Extrusie en sferonisatie

Extrusie / sferonisatie is een productieproces dat veel wordt toegepast in de farmaceutische industrie, waarbij kleine bolletjes/pellets worden geproduceerd die medicijnen bevatten. De gedurende het sferonisatieproces geproduceerde pellets worden vervolgens ingekapseld. De stappen waaruit het sferonisatieproces is opgebouwd zijn: droog mengen, vloeistof toevoegen en vermengen, extrusie, sferonisatie en droging/coating. Er kan een zeefprocedure worden uitgevoerd om de verdeling van de deeltjesgrootte te optimaliseren alvorens tot inkapseling over te gaan.

De werkzame stoffen en excipiënten worden eerst gemengd in een granulator. Vervolgens wordt een granulatievloeistof toegevoegd. De resulterende natte massa gaat door een zeef, waardoor een zacht, flexibel extrudaat ontstaat. De grootte van de uiteindelijke pellets (bolletjes) wordt hoofdzakelijk bepaald door de diameter van de gaten van de zeef die gedurende de extrusiestap wordt gebruikt.

Het extrudaat wordt naar de sferonisator gevoerd. Deze bestaat uit een plaat/schijf die op snelheden van ongeveer 400–500 tpm binnen een sferonisatiekuip draait. Het extrudaat wordt verdeeld in cilindervormige stukjes van ongeveer gelijke lengte, direct gerelateerd aan de diameter van het extrudaat. Deze cilindervormige segmenten worden geleidelijk rond gemaakt doordat ze tegen de wand van de kuip, de plaat en elkaar aan botsen. Wanneer de deeltjes de gewenste mate van bolvormigheid hebben bereikt, worden ze uit de sferonisator ontladen. De natte pellets worden verzameld en gedroogd, gewoonlijk in een wervelbeddroger (FBD). De FBD kan ook worden gebruikt om de pellets te coaten, indien dit nodig is.

Uitdagingen van het sferonisatieproces

Alhoewel sferonisatie een welbekend productieproces vormt binnen de farmaceutische industrie, wordt de feitelijke vorming van de pellets uit het extrudaat niet altijd voor alle productieprocessen ten volle begrepen. Ook begrijpt men niet altijd wat de impact van de variabiliteit van de grondstoffen is. Deze variabiliteit kan problemen in de productkwaliteit opleveren. Het is gebleken dat uniforme verdeling van de deeltjesgrootte, goede bolvormigheid, vorm- en oppervlaktekarakteristieken van kritiek belang zijn voor de kwaliteitsattributen (Critical Quality Attributes - CQA) van de pellets. Deze kritieke kwaliteitsattributen zijn met name belangrijk als de pellets moeten worden gecoat om een gecontroleerde vrijgave van werkzame stoffen te verkrijgen. Voor elk van uw sferonisatieprocessen begrijpen hoe de pellets worden gevormd en wat de impact is van de variabiliteit van grondstoffen, kan van doorslaggevend belang zijn voor de doeltreffendheid en de consistentie van uw producten. Het meten van de verdelingen van de deeltjesgrootte en de deeltjesvorm kan daarom van doorslaggevend belang zijn voor het succes van uw onderneming.

Analyse van deeltjesgrootte: Zeefanalyse

Alhoewel alle deeltjes driedimensionaal zijn, zijn de resultaten van zeefanalyse op slechts één dimensie gebaseerd. Door de mechanische trillingen die gedurende de zeefanalysetest worden gebruikt, kunnen de deeltjes zo gericht worden dat ze door de zeven vallen op basis van hun op een na kleinste dimensie. Daarom kunnen zeefanalysetests vertekende resultaten opleveren in de richting van de kleine deeltjesgroottes als ze niet goed worden gecontroleerd. Bepaalde materialen (zoals hygroscopische of elektrostatische materialen) kunnen moeilijk aan de hand van zeefanalyse worden geanalyseerd, met name bij kleine zeefmaten. Zeefanalysetests kunnen alleen naast de productieapparatuur worden uitgevoerd want ze zijn niet geschikt voor in-line analyse.

Analyse van deeltjesgrootte: Eyecon 3D apparaat voor deeltjeskarakterisering

De Eyecon, via een interface verbonden met de GEA Nica™-systemen, bewaakt het pelletvormingsproces en de deeltjesgrootteverdeling in real-time. In real-time gerealiseerde, directe beelden helpen de klant het proces beter te begrijpen. De hierdoor opgedane kennis en inzichten helpen fabrikanten om hun sferonisatieprocessen ten volle te begrijpen en stellen hen niet alleen in staat om de kritieke procesparameters te identificeren, maar ook om de impact van de variabiliteit van de gebruikte stoffen op hun processen te bepalen.

Geavanceerde softwarefuncties maken het mogelijk om limieten voor de productdeeltjesgrootte in te stellen op basis van de afwijking van een bepaalde ideale status/standaard van het sferonisatieproces. Aangezien de metingen in real-time plaatsvinden, maakt deze unieke alarmfunctie het mogelijk om productieproblemen/afwijkingen/variaties onmiddellijk te identificeren. Op die manier kan de fabrikant actie ondernemen om de problemen te corrigeren op het moment dat ze zich voordoen, om verspilling tot een minimum te beperken, de globale productkwaliteit constant te houden en de veiligheid van de patiënten te waarborgen.

De Eyecon is uniek omdat hij niet direct in contact komt met het product (geen gevaar voor productbesmetting), er geen staalvoorbereiding nodig is (minder variabiliteit als gevolg van de variatie in staalvoorbereiding) en omdat hij gebruik maakt van een rechtstreekse technologie voor het meten van stalen (minder ingewikkelde berekeningsalgoritmen). Dezelfde unit kan als tafelmodel-analysator en als in-line procesanalysator worden gebruikt.

Case study 1

De Eyecon werd gebruikt om de deeltjesgrootte en de vorm van sferoïden met langdurige vrijgave te meten (afbeelding X). Door de Eyecon te gebruiken, werd de identificatie van aan algemene oorzaken te wijten variatie binnen het productieproces verbeterd waardoor deze aldus werd verminderd. Deze klant bespaarde €1 miljoen op jaarbasis door procesoptimalisatie van dit sferoïdenproductieproces.

Case study 2

De Eyecon kan zowel on-line als als tafelmodel worden gebruikt om de grootte en de vorm van deeltjes te meten. Naast de regeling van routinematige sferonisatieprocessen, is een ander voorbeeld een klant die een ijkpunt wil vastleggen voor een proces dat op verschillende productielocaties gelijk moet zijn. Gebruik van het apparaat bleek grote voordelen op te leveren: bewaking van de productkwaliteit, verhoging van de opbrengst en algemene verbetering van de robuustheid van het proces.