Neue Produktion in alten Gebäuden

Um seine Produktionskapazitäten zu erweitern, richtete ein nordeuropäischer Produzent aktiver pharmazeutischer Wirkstoffe (APIs) eine neue Fertigungslinie ein und nahm diese erfolgreich in Betrieb. Die Produktionslinie unterteilt sich in vier Bereiche, die Reaktions- und Kristallisierungseinheit, die Separierung der Fest-Flüssig-Phase, die Trocknungsstation (nach vorheriger, wiederholter Waschung des Produkts) sowie eine Verpackungsstation.

Nach der Synthese innerhalb eines Standard-Reaktors wird die Suspension (2,5 m³/Charge) mittels Überdruck in einen Kristallisator befördert. Die beiden folgenden Prozessschritte sorgen dort dafür, dass Kristalle der gewünschten Form und Größe entstehen. Einmal wird die Suspension auf kryogene Temperaturen abgekühlt. Dazu wird die Öltemperatur im Mantel des Kristallisators über einen Zeitraum von vier Stunden um je 20 °C pro Stunde reduziert. Zum andern rotiert ein ankerförmiger Rührer im Inneren des Kristallisators auf sehr niedriger Geschwindigkeitsstufe (6 U/min). Die Separierung der Fest-Flüssig-Phase beginnt, nachdem das Produkt aus dem im zweiten Stockwerk befindlichen Kristallisator in die Zentrifuge im ersten Stock gefallen ist. Aufgrund der Kapazität der Zentrifuge wird die Suspension durch das System in einem einzigen Be- und Entladungsvorgang verarbeitet.

Nach dem Zentrifugieren erfolgt der Feststoffaustrag über den Zentrifugenboden weiter nach unten direkt in den Trockner, der sich im Erdgeschoss befindet. Ein vertikal angeordnetes, gerades Rohr DN 250 mit Schwingungskompensator und automatisch arbeitendem Kugelventil verbindet beide Maschinen miteinander. Die Suspension wird im Trockner weiterverarbeitet:

Sobald der Anteil des Lösemittels im Produkt den geforderten Wert 0,5 % des Gewichts erreicht hat, wird das Produkt über das seitliche Austragsventil aus dem Trockner gebracht und mittels eines pneumatischen Transportsystems zur Verpackungsstation befördert.

Die Herausforderungen für die italienischen Anlagenbauer Comi Condor und DCM bei diesem Projekt waren, die neuen Maschinen in einem alten, bestehenden Gebäude zu installieren, die Anlage so auszulegen, dass sie sauren und ätzenden Medien standhält und sich darüber hinaus für Tieftemperaturanwendungen eignet. Um die unten zu entleerende Zentrifuge und den Nutsche-Filtertrockner optimal in das vorhandene Gebäude einpassen und an das gegebene Platzangebot anpassen zu können, stimmten sich Comi Condor und DCM eng ab und erstellten umfangreiche 3D-Modelle der Maschinen und des Gebäudes. Alle produktberührten Teile wurden in einem Nickel-basierten Alloy (C-22/DIN 2.4602) ausgeführt, sodass sie den sauren Lösemitteln standhalten. Alle anderen Maschinenteile wurden aus Edelstahl 1.4404 hergestellt. Die Tieftemperaturanwendungen erforderten darüber hinaus auch die Wahl der richtigen Materialien speziell für Dichtungen und Lager, die hier weit unter den üblichen Temperaturen zuverlässig funktionieren müssen.

Die Zentrifuge von Comi Condor wurde in enger Zusammenarbeit mit dem Anwender an die vor Ort gegebenen Anforderungen seitens Bauraum und Prozess angepasst und darüber hinaus in vielfacher Hinsicht optimiert. So wurde der Produktverlust über die Mutterlauge minimiert, die Reinigung der Maschine mit einer sehr geringen Menge an Reinigungsflüssigkeit sichergestellt, Toträume reduziert und die Inspizierbarkeit verbessert. Die Vorteile dieser Zentrifuge liegen unter anderem in ihrer Flexibilität bezüglich der Anpassung an die zu produzierenden aktiven pharmazeutischen Wirkstoffe (APIs), im gleichmäßigen Befüllen mithilfe eines speziell geformten Füllrohrs, einem Schälmesser, dessen Länge der Trommelhöhe entspricht und das mit Hochdruckdüsen für die Restschichtentfernung nach dem Schälen ausgestattet wurde sowie einem exzellenten CIP-System mit reduziertem Reinigungsmittelverbrauch. Die wichtigsten technischen Daten der Zentrifuge TM/S-IV 1700/1050 mit festem Rahmen und hydraulisch zu öffnendem Deckel sind:

