Kontrola procesów granulacji i suszenia w czasie rzeczywistym
Współczesna produkcja farmaceutyczna wymaga bezkompromisowej precyzji – każda partia produktu musi spełniać ściśle określone, rygorystyczne normy jakościowe. W odpowiedzi na potrzeby przemysłu, coraz większą rolę w zapewnianiu jakości odgrywa analiza in-line i on-line, a jednym z najbardziej obiecujących narzędzi jest spektroskopia w bliskiej podczerwieni (NIRs). W szczególności monitorowanie procesów granulacji i suszenia za pomocą NIRs umożliwia nieprzerwaną kontrolę krytycznych parametrów procesu (CPP) i krytycznych cech jakościowych (CQA).
Suszenie i granulacja – krytyczne procesy w drodze produkcji leku
Granulacja, zwłaszcza mokra, to jeden z najbardziej krytycznych etapów wytwarzania form stałych. W jej trakcie zmieniają się parametry takie jak wielkość cząstek, zawartość wilgoci, plastyczność czy ściśliwość masy – wszystkie one mają wpływ na przebieg procesu mieszania i końcową jakość tabletek.
Tradycyjne metody suszenia często opierają się na uprzednio ustalonym czasie cyklu. Zbyt krótki czas prowadzi do niepełnego wysuszenia, co wpływa na stabilność produktu, z kolei zbyt długie suszenie to niepotrzebne zużycie energii i ryzyko degradacji substancji czynnych.
Kontrola procesu in-line – inwestycja w przyszłość
Tradycyjna kontrola jakości oparta na analizie laboratoryjnej próbek wiąże się z wieloma ograniczeniami – jest czasochłonna, opóźnia informacje zwrotne o przebiegu procesu i niesie ryzyko niskiej reprezentatywności próbek. W przypadku procesów dynamicznych, takich jak granulacja czy suszenie, nawet kilkominutowe opóźnienie wyników ma znaczenie. Przejście na kontrolę in-line/on-line pozwala na ciągłe monitorowanie kluczowych parametrów bez potrzeby przerywania procesu czy transportu próbek do laboratorium. Analiza in-line eliminuje przestoje, pozwala natychmiast reagować na odchylenia i zwiększa ogólną efektywność operacyjną. Dodatkowo, ciągłe gromadzenie i archiwizowanie danych umożliwia dogłębną analizę procesu, wspiera podejście Quality by Design (QbD) oraz znacząco usprawnia dokumentację wymaganą przez systemy GMP i na potrzeby audytów.
NIRs – podstawowe informacje na temat techniki oraz kluczowe zalety
Spektroskopia w bliskiej podczerwieni (NIRs) to technika analityczna oparta na pomiarze pochłaniania promieniowania elektromagnetycznego w zakresie bliskiej podczerwieni, zazwyczaj od 780 do 2500 nm. W tym paśmie promieniowania zachodzą tzw. przejścia nadtonowe i kombinacyjne drgań cząsteczek, głównie wiązań C-H, O-H, N-H oraz S-H. Dzięki temu NIR pozwala na szybkie i nieniszczące analizowanie składu chemicznego próbek – zarówno stałych, jak i ciekłych czy proszków. Technika NIRs pozwala również na monitorowanie zmian w wielkości cząstek nawet gdy ich kompozycja chemiczna nie zmienia się. Wynika to z faktu, że większe cząstki powodują silniejsze rozpraszanie światła.
Spektroskopia w bliskiej podczerwieni (NIR) jest powszechnie stosowana do monitorowania różnorodnych procesów technologicznych, jednak w kontekście suszenia i granulacji oferuje dodatkowe korzyści, które nie są tak wyraźnie widoczne przy innych typach procesów.
- Bardzo dobrze widoczne pasmo wody – o ile modele ilościowe w NIRs są zazwyczaj budowane na podstawie całych widm, nie pojedynczych pików, to doskonała widoczność pasma wody w znaczący sposób wpływa na łatwość budowy modelu ilościowego, monitorującego stężenie wody w próbce
- Wrażliwość na zmianę wielkości cząstek – jak wspomniano wcześniej, NIRs pozwala na pośrednią obserwację wielkości cząstek, dzięki różnym stosunkom światła absorbowanego do światła rozproszonego, w zależności od wielkości cząstek. Jest to kluczowe w przypadku granulacji, gdzie informacja o wielkości cząstek jest niezbędna do określenia przebiegu procesu
Jak więc widać, spektroskopia w bliskiej podczerwieni to technika idealnie nadająca się do monitorowa obu procesów – należy jednak pamiętać, by w tym celu, wybrać odpowiedni spektrometr.
VIAVI MicroNIR PAT – Nowoczesne spektrometry bliskiej podczerwieni
Rodzina spektrometrów VIAVI MicroNIR PAT świetnie sprawdzi się do monitorowania procesów granulacji i suszenia. Opracowana przy współpracy z NASA, opatentowana technologia liniowego filtra zmiennego (LVF), pozwoliła zminimalizować wymiary urządzenia przy jednoczesnym zachowaniu dokładności pomiarów. Dzięki kompaktowej budowie, urządzenia można zamontować w wielu punktach granulatorów i suszarek, co zwiększa kompatybilność z wieloma liniami produkcyjnymi. Aparat VIAVI MicroNIR PAT-U łączy się z komputerem za pomocą kabla USB, a model PAT-W jest w pełni bezprzewodowy, co pozwala na zamontowanie go na ruchomych urządzeniach oraz w trudno dostępnym miejscach.
Oba urządzenia są wodo- i pyłoodporne, a wspomniana wcześniej technologia liniowego filtra zmiennego, umożliwiła uproszczenie budowy jednostki optycznej – w spektrometrach nie ma ruchomych części, laserów ani światłowodów. Zamiast tego, długowieczne lampy wolframowe są wykorzystywane do naświetlania próbek.
Nowoczesne oprogramowanie VIAVI MicroNIR Pro
Urządzenie może być sterowane za pomocą dołączanego bez dodatkowych opłat rozbudowanego oprogramowania VIAVI MicroNIR Pro. Jest to rozbudowane narzędzie umożliwiające monitorowanie procesów w czasie rzeczywistym na podstawie wcześniej utworzonych modeli chemometrycznych. W zależności od potrzeb, możliwe jest utworzenie modeli jakościowych, badających zmianę, oraz ilościowych, badających stężenie wody lub innego analitu. Oprogramowanie jest w pełni zgodne z normami 21CFR Part 11, a walidacja analiz NIR zgodnie z zasadami wytyczonymi w Farmakopei jest niezwykle prosta.
Wedle potrzeb użytkownika, urządzenie można zsynchronizować z istniejącymi systemami sterowania takimi jak monitoOPC/Modbus, co pozwala na wdrożenie go w środowiskach SCADA czy MES.
Korzyści z wdrożenia analizy NIRs w kontroli procesów
- Skrócenie czasu cykli produkcyjnych – procesy kończone są w idealnym momencie, bez zbędnych rezerw czasowych.
- Poprawa jednorodności produktów – monitorowanie mieszania i wilgoci pozwala osiągnąć stałą jakość między partiami.
- Zwiększenie zgodności z GMP – rejestrowane dane wspierają audyty i dokumentację jakościową.
- Automatyzacja i odciążenie personelu KJ – mniej analiz offline, mniej błędów ludzkich.
- Możliwość ciągłego doskonalenia procesu (CPV, QbD) – dane z NIRs są źródłem wiedzy do lepszego projektowania i optymalizacji produkcji.
Podsumowanie
Wdrożenie spektroskopii NIR do monitorowania procesów granulacji i suszenia to realna szansa na poprawę efektywności, jakości i zgodności produkcji farmaceutycznej. VIAVI MicroNIR PAT to rozwiązanie, które dzięki swojej kompaktowej konstrukcji, elastyczności integracji i precyzji działania z powodzeniem wpisuje się w potrzeby nowoczesnych zakładów farmaceutycznych.
Jeśli Twoja firma szuka narzędzi, które pomogą w realizacji strategii PAT i QbD, a jednocześnie przyniosą realne oszczędności i usprawnienia – spektrometry VIAVI MicroNIR PