Direkte Dosierung in Prozessbehälter

Wie lässt sich die Materialhandhabung in einer Anlage zur Herstellung von Injektionsmitteln verbessern?

2019 nahm ein namhaftes Pharmaunternehmen Kontakt mit Visval auf, um die Eignung des SoliValve® für die Entleerung und Dosierung von Schüttgut aus Big-Bags zu prüfen. Die Anforderungen an die Anwendung waren streng, da die Zuführung zum Prozess über einen Fest-Flüssig-Dispergierer erfolgt und das intravenöse Endprodukt extreme Hygiene erfordert.

Die Entstehungsgeschichte

Validierung und Zoneneinteilung in der pharmazeutischen Industrie erfordern, dass Rohstoffe mehrmals in verschiedenen Bereichen des Werks zu unterschiedlichen Zwecken gehandhabt werden. Von der Annahme des Rohmaterials im Lager, die Probenahme, das Wiegen und den Transport durch die verschiedenen Zonen innerhalb des Werks wird jeder einzelne Big-Bags häufig vier oder mehrmals transportiert. Aus der Sicht der Humanressourcen stellen diese manuellen Aufgaben eine Belastung für die Mitarbeiter dar. Sie führen zu Fehlzeiten, Unzufriedenheit am Arbeitsplatz, Fluktuation, usw.
Aus der Lean-Perspektive betrachtet, gehören Bewegung und Transport zu den 7 Verschwendungen. Es ist auch keine optimale Nutzung der verfügbaren Arbeitskräfte, da es sich um langwierige und unproduktive Aufgaben handelt. Unter Qualitätsgesichtspunkten ist es langsam und "altmodisch", 25 kg schwere Säcke mit Material durch das Mannloch des Auflösungsbehälters aufzuschneiden und zu entleeren. Außerdem erzeugt es viel Staub und birgt mikrobiologische Risiken aufgrund des "offenen Transfers" mit sich.

Da bei der Prozessvalidierung abgewartet werden muss, bis alle Materialien in den Tank gefüllt sind, um den Mischvorgang zu starten, wirkt sich die Geschwindigkeit (und damit der Druck auf den Bediener, die Aufgabe auszuführen), mit der das Material in den Tank gefüllt wird, direkt auf die Produktivität der Anlage aus. Da das Material manuell durch das Mannloch eingefüllt wird, muss die Qualitätssicherung am Ende des Mischvorgangs bei der Überprüfung der Konzentration prüfen, ob die erforderliche Materialmenge korrekt in den Tank gefüllt wurde. Schließlich erfordern pharmazeutische Inhaltsstoffe, die in 25-kg-Säcken geliefert werden, eine komplexe Verpackung aus Papier und Polyethylenschichten, um das Pulver vor UV-Strahlung und Feuchtigkeit zu schützen. Dies macht das Aussortieren der verschiedenen Materialien vor dem Recycling zu einer mühsamen Aufgabe. Umweltbewusstes Produzieren ist heute auch eine wichtige Herausforderung bei der Umsetzung von Projekten. Die Reduzierungder Abfallmengen, die dieses Unternehmen jährlich produziert, war ein Schlüsselelement sowie ein finanzieller Gewinn für die Durchsetzung des Gesamtprojekts.

Qualifizierung

Der Big-Bag war von Anfang an die erste Wahl des Kunden. Einfache Handhabung, leichte Rückverfolgbarkeit, eine Verpackung - eine Probe für die Qualitätssicherung, keine manuelle Handhabung, kein Aufreißen, Aufschneiden oder Umfüllen, hoher Restenergiegehalt bei der Wiederverwertung - diese Art von Verpackung bieteteine ganze Reihe von Vorteilen. Die wichtigste Frage war, welche Technologie für die Entleerung des Big-Bags verwendet werden sollte.

Viele Unternehmen schlagen eine Glovebox für die Big-Bag Entleerung vor, um den Bediener und die Umwelt zu schützen und sicherzustellen, dass das Produkt frei von Verunreinigungen bleibt. Diese Lösung ist arbeitsintensiv und führt zu erheblichen Zeitverlusten, in der kein Pulver fließt, das System aber vollausgelastet ist. Dies wirkt sich negativ auf die TAKT-Zeit des gesamten Prozesszyklus aus. Einfachere Systeme könnten die TAKT-Zeit zwar verbessern, dies hätte jedoch den Nachteil, dass die gesamte Anlage eingehaust werden müsste, um den Schutz der Mitarbeiter und des Produkts zu gewährleisten. Da der Big-Bag auf die eine oder andere Weise mit dem Prozess verbunden ist, wurde noch keine Dosierung vorgenommen. Es musste ein Dosiergerät ausgewählt werden, das sowohl die Anforderungen an die Durchflussmenge als auch an die Genauigkeit erfüllt.

Während der Projektierungsphase wurde dem Projektteam die SoliValve®-Technologie durch den lokalen Partner von Visval vorgestellt.

Diese weckte sofort das Interesse des Anwenders, da das SoliValve® mit der Doppelfunktionder geschlossenen Entleerung (und damit der Verringerung des Risikos einer mikrobiellen Verunreinigung) von Big-Bags und der direkten Dosierung vorgestellt wurde.

Zwei befüllte Big-Bagswurden an das Visval Test Labor geschickt, um die Durchflussraten und die Genauigkeit zu testen. Da die ersten Tests den Anforderungen entsprachen, flog der Kunde herbei, um die Vorführung zu sehen und mehr über die Technologie zu erfahren.

