Badanie przypadku: Optymalizacja produkcji emulsji tłuszczowej z użyciem leków za pomocą technologii emulgacji o wysokiej prędkości cięcia
W przemyśle farmaceutycznym produkcja emulsji tłuszczowych zawierających leki stanowi typowe wyzwanie w procesie heterogenicznego przetwarzania.które służą jako kluczowe narzędzia do dostarczania rozpuszczalnych w tłuszczach składników aktywnych farmaceutycznych (API), wymagają precyzyjnej kontroli rozkładu rozmiaru kropli, stabilności fazowej i jednolitości API w celu zapewnienia skuteczności terapeutycznej i bezpieczeństwa pacjenta. 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).
1Temat i wyzwania procesów
Proces produkcji docelowej emulsji tłuszczowej zawierającej lek obejmował dwie podstawowe fazy: fazę olejową składającą się z oleju sojowego i proszku lecytyny oraz fazę wodną zawierającą oczyszczoną wodę,Przed wprowadzeniem nowego sprzętu emulsjifikacyjnego proces produkcyjny stanął przed trzema głównymi wyzwaniami:
Po pierwsze, problemy z dyspersją lecytyny.ma tendencję do aglomeracji w grupach lub osadzania się na dnie naczyniaW związku z tym nie tylko zmniejszyła się wydajność emulgacji, ale również wprowadzono zanieczyszczenia cząstek stałych, które miały wpływ na jakość produktu.
Po drugie, niespójna emulgacja pierwotna.fazy olejowe i wodne nie mogły być całkowicie rozproszoneDane z badań wykazały, że D90 (rozmiar cząstek, przy którym 90% cząstek jest mniejszych) emulsji wahał się od 15 μm do 25 μm,znacznie przekraczające dopuszczalny zakres od 5 μm do 10 μmTaka niespójność bezpośrednio narusza stabilność emulsji, a widoczne pływanie oleju obserwuje się w ciągu 24 godzin od przygotowania.
Po trzecie, niska wydajność produkcji i wysoki wskaźnik wad. Nieefektywny proces emulgacji wymagał długich czasów mieszania, przy czym każda partia trwała około 4 godzin.Dodatkowo, słaba stabilność emulsji pierwotnej doprowadziła do wskaźnika kwalifikacji produktu wynoszącego tylko 85%, co spowodowało znaczne marnowanie materiałów i opóźnienia w produkcji.urządzenia konwencjonalne nie posiadały skutecznych możliwości sterowania procesami, co utrudnia utrzymanie spójności parametrów w poszczególnych partiach, co jeszcze bardziej pogarsza wahania jakości.
Zwiększały one się wskutek rygorystycznych wymogów regulacyjnych dotyczących produkcji farmaceutycznej.w tym stosowanie materiałów żywnościowych i farmaceutycznych w kontakcie z produktem, i być kompatybilne z systemami CIP (Clean-in-Place) i SIP (Sterilize-in-Place), aby zapewnić sterylność w całym procesie produkcji.
2Wybór sprzętu i optymalizacja procesów
Po kompleksowej ocenie wymagań procesu i specyfikacji technicznych przyjęto dwuetapowy system emulgacji,składający się z mieszalnika dyspersji strumieniowej i emulgatora wysokiego cięcia typu rurociągowegoWybór opierał się na specyficznych potrzebach produkcji emulsji tłuszczowych z użyciem leków, przy czym kluczowe względy obejmowały wydajność cięcia, kompatybilność materiału i możliwość sterowania procesem.
Główne cechy wyposażenia obejmowały:
1. Mieszaniny dyspersji odrzutowej: Zaprojektowane do przeddispersji fazy olejowej, urządzenie to wyposażone było w specjalistyczną strukturę ssania i cyrkulacji, która skutecznie pociągała i obcinała lecytynę w proszku.Jego modułowa konstrukcja pozwalała na szybką wymianę głowic roboczychMieszanka była wykonana z stali nierdzewnej 316L o chropowitości powierzchni Ra ≤ 0,4 μm, spełniając wymagania GMP dla produkcji farmaceutycznej.umożliwiające precyzyjne regulacje na podstawie lepkości fazy olejowej.
