완전 밀폐형 교반식 너트셰 필터 드라이어(3-in-1) 생산 시스템을 구매할 가치가 있을까요? | 장화

제약 제조업체들이 항상 추구해 온 최선의 해결책은 생산 공정 전체를 완전 밀폐 환경에서 완료하는 것이었습니다. 이러한 방식으로 전체 공정이 외부 또는 인공적인 불순물, 오염 물질 등으로부터 차단되어 의약품 품질을 가장 효과적으로 보장하고 환경에 미치는 영향을 최소화할 수 있기 때문입니다. 이는 세계적인 발전 추세와도 일치합니다.

제약 공학에 새로운 기술과 아이디어를 적용함으로써 완전 밀폐 환경에서 의약품을 생산할 수 있는 기술적 수단이 마련되었습니다. 이러한 생산의 핵심은 교반식 필터 건조기, 흔히 "쓰리인원(Three-in-One)"으로 알려진 장치입니다. 본 논문에서는 쓰리인원 장치의 새로운 기술 개발 및 적용을 바탕으로 완전 밀폐 환경에서 무균 API 생산 공정을 구현하는 방법을 설명합니다.

무균 API의 일반적인 공정 흐름도

일반적으로 최종 의약품 결정은 무균 활성 의약품 성분(API)을 정제 또는 합성한 후 결정화 공정을 통해 얻어집니다. 먼저 약물을 함유한 결정 현탁액을 여과하여 결정을 모액에서 분리하고, 여과 케이크 층을 얻습니다. 그런 다음 세척 장치를 사용하여 세척액을 분사하여 공정에 필요한 일정 시간 동안 여과 케이크를 담그거나 세척합니다. 모액이 다시 분리되면 결정을 일정 시간 동안 건조(일반적으로 진공 가열 또는 진공 동결 건조)하고 샘플을 채취하여 검사합니다. 검사 결과가 통과되면 생산 공정이 기본적으로 완료되며, 의약품의 최종 단계는 하역, 운송, 정량 포장 또는 소포장입니다.

현재 국내 대부분의 제약 공장에서는 무균 원료의약품(API)의 공정 흐름이 완전하고 최적화되어 있지 않으며, 각 기능 간의 연계가 미흡합니다. 특히 분말 형태의 의약품 원료 이송 및 관리에 있어 실제 생산 현장에서는 연계성이 매우 떨어집니다. 원료는 대부분 벌크 또는 용기에 담겨 운반되며, 작업자들이 하역 및 소포장 공정 사이에서 직접 이동시킵니다. 이러한 방식으로 원료는 여러 정화실을 거치게 되어 2차 오염 위험이 높아집니다. 완전 밀폐형 이송 시스템을 도입하면 이러한 문제들을 완전히 해결할 수 있어, 생산 공정을 CGMP(우수 의약품 제조 및 품질관리 기준) 요건에 더욱 부합시킬 수 있습니다.

운송 용기(상자 또는 PE 백)에서 생산 설비(건조기, 믹서, 분배기 등)로 자재를 대량으로 이송하는 경우, 적재 또는 하역 과정에서 엄격한 무균 조건을 유지하기 어렵습니다. 특히 무균 제품이나 특정 활성 성분을 함유하는 제품 생산에 있어 제약 회사의 엄격한 위생 및 환경 보호 요구 사항을 고려할 때, 적절한 공급 및 배출 방식을 선택하는 것이 매우 중요합니다. 따라서 공정 흐름에서 기존의 이송 방식을 변경하는 것이 완전 밀폐 환경에서의 생산을 실현하는 핵심입니다.

완전 밀폐형 교반기 너트셰 필터 드라이어/ “쓰리인원”

가스 이송 및 배출 기술

현재 분말 재료 이송에 비교적 발달된 기술은 고속 공기 흐름을 이용하여 재료를 유동화한 후 밀폐된 파이프라인을 통해 분말을 이송하는 방식입니다. 이는 세계적인 쓰리인원(Three-in-One) 설비 제조업체들에게는 새로운 기술이 아니며, 이미 무균 API 생산에 적용하고 있습니다. 이를 위해서는 기존의 쓰리인원 기반 생산 시스템을 재설계하여 새롭고 효율적인 공기 이송 기술을 추가해야 합니다.

완전 밀폐형 "쓰리인원"

완전 밀폐형 3-in-1 연속 생산 시스템은 일반적으로 교반기, 너트셰 필터 건조기, 공기 이송 시스템 및 계량 및 포장 시스템이 하나로 통합된 장치입니다.

완전 밀폐형 3-in-1 생산 시스템은 자동 작동 및 제어가 가능하며, 자세한 내용은 다음과 같습니다.

1、

먼저 장치 전체를 밀봉하고 보호를 위해 멸균 불활성 가스(예: 질소 가스)를 채운 다음, 자동 밸브를 통해 결정화기에서 처리할 결정화액을 3-in-1 장치로 넣고 일정량에 도달하면 공급 밸브를 닫습니다.

2.

