Studi Kasus: Mengoptimalkan Produksi Emulsi Lemak Bermuatan Obat dengan Teknologi Emulsifikasi Shear Tinggi
Dalam industri manufaktur farmasi, produksi emulsi lemak yang mengandung obat merupakan tantangan khas dalam proses sistem heterogen.yang berfungsi sebagai kendaraan pengiriman penting untuk bahan aktif farmasi larut dalam lemak (API), membutuhkan kontrol yang tepat atas distribusi ukuran tetes, stabilitas fase, dan uniformitas API untuk memastikan efektivitas terapeutik dan keselamatan pasien. This case study details the implementation of advanced high-shear emulsification equipment in addressing process inefficiencies and quality inconsistencies in the production of a 10% drug-loaded fat emulsion (DHA fish oil-based).
1. Latar Belakang dan Tantangan Proses
Proses produksi emulsi lemak berbahan bakar obat sasaran melibatkan dua fase utama: fase minyak yang terdiri dari minyak kedelai dan lecithin bubuk, dan fase berair yang mengandung air murni,sebelum adopsi peralatan emulsifikasi baru, proses manufaktur menghadapi tiga tantangan utama:
Pertama, masalah dispersi lesitin bubuk lesitin yang digunakan sebagai emulsifier menunjukkan ketidakseimbangan yang buruk dalam fase minyak selama pencampuran tradisionalcenderung berkumpul menjadi kelompok atau menetap di dasar kapalHal ini tidak hanya mengurangi efisiensi emulsifikasi tetapi juga memperkenalkan kotoran partikel yang mempengaruhi kualitas produk.
Kedua, emulsifikasi primer yang tidak konsisten. Proses emulsifikasi awal bergantung pada peralatan pengaduk konvensional, yang menghasilkan kekuatan geser yang tidak cukup.fase minyak dan fase berair tidak dapat disebar sepenuhnyaData uji menunjukkan bahwa D90 (ukuran partikel di mana 90% partikel lebih kecil) dari emulsi berkisar dari 15 μm hingga 25 μm,jauh melebihi kisaran yang dapat diterima dari 5 μm sampai 10 μmKetidakselarasan tersebut secara langsung membahayakan stabilitas emulsi, dengan mengambangnya minyak yang terlihat dalam waktu 24 jam setelah persiapan.
Ketiga, efisiensi produksi yang rendah dan tingkat cacat yang tinggi.Selain itu, stabilitas yang buruk dari emulsi primer menyebabkan tingkat kualifikasi produk hanya 85%, yang mengakibatkan limbah material yang signifikan dan penundaan produksi.peralatan konvensional tidak memiliki kemampuan kontrol proses yang efektif, sehingga sulit untuk mempertahankan parameter yang konsisten di seluruh batch, yang semakin memperburuk fluktuasi kualitas.
Meningkatkan tantangan ini adalah persyaratan peraturan yang ketat untuk produksi farmasi.termasuk penggunaan bahan kelas makanan dan kelas farmasi yang bersentuhan dengan produk, dan kompatibel dengan sistem CIP (Clean-in-Place) dan SIP (Sterilize-in-Place) untuk memastikan sterilitas sepanjang proses produksi.
2. Pemilihan peralatan dan proses optimasi
Setelah evaluasi komprehensif persyaratan proses dan spesifikasi teknis, sistem emulsifikasi dua tahap diadopsi,yang terdiri dari pencampur dispersi jet dan emulsifier pemotong tinggi tipe pipaPemilihan didasarkan pada kebutuhan khusus produksi emulsi lemak yang sarat dengan obat, dengan pertimbangan utama termasuk efisiensi geser, kompatibilitas bahan, dan kontrol proses.
