مطالعه موردی: استفاده از امولسیفرها با برش بالا در تولید روغن
در صنایع داروسازی و مواد شیمیایی روزانه کیفیت مرهم ها عمدتاً با یکنواخت ایمولسیون، توزیع اندازه ذرات، ثبات فازی،و انطباق با استانداردهای نظارتیمرهم، به عنوان فرمول نیمه جامد، اغلب شامل سیستم های دو مرحله ای روغن-آب است که نیاز به امولسیفاسیون دقیق برای اطمینان از بافت سازگار، سازگاری پوست و پایداری ذخیره سازی طولانی مدت دارد..روش های امولسیفیکیشن سنتی اغلب با چالش های فنی مانند مخلوط فاز نامناسب، اندازه ذرات بیش از حد، سازگاری بد دسته،و عدم رعایت الزامات سختگیرانه آزمایش ثباتاین مطالعه موردی بر روی چگونگی بهینه سازی فرآیند تولید مرهم، حل تنگه های فنی اصلی،و بهبود انطباق با کیفیت محصول و بهره وری تولید.
1پیش زمینه و چالش های تولید
این کارخانه در تولید فرمول های نیمه جامد تخصص دارد که محصولات اصلی آن، روغن ها (از جمله روغن در آب و آب در روغن) هستند.این تاسیسات به امولفایزرهای معمولی نوع مخلوط کننده و کارخانه های کالوئیدی برای تولید روغن استفاده می کنند.تمرینات عملیاتی طولانی مدت چندین مشکل برجسته را نشان داد که کیفیت محصول و مقیاس پذیری تولید را محدود می کند.
اول اینکه، کنترل اندازه ذرات نتوانسته استانداردهای سازگاری را برآورده کند.تجهیزات معمولی فاقد نیروی برش کافی برای شکستن قطرات روغن و ذرات جامد به پراکندگی های یکنواخت کوچک بودند، که منجر به متوسط اندازه ذرات 20-30 μm می شود. برخی از دسته ها نشان دهنده دانه های قابل مشاهده ای بودند که منجر به انتشار ضعیف بر روی پوست و آزاد شدن داروی ناسازگار (برای مرهم های داروسازی) می شود..دوم، ثبات فازی ناکافی بود. عدم انطباق کافی بین فاز های روغن و آب باعث شد که مرهم ها تحت لایه بندی، جداسازی روغن،یا بارندگی کریستالیزه پس از ذخیره، در آزمایش ثبات شتاب دهنده (در 40°C±2°C، رطوبت نسبی 75±5%) و آزمایش ثبات طولانی مدت (در 25°C±2°C) موفق نشده است.رطوبت نسبی 60٪ ± 10٪) همانطور که توسط دستورالعمل های قانونی مورد نیاز است.
ثالثاً، تضمین سازگاری دسته دشوار بود. کار دستی تجهیزات سنتی منجر به تغییرات در زمان امولسیفیکیشن، دمای و شدت مخلوط در دسته ها شد.که منجر به نوسانات در شاخص های کیفیت کلیدی مانند لزگی (از 15 تا 100 درصدی) می شود.این امر خطر عدم انطباق را در طول بازرسی کیفیت افزایش می دهد. علاوه بر این، فرآیند تولید وقت گیر و انرژی گیر بود.فرآیند سنتی نیاز به چند دور از امولسیفاسیون و خرد کردن، با هر دسته تقریباً 3.5 ساعت طول می کشد تا تکمیل شود. فرسایش مکرر قطعات آسیاب کالوئید و روش های تمیز کردن پیچیده نیز هزینه های نگهداری و زمان توقف طولانی را افزایش می دهد.
برای حل این مشکلات، این مرکز به دنبال یک راه حل فنی بود که می تواند کنترل دقیق اندازه ذرات را به دست آورد، ثبات فاز را افزایش دهد، سازگاری دسته را بهبود بخشد،و مطابق با استانداردهای تولید داروییپس از انجام بررسي فرآیند دسته کوچک و ارزیابی عملکرد تجهیزات،برای خط تولید یک امولسیاتور سفارشی با برش بالا با طراحی استریل و توابع کنترل دقیق انتخاب شد.