불활성 가스를 주입하여 가압하고, 하단의 대형 금속 필터판을 통해 결정화액의 고체-액체 분리가 이루어진다.

3.

결정화액의 고액 분리 후, 여과 케이크에 분무 세척을 실시한다.

4.

세척 후, 유압 장치를 이용하여 교반기를 아래로 내려 혼합을 진행하고, 동시에 교반기 내부의 파이프라인을 통해 물질층을 가열합니다. 건조 과정의 온도는 엄격하게 제어해야 하며, 그렇지 않으면 약물이 변질되어 효능이 떨어질 수 있습니다. 가열 및 건조 과정 동안 시스템을 진공 상태로 만들어 용매를 빠르게 증발시키고, 동시에 집진기를 작동시켜 진공 시스템의 환기를 확보해야 합니다.

5.

재료층이 건조되고 (샘플링 테스트 또는 공정 분석 기술(PAT)에 따라) 적합 판정을 받으면 진공 공정을 중지하고 자동 배출 프로그램을 시작합니다.

6、

자동 배출: 배출구 근처에 고압의 멸균 불활성 가스(예: 질소)를 채우고 동시에 저장통 측면을 진공 상태로 만든 다음, 교반 장치를 내리고 교반 및 패들의 하강 속도를 제어하여 재료를 긁어내고 밀어내어 배출 밸브를 통해 저장통으로 빠르게 배출되도록 합니다. 패들이 금속 필터판 층에 가까워지면 교반 및 하강을 멈추고 불활성 가스를 즉시 주입하여 바닥의 모든 재료를 저장통으로 불어 넣습니다.

7、

원재료가 저장고에 들어가면, 적재량을 측정하고, 그 후 원재료를 계량 용기에 배치 단위로 적재한 다음, 계량 제어기를 통해 정량적으로 분배합니다. 이로써 의약품의 여과, 세척, 건조 및 포장 전 과정이 완료됩니다.

완전 밀폐형 이송 시스템

기존의 평저형 필터(탱크형 3-in-1 및 수직형 건조기 등)의 주요 한계는 최종 배출 작업이 복잡하고 재료를 완전히 배출하기 어렵다는 점입니다. 배출 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 잔류물이 많이 남아 수율이 저하되고 의약품 혼합 문제가 발생할 수 있습니다. 더욱 중요한 것은 기존 장비에서는 배출 후 대부분의 벌크 재료를 작업자가 양동이에 담아 다음 소포장 공정으로 옮기는데, 이 과정에서 여러 정화실을 거치게 되어 2차 오염 위험이 높아지고 전체 공정 흐름에서 무균 작업을 요구하는 cGMP 요건을 충족하지 못한다는 점입니다.

완전 밀폐형 이송 시스템은 가스 이송 원리와 고속 공기 흐름 세척 기술을 혁신적으로 활용하여 탱크형 3-in-1 설비에서 완전 자동 배출을 구현합니다. 전체 이송 과정이 밀폐된 상태에서 이루어지며, 배출 동작이 간단하고 효율이 높으며 작업 시간이 짧고 배출이 완벽하며 잔류물이 거의 남지 않습니다. 이는 기존 3-in-1 설비의 공정 설계상의 단점을 근본적으로 해결하여 무균 API 생산에 완벽하게 적용할 수 있도록 합니다.

세 단계

1단계(주 배출 단계): 건조 공정이 완료되면 3-in-1 자동 배출 프로그램이 작동됩니다. 먼저 탱크 바닥 측면에 있는 배출 밸브를 열고 동시에 저장조의 진공 시스템을 연결합니다. 배출 밸브가 열리면 배출망의 N2 가스 밸브도 동시에 열립니다. 배출 밸브 중앙에서 N2가 분사되어 탱크 내부의 분말 재료를 완전히 기화시키고, 고속으로 배출 파이프를 통해 저장조로 이동합니다. 분말 재료가 저장조에 도달하면 대부분은 사이클론 분리 및 중력에 의해 바닥으로 가라앉고, 소량은 N2와 함께 상부 필터에 도달하여 필터에 포집된 후 역송풍 장치를 통해 회수됩니다.

배출 과정에서 쓰리인원(Three-in-One)의 교반기는 저속으로 회전하며 필터 플레이트 위의 분말을 배출 밸브로 점진적으로 밀어내어 모든 제품이 기본적으로 배출될 때까지 계속합니다. 교반기로 긁어낼 수 없는 바닥 부분에는 일부 잔류물(잔류 물질)이 남아 있을 수 있으며, 이 경우 배출 과정은 잔류 물질 제거 단계인 2단계로 넘어갑니다.

두 번째 단계(잔류물 제거 단계): 교반 패들이 멈추고 탱크 상단의 고압 질소 가스 밸브가 열리면 고속 기류가 생성되어 바닥에 남아 있는 모든 분말 물질을 에어로졸 형태로 날려 보냅니다. 그 후 저압 질소를 불어넣어 탱크 내의 모든 에어로졸을 밸브를 통해 빠르게 배출합니다. 사용자는 생산 요구 사항에 따라 고압 가스 주입 횟수를 설정할 수 있습니다. 모든 물질이 저장 용기에 들어가면 다음 단계인 분말 밀폐 포장을 진행할 수 있습니다.

