50-Millionen-Euro-Invest Neue Konti-Anlage macht Pfizer zum Branchenprimus

Autor / Redakteur: Sabine Mühlenkamp / Dr. Jörg Kempf

In Freiburg fällt der Startschuss für die erste kontinuierlich arbeitende Produktionsanlage. Damit katapultiert sich Hersteller Pfizer technologisch an die Spitze der Branche. 50 Millionen Euro investiert der Konzern hierfür in den Standort.

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Einwaage, Dosierung, das Behälterhandling und die Reinigung geschehen in der CMT-Anlage vollautomatisch.
Einwaage, Dosierung, das Behälterhandling und die Reinigung geschehen in der CMT-Anlage vollautomatisch.
(Bild: Pfizer)

Während in der chemischen Industrie Konti-Verfahren zum Alltag gehören, gleicht deren Einführung in der phamazeutischen Produktion einer kleinen Revolution. Dabei ist es weniger das Verfahren an sich, das Schwierigkeiten bereitet. Der Knackpunkt ist der Nachweis, dass z.B. ein Pulver in genau definierter Zusammensetzung gemischt wird und eben jede Tablette exakt den gleichen Wirkstoffanteil enthält. Dennoch laufen seit einigen Jahren in der Pharmaindustrie die Entwicklungsarbeiten für die kontinuierliche Produktion auf Hochtouren.

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Industrie 4.0 zieht in die Pharmaproduktion ein

„Die größte Herausforderung lag sicher in der Entwicklung der dazu gehörigen Prozessanalytik sowie der Freigabeprozeduren“, erklärt Dr. Axel Glatz, Standortleiter von Pfizer Freiburg. So gilt die Online-Qualitätsmessung als Schlüsselelement für die kontinuierliche Fertigung. Sie bindet die notwendige Qualitätssicherung in die laufende Produktion ein.

Homogenität, Zusammensetzung und Reinheit können heute bereits im Fluss überprüft werden. „Wir haben sehr viel Forschungsarbeit in die Untersuchung der Korrelation zwischen Spektren im IR-Bereich und chemischer Zusammensetzung sowie dem Verunreinigungsgrad investiert. Die Auswertung der Spektren ist hoch komplex und wird von Rechenprogrammen übernommen“, nennt Glatz nur ein Beispiel für die vielfältigen Herausforderungen. Nun können während des Herstellprozesses 20 Kapseln entnommen und deren Spektren überprüft werden. Nach nur 20 Sekunden erfolgt die Freigabe. Langwierige Laboruntersuchungen gehören somit der Vergangenheit an.

Ein weiteres Kernelement ist die von Pfizer entwickelte sogenannte Continuous Mixing Technology (CMT). Mithilfe dieser kontinuierlichen Mischtechnologie werden Wirk- und Hilfsstoffe zu einer homogenen Mischung vermengt. Der Aufwand hat sich nach Aussage von Glatz gelohnt: „Das Ereignis strahlt über den Standort hinaus. Wir haben die einmalige Chance, ein neues Verfahren weltweit zu etablieren.“

Mit der CMT-Anlage, die in enger Kooperation mit Hochschulen und Unternehmen aus Europa und der Region Freiburg entwickelt und errichtet wurde, verfügt Pfizer über eine der modernsten Produktionsanlagen in der gesamten Pharmabranche. Künftig erfolgen die Dosierung der Rohstoffe sowie das Mischen der Komponenten zu homogenen Pulvermischungen in großen Volumina in einem vollautomatisierten und ununterbrochenen Arbeitsprozess. So laufen etwa die Wareneingangsprüfung mithilfe von Nah-Infrarot-Spektroskopie (NIR), die Einwaage und die Dosierung ebenso vollautomatisch ab wie der Materialtransport im Werk mithilfe funkgesteuerter Fahrzeuge, den Automated Guided Vehicles. Auf diese Weise optimiert die CMT-Anlage die Produktion von Pulvermischungen für die Herstellung von Tabletten und Kapseln signifikant.

Unabdingbar für die kontinuierliche Fertigung und die Funktionsweise der CMT-Anlage sind Prozesse, die sich in Echtzeit exakt selbst abstimmen. Das setzt ein hohes Maß an Vernetzung und Digitalisierung voraus, ist also nichts anderes als Industrie 4.0. „Pfizer Deutschland und das Werk Freiburg sind damit Technologieführer in der Herstellung von Medikamenten in intelligenter Produktionsumgebung nach Industrie 4.0- Maßstäben“, betonte Peter Albiez, Vorsitzender der Geschäftsführung Pfizer Deutschland, anlässlich der Eröffnung.

Drei Arbeitsschritte in einem Fluss

Bei der kontinuierlichen Produktion greifen jetzt drei vormals separate Arbeitsschritte wie Zahnräder ineinander: Versorgen, Dosieren und Mischen.