2. Emulgator wysokiej prędkości cięcia typu rurociągowego: wyposażony w trójstopniowy system wirnika-statora, ten emulgator osiąga maksymalną prędkość liniową 40 m/s i minimalną lukę wirnika-statora 0,1 mm,wytwarzanie intensywnych sił cięcia w celu rozbicia kropli oleju na jednolite rozmiaryKonstrukcja rurociągu ułatwiła ciągłe emulgowanie i cyrkulację w trybie online, umożliwiając ponowne obieganie emulsji przez system w celu dalszej rafinacji.W sprzęcie zainstalowano również układ sterowania prędkością konwersji częstotliwości, umożliwiające precyzyjną regulację prędkości obrotowej z marginesem błędu ± 1%, zapewniając powtarzalność procesu.został zaprojektowany w celu wytrzymania temperatury roboczej do 150°C i ciśnienia do 0.4 MPa, kompatybilne z kolejnymi procesami sterylizacji.
Optymalizowany proces produkcyjny został wdrożony w następujący sposób:
1Faza wstępnej obróbki: Faza olejowa (olej sojowy + lecytyna w proszku) została dodana do zbiornika mieszania, a mieszarka dyspersji odrzutowej została uruchomiona w celu utworzenia turbulentnego pola przepływu.Silna siła wchłaniania mieszarki przyciągnęła proszek lecytyny do strefy wysokiego cięcia, zapobiegając aglomeracji i zapewniając całkowite rozproszenie w celu utworzenia przezroczystej fazy olejowej.
2. Faza pierwotnej emulgacji:Faza olejowa i faza wodna (oczyszczona woda + gliceryna + API + substancje pomocnicze) były wprowadzane ciągle do emulgatorów wysokiego cięcia typu rurociągowego w kontrolowanym stosunkuTrójstopniowy system wirnika-statora poddawał dwie fazy intensywnym siłom cięcia, uderzenia i kawitacji, rozkładając kropelki oleju na cienkie cząstki.
3Faza rafinacji: początkowo emulgowany produkt zostaje zwrócony do zbiornika mieszania i ponownie wprowadzony do obiegu przez emulgator rurociągowy przez 2-3 cykle,każdy cykl trwający około 30 minutTen proces wielocyklowy zapewnił jednolite rozkład wielkości kropli i zwiększył stabilność emulsji.
4Faza post-przetwarzania: końcowa emulsja została poddana sterylizacji w temperaturze 131-145°C i 0,3-0,4 MPa,z materiałem i konstrukcją konstrukcyjną urządzenia emulgacyjnego zapewniającą zgodność z tymi parametrami sterylizacji.
3. Wyniki wdrożenia i weryfikacja wyników
Po wdrożeniu zoptymalizowanego procesu i sprzętu osiągnięto znaczącą poprawę jakości produktu, wydajności produkcji i stabilności procesu,zgodnie z weryfikacją przez ciągłe dane dotyczące produkcji i badania jakości:
Pod względem jakości produktu znacząco poprawiono rozkład wielkości kropelkowej emulsji tłuszczowej zawierającej lek.Wyniki badań wykazały, że D90 emulsji jest stabilnie kontrolowana w zakresie od 5 μm do 10 μm, spełniające wstępnie określone standardy jakości; wizualna kontrola nie wykazała w emulsji żadnego pływania lub osadzenia oleju po 72 godzinach przechowywania,i lepkość pozostała stała na poziomie podobnym do poziomu oleju spożywczego, co wskazuje na doskonałą stabilność fazową.z względnym odchyleniem standardowym (RSD) zawartości API w różnych próbkach zmniejszonym z 3od 0,2% do 0,8%, znacznie w obrębie dopuszczalnego zakresu ±1,0%.
