gesponsertContinuous Manufacturing Kontinuierlich und flexibel von der Entwicklung zur Produktion

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Fette Compacting GmbH

Die kontinuierliche Medikamenten- und Nutrazeutikaproduktion setzt sich aufgrund verfahrenstechnischer Vorteile immer weiter durch. Bei Fette Compacting steht das Continuous Manufacturing mit dem Verarbeitungssystem FE CPS im Fokus einer ganzheitlichen Neuausrichtung als Prozesspartner. Mit dieser Gesamtlösung lassen sich bereits ab der Prozessentwicklung signifikante Vorteile erzielen.

Die verfahrenstechnischen Vorzüge des Continuous Manufacturing haben sich in der Praxis vielfach bestätigt: Neben der erhöhten Prozesssicherheit, Produktqualität und Produktionseffizienz durch integrierte Prozesse gehören dazu eine schlankere Prozessentwicklung und eine deutlich flexiblere Produktion. Die guten Aussichten untermauern auch verschiedene Marktanalysen, die bei der kontinuierlichen Herstellung für die Pharmaproduktion ein überdurchschnittliches Wachstum von jährlich rund zehn Prozent prognostizieren.

Continuous Manufacturing von Grund auf verstehen

Um das Continuous Manufacturing wirtschaftlich noch attraktiver zu machen, hat Fette Compacting das Verfahren der kontinuierlichen Direktverpressung vor einigen Jahren auf den Prüfstand gestellt. Der ursprüngliche Ansatz zur kontinuierlichen Solidaproduktion basierte noch zu sehr auf den bekannten Prinzipien der pharmazeutischen Verarbeitung und der aufwendigen Verknüpfung bestehender Anlagen. Um die Vorteile der kontinuierlichen Direktverpressung voll ausschöpfen zu können, war es notwendig, das gesamte Prozess- und Anlagendesign von Grund auf zu überdenken und ein tieferes Verständnis für Materialien und Fertigungsprozesse zu entwickeln. Hierfür wurde ein multidisziplinäres Expertenteam zusammengestellt. Dessen umfassendes Fachwissen war nicht nur essenziell, um die kontinuierliche Fertigung neu zu erfinden, sondern auch, um den Kunden in jeder Phase bei der Einführung einer kontinuierlichen Produktion begleiten zu können – von der frühen Entwicklung bis in den Produktionsbetrieb.

Per Quality-by-Design zur FE CPS

Während der Entwicklungsphase wurde ein Quality-by-Design-Ansatz verfolgt, der zu einem vielseitigen Prozessdesign und zu einer neuartigen Lösung für die Anforderungen der Kunden führte: eine effiziente Produktionsanlage, die eine hohe Qualität und Robustheit für eine Vielzahl von Inhaltsstoffen bei einem variablen Durchsatz garantiert und gleichzeitig schnelle Umrüstzeiten sowie einen sicheren Betrieb ermöglicht. Um die Prozessdynamik dahinter vollständig zu ergründen, führten Spezialisten ergänzende wissenschaftliche Tests der einzelnen Arbeitsschritte mit einer breiten Palette unterschiedlicher Pulver und Rezepturen durch. Daraus ging das kontinuierliche Verarbeitungssystem FE CPS (Continuous Processing System) hervor.

Mit diesem System bietet Fette Compacting eine sichere, effiziente und flexible Technologie für die Pharma- und Nutrazeutikaproduktion. Es besteht aus einer geschlossenen Dosier-Misch-Einheit und einem speziellen Pulvertransportsystem. Die FE CPS verarbeitet ein breites Spektrum an Inhaltsstoffen in einem variablen Durchsatzbereich von fünf bis über 200 Kilogramm pro Stunde. Bei dieser Bandbreite bietet sie eine hohe Prozessflexibilität: von der Produktentwicklung über kleinere Chargen bis hin zur großvolumigen Fertigung. Mit sechs Loss-in-Weight-Feedern (LIW) kann sie unterschiedliche pulverförmige Ausgangsmaterialien genau dosieren, mischen und an den nachgelagerten Prozess übergeben. Durch ihr vielseitiges Design ist sie für nahezu jede Art von Pulververarbeitung einsetzbar, bei der verschiedene Zutaten genau dosiert und gemischt werden müssen. Das kann weiterführend eine Tablettenverpressung, aber perspektivisch auch eine Kapselabfüllung oder eine Granulation sein.

