle prestazioni di miscelazione dei materiali nel "Tre in uno" a forma di cono è mostrata nella Figura 4. Il software viene utilizzato per simulare l'effettivo stato di movimento del materiale e le particelle di colore chiaro vengono selezionate come campioni di tracciamento .
Prendendo come esempio il design del meccanismo di miscelazione MX-F-II in un "Tre in uno" a forma di cono da 5 m3, il coefficiente di alimentazione è del 40%, la velocità di rotazione è di 35 giri/min e i campioni vengono tracciati in un breve tempo, e si riscontra che possono muoversi uniformemente ed entrare in contatto con la superficie di scambio termico. Per materiali diversi, combinati con le prestazioni di miscelazione e la necessità di forma del cristallo, ci sono una varietà di tipi nel database di progettazione e anche l'attrezzatura personalizzata è opzionale. In caso di circostanze speciali, il meccanismo di agitazione può anche essere collegato con meccanismi corrispondenti per soddisfare i requisiti, ad esempio per il materiale con grave agglomerazione, può essere dotato del dispositivo di frantumazione forzata.
Figura 4 Simulazione delle prestazioni di miscelazione dei materiali di "Tre in uno" a forma di cono
2.3 Automazione e monitoraggio in tempo reale
Nel processo di produzione farmaceutica su larga scala, se il processo operativo di un singolo dispositivo è controllato manualmente, ci saranno inevitabilmente degli errori. Per garantire la coerenza dei prodotti tra i lotti in termini di flusso di processo, il "Tre-in-uno" a forma di cono può essere controllato automaticamente, facile da usare e integrato nel sistema di controllo centrale (PLC o DCS, ecc.) , che riduce notevolmente le fatiche per il funzionamento delle apparecchiature, migliora l'efficienza produttiva e garantisce efficacemente l'alta qualità, stabilità e prodotti.
Inoltre, è anche molto importante monitorare lo stato del prodotto all'interno dell'apparecchiatura per il controllo del flusso di processo. Il campionatore equipaggiato al suo interno può operare in linea sottovuoto durante il processo di essiccazione per garantire la continuità della produzione e monitorare efficacemente le prestazioni di essiccazione.
2.4 CIP multidirezionale
Per il "Tre-in-uno" a forma di cono per produrre API, la parte interna a diretto contatto con il materiale è lucidata e la sua rugosità è Ra≤0,4 μm. Dopo il completamento di un lotto di prodotti, verrà effettuato lo scarico . Poiché la parte inferiore dell'apparecchiatura è progettata come conica, la porta di scarico è impostata nella posizione più bassa, senza angolo morto per il materiale accumulato. Dopo l'apertura della valvola di scarico, la maggior parte dei materiali nel meccanismo di miscelazione a rotazione in avanti verrà scaricata uniformemente (per evitare lo scarico di massa incontrollato dei materiali una volta aperta la valvola, il meccanismo di agitazione svolge un certo ruolo di collegamento e una volta che il il materiale viene ruotato, verrà automaticamente scaricato per gravità); Nella fase successiva dello scarico, la rotazione inversa del meccanismo di agitazione svolge inoltre un ruolo nella spinta del materiale, che può quasi scaricare il materiale rimanente nell'apparecchiatura.
Per risolvere il problema di un piccolo numero di residui, esiste un programma di pulizia ausiliario:
(1) Il CIP interno dell'apparecchiatura, l'anello di nebulizzazione personalizzato presenta fori in tutte le direzioni e anche la parete interna dell'apparecchiatura e la parte dell'ugello della testa possono essere pulite in posizione. Nel frattempo, ci sono diversi angoli di caduta opzionali per il meccanismo di agitazione a nastro in base alle caratteristiche dei materiali. Quando il processo è completato, la maggior parte dei materiali può essere scaricata e un piccolo numero di residui può essere pulito dall'ugello della doccia.
(2) Programma Reverse Clean-in-Place (RCIP) per mezzo filtrante: per il problema dei residui, la maggior parte dei processi di produzione API utilizza piastre metalliche sinterizzate multistrato come mezzo filtrante. Lo spazio di sicurezza tra il bordo esterno del nastro e il mezzo filtrante è dove si trovano i residui finali, la cui quantità varia con le caratteristiche del materiale. Il meccanismo RCIP si trova tra il mezzo filtrante e il canale del filtrato, come mostrato nella Figura 5. L'RCIP viene eseguito entro una breve distanza (generalmente 2~3 cm), la pressione di lavaggio può raggiungere 0,6 MPa. Lo strato residuo è generalmente incollato nel suo insieme e può essere frantumato dall'attrito del meccanismo di agitazione dopo essere stato parzialmente lavato. Allo stesso tempo, CIP può lavare efficacemente il mezzo filtrante e mantenere la velocità di filtrazione di ciascun lotto per materiali estremamente fini o viscosi. Per quanto riguarda la sostituzione e la manutenzione del mezzo filtrante, il "Tre in uno" a forma di cono è dotato di un meccanismo di manutenzione ausiliario, compreso il sistema di sollevamento, i componenti di sollevamento del cono, ecc., che è facile da usare e mantenere.
Figura 5-- Fliter Medium di "Tre in uno" a forma di cono
Diagramma schematico di Reverse Clean-in-Place (RCIP)
3 Conclusione
Il "Tre-in-uno" a forma di cono è nato per soddisfare la richiesta del mercato e ha ottenuto numerosi brevetti nazionali. È stato sviluppato e applicato per più di 20 anni e la versione a forma di cono di grado pulito per la conformità della produzione API è già la quinta generazione, che segue da vicino i corrispondenti requisiti normativi dell'industria farmaceutica, dalla progettazione strutturale a applicazione, ed è stato utilizzato nelle aziende farmaceutiche per più di 10 anni. Con la crescente consapevolezza ambientale e l'espansione del mercato API, è essenziale aggiornare le apparecchiature farmaceutiche. Il "Tre in uno" a forma di cono migliorerà in modo significativo la qualità del prodotto, proteggerà l'ambiente di produzione e porterà notevoli vantaggi alle imprese.
