Marktanforderungen

Zunächst einmal hat die pharmazeutische Industrie eine deutliche Verschiebung der Investitionen für Produktionsanlagen von festen Darreichungsformen in Richtung Generika und Auftragsfertigung erfahren. Da die Unternehmen in diesem Marktsegment sind von Natur aus stark auf die Kostenreduktion fokussiert sind, wurde großer Wert auf Produktivität, Flexibilität und Prozessausbeute gelegt (d. h. minimaler Produktverlust). Auch die Kosten für Produktionsanlagen und deren Zuverlässigkeit sowie schnelle Hilfe vor Ort sind zu wichtigen Auswahlkriterien geworden. Selbst in der Forschung und Entwicklung tätige Unternehmen wurden gezwungen, diesem Trend zur Kostensenkung zu folgen.

Ein weiterer Faktor ist die rasante Entwicklung neuer Pharmamärkte im Nahen und Fernen Osten (z. B. Indien, China und Südkorea), die zu Investitionen in Produktionsanlagen für feste Darreichungsformen in diesen Regionen geführt hat, die die in Nordamerika und Europa getätigten Investitionen übertreffen. Dies übt einen enormen Druck auf die Anlagenpreise aus und hat dazu geführt, dass mehrere im Westen angesiedelte Unternehmen die Konstruktion, Fertigung und Montage ihrer Anlagen nach Asien verlegt haben.

Schließlich besteht aufgrund der erhöhten Wirksamkeit neuer APIs ein wachsender Bedarf für einen besseren Schutz der Mitarbeiter vor den Auswirkungen der pharmazeutischen Produktverarbeitung. Die Aussetzung der Mitarbeiter kann entweder durch die Verwendung von persönlicher Schutzausrüstung (PSA) oder durch das Containment der Produktionsanlagen reduziert werden. Der letztgenannte Ansatz ist die bevorzugte Lösung, vor allem aus ergonomischen Gründen. Außerdem bietet sie effizientere Möglichkeiten, die Umwelt im Allgemeinen, die Anlage und das Personal zu schützen.

Technologische Durchbrüche

Obwohl sich das Funktionsprinzip und das grundlegende Design von Rotationstablettenpressen seit Jahrzehnten nicht geändert hat, wurden von verschiedenen Herstellern verschiedene Verbesserungen am Maschinendesign entwickelt und implementiert, um die Kosten und Durchlaufzeiten zu reduzieren, und – was noch wichtiger ist – die Produktivität, Flexibilität und Sicherheit zu erhöhen.

Der anfängliche Schwerpunkt der Innovationen lag, die Zeit zu reduzieren, die für eine Reinigung der Maschine und für einen Produktwechsel erforderlich ist. Die erste wesentliche Änderung war der „Wechselrotor”, der in den frühen 1990er Jahren von Fette auf dem Markt eingeführt wurde und heute von nahezu allen Anbietern lieferbar ist. Obwohl diese Maschinenfunktion große Flexibilität hinsichtlich der Werkzeugtypen bietet, die an der gleichen Maschine verwendet werden können, waren die Zeiteinsparungen bei der Reinigung und der Formatumstellung eher begrenzt. Nach dem Abbau des Rotors musste der komplexe Innenbereich der Tablettenpresse weiterhin gereinigt werden. Aus diesem Grund wurden die Offenheit der Struktur und die Zugänglichkeit weiter verbessert (beispielsweise mit der XL-Reihe von Korsch). Einen anderen Ansatz auf die Herausforderung entwickelte IMA mit einem revolutionären Design ohne Wechselrotor, aber mit Zentrifugalmatrizenfüllung und Clean-in-Place-Fähigkeit. Anfang 2000 führte GEA das „Exchangeable Compression Module” ein, ein Konzept, das dank Offline-Reinigung extrem schnelle Produktwechsel ermöglicht, und darüber hinaus eine deutlich verbesserte Staubeindämmung im Vergleich zu herkömmlichen wechselbaren Rotormaschinen bot.

In den letzten Jahren wurden weitere Verbesserungen am Maschinendesign vorgenommen, um den sofortige Ausstoß von Tablettenpressen zu erhöhen. Um diese höheren Ausgaben zu erreichen, war es notwendig, die Effizienz der Zwangsschaufelförderer zu verbessern, um gleichmäßigere Befüllung der Matrizen – und somit eine Stabilität des Tablettengewicht – zu gewährleisten. Der nächste Schritt bestand darin, die Anzahl der Stempelstationen am Rotor zu erhöhen (beispielsweise die Matrizenplattensegmente von Fette; die austauschbare Matrizenscheibe mit Matrizenschalen von GEA) und/oder die Drehgeschwindigkeit des Rotors zu erhöhen. Wird jedoch die Drehzahl des Rotor erhöht, verkürzt sich die Druckhaltezeit jeder einzelnen Tablette, was häufig zu einer unzureichenden Härte, zu Deckeln oder zu Lamination führt. Mittlerweile wurden Methoden entwickelt, um längere Druckhaltezeiten zu ermöglichen. Hierzu gehören Luftkompensation und, in geringerem Maße, größere Druckrollen und Stempel mit speziellem Kopfdesign.

In den letzten zehn Jahren wurde erheblicher Aufwand betrieben, vollständige Tablettenproduktionslinien zu entwickeln, mit denen potente und toxische Wirkstoffe verarbeitet werden können. Da die Pulverzufuhr, die Tablettenverarbeitung, die Probenahme und die Tablettensammlung unter „High-Containmentא”-Bedingungen stattfindet, wurde es zwingend notwendig, komplette Produktionslinien zu entwickeln, in die auch die Peripheriegeräte wie Pulverabgabestation, Tablettenentstauber, Metalldetektor, Staubabsaugung und Tabletten-Analysator integriert sind. Zunächst wurden weit verbreitet Trennvorrichtungen um die Anlage aufgebaut und Wash-in-Place-Möglichkeiten angeboten. Der neueste Design-Trend widmet sich jedoch dem Containment an der Quelle und dem Offline-Waschen, da diese Konzepte Geräte ermöglichen, nicht nur kleiner und einfacher zu installieren und zu betreiben sind, sondern darüber hinaus auch weniger kosten.

Nachteile

Der Hauptnachteil der modernen Tablettenpressen ist ihr Mangel an einer modernen Prozesskontrolle. Die meisten Tablettenpressen sind mit nur einem Regelkreis ausgestattet, der auf der Messung der Verpresskraft basiert, um das Tablettengewicht indirekt zu schätzen. Eine Abhilfemaßnahme ist die Tabletten-Probennahme: Alle 15 bis 20 Minuten werden 20 Tabletten als Probe entnommen, während die Maschine 200.000 Tabletten pro Stunde produziert. Dies ruft natürlich die Frage nach der statistischen Relevanz und Genauigkeit dieser Methode auf den Plan. Nur wenige neue Methoden der Prozesssteuerung und neue Arten von Sensoren werden für die Online-Überwachung und Steuerung von anderen Tabletten-CQAs wie Härte, API-Gehalt und Auflösungszeit angeboten.