Im Rahmen der Tablettierung erweist sich die Kombination mit der Rundläufertablettenpresse FE55 als besonders vorteilhaft, da sie über drei anstelle von zwei Druckstationen verfügt. Dies ermöglicht eine längere Druckhaltezeit bei niedrigerem Pressdruck und damit eine schonendere Verarbeitung von Formulierungen. Die komplette Anlage lässt sich auf nur einer Ebene in bestehende Produktionsräume integrieren, wodurch bauliche Investitionen auf ein Minimum sinken.

Neue Wege bei der Prozessanalytik

Auch bei der Prozessanalysetechnik (PAT) geht die FE CPS neue Wege: hin zu einer robusteren, leicht bedienbaren und vollständig integrierten PAT. Zur Überwachung der entscheidenden Qualitätsattribute verfügt sie über eine Inline-Prozessanalysetechnik (embedded Process Analytical Technology, ePAT), bei der hochentwickelte Sensoren in die Prozesseinheiten integriert sind. Mit ePAT kann eine Positionierung nahinfrarotspektroskopischer Sensoren an verschiedenen Stellen der Prozesseinheiten erfolgen, damit sich relevante Produktionsparameter durchgehend und unmittelbar im Produktionsfluss überwachen lassen. Das gesamte Messsystem ist mit ePAT sehr einfach und reproduzierbar geworden, bei voller Mechanik- und Softwareintegration.

Mit der Datenerfassung und -analyse in Echtzeit hat die FE CPS in Bezug auf die Mess- und Reaktionsgeschwindigkeit neue Maßstäbe gesetzt. Im Rahmen möglicher Messmethoden hat sich dafür die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) als besonders effizient erwiesen. Ihr Vorteil liegt darin, dass der Spektralbereich zwischen 750 und 2.200 Nanometern zahlreiche unterschiedliche Wirkstoffe erfasst. Das erlaubt ultraschnelle Qualitätskontrollen an größeren Probenmengen.

Das System misst zum einen die Homogenität der Mischung (Blend Uniformity, BU) über chemometrische Vorhersagemodelle der Wirkstoffkonzentration. Die Messung erfolgt über einen aktiven Messkopf, der eine automatische Weißreferenz durchführen kann, wobei sich aktiv zwischen zwei Lichtquellen wechseln lässt. Der BU-Sensor ist für die Messung an drei verschiedenen Positionen installierbar: am Auslass des Mischers, am Füllrohr der Tablettenpresse oder in der Fill-O-Matic. Zum anderen erfasst ePAT an einem vierten Punkt die Wirkstoffkonzentration beziehungsweise Gleichförmigkeit der Tabletten (Tablet Uniformity, TU). Diese Messung erfolgt kurz vor dem Tablettenauswurf auf dem Matrizentisch und erlaubt eine hundertprozentige Inspektion inklusive der Aussortierung von einzelnen Tabletten, deren Messergebnisse nicht gemäß den Spezifikationen sind.

Prozesspartnerschaft mit den Anwendern

Mittlerweile hat sich die Kombination aus schlankem Anlagendesign und integrierter Prozessanalyse in zahlreichen Versuchen mit Anwendern bewährt. Produkttests mit unterschiedlichen Materialien bestätigten die zentralen Vorteile: einfache Einrichtung, hohe Produktqualität und konstante Durchsatzleistung. Auch zeigte sich, dass sich die Rezepte der Batch-Herstellung auf der kontinuierlichen Anlage oft ohne Änderung der Inhaltsstoffe verarbeiten lassen. Somit steht Anwendern eine schlüsselfertige Gesamtlösung für das Continuous Manufacturing zur Verfügung.

Kontakt:Dr. Marten Klukkert, Chief Customer Officer bei Fette Compacting, mklukkert@fette-compacting.com