  • Versorgen: Die für die Produktion benötigten Wirk- und Hilfsstoffe werden künftig in Big-Bags bereitgestellt. Diese fassen bis zu 1200 Kilogramm und wurden von Pfizer gemeinsam mit Unternehmen aus der Region entwickelt. Durch den Einsatz der Big-Bags kann die Anzahl der bisher notwendigen Lkw- Transporte halbiert werden. Die Gebinde werden vollautomatisch direkt in die Anlage eingehängt. Ihr Inhalt kann dann ohne weitere Zwischenschritte für die Produktion verwendet werden.
  • Dosieren: Die für das jeweilige Medikament notwendigen Wirk- und Hilfsstoffe werden dem Herstellungsprozess über ein vollautomatisches Fördersystem zugeführt. Dabei werden sie entsprechend der Rezeptur genau dosiert und dann gemischt.
  • Mischen: Die Mischung kann unter anderem in einem Kapselfüller weiterverarbeitet werden. Die Durchsatzrate des kontinuierlich laufenden Mischers reicht von 5 bis 1000 Kilogramm pro Stunde und lässt sich somit sehr flexibel an den jeweiligen Bedarf anpassen.

Die Umstellung auf die kontinuierliche Produktion optimiert zudem den Rohmaterial- und den Wirkstoffstrom. Damit ist die neue Anlage auch aus ökologischer Sicht vorbildlich und fügt sich in das Freiburger Vorzeigewerk nahtlos ein. Denn schon heute werden hier mehr als 90 % der benötigten Energie aus erneuerbaren Quellen, z.B. Wärme aus Bio-Pellets, Geo- und Solarthermie, gewonnen.

„Im Hinblick auf Umweltschutz und Nachhaltigkeit gehört unser Werk in Freiburg bereits seit langem zu den Vorreitern in der pharmazeutischen Industrie. Wir denken immer darüber nach, wie wir den Betrieb noch umweltfreundlicher gestalten können. Diese Rolle unterstreichen wir mit dem Start der kontinuierlichen Fertigung am Standort noch einmal kräftig“, ergänzt Glatz. Dazu trägt unter anderem bei, dass das Transportaufkommen für Roh- und Wirkstoffe deutlich reduziert wurde.

Ausblick: Mit der feierlichen Eröffnung der CMT-Anlage erfolgte zeitgleich der Spatenstich für den Bau einer neuen Fertigungsanlage, die nach dem PCMM-Verfahren arbeitet.

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Details zur geplanten PCMM-Anlage

Voraussichtlich Mitte 2018 soll im Freiburger Werk die erste PCMM-Anlage in Betrieb gehen. PCMM steht für ein Produktionsverfahren, das mobil („Portable“), kontinuierlich („Continuous“), mit geringen bis mittleren Produktionsmengen („Miniature“) und modular („Modular“) durchgeführt werden kann. Während die CMT-Anlage vor allem große Volumina an Pulvermischungen produziert, wird die PCMM-Anlage zur vollautomatischen Herstellung von Tabletten eingesetzt.

Das Scale-up erfolgt allein über die Laufzeit. Dadurch ist es möglich, Aufträge mit einem Volumen bis 5000 Kilogramm abzuwickeln. Die Anlage läuft zwei Wochen lang durch. Angehalten wird die Anlage nur, damit Behörden einzelne Aufträge identifizieren können. Dafür werden die einzelnen Herstellungsschritte vom Wiegen über das Mischen und Granulieren bis hin zum Tablettieren vollautomatisch ausgeführt.

Der Prototyp der Anlage wurde von Pfizer gemeinsam mit den Technologieunternehmen GEA und G-CON am Forschungsstandort Groton (Connecticut, USA) realisiert. Die International Society for Pharmaceutical Engineering (ISPE) hat die Anlage 2016 mit dem „Facility of the Year Award” (FOYA) ausgezeichnet.

„Mit unserer PCMM-Anlage können wir die Entwicklung hochpotenter Arzneimittel beschleunigen und neue Medikamente somit schneller für Patienten verfügbar machen“, erklärt Dr. Kirsten Lund-Jurgensen, Executive Vice President and President Pfizer Global Supply. Damit sind z.B. individualisierte Medikamente, wie sie zukünftig in der Behandlung von Krebs nötig sein könnten, einfacher herstellbar. Es wird aber auch möglich sein, einen Wirkstoff aus der Forschung viel schneller in den Markt zu bringen. Für Lund-Jurgensen liegt das Erfolgsrezept des Produktionsstandortes Freiburg in der konsequenten Ausrichtung auf Sustainability und High-Tech.

Pfizer verarbeitet im Breisgauer Werk mehr als 35 verschiedene Wirkstoffe und stellt mehr als 150 Formulierungen her, die in 150 Ländern verteilt werden. Durch die Erweiterung der Fertigung kann das jährliche Produktionsvolumen von bisher 6,5 Milliarden Tabletten und Kapseln in 200 Millionen Arzneimittelpackungen auf rund 10 Milliarden feste Arzneimittelformen pro Jahr gesteigert werden. Auf der neuen Anlage wird zunächst das Medikament Lyrica gefertigt, eine Ausweitung auf andere Medikamente ist geplant.

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