Применение электромагнитных вибрационных питателей в фармацевтической промышленности

Отраслевая история

Порошкообразное сырьё, используемое в фармацевтической отрасли — от активных фармацевтических ингредиентов (АФИ) до различных вспомогательных веществ, таких как крахмал, лактоза, микрокристаллическая целлюлоза и стеарат магния, — характеризуется весьма разнообразной насыпной плотностью, а его текучесть варьируется от «свободно текучего, как вода», до «абсолютно не текучего». Кроме того, одно и то же оборудование нередко используется для производства продукта А в один день и продукта Б — в другой; если при смене продуктов остатки не удаляются тщательно, перекрёстное загрязнение может напрямую поставить под угрозу безопасность пациентов.

Основные требования GMP к данному типу оборудования можно свести к трем пунктам: Чистящийся (Оборудование должно быть способно к тщательной очистке, а процесс очистки должен поддаваться проверке.) Нет слепых зон (Отсутствие мёртвых зон, в которых могут скапливаться материалы), Отслеживаемый (Все аспекты, включая материалы оборудования, методы обработки поверхностей и зоны контакта, должны подтверждаться документированными записями для целей верификации.) На ранних этапах многие отечественные производители использовали стандартные питатели из углеродистой стали; по этим трём критериям практически все они не соответствовали требованиям. Переход на оборудование, отвечающее нормативным требованиям, — лишь вопрос времени.

Кроме того, в цехе по производству API и в некоторых цехах экстракции традиционной китайской медицины используются органические растворители, такие как этанол и этилацетат, либо перерабатываются растительные порошки, содержащие масла; эти условия создают риск взрыва, поэтому оборудование должно соответствовать строгим требованиям взрывозащиты. Серия взрывозащищённых устройств ATBR FZL‑EX была специально разработана для таких применений: она сохраняет все конструктивные особенности серии FZL, соответствующие требованиям GMP, и при этом обеспечивает классы взрывозащиты Ex mb ⅡC T6 Gb и Ex mb ⅢC T85℃ Db.

Основные области применения электромагнитного вибрационного питателя ATBR в фармацевтической отрасли включают: взвешивание и дозирование активных фармацевтических ингредиентов и вспомогательных веществ; предварительное смешение компонентов перед производством таблеток и капсул; непрерывную подачу сырья в процессах грануляции и покрытия; а также взвешивание и упаковку готовой продукции или промежуточных продуктов.

Этапы процесса и решения

1. Взвешивание и смешение активных фармацевтических ингредиентов и вспомогательных веществ — соблюдение требований GMP является обязательным условием.

Производство твердых лекарственных форм начинается с взвешивания и смешения компонентов. В рамках одной партии таблеток активный ингредиент, разбавители, связующие вещества, дезинтегранты и смазочные материалы точно взвешиваются в соответствии с рецептурой и затем подаются в смесительное устройство. Активный ингредиент присутствует в небольших количествах, но требует высокой точности; при этом смазочный материал (стеарат магния) используется в крайне малых дозах, однако его эффективность при смешении существенно влияет на твёрдость таблеток.

Традиционное ручное взвешивание и дозирование сопряжено с тремя рисками: точность зависит от опыта оператора; степень тщательности очистки между партиями невозможно объективно проверить; а каждый этап процесса требует ведения бумажной документации, что может приводить к ошибкам при переписывании данных.

Решение для дозаторов фармацевтического класса серии ATBR FZL:

• Контактная поверхность из нержавеющей стали 316L, Ra < 0,2 мкм Все элементы, контактирующие с материалом — а именно емкость, боковые стенки и выпускное отверстие — изготовлены из нержавеющей стали 316L; внутренние поверхности подвергнуты зеркальной полировке до шероховатости Ra < 0,2 мкм. Все сварные швы на емкости проходят высококачественную полировку и травление, что эффективно исключает риск задержки материала в сварочных впадинах. Такой уровень обработки поверхности значительно превышает типичные требования FDA и китайских GMP для оборудования, контактирующего с твердыми лекарственными формами; поверхности, соприкасающиеся с материалом, практически исключают прилипание порошка, а остаточные уровни после CIP‑очистки стабильно поддерживаются на уровне ниже 10 ppm.
• Быстрая очистка транспортных трубопроводов Благодаря присущим преимуществам вибрационного питателя материалы перемещаются по желобу самостоятельно, что исключает необходимость использования лопастей для их продвижения, как в шнековом конвейере. Передняя и задняя уплотнительные перегородки вибрационного питателя крепятся с помощью быстросъёмных зажимов, что обеспечивает оперативную очистку с использованием простых инструментов.