Der Zufall wollte es, dass SoliValves® bereits in einer anderen Branche mit einem Inline-Dispergierer kombiniert worden war. Die Systemkonfiguration, die Schnittstellen und die Betriebsweise waren bereits bekannt, ebenso wie die Bereiche, auf die man achten muss, um eine zuverlässige Einrichtung und einen reibungslosen Handshake zwischen den verschiedenen Systemen zu gewährleisten.

Auswirkung desSoliValve® auf die Gesamtbetriebskosten (Total Cost of Ownership):

Die Gesamtbetriebskosten sind ein kritisches Kriterium für Unternehmen, das nebenvielen anderen Kriterien auch für die Projektmanager eine Rolle spielt.

Bei diesem Projekt stützte sich der Kunde bei der Auswahl der verschiedenen Elemente, aus denen sich das gesamte Projekt zusammensetzt, auf die Verfügbarkeit der Ausrüstung. Da die Prozessschritte sehr lang sind, war es wichtig, dass die Entleerungsraten hoch sind und der Reinigungszyklus so kurz wie möglich, damit die Anlage schnell für die Produktion zur Verfügung steht.

Das SoliValve® ist ein Teil der "trockenen" Ausrüstung. Der Inline-Dispergierer ist Teil der "nassen" Ausrüstung. Das kurze Rohr, das das SoliValve® mit dem Dispergierer verbindet, wird täglich oder bei Einführung einer neuen Pulversorte ausgetauscht. Das SoliValve® wird an Ort und Stelle gereinigt und getrocknet (bei Materialwechsel oder wöchentlich), wobei Reinigungsflüssigkeiten durch den Inline-Dispergierer geleitet werden und der Raum stets trocken bleibt.

Die Tatsache, dass das SoliValve® ein geschlossenes Big-Bag-Entleerungssystem ist und an Ort und Stelle gereinigt und getrocknet werden kann, ermöglichte es dem Kunden, es in einen Reinraum der Klasse D einzubauen. Bei einer anderen Big-Bag-Entleerungstechnologie, bei der der Big-Bag-Auslauf vor dem Materialtransfer geöffnet wird, hätte die Nassreinigung und Trocknung vor Ort des Gehäuses, in dem der Big-Bag geöffnet wird, einen Reinraum der Klasse C erforderlich gemacht. Ganz zu schweigen von den Reinigungs- und Trocknungskosten für dieBig-Bag-Entleerungsanlage bedeutet der Bau eines Klasse-C-Raums anstelle eines der Klasse-D, einen Investitionsaufschlag von 50 bis 60 %. Auch die Betriebskosten wären erheblich höher.

Auch eine pneumatische Förderung der trockenen Inhaltsstoffe war angedacht, aber da die Förderrohre nicht sicher nass gereinigt und getrocknet werden konnten, verwarfder Kunde diese Technologie.

Eine Alternative zum SoliValve® war ein Glove-Box-Isolator, der die Einschließung und den Schutz des Produkts gewährleistet. Diese alternative Technologie erforderte jedoch nicht nur einen Reinraum der Klasse C (siehe oben), sondern war auch in Bezug auf die manuelle Handhabung, die Reinigung und den Platzbedarf wesentlich anspruchsvoller und hätte immer noch eine Art Dosiersystem zur Beschickung des Prozesses erfordert. Das Ergebnis war, dass die Glove-Box allein fast doppelt so viel gekostet hätte wie das SoliValve®, das Big-Bag-Handling-System und der Inline-Dispergierer zusammen. Daher fiel die Entscheidung für das SoliValve® und die Peripheriegeräte aufgrund der Kosteneinsparungen und der Vorteile leicht.

Implementierungdes Systems

Nach der Auftragsvergabe und dem Bau der verschiedenen Systemkomponenten wurde ein komplettes Modul für ein vollständiges FAT, einschließlich CIP, errichtet. Es wurde auch für Software-Debugging verwendet: Aufgrund von Unternehmensstandards musste die SoliValve®-Software von Siemens auf Rockwell/Allen Bradley umgestellt werden.

Anschließend wurde die Ausrüstung demontiert und zur Montage und zum Anschluss an den Prozess zum Standort transportiert. Die SAT fand in Anwesenheit der Teammitglieder statt, aber COVID-19 zwang das Unternehmen, Modem, Team Viewer und Videocall-Systeme zu organisieren, um die Inbetriebnahme des Projekts aus der Ferne fortzusetzen, bis die ersten kommerziellen Produktionschargen anliefen.

Fazit:

Dieses Projektwurde innerhalb eines sehr engen Zeitrahmens durchgeführt und wurde durch das Reiseverbot aufgrund von COVID-19 gestört. Das Projektteam war gezwungen, kreativ zu sein, um die Ausrüstung rechtzeitig für die Validierung, die Vorproduktion und die kommerziellen Chargen in Betrieb nehmen zu können. Das System erfüllt die gesetzten Ziele:

• Reproduzierbare Dosiergenauigkeit und Geschwindigkeit, um eine schnelle Abgabe von Feststoffenin den Flüssigkeitsstrom zu gewährleisten.

• Direkte Entnahme und Dosierung aus dem Big Bag.

• Wiederverschließendes Big-Bags, sobald die erforderliche Menge entnommen wurde.

• Staubfreie Dosierung.

• Reinigung der Ausrüstung mit 80°C heißem Wasser.

Da dieses Unternehmen bestrebt ist, technologische Verbesserungen standortübergreifend zu nutzen, wurde SoliValve® von einem Schwesterwerk für ein weitaus größeres Projekt ausgewählt, bei dem es um die Produktion von Infusionslösungen handelt. Bei diesem Projekt konkurrierte das SoliValve®-System mit IBCs aus Edelstahl.