W odniesieniu do efektywności produkcji, całkowity czas przetwarzania na partię został skrócony z 4 godzin do 1,5 godziny, co stanowi 62,5% poprawę efektywności produkcji.Wskaźnik kwalifikacji produktu wzrósł z 85% do 98%, znacząco zmniejszając odpady materiałowe i koszty produkcji. Projekt rurociągu systemu emulgacji umożliwił również płynną integrację z istniejącą linią produkcyjną,realizowanie operacji półautomatycznych i ograniczanie interwencji ręcznej, minimalizując w ten sposób ryzyko błędu ludzkiego.
Z punktu widzenia zgodności procesu i stabilności konstrukcja ze stali nierdzewnej 316L oraz chropowitość powierzchni urządzenia Ra ≤ 0,4 μm spełniały wymagania GMP dla produkcji farmaceutycznej.Kompatybilność urządzeń CIP/SIP zapewniała skuteczne czyszczenie i sterylizację, bez pozostałych zanieczyszczeń wykrytych w badaniach po czyszczeniu.System sterowania prędkością konwersji częstotliwości i możliwości monitorowania online umożliwiły spójną kontrolę parametrów procesu w całej serii, przy czym współczynnik zmienności (CV) kluczowych parametrów procesu (takich jak prędkość obrotowa i szybkość podawania) utrzymywany jest poniżej 2%, zapewniając spójność serii.
Dane dotyczące długotrwałego działania potwierdziły również niezawodność i trwałość urządzenia emulgującego.urządzenie utrzymywało stabilną wydajność bez poważnych awarii, przy czym cykl konserwacji został wydłużony z raz na dwa miesiące do raz na sześć miesięcy, zmniejszając koszty konserwacji o około 60%.
4Kluczowe spostrzeżenia i wnioski
Badanie tego przypadku pokazuje kluczową rolę zaawansowanej technologii emulgacji w rozwiązywaniu wyzwań związanych z produkcją emulsji tłuszczowych zawierających leki.Skuteczne rozwiązanie aglomeracji lecytyny, niespójny rozmiar kropli,W związku z tym, że produkcja farmaceutyczna jest bardzo rzadka i nisko efektywna, konieczne jest wybór sprzętu dostosowanego do specyficznych cech procesu produkcji i formuły farmaceutycznej..
Najważniejsze wnioski z tej implementacji obejmują: po pierwsze, przeddypergencja emulgatorów (takich jak lecytyna) jest krokiem kluczowym w zapewnieniu jakości emulsji,i wyspecjalizowane sprzęt do dyspersji strumieniowej może skutecznie zapobiegać aglomeracji i poprawić wydajność emulgacjiPo drugie, wieloetapowa emulgacja o wysokim cięciu z rafinacją krążenia jest niezbędna do osiągnięcia jednolitego rozmiaru kropli i zwiększenia stabilności emulsji.zwłaszcza w przypadku złożonych preparatów farmaceutycznychPo trzecie, zgodność sprzętu z wymogami GMP, systemami CIP/SIP i kolejnymi procesami sterylizacji jest podstawowym warunkiem produkcji farmaceutycznej,zapewnienie bezpieczeństwa produktów i zgodności z przepisami.
Podsumowując,Wprowadzenie dwuetapowego systemu emulgacji o wysokim obcięciu nie tylko rozwiązało specyficzne wyzwania procesów związane z produkcją emulsji tłuszczowych zawierających substancje lecznicze, ale również ustanowiło stabilny proces emulgacji.Wdrożenie to stanowi cenny punkt odniesienia dla producentów farmaceutycznych, którzy chcą zoptymalizować procesy emulgacji dla złożonych preparatów.,przyczynianie się do poprawy jakości produktów, zwiększenia efektywności produkcji i zmniejszenia kosztów.
Twoja wiadomość musi mieć od 20 do 3000 znaków!