Fitur peralatan inti termasuk:
1. Jet Dispersion Mixer: Dirancang untuk pra-dispersi fase minyak, peralatan ini menampilkan struktur hisap dan sirkulasi khusus yang secara efektif menarik dan memotong lecithin bubuk.Desain modularnya memungkinkan untuk penggantian cepat kepala kerja, dan dibangun dari 316L stainless steel dengan permukaan kasar Ra ≤ 0,4 μm, memenuhi persyaratan GMP untuk produksi farmasi.memungkinkan penyesuaian yang tepat berdasarkan viskositas fase minyak.
2Emulsifier Tipe Pipeline High-Shear: Dilengkapi dengan sistem rotor-stator tiga tahap, emulsifier ini mencapai kecepatan linier maksimum 40 m/s dan celah minimum rotor-stator 0,1 mm,menghasilkan gaya geser yang kuat untuk memecah tetesan minyak menjadi ukuran seragamDesain pipa memfasilitasi emulsifikasi dan sirkulasi terus menerus secara online, memungkinkan emulsi untuk disirkulasi kembali melalui sistem untuk penyempurnaan lebih lanjut.Peralatan ini juga terintegrasi sistem kontrol kecepatan konversi frekuensi, memungkinkan pengaturan yang tepat dari kecepatan rotasi dengan margin kesalahan ± 1%, memastikan pengulangan proses.dirancang untuk menahan suhu operasi hingga 150 °C dan tekanan hingga 0.4 MPa, kompatibel dengan proses sterilisasi berikutnya.
Proses produksi yang dioptimalkan dilaksanakan sebagai berikut:
1Fase pra-pengolahan: Fase minyak (minyak kedelai + lecithin bubuk) ditambahkan ke wadah pencampuran, dan pencampur dispersi jet diaktifkan untuk menciptakan medan aliran bergelombang.Kekuatan hisap yang kuat dari mixer menarik lecithin bubuk ke zona pemotongan tinggi, mencegah aglomerasi dan memastikan dispersi lengkap untuk membentuk fase minyak transparan.
2Fase Emulsifikasi Utama:Fase minyak yang sudah terdispersi dan fase berair (air murni + gliserin + API + excipients) terus-menerus dimasukkan ke emulsifier pemotong tinggi tipe pipa dengan rasio yang terkontrolSistem rotor-stator tiga tahap menghadapkan dua fase pada gaya geser, benturan, dan kavitasi yang intens, memecah tetesan minyak menjadi partikel halus.
3Fase penyulingan sirkulasi: Produk yang awalnya diemulsi kembali ke wadah pencampuran dan didistribusikan kembali melalui emulsifier pipa selama 2-3 siklus,setiap siklus berlangsung sekitar 30 menitProses multi-siklus ini memastikan distribusi ukuran tetes yang seragam dan meningkatkan stabilitas emulsi.
4Fase Pasca-Pengolahan: Emulsi akhir mengalami sterilisasi pada 131-145°C dan 0,3-0,4 MPa,dengan material dan desain struktural peralatan emulsifikasi yang memastikan kompatibilitas dengan parameter sterilisasi ini.
3. Hasil Pelaksanaan dan Verifikasi Kinerja
Setelah implementasi proses dan peralatan yang dioptimalkan, peningkatan signifikan dicapai dalam kualitas produk, efisiensi produksi, dan stabilitas proses,Seperti yang diverifikasi oleh data produksi berkelanjutan dan pengujian kualitas:
Dalam hal kualitas produk, distribusi ukuran tetes emulsi lemak yang mengandung obat secara signifikan disempurnakan.Hasil uji menunjukkan bahwa D90 dari emulsi dikontrol secara stabil antara 5 μm dan 10 μm, memenuhi standar kualitas yang telah ditentukan sebelumnya. pemeriksaan visual menunjukkan tidak ada minyak mengambang atau sedimentasi dalam emulsi setelah 72 jam penyimpanan,dan viskositasnya tetap konsisten pada tingkat yang mirip dengan minyak makan, menunjukkan stabilitas fase yang sangat baik.dengan selisih standar relatif (RSD) dari kandungan API dalam sampel yang berbeda berkurang dari 30,2% sampai 0,8%, dalam kisaran ±1,0% yang dapat diterima.