세 번째 단계(계량 및 소포장 단계): 원료가 배출되어 밀폐된 소포장 시스템으로 들어가며, 배치 용기에서 정확하게 계량할 수 있습니다. PE 백에 포장된 제품의 경우, 건조기 배출구에 직접 연결됩니다. 원료는 진동 스크린을 통과하여 수직 저장 튜브로 들어간 후 진동 튜브를 통해 분배됩니다. 버킷 충전 시스템의 경우, 원료는 밀폐된 이송 시스템을 통해 정량 충전 밸브를 거쳐 충전됩니다.

소분 포장 시스템의 작동 원리는 다음과 같습니다. 3-in-1 건조 공정을 거친 API 분말이 저장통 하단의 밸브를 통해 진동 스크린을 통과합니다. 진동과 흔들림을 통해 규격에 맞는 미세 분말이 계량통으로 고르게 선별된 후, 배출구의 밀폐형 소프트 연결부와 소분 제어 밸브를 통해 전자 저울 위의 원통형 용기로 떨어집니다. 계량 및 소분 포장 시스템은 저울 위의 재료 무게를 감지하고, 프로그램에 따라 소분 포장 밸브의 개폐를 제어하여 단일 용기에 담긴 약 분말의 기본 충전량을 단시간 내에 신속하게 채운 후, 천천히 정확하게 충전합니다. 무게가 설정값에 도달하면 밸브가 닫히고 소분 포장 공정이 종료됩니다.

완전 밀폐형 3-in-1 생산 시스템의 특징

1）

생산 공정은 완전 밀폐 환경에서 완료됩니다. 혁신적인 첨단 이송 시스템의 적용으로 결정화부터 소포장에 이르기까지 모든 생산 공정을 완전 밀폐 환경에서 완료할 수 있습니다. 이 설비는 완전 밀폐형 운영 시스템을 갖추고 있어 GMP(우수 의약품 제조 및 품질관리 기준) 요건을 더욱 충족합니다.

2）

안전 및 환경 보호. 이 시스템은 완전 밀폐형으로 작동하기 때문에 생산 과정에서 용매가 작업 환경의 공기로 오염되는 것을 완전히 방지할 수 있으며, 동시에 유독 물질 접촉으로 인한 중독 사고를 줄일 수 있습니다. 환경 보호와 노동 안전에 대한 요구가 날로 높아지는 오늘날 이러한 장점은 더욱 중요합니다.

3）

의약품 수율이 높고 용매를 완전히 회수할 수 있습니다. 전체 생산 시스템이 완전 밀폐형으로 작동하기 때문에 원료와 용매를 거의 100% 회수할 수 있어 원료 누락, 잔류물 및 용매 휘발로 인한 낭비를 방지하고 특히 고가 원료 및 용매 처리 시 큰 경제적 이점을 제공합니다.

4）

이 시스템은 고도로 자동화되어 있고 조작이 간편합니다. 각 공정은 안전 조치를 철저히 준수하며 단계별로 진행됩니다. 작업자는 간단한 교육만으로도 업무를 시작할 수 있어 작업 부담을 크게 줄여줍니다.

5）

재료의 철저한 세척. 이 장비는 세척 작업 중 필터 케이크를 다시 교반하고 부유시킬 수 있으므로 필터 케이크를 철저하게 세척할 수 있습니다.

6）

여과, 세척, 건조, 이송, 계량 및 소포장 등 모든 공정을 동일한 시스템으로 수행할 수 있습니다. 각 단계의 연결이 원활하게 이루어지며, 공간 활용도 또한 극대화됩니다.

7）

청정 생산. 이 다기능 필터 건조기는 밀폐된 환경에서 작동할 수 있으며, 건조 후 발생하는 분진을 포집하는 집진기가 장착되어 있어 생산 현장의 높은 청정도 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 이러한 완전 밀폐형 3-in-1 생산 시스템의 장점을 고려할 때, 이 생산 라인은 특히 무균 의약품 생산에 적합하며, 제약 공정 시스템과 완벽하게 통합 및 최적화되어 기술적 성능을 극대화합니다.

현재 의약품 생산 공정에 GMP 규정이 보편화됨에 따라, 특히 완제품 제조 단계에서 장비의 공정 적응성에 대한 관심이 높아지고 있으며, 관련 규범과 기준은 더욱 엄격해질 전망입니다. 이러한 상황에서 밀폐형 생산 공정은 최적의 선택이 될 것입니다. 완전 밀폐형 이송 기능을 갖춘 3-in-1 생산 시스템은 결정화, 여과, 세척, 건조, 배출, 선별 및 소포장 등 전체 의약품 생산 공정을 밀폐된 환경에서 구현할 수 있어 제약 회사에 매우 적합한 솔루션입니다. 또한, 기존 장비에 신기술을 통합 및 업그레이드하여 적용한 성공적인 사례로서, 앞으로 더욱 밝은 미래를 기대할 수 있습니다.