2انتخاب تجهیزات و سازگاری فنی
با توجه به ویژگی های تولید مرهم ٫ از جمله سازگاری دو فاز روغن و آب، حساسیت مواد فعال به دمای، نیاز به اندازه ذرات ≤5 μm،و انطباق با استانداردهای GMP، امولسیفری با برش بالا انتخاب شده برای مطابقت با فرمول و نیازهای فرآیند سفارشی شده است.ویژگی های اصلی طراحی تجهیزات عبارتند از:
ایمولسیفایر یک ساختار سه مرحله ای روتور-استاتور را با حداکثر سرعت چرخش 15،000 rpm و سرعت خطی 48 m/s اتخاذ می کند. این ساختار باعث برش شدید، حفره سازی،و نیروهای آشفته در 0فاصله.05 - 0.3 میلی متر تنظیم شده بین روتور و استاتور، به طور موثر قطرات روغن و ذرات جامد را به تکه های یکسانی تجزیه می کند.توزیع اندازه ذرات مقدار Span زیر 0 کنترل می شود.95، تضمین کیفیت ثابت ایمولسیون. این تجهیزات مجهز به یک سیستم تبدیل فرکانس دقیق است که تنظیم سرعت بدون گام از 1000 تا 15 را امکان پذیر می کند.000 دور در دقیقه برای تطابق با فرمول های مختلف مرهم (مانند انواع حاوی روغن بالا و viskosity بالا).
از نظر مواد و طراحی استریل، تمام قطعات در تماس با محصول از فولاد ضد زنگ 316L ساخته شده اند و برای دستیابی به خشکی سطح Ra ≤ 0.4 μm از پولیش الکترولیتی برخوردار هستند.این طراحی از چسبندگی مواد و باقیمانده جلوگیری می کند، خطر آلودگی متقابل را کاهش می دهد و عملیات تمیز کردن در محل (CIP) را تسهیل می کند.جلوگیری از دناتوراسیون حرارتی مواد فعال و اطمینان از ثبات ماتریس مرهماین تجهیزات همچنین یک سیستم خلاء استریل با درجه خلاء تا -0.098 MPa را در بر می گیرد.که حباب های هوایی تولید شده در طول امولسیفیکیشن را از بین می برد و از تجزیه اکسیداتیوی اجزای حساس جلوگیری می کند.
برای افزایش ایمنی عملیاتی و انطباق، امولفایزر مجهز به یک سیستم کنترل خودکار صفحه لمسی است که پارامترهای کلیدی فرآیند را ثبت می کند (درجه حرارت، سرعت، زمان امولفاسیون،درجه خلاء) در زمان واقعی، پشتیبانی از ردیابی داده ها. ساختار ماژولار امکان جایگزینی سریع قطعات فرسوده (مانند مجموعه های روتور-استاتور) و سازگاری با حجم فرمول مختلف را فراهم می کند.از آزمایشات آزمایشی در مقیاس آزمایشگاهی تا تولید انبوهعلاوه بر این، این تجهیزات با دستورالعمل های EHEDG و گواهینامه 3A مطابقت دارد و با الزامات مقررات تولید دارویی جهانی مطابقت دارد.
3. فرآیند اجرا و بهینه سازی فرآیند
قبل از تولید انبوه رسمی، تیم فنی آزمایش های آزمایشی چند دسته ای را برای بهینه سازی پارامترهای امولسیفور برای فرمول های مختلف مرهم انجام داد.آزمایشات بر تنظیم سرعت چرخش متمرکز شد، زمان امولسیفیکیشن، دمای و توالی افزودن فاز برای تعیین ترکیب مطلوب پارامتر برای هر نوع محصول، با تمرکز بر کنترل اندازه ذرات و ثبات فاز.
