Inli­ne-Par­ti­kel-mes­sung ermög­licht dif­fe­ren­zier­te Prozesskontrolle

Um ein gleich­blei­ben­des, qua­li­ta­tiv hoch­wer­ti­ges Pro­duk­ti­ons­er­geb­nis gewähr­leis­ten zu kön­nen, sind stän­di­ge Mes­sun­gen und Kon­trol­len wäh­rend des Pro­zes­ses unver­zicht­bar. Da Pro­ben­ent­nah­men und ‑aus­wer­tun­gen im Betriebs­la­bor sehr auf­wän­dig sind und nur zeit­ver­setz­te Stich­pro­ben lie­fern, ist gera­de in die­sen Pro­duk­ti­ons­be­rei­chen eine Inli­ne-Mes­sung, mit der die Pro­zes­se jeder­zeit kon­trol­liert und gege­be­nen­falls beein­flusst wer­den kön­nen, beson­ders wich­tig. Die IPC Pro­cess-Cen­ter GmbH & Co. KG, ein Unter­neh­men der Glatt­grup­pe, das inno­va­ti­ve Gra­nu­la­te und Pel­lets für die Phar­ma- und Lebens­mit­tel­in­dus­trie her­stellt, nutzt daher zur per­ma­nen­ten Über­wa­chung ihrer sen­si­blen Pro­zes­se Inli­ne-Par­ti­kel­son­den der Par­sum GmbH. Mit der Mess­ge­nau­ig­keit der Son­den IPP 70‑S und IPP 70-Se ist die Korn­grö­ßen­ver­tei­lung der Zwi­schen- und End­pro­duk­te stän­dig unter Kon­trol­le, sodass sich die Pro­zes­se, die jeweils fle­xi­bel ange­passt und opti­miert wer­den, exakt steu­ern las­sen und eine repro­du­zier­ba­re Qua­li­tät gewähr­leis­tet ist. Durch die opti­ma­le Prozessführung und Ver­mei­dung von Pro­duk­ti­ons­feh­lern und Off-Spec gan­zer Char­gen wer­den erheb­li­che finan­zi­el­le Ein­spa­run­gen möglich.

„Der Ein­bau der zwei neu­en Inli­ne-Son­den lie­fert für uns den Vor­teil, dass der Fer­ti­gungs­pro­zess kon­ti­nu­ier­lich über­wacht wer­den kann und damit die Pro­zess­si­cher­heit ent­schei­dend ver­bes­sert wird“, erklärt Jan Demi­an, der als tech­ni­scher Mit­ar­bei­ter der Arbeits­vor­be­rei­tung die Mess­tech­nik und Daten­aus­wer­tung bei der IPC Pro­cess-Cen­ter GmbH & Co. KG betreut. „Des Wei­te­ren ist der Pro­ben- und Ana­ly­tik­auf­wand wesent­lich gerin­ger als bei der vor­her­ge­hen­den Pro­zess­über­wa­chung mit­tels Sie­bana­ly­se und die lücken­lo­sen Daten kön­nen zum Kam­pa­gne­nen­de hin aus­ge­wer­tet und bewer­tet wer­den.“ Aber auch in der dif­fi­zi­len Ein­fahr­pha­se sind exak­te Mess­wer­te essen­ti­ell, um alle Para­me­ter fein jus­tie­ren und den Pro­zess kor­rekt in Gang brin­gen zu können.

Die Mess­tech­nik von Par­sum wur­de in einem Glatt-Flu­id­bed-Gra­nu­la­tor 250 (GFG 250) ein­ge­baut, der mit einem wei­te­ren Pro­zess­ein­satz, einer Pro­Cell Strahl­schicht, umrüst­bar ist.

