Jedes Mischgut stellt seine eigenen, individuellen Anforderungen an die verfahrenstechnische Verarbeitung. Dass dabei immer wieder auch außergewöhnliche Prozesslösungen gefragt sind, zeigt das Beispiel eines mittelständischen Arzneimittelherstellers in Süddeutschland: Lödige realisierte dort eine anwendungs-spezifische Anlage zur Produktion eines pulverförmigen anorganischen Wirk- stoffes mit spezieller Hydratstufe.
Der Autor: Dr. Thomas Meyer Leiter des Technikums, Gebr. Lödige Maschinenbau
Bei der Produktion hochwirksamer Präparate stellte sich konkret die Aufgabe, die wässrige Lösung eines anorganischen Wirkstoffes zum Pulver zu trocknen. Eine zusätzliche Herausforderung bestand darin, dass im Endprodukt eine genau definierte Restfeuchte – eine spezielle Hydratstufe – erhalten bleiben muss, die wiederum eine durchgehend niedrige Produkttemperatur erfordert. Anhand einer aufwendigen Versuchsreihe im unternehmenseigenen Technikum entwickelte Gebr. Lödige Maschinenbau GmbH, ein spezialisierter Anbieter von Maschinen und Systemen für industrielles Mischen und verwandte Verfahrenstechnologien, eine maßgeschneiderte Prozesslösung für diese komplexe Aufgabenstellung.
Versuchsreihe im Labormaßstab
Die Basis des Lödige-Konzepts bildet ein Horizontaltrockner, wie er sich in ähnlichen Situationen bereits vielfach bewährt hat. Erste Versuche mit dem Produkt in einer bauähnlichen Maschine scheiterten jedoch: Das Mischgut setzte extrem an der Trommelwand und an den Mischwerkzeugen an. Dadurch war eine sehr hohe Antriebsleistung notwendig. Auch die Restentleerung gestaltete sich sehr schwierig, denn die wässrige Lösung war am Ende der Trocknung nicht nur zu Pulver eingedampft, sondern hatte auch entsprechende Klumpen aus dem Ansatz gebildet.
Deshalb führte Lödige in einem Labor-Trockner mit 5-Liter-Inhalt umfangreiche Versuchsreihen durch, um Ausrüstung und Prozessführung zu optimieren und die geeigneten Bedingungen festlegen zu können. Dabei wurde sowohl die Temperierung des Behälter-Doppelmantels als auch des Ausgangsproduktes variiert.
Als ideale Prozessbedingungen standen schließlich eine relativ niedrige Produkttemperatur und ein hohes Vakuum fest. Ansätze entstanden so fast gar nicht mehr. Damit ließ sich eine individuelle Prozessrezeptur erarbeiten, die einen kompletten automatisierten Trocknungsverlauf ohne erforderliche manuelle Regelungseingriffe ermöglicht.
Kundenspezifische Lösung und Scale-up
Auf dieser Grundlage plante und realisierte Lödige eine 20-Liter-Anlage mit vollständiger Peripherie. Sie ist in zwei Module unterteilt: einen Hauptteil mit dem Horizontaltrockner und einen Prozessteil mit Vakuumpumpe, Kondensator, Luftaufbereitung etc.. Selbstverständlich wurde dabei auch die im Pharmabetrieb obligatorische Schwarz-Weiß-Trennung in Produktions- und Technikbereich berücksichtigt. Deshalb sind der Trockner auf der Reinraumseite und die Mechanik auf der Technikseite durch eine Edelstahlwand getrennt.
Die gesamte Anlage mit allen Einzelteilen ist gemäß den gültigen Pharmarichtlinien (EU-GMP oder FDA) zertifiziert. Über die Schwarz-Weiß-Trennung hinaus heißt das im Einzelnen: Weil das Produkt hochwirksam und deshalb in reiner Form giftig ist, darf im Produktionsraum kein Kontakt zwischen Bediener und Produkt entstehen. Deshalb garantiert die Anlage sowohl eine saubere Zuführung des Rohproduktes als auch eine staubfreie Entleerung. Der Betrieb verlangt außerdem nach jedem Durchlauf (Batch) eine automatisch ablaufende CIP-Reinigung (Cleaning in Place) und Sterilisierung.
Nicht zuletzt verfügt die Anlage über eine SPS-basierte, schrittgeführte Steuerung mit Rezepturmodus. Für diese Steuerung können beliebig viele Rezepturen mit einer fast unbegrenzten Zahl an Prozessschritten gespeichert werden. Die gewünschte Produktionsrezeptur wird aus der Rezepturverwaltung in die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) geladen und dort sicher abgearbeitet. Der gesamte Prozess sowie alle Vorkommnisse und beabsichtigten, zulässigen Eingriffe in den Rezepturverlauf werden automatisch dokumentiert. Die Anlage wird vor Ort über ein Touch-Display bedient, kann aber auch per Fernbedienung von außerhalb gesteuert werden.
Um die optimale Leistungsfähigkeit von Maschine und Peripherie sicherzustellen, wurde der Trocknungsprozess bei Inbetriebnahme vor Ort noch optimiert und den Praxisbedingungen angepasst. Mit drei Produktionschargen erfolgte die Validierung der Herstellung. Bei späteren Umstellungen ist der Trockner selbstverständlich auch in der Lage, andere Produkte mit ähnlichen Eigenschaften und Prozessanforderungen zu verarbeiten.
Fazit
Über die hohen gesetzlichen Standards hinaus stellen Produktionsprozesse in der Pharmaindustrie und verwandten Branchen auch besondere produktspezifische Ansprüche. Individuell konzipierte Maschinen und Anlagen sind die Voraussetzung dafür, dass diese Ansprüche in optimal geführten Prozessen umgesetzt werden können. Ein Beispiel dafür ist die Trocknung eines wässrig gelösten Wirkstoffs zu Pulver mit einer speziellen Hydratstufe. Die idealen verfahrenstechnischen Bedingungen – niedrige Temperatur und hohes Vakuum – sind das Ergebnis umfangreicher Versuchsreihen.
Online-Info: www.cav.de/0311441
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