2. Гранулирование таблеток/капсул — непрерывная и равномерная подача

Грануляция является ключевым этапом производства твердых лекарственных форм. При мокрой грануляции порошок сначала смешивают с раствором связующего вещества, образуя мягкую массу, тогда как сухая грануляция основана на роликовой компактации, при которой порошок непосредственно прессуют в тонкие пластины, после чего их измельчают. Независимо от выбранного метода, стабильность подачи сырья и точность дозирования напрямую влияют на распределение размеров частиц и растворимость готовых таблеток.

Применение питателей серии FZL на данном этапе:

• Смешанный порошок (уже взвешенный) выгружается из бункера в питательный желоб, а питатель подаёт его в гранулятор с заданной скоростью, обеспечивая равномерную подачу и предотвращая резкие внезапные всплески большого объёма, которые могли бы привести к тому, что мягкий материал оказался либо слишком сухим, либо слишком влажным.
• Для материалов с низкой текучестью, таких как крахмал и микрокристаллическая целлюлоза, применяется специально разработанная геометрия желоба, совмещённая с высокочастотными колебаниями малой амплитуды, что позволяет предотвратить образование мостиков и обеспечить непрерывную подачу без перерывов.
• Он взаимосвязан с сигналом подачи материала на гранулятор: когда гранулятор запрашивает материал, питатель автоматически включается; как только бункер заполняется, устройство автоматически останавливается, при этом на протяжении всего процесса не требуется никакого ручного вмешательства.

3. Подача материала в машины для нанесения покрытия — небольшие партии, точное дозирование и предотвращение загрязнений

В процессе пленкообразования материал для покрытия (предварительно смешанный порошок) необходимо подавать непрерывно в вращающуюся облицовочную емкость. Скорость подачи обычно составляет несколько килограммов за одну партию, однако материал следует добавлять равномерно — ни в коем случае не засыпать всю сразу; в противном случае толщина покрытия окажется неравномерной, а внешний вид не будет соответствовать требованиям.

Малогабаритные питатели серии FZL (модели небольшого размера с шириной желоба 100–200 мм) подходят для данного применения:

• Бункер имеет небольшую вместимость и предназначен для работы в паре с покрывающей машиной, что предотвращает поглощение влаги из‑за избыточного количества материала, ожидающего обработки.
• Тонкая настройка амплитуды позволяет осуществлять микродозирование, при этом скорость дозирования можно регулировать вплоть до уровня граммов в минуту.
• Изготовлен полностью из нержавеющей стали 304/316L; порошковое покрытие не загрязняет резервуар, а очистка производится быстро.
• Систему пылеудаления можно установить на входе подачи материала, чтобы предотвратить попадание порошка покрытия в воздух во время загрузки, тем самым обеспечив чистоту среды чистой комнаты.

4. Экстракция и промежуточная переработка в традиционной китайской медицине — с учётом производства как экстрактных порошков, так и растительных порошков

Производство твёрдых лекарственных форм китайской медицины — таких как гранулы и таблетки — требует предварительного измельчения сырья, извлечения активных компонентов, концентрирования полученного экстракта и последующей распылительной сушки для получения порошка‑экстракта. Этот порошок в дальнейшем смешивают с вспомогательными веществами, формируют гранулы и прессуют в таблетки. Ввиду высокой гигроскопичности, значительной вязкости и склонности к слёживанию порошок‑экстракт крайне трудно обрабатывать при подаче.

Металлические лопасти традиционных шнековых питателей поднимают слежавшийся экстрактный порошок, из‑за чего он налипает по всему периметру стенок камеры, а одна процедура очистки может занять полдня.

Электромагнитный вибрационный питатель обладает преимуществом конструкции желоба без вращающихся деталей; под действием вибрации материал перемещается по принципу «микропрыжков», а вязкие экстрактные порошки скользят по полированной внутренней стенке с шероховатостью поверхности Ra < 0,2 мкм, что обеспечивает значительно меньшую адгезию по сравнению с винтовыми конвейерами. При очистке достаточно одной емкости горячей воды для тщательного промывания, что сокращает время мойки с полдня и более до менее чем 20 минут.

Для растительных порошков — грубых порошков, получаемых путём измельчения лекарственного сырья и обычно имеющих размер частиц от 100 до 200 меш — вибрационная подача также вполне применима; её можно использовать совместно с вытяжной капюшоном для улавливания пыли, чтобы предотвратить её попадание в воздух. В некоторых цехах экстракции традиционной китайской медицины, где применяются органические растворители, следует выбирать взрывозащищённую серию FZL‑EX; при этом все электрические компоненты должны полностью соответствовать требованиям взрывозащитной сертификации, что обеспечивает безопасность рабочего процесса.