Die Pro­zess­kam­mer des GFG 250 ist etwa 3,5 m lang, 0,8 m breit und 0,7 m hoch. „Die gewünsch­te Füll­men­ge, das soge­nann­te hold up, ist pro­dukt- und ver­fah­rens­ab­hän­gig und liegt zwi­schen 200 und 700 kg“, so Demi­an. IPC setzt die­se voll­stän­dig kon­ti­nu­ier­lich arbei­ten­de Anla­ge haupt­säch­lich für die Sprüh­gra­nu­la­ti­on von Flüs­sig­kei­ten und die Agglo­me­ra­ti­on von Pul­vern ein. Für Letz­te­res wird das Vor­la­ge­ma­te­ri­al kon­ti­nu­ier­lich in die Pro­zess­kam­mer dosiert und über im Boden befind­li­che Zwei­stoff­dü­sen eine Bin­der­lö­sung auf­ge­sprüht. „Ziel ist dabei, die ein­zel­nen Par­ti­kel des Vor­la­ge­ma­te­ri­als durch die adhä­si­ven Eigen­schaf­ten des Bin­ders zu grö­ße­ren Agglo­me­ra­ten zu ver­bin­den, bis schließ­lich die gewünsch­te Par­ti­kel­grö­ßen­ver­tei­lung erreicht ist“, erläu­tert Demian.

Mit­hil­fe der Son­den kann das Par­ti­kel­grö­ßen­wachs­tum in Echt­zeit über­wacht wer­den: Die ATEX-zer­ti­fi­zier­te Son­de IPP 70-Se wur­de zur In-Pro­zess­kon­trol­le direkt in der Pro­zess­kam­mer ein­ge­baut und beob­ach­tet durch die ste­ti­ge Über­wa­chung der Gra­nu­la­ti­on den Pro­zess­ver­lauf. Mit Hil­fe der Pro­cess Ana­ly­ti­cal Tech­no­lo­gy (PAT) las­sen sich Wir­bel­schicht- und ande­re Pro­zes­se schnel­ler ent­wi­ckeln und ver­bes­sern: So besteht durch die direk­te Mes­sung in der Wir­bel­schicht die Mög­lich­keit, gege­be­nen­falls ent­spre­chen­de Para­me­ter anzu­pas­sen, um den Pro­zess zu opti­mie­ren und das Poten­ti­al der Pro­duk­ti­ons­an­la­ge maxi­mal aus­zu­schöp­fen. Auf die­se Wei­se lässt sich auch die im anschlie­ßen­den Sieb-Mahl-Kreis­lauf zir­ku­lie­ren­de Men­ge deut­lich reduzieren.

Die zwei­te Son­de vom Typ IPP 70‑S wird nach dem Klas­sier­sieb zur Ziel­frak­ti­ons­kon­trol­le ein­ge­setzt und befin­det sich direkt hin­ter dem Klas­sie­rer am Pro­dukt­aus­lass. An die­ser Mess­stel­le wird die Korn­grö­ßen­ver­tei­lung des Gut­pro­duk­tes kon­trol­liert und sofort frei­ge­ge­ben, wenn alle Anfor­de­run­gen erfüllt sind. Fehl­funk­tio­nen des Klas­sie­rers oder auch ein Sieb­bruch las­sen sich hier sofort erken­nen und die Ver­ant­wort­li­chen kön­nen gezielt und schnell geeig­ne­te Maß­nah­men ergrei­fen. „Wird die Son­de inli­ne ein­ge­setzt, ste­hen die Mess­ergeb­nis­se sofort zur Ver­fü­gung und man erfährt durch die kon­ti­nu­ier­li­che Dar­stel­lung des Par­ti­kel­grö­ßen­ver­laufs umge­hend, wie der Pro­zess gera­de läuft“, führt Ste­fan Diet­rich, Geschäfts­füh­rer bei Par­sum, aus. „Die Mes­sung bil­det für den Ope­ra­tor gewis­ser­ma­ßen das Fens­ter, das einen direk­ten Ein­blick in den Pro­zess gewährt.“ Nor­ma­ler­wei­se wird die Char­ge mit­tels meh­re­rer Stich­pro­ben wäh­rend des Pro­zes­ses über­prüft; die Mes­sung am Aus­lass und die damit ein­her­ge­hen­de para­me­tri­sche Frei­ga­be­ent­schei­dung stellt ins­be­son­de­re für die Phar­ma­in­dus­trie einen kom­plett neu­en Ansatz dar.