Die Zentrifuge steht auf einer Grundplatte, die mit vier Schwingungsdämpfern ausgestattet wurde, um die Übertragung der dynamischen Kräfte auf das Gebäude zu reduzieren. Das zylindrische Gehäuse ist fest mit der Grundplatte verbunden, der Gehäusedeckel über Hydraulikzylinder vollständig zu öffnen. Die gesamte Zentrifuge ist gemäß cGMP ausgeführt. Am Gehäusedeckel befindet sich das Schälmesser. Seine Länge entspricht der Trommelhöhe. Das Schälmesser wird über einen außerhalb des Produktraums angeordneten hydraulischen Zylinder in Richtung des auszutragenden Produkts gedreht und ist dabei äußerst fein justierbar. Diese Art des Schälens verhindert die Zerstörung der Kristalle, trennt das Produkt schonend und vermeidet Vibrationen bei sehr harten Produkten. Ein ebenfalls am Deckel sitzender automatischer, hochsensibler Kuchendetektor stellt die Überwachung der automatischen Befüllung durch Messung der Kuchendicke sicher.

Die Zentrifuge ist sowohl am Deckel als auch am Boden des Gehäuses mit einem CIP (Cleaning in Place)-System ausgestattet, das eine mögliche Kreuzkontamination der verarbeiteten Produkte zwischen verschiedenen Chargen zuverlässig ausschließt. Sie arbeitet in zwei unterschiedlichen Modi. Im Produktionsmodus führt sie entweder die durch den Bediener manuell vorgegebenen einzelnen Schritte Befüllen, Waschen, Zentrifugieren und Produktaustrag aus oder arbeitet in vorher definierten Zyklen automatisch. Im Cleaning in Place-Modus arbeitet ein voll automatisches CIP-Reinigungssystem, das die Zentrifuge zunächst im Waschmaschineneffekt reinigt und abschließend mit Sprühkugeln arbeitet.

Der Trockner wurde von Delta Costruzioni Meccaniche (DCM) produziert und arbeitet auf dem Prinzip eines Vakuum-Nutsche-Filtertrockners. Der Druckbehälter des Trockners ist oben gewölbt und hat unten einen flachen Boden, der geöffnet werden kann und auf den das Produkt aus der vorgeschalteten Zentrifuge fällt. Der im Kopf des Druckbehälters integrierte Rührer wurde in Hinblick auf eine bessere Durchmischung des Produktes und bestmögliche Wärmeübertragung optimiert.

Die Maschine ist mit einem Doppelmantel zum Temperieren des Produkts ausgestattet, einem Schauglas mit hygienischer Abdichtung, das auch für den Einsatz bei niedrigen Temperaturen geeignet ist, einem von DCM entwickelten, automatischen, seitlichen Feststoffaustrag-Kegelventil, das ein vollständiges Entleeren des Trockners ermöglicht, einem CIP-System, bestehend aus drei Sprühkugeln innerhalb des Druckbehälters und einer Sprühkugel im Gehäuse des Feststoff-Austragventils und einem Waschring für erneutes Lösen bzw. Waschen des Produktes. Um die Anforderung des Auftraggebers in Bezug auf das Waschen des Produktes vor dem Trocknungsvorgang erfüllen zu können, wurde der flache Boden des Druckbehälters mit einer mehrlagigen, gesinterten Filterplatte ausgestattet. Diese Lösung erlaubt aufgrund der Tatsache, dass keine schwer zugänglichen Bereiche vorhanden sind, eine hervorragende Reinigbarkeit sowie Spülbarkeit.

Die wichtigsten technischen Merkmale des Vakuum-Nutsche-Filtertrockners sind:

Um den vorhandenen baulichen Gegebenheiten Rechnung zu tragen, wurde der Trockner abweichend vom DCM-Standarddesign in drei Punkten modifiziert. Die Höhe des Feststoffaustragsventils wird auf nur 500 mm über dem Boden reduziert. Um die Gesamthöhe zu verringern, ist die mechanische Dichtung in das Gehäuse integriert. Trotz der Motorleistung von 18 kW wurde ein Getriebe mit schlankem Design verwendet. Da das Trocknergehäuse sehr tief liegt und sich mithin nah am Hallenboden befindet, wurde der Trockner mit drei Hydraulikkomponenten ausgestattet, die ein automatisches Trennen des Behälterbodens vom Gehäuse ermöglichen:

Insgesamt sechs Sicherheitsschalter gewährleisten einen sicheren Betrieb des Trockners – sowohl für die Bediener als auch für die Maschine selbst.

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Projektmanager Vertrieb,Delta DCM

Vertriebsleiter,Comi Condor