Dalam hal efisiensi produksi, total waktu pengolahan per batch dikurangi dari 4 jam menjadi 1,5 jam, mewakili peningkatan efisiensi produksi sebesar 62,5%.Tingkat kualifikasi produk meningkat dari 85% menjadi 98%, mengurangi limbah material dan biaya produksi secara signifikan. Desain pipa sistem emulsifikasi juga memungkinkan integrasi yang mulus dengan jalur produksi yang ada,mewujudkan operasi semi otomatis dan mengurangi intervensi manual, sehingga mengurangi risiko kesalahan manusia.
Dalam hal kepatuhan proses dan stabilitas, konstruksi baja tahan karat 316L dan keropos permukaan Ra ≤ 0,4 μm dari peralatan memenuhi persyaratan GMP untuk produksi farmasi.Kompatibilitas CIP/SIP dari peralatan memastikan pembersihan dan sterilisasi yang efektif, tanpa kontaminan residual yang terdeteksi dalam pengujian setelah pembersihan.Sistem kontrol kecepatan konversi frekuensi dan kemampuan pemantauan online memungkinkan kontrol parameter proses yang konsisten di seluruh batch, dengan koefisien variasi (CV) dari parameter proses utama (seperti kecepatan rotasi dan tingkat feed) dipertahankan di bawah 2%, memastikan konsistensi dari batch ke batch.
Data operasi jangka panjang juga mengkonfirmasi keandalan dan daya tahan peralatan emulsifikasi.peralatan mempertahankan kinerja yang stabil tanpa kegagalan besar, dengan siklus pemeliharaan diperpanjang dari sekali setiap dua bulan menjadi sekali setiap enam bulan, mengurangi biaya pemeliharaan sekitar 60%.
4. Pengamatan dan Kesimpulan Utama
Studi kasus ini menunjukkan peran penting dari teknologi emulsifikasi canggih dalam mengatasi tantangan yang terkait dengan produksi emulsi lemak yang sarat dengan obat.Resolusi yang sukses dari aglomerasi lesitin, ukuran tetes yang tidak konsisten,dan efisiensi produksi yang rendah menyoroti pentingnya memilih peralatan yang disesuaikan dengan karakteristik spesifik formulasi farmasi dan proses produksi.
Pengetahuan utama dari implementasi ini meliputi: Pertama, pra-dispersi emulsifier (seperti lesitin) adalah langkah penting dalam memastikan kualitas emulsi,dan peralatan dispersi jet khusus dapat secara efektif mencegah aglomerasi dan meningkatkan efisiensi emulsiKedua, emulsifikasi multi-tahap dengan pemotongan tinggi dengan penyempurnaan sirkulasi sangat penting untuk mencapai distribusi ukuran tetes yang seragam dan meningkatkan stabilitas emulsi,terutama untuk formulasi farmasi yang kompleksKetiga, kompatibilitas peralatan dengan persyaratan GMP, sistem CIP/SIP, dan proses sterilisasi berikutnya adalah prasyarat dasar untuk produksi farmasi,memastikan keamanan produk dan kepatuhan peraturan.
Kesimpulannya,Pengadopsian sistem emulsifikasi dua-tahap dengan pemotongan tinggi tidak hanya menyelesaikan tantangan proses khusus yang dihadapi dalam produksi emulsi lemak yang sarat dengan obat tetapi juga membangunImplementasi ini memberikan referensi yang berharga bagi produsen farmasi yang ingin mengoptimalkan proses emulsifikasi untuk formulasi yang kompleks.,berkontribusi pada peningkatan kualitas produk, peningkatan efisiensi produksi, dan pengurangan biaya.
Pesan Anda harus antara 20-3.000 karakter!