Zusätz­lich zu den Son­den kommt bei IPC auch ein neu ent­wi­ckel­ter Disper­gie­rer D‑24 zum Ein­satz, durch den die Stand­zeit zwi­schen den not­wen­di­gen Rei­ni­gun­gen grund­le­gend ver­bes­sert wer­den konn­te: Der Inli­ne-Disper­gie­rer sorgt dafür, dass auch unter den schwie­ri­gen Bedin­gun­gen in der Wir­bel­schicht eine Ver­ein­ze­lung der Par­ti­kel bei der Mes­sung geschieht. So kön­nen selbst feuch­te oder kleb­ri­ge Mate­ria­li­en sowie Stof­fe mit hohem Fein­an­teil zuver­läs­sig gemes­sen wer­den, was ohne Disper­gie­rung nicht rea­li­sier­bar wäre. „Beim Vor­gän­ger­mo­dell D23 lager­ten sich bei der direk­ten Mes­sung in der Wir­bel­schicht nach eini­ger Zeit Pro­dukt­be­stand­tei­le am Disper­gie­rer ab. Da die Son­de aber im lau­fen­den Betrieb nicht für eine Rei­ni­gung zugäng­lich ist, war eine wei­te­re Mes­sung der Par­ti­kel­grö­ße ohne Pro­zess­un­ter­bre­chung nicht mög­lich“, erläu­tert Demi­an die Situa­ti­on. Durch den Wech­sel auf den neu­en D 24 konn­ten die­se Pro­ble­me beho­ben und Pro­zess­zei­ten von bis zu zwei Wochen ohne Rei­ni­gung mit kon­ti­nu­ier­li­cher Daten­auf­zeich­nung der IPP 70-Se-Son­de erreicht werden.

IPC ist mit dem Ein­satz der Par­sum-Son­den sehr zufrie­den: „Die per­ma­nen­te Kon­trol­le und Über­wa­chung der Par­ti­kel­grö­ße im Pro­zess ermög­licht es uns, die Pro­zess­pa­ra­me­ter ent­spre­chend der gewünsch­ten Ziel­spe­zi­fi­ka­ti­on anzu­pas­sen, sodass ein opti­ma­les Ergeb­nis erreicht wird“, berich­tet Demi­an. „Mit der Über­wa­chung der Ziel­frak­ti­on kön­nen wir früh­zei­tig Abwei­chun­gen vom gewünsch­ten Ergeb­nis erken­nen und haben die Mög­lich­keit schnell zu reagie­ren sowie den Pro­zess zu sichern.“

In einem aktu­el­len Pro­jekt ist der­zeit geplant, auch die GMP-Soft­ware Par­sum View 3.0, die die Mess­da­ten zen­tral zugäng­lich macht, bei dem Dresd­ner Unter­neh­men in Betrieb zu neh­men. Die­se bie­tet sehr nut­zer­freund­li­che Rezept‑, Batch- und User­ver­wal­tung und ein Audit­trail, das alle Inter­ak­tio­nen der Ope­ra­to­ren auf­zeich­net. Dabei wer­den die Daten vom Pro­gramm direkt in einer SQL-Daten­bank abge­legt. So sind sie mani­pu­la­ti­ons­si­cher und genü­gen den Richt­li­ni­en der ame­ri­ka­ni­schen Food and Drug Admi­nis­tra­ti­on (FDA). „Obwohl wir das Sys­tem dezen­tral ein­set­zen, kann es über ein Netz­werk von allen belie­bi­gen auto­ri­sier­ten Arbeits­plät­zen auf­ge­ru­fen wer­den“, zeigt sich Demi­an über­zeugt. Das Add-on Par­sum­View wur­de spe­zi­ell für den Phar­ma­be­reich ent­wi­ckelt, wird den erhöh­ten Sicher­heits­an­for­de­run­gen gerecht und erfüllt die For­de­run­gen nach 21 CFR 11.

Durch den Abschluss eines War­tungs­ver­tra­ges zwi­schen Par­sum und IPC pro­fi­tiert das Unter­neh­men mit der jähr­li­chen Funk­ti­ons­qua­li­fi­zie­rung (Ope­ra­tio­nal Qua­li­fi­ca­ti­on) auch von einer Über­prü­fung der Mess­son­den, wel­che die hohe Ver­füg­bar­keit der Anla­gen sichert.