PharmControl - Effiziente Regelung kontinuierlicher pharmazeutischer Produktionslinien

Obwohl viele in der pharmazeutischen Industrie verwendeten Anlagenkomponenten einen kontinuierlichen Betrieb prinzipiell erlauben, wird ein Großteil der Produktionsprozesse bis heute batchweise betrieben. Die Qualität der Zwischen- und Endprodukte wird dabei durch eine zeit- und kostenintensive Analyse von Stichproben im Labor kontrolliert. Dieser Ansatz führt zu großen Ausschussmengen. Außerdem werden die Prozessrouten und Endpunkte mit Hilfe von empirischem Prozesswissen festgelegt, was ebenfalls zeitaufwändig ist. Die gefundenen Einstellungen sind zudem nicht unmittelbar auf andere Prozesse übertragbar. Eine kontinuierliche Prozessführung in Verbindung mit In-Prozesskontrolle, sowie der Einsatz einer Prozessregelung bieten gegenüber der konventionellen Produktionsweise wesentliche Vorteile: Da die Produktionsmenge durch die Produktionszeit bestimmt wird, kann auf einen Scale-Up von der Laboranlage auf die Produktionsanlage verzichtet werden. Dadurch verkürzt sich die Zeit von der Entwicklung des Prozesses bis zur Produktion und Vermarktung, und somit erhöht sich die Dauer der Patentexklusivität. Die Produktionsanlagen können kompakter aufgebaut werden, was deren Platzbedarf und die Investitionskosten verringert. Durch die kürzeren Transportwege und den Entfall der Zwischenlagerung gibt es weniger Einflüsse, die die Produktqualität verschlechtern, wie z.B. Segregation. Der Einsatz von Prozessanalytik (PAT) direkt im Produktionsprozess, der auch durch Empfehlungen der U.S. Food and Drug Administration (FDA) vorangetrieben wird, ermöglicht die Messung kritischer Prozessgrößen. Dadurch kann beim Auftreten von Abweichungen mit Hilfe geeigneter Strategien (beispielsweise durch Ausschleusen von Material, das die Spezifikation nicht erfüllt) reagiert werden. Auch der Einsatz von Regelungskonzepten wird damit ermöglicht, wodurch unmittelbar auf Abweichungen der gemessenen Qualitätsattribute reagiert werden kann, wodurch die Produktqualität verbessert wird. Ziel des vorgeschlagenen Projektes ist die Realisierung einer flexiblen kontinuierlichen Produktionslinie zur Herstellung von Tabletten aus schmelzextrudierten Pellets oder über direkte Kompaktierung aus pulverförmigen Rohstoffen im industriellen Maßstab. Dabei werden mechanistische Prozessmodelle für ein modellprädiktives Regelungskonzept entwickelt. Dieser systematische Zugang ermöglicht die Übertragung der entwickelten und realisierten Konzepte auch auf andere kontinuierliche Produktionslinien. Die im Rahmen des Projektes erstellten mechanistischen Modelle erlauben die Durchführung von Simulationsstudien, wodurch die Zeit zur Anlageninbetriebnahme einer Anlage wesentlich reduziert wird. Der vorgeschlagene Ansatz ermöglicht durch die Realisierung eines geregelten, vollautomatisierten kontinuierlichen Produktionsprozesses, die Produktqualität zu erhöhen und den Ausschuss zu reduzieren. Dies führt zu höherer Flexibilität, Effizienz und geringeren Produktionskosten. Das Prozessverständnis, welches im Rahmen der risikobasierten Prozessanalyse und der Modellbildung gewonnen wird, rundet das Konzept einer effizienten und ressourcenorientierten Prozessführung ab.