در مرحله آزمایش آزمایشی، این تیم دریافت که پارامترهای مطلوب برای روغن در آب: سرعت چرخش 10،000 rpm، زمان امولسیفیکیشن 20 دقیقه، دمای 35 °C،و فاز آب به فاز روغن به صورت گرادینتی اضافه می شود.برای مرهم های آب در روغن، پارامترهای مطلوب این بودند: سرعت چرخش 12000 rpm، زمان امولسیفیکیشن 25 دقیقه، دمای 40°C و فاز روغن اضافه شده به فاز آب در شرایط خلاء.با توجه به این پارامترها، متوسط اندازه ذرات مرهم ها در 1.5-3 μm کنترل شد و مقدار Span ≤0 بود.85بر اساس این نتایج، خط تولید برای ادغام امولفایزر در جریان فرآیند موجود تنظیم شد.
فرآیند تولید بهینه به شرح زیر است: ابتدا، مواد تشکیل دهنده فاز روغن (مانند凡士林 و لانولین) ذوب می شوند و در یک مخزن اختصاصی به دمای پیش تعیین شده گرم می شوند.در حالی که مواد تشکیل دهنده فاز آب (از جمله مواد تشکیل دهنده دارویی فعال و تثبیت کننده ها) حل می شوند و به همان درجه حرارت گرم می شوند تا از تفاوت های دمایی ناشی از جدایی فاز جلوگیری شود.سپس دو مرحله در توالی افزودنی بهینه شده به امولفایزر با برش بالا پمپاژ می شوند و سیستم خلاء همزمان فعال می شود. امولفایزر تحت پارامترهای پیش تعیین شده کار می کند.و مواد از طریق منطقه روتور-استاتور 3-5 بار گردش می کنند تا از پراکندگی کامل اطمینان حاصل شودپس از امولسیفکیشن، مرهم با تکان دادن ملایم به دمای اتاق خنک می شود و سپس برای پر کردن و بسته بندی به مرحله بعدی منتقل می شود.
در مقایسه با فرآیند سنتی، فرآیند بهینه شده ادغام عملکردهای امولسیفیکیشن و پراکندگی را شامل می شود و نیاز به آسیاب ثانویه را از بین می برد.کنترل پارامترهای خودکار و نظارت در زمان واقعی مداخله دستی را کاهش می دهد، اطمینان از عملکرد سازگار در میان دسته ها. تیم همچنین سرعت تغذیه را متناسب با ظرفیت پردازش امولسیاتور تنظیم کرد.اجتناب از انباشت مواد و تضمین تولید مستمر و پایدار.
4نتایج کاربرد و بهبود عملکرد
پس از اینکه امولسیفایر برش بالا به طور رسمی به کار گرفته شد، خط تولید به بهبود قابل توجهی در مطابقت با کیفیت محصول، بهره وری تولید و هزینه های عملیاتی دست یافت.نتایج خاص در جنبه های زیر منعکس شده است:
از نظر کیفیت محصول، کنترل اندازه ذرات به طور قابل توجهی بهبود یافت. اندازه ذرات متوسط تمام فرمول های مرهم در 1.5-3 μm ثابت شد.و مقدار Span در محدوده 0 کنترل شد.85عملکرد پایداری کاملا با الزامات قانونی مطابقت داشت بعد از 6 ماه آزمایش شتاب دهنده (40°C±2°C،RH 75%±5%) و 12 ماه آزمایش طولانی مدت (25°C±2°C)(RH 60 ± 10٪) ، جدایی فاز، سقوط روغن یا کریستالیزه شدن رخ نداد. محتوای مواد فعال در محدوده تغییرات مجاز (± 5٪) باقی ماند.و نوسانات pH و لزگی در حدود ±0 کنترل شد..3 و ± 1000 mPas، به ترتیب. سازگاری دسته به شدت بهبود یافته است، با افزایش نرخ عبور از بازرسی کیفیت از 88٪ به 99.5٪.