Технические характеристики

Материал и обработка поверхности класса GMP.   Все поверхности, контактирующие с материалом, выполнены из нержавеющей стали 316L и подвергнуты зеркальной полировке до шероховатости Ra < 0,2 мкм. Все сварные швы проходят высококачественную полировку с последующим кислотным травлением, что позволяет устранить следы сварки, впадины и микроскопические щели, тем самым исключая образование остатков материала и развитие микроорганизмов. Такая конструкция соответствует самым строгим требованиям FDA и китайских GMP для оборудования, контактирующего с твёрдыми лекарственными формами для перорального применения. Электромагниты установлены таким образом, чтобы они были изолированы от технологического продукта, что обеспечивает отсутствие контакта электрических компонентов с продуктом.

Онлайн‑очистка обладает высокой эффективностью, а данные валидации являются полными.   Зеркальная отделка внутренней поверхности камеры в сочетании с полностью герметичной конструкцией обеспечивает тщательное удаление остатков при проведении очистки CIP «в потоке». Предусмотрена соответствующая стандартная операционная процедура (SOP), а данные по валидации очистки в наиболее неблагоприятных условиях — полученные методом мазков при уровне остатков ниже 10 ppm — помогают заказчикам завершить квалификацию оборудования.

Точный дозирование, интеграция систем.   Двухскоростная подача с весовым контролем в замкнутом контуре обеспечивает точность дозирования в пределах ±0,3%. Система поддерживает управление по протоколам PLC/DCS и может интегрироваться с системами MES/ERP, что позволяет осуществлять сквозную цифровую регистрацию процесса дозирования и соответствовать требованиям GMP к электронным записям о партиях.

Применимо в чистых помещениях.   Внешняя отделка оборудования соответствует требованиям чистоты, предъявляемым к чистым помещениям (отсутствие санитарных «мёртвых зон»; гладкие поверхности, пригодные для протирки и дезинфекции). Примеры применения представлены для чистых помещений классов D и C. Электромагнитные катушки и проводка могут быть выполнены с различными степенями защиты в соответствии с конкретным классом чистого помещения.

Доступен взрывозащищённый тип.   Для синтеза API, в условиях использования органических растворителей или в производственных цехах, где присутствуют горючие пыли, взрывозащищённые электрические компоненты FZL‑EX полностью оснащены сертифицированными взрывозащищёнными деталями, соответствуют требованиям соответствующих зон с повышенной взрывоопасностью, при этом сохраняют полное соответствие требованиям GMP и обеспечивают безопасность и соблюдение нормативных требований.

Работа с материалами высокой сложности.   Для материалов с низкой текучестью и склонностью к адгезии к стенкам емкостей — таких как экстрактные порошки, микрокристаллическая целлюлоза и тальк — существуют отработанные решения, включая специализированные конструкции бункеров и оптимизированные настройки параметров вибрации.

Фактические эксплуатационные данные

Ниже приведены эксплуатационные данные определённой системы дозирования и подачи (с использованием в общей сложности 18 питателей серии ATBR FZL):

Заключение

В фармацевтической отрасли выбор оборудования — будь то с точки зрения точности или производительности — является лишь необходимым условием; соблюдение требований GMP — это подлинный порог. Надёжный дозатор должен пройти квалификацию оборудования, обеспечивать валидацию очистки, формировать полные электронные записи и гарантировать, что остаточное загрязнение на протяжении переключения режимов и проведения очистки стабильно остаётся ниже установленных пределов. После выполнения этих требований такие факторы, как точность и долговечность, уже представляют гораздо меньшую сложность.

В разработке оборудования для фармацевтической отрасли компания ATBR исходит из требований GMP, продвигаясь от них в обратном направлении, а не ограничивается простым адаптированием стандартного промышленного оборудования. Если вы подбираете оборудование для работы с ингредиентами для нового чистого помещения или нуждаетесь в замене существующего оборудования, прошедшего неквалификацию, свяжитесь с нами. Мы готовы предоставить первоначальные рекомендации по выбору оборудования и схематические чертежи.

Электронная почта:
atbr@atbr-china.com

Ватсап:
+86-335-6888046

Мобильный:
+86-400-050-0335

Адрес:
ул. Чжаоянху, д. 20, зона экономического и технологического развития, г. Циньхуандао, провинция Хэбэй