Kon­ti­nu­ier­li­che Fil­tra­ti­on erlaubt Produktionssteigerung

Deut­li­che Ein­spa­run­gen, höhe­re Aus­beu­te bei grö­ße­rem Durch­satz – in der Anti­bio­ti­ka­pro­duk­ti­on kön­nen Phar­ma­her­stel­ler dank der Umstel­lung von Char­gen­fer­ti­gung auf einen kon­ti­nu­ier­li­chen Her­stel­lungs­pro­zess klar mess­ba­re Vor­tei­le erzie­len. In einem Pro­jekt lag die Pro­duk­ti­vi­täts­stei­ge­rung bei rund 150 Pro­zent. Ent­schei­den­den Anteil dar­an hat der Ein­satz eines Druck­dreh­fil­ters von BHS-Sonthofen.
Phar­ma­her­stel­ler ste­hen oft vor der Her­aus­for­de­rung, die Pro­duk­ti­on eines Wirk­stoffs deut­lich aus­zu­wei­ten. Bei Erwei­te­rungs­pro­jek­ten die­ser Art ist häu­fig eine Ana­ly­se des Pro­duk­ti­ons­pro­zes­ses rat­sam. In einem Fall, in dem die Pro­duk­ti­on nach dem klas­si­schen Prin­zip des Batch­pro­zes­ses erfolg­te, hat die Pro­jekt­lei­tung für die Trenn­stu­fe die Umstel­lung auf ein kon­ti­nu­ier­li­ches Ver­fah­ren durch Ein­satz eines Druck­dreh­fil­ters vom Typ RPF P02 von BHS-Sont­ho­fen sowie die Auf­sto­ckung der Reak­tor­zahl empfohlen.
Das kon­ti­nu­ier­li­che Ver­fah­ren erzielt nun eine Pro­duk­ti­vi­täts­stei­ge­rung von rund 150 Pro­zent – bei einem Bruch­teil der Inves­ti­ti­ons­kos­ten im Ver­gleich zum bis­he­ri­gen Her­stel­lungs­pro­zess. Zudem hat die Umstel­lung des Fil­tra­ti­ons­schrit­tes auf einen kon­ti­nu­ier­li­chen Pro­zess die Aus­beu­te um knapp ein Drit­tel erhöht. Die Ren­ta­bi­li­tät des Pro­dukts ist also zusätz­lich gestie­gen: Das Online-Moni­to­ring des kon­ti­nu­ier­li­chen Fil­tra­ti­ons- und Wasch­pro­zes­ses führt zu einer erheb­lich gleich­mä­ßi­ge­ren Pro­dukt­qua­li­tät bei gleich­zei­ti­ger Reduk­ti­on der ein­ge­setz­ten Betriebsmittel.

Unge­nutz­tes Poten­zi­al im Batchprozess

Im Her­stel­lungs­pro­zess nach dem Batch-Prin­zip ging eine Men­ge unge­nutz­tes Poten­zi­al ver­lo­ren. So war die Wirk­stoff­pro­duk­ti­on im Reak­tor erheb­lich höher als die tat­säch­li­che Aus­beu­te nach der Trock­nung, weil mit dem Trüb­lauf der Anfangs­fil­tra­ti­on in der ein­ge­setz­ten Rühr­druck­nut­sche viel Wirk­stoff ver­wor­fen wur­de. Die­ses Poten­zi­al wur­de zu einem gro­ßen Teil im kon­ti­nu­ier­li­chen Pro­zess genutzt.
Als kon­ti­nu­ier­li­cher Pro­dukt­strom stell­te im kon­kre­ten Fall die dop­pel­te Men­ge Wirk­stoff für eine voll­kon­ti­nu­ier­li­che Trenn­stu­fe wie den BHS Druck­dreh­fil­ter mit einer akti­ven Fil­ter­flä­che von 0,5 m² nur eine gerin­ge Belas­tung dar. Der Druck­dreh­fil­ter ver­rin­gert im Ver­gleich zum Batch­sys­tem, das aus dem gesam­ten Fest­stoff einer Char­ge einen Fil­terku­chen bil­det, auch die Kuchen­stär­ke enorm. Das gene­riert einen erheb­lich gerin­ge­ren Kuchenwiderstand.

Redu­zie­rung des Wirk­stoff­ver­lusts auf weni­ger als 5 Prozent

Dank des dün­ne­ren Fil­terku­chens lässt sich der Fil­tra­ti­ons­druck soweit redu­zie­ren, dass eine opti­mier­te Ein­stel­lung für dau­er­haft hohe Per­for­mance gewähr­leis­tet wer­den kann. Außer­dem ist es mög­lich, ein deut­lich dich­te­res Fil­ter­me­di­um ein­zu­set­zen, das zu sofor­ti­gem Klar­lauf führt und die zuvor unver­meid­li­che Trüb­lauf­pha­se erüb­rigt – ein ent­schei­den­der Vor­teil bei der Nut­zung der kon­ti­nu­ier­li­chen Fil­tra­ti­on. Mit der Ver­hin­de­rung der Trüb­lauf­pha­se hat sich in dem Pro­jekt der Wirk­stoff­ver­lust gegen­über ursprüng­lich rund 25 Pro­zent auf weni­ger als 5 Pro­zent reduziert.
Bedingt durch den kom­pak­ten Auf­bau des Fil­terku­chens, die gerin­ge Kuchen­hö­he und die opti­mier­te Strö­mungs­füh­rung als idea­le Kol­ben­strö­mung gestal­tet sich die Wäsche des Fest­stof­fes zudem äußerst effek­tiv. Über ein zusätz­li­ches Online-Moni­to­ring der Wasch­fil­tra­te kann in kür­zes­ter Zeit ein opti­mier­ter Wasch­mit­tel­be­darf ermit­telt wer­den. Die Fol­ge: eine Ein­spa­rung an Löse­mit­teln von rund 20 Pro­zent, was nicht nur den gesam­ten Her­stel­lungs­pro­zess ent­las­tet, son­dern auch eine merk­lich sta­bi­ler ein­ge­stell­te Kris­tal­li­sa­ti­ons­stu­fe ermöglicht.
Dank opti­mier­ter Kuchen­wä­sche mit­tels Kol­ben­strö­mung lässt sich das Wasch­fil­trat kom­plett nut­zen. Auch an die­ser Stel­le führt die kon­ti­nu­ier­li­che Ver­ar­bei­tung in Ver­bin­dung mit Pro­zess Ana­ly­ti­schen Tech­no­lo­gien (PAT) zum effi­zi­en­te­ren Ein­satz der Betriebs­mit­tel, was sich in der Erhö­hung der Aus­beu­te nie­der­schlägt. Denn mit der Reduk­ti­on im Gesamt­lö­se­mit­tel­ver­brauch unter die Maxi­mal­be­las­tung muss nun kein Pro­dukt wie bei der Rühr­druck­nut­sche ver­wor­fen werden.