از نظر بهره وری تولید، چرخه پردازش در هر دسته از 3.5 ساعت به 50 دقیقه کوتاه شد، کاهش 76.2٪.ظرفیت تولید زیاد امولسیفایر، این امکان را به کارخانه داد که تولید روزانه را از ۵ تا ۱۸ تن افزایش دهدسیستم کنترل خودکار و عملکرد ردیابی داده ها زمان مورد نیاز برای مرتب سازی سوابق دسته را 60٪ کاهش داد.و روند ساده شده شدت کار را کاهش داد، هر اپراتور قادر به نظارت همزمان بر دو خط تولید است.
از نظر هزینه های عملیاتی، مصرف انرژی در هر تن از محصول در مقایسه با فرآیند سنتی 38٪ کاهش یافته است.به لطف عملکرد تنظیم سرعت امولسیفیکیشن و فرکانس تبدیل با کارایی بالاهزینه های تعمیر و نگهداری 45٪ کاهش یافته است. ساختار مقاوم به لباس روتور-استاتور طول عمر اجزای اصلی را 2-3 برابر افزایش داده است.و طراحی آسان برای تمیز کردن زمان تمیز کردن را 50٪ کاهش داد و مصرف مواد شوینده را کاهش دادعلاوه بر این، انطباق تجهیزات با استانداردهای نظارتی داروسازی خطر مجازات عدم انطباق و بازگشت محصولات را کاهش داد و خسارت های بالقوه اقتصادی را کاهش داد.
علاوه بر این، کیفیت محصول پایدار بازخورد کاربران را بهبود بخشیده است. شکایات مربوط به تحریک پوست ناشی از ذرات نامناسب 90٪ کاهش یافته است.و شهرت بازار محصول به طور قابل توجهی بهبود یافتسازگاری امولسیفایر با فرمول های مختلف همچنین انعطاف پذیری را برای توسعه محصولات جدید فراهم می کند و چرخه آزمایش آزمایشی برای محصولات مرهم جدید را 40٪ کاهش می دهد.
5خلاصه و تجربه
استفاده از امولفایرهای سفارشی با سرعت برش بالا در تولید مرهم با موفقیت مشکلات فنی فرآیندهای سنتی را حل کرد.دستیابی به تعادل بین انطباق کیفیت محصول، بهره وری تولید و سازگاری مقررات.کلید این موفقیت در هماهنگی دقیق بین ویژگی های فنی تجهیزات و الزامات منحصر به فرد فرمول های مرهم است، کنترل دما دقیق، خنک کردن خلاء و قابلیت ردیابی داده ها به طور موثر مشکلات اندازه ذرات نامنظم، ثبات فاز ضعیف و دسته های ناسازگار را حل کردند.
برای شرکت هایی که در داروسازی و فرموله های نیمه جامد مواد شیمیایی روزانه فعالیت می کنند،انتخاب تجهیزات امولسیفیکیشن که با استانداردهای قانونی مطابقت داشته باشند و با ویژگی های فرمولاسیون مطابقت داشته باشند، یک گام مهم در بهینه سازی فرآیند است.آزمایش های آزمایشی کافی برای تعیین پارامترهای بهینه و ادغام عملکرد تجهیزات در جریان تولید موجود می تواند عملکرد تجهیزات را به حداکثر برساند.طراحی ماژولار و هوشمند امولفایر همچنین مقیاس پذیری را برای تنظیمات تولید آینده فراهم می کند، که امکان سازگاری سریع با تغییرات در مشخصات فرمولاسیون و الزامات قانونی را فراهم می کند.
در زمینه الزامات سختگیرانه مقررات جهانی داروسازی و افزایش تقاضا مصرف کنندگان برای کیفیت محصول، استفاده از داروهای با کارایی بالا، پایدار،و ساز و سامان سازگاری امولسیفاسیون تبدیل به یک راه مهم برای افزایش رقابت هسته ایاین مورد یک مرجع عملی برای بهینه سازی فرآیند روغن و فرمولاسیون های نیمه جامد مشابه است.نشان دادن ارزش قابل توجهی از تجهیزات پیشرفته پردازش در ترویج ارتقاء صنعتی و بهبود کیفیت در صنایع داروسازی و مواد شیمیایی روزمره.
پیام شما باید بین 20 تا 3000 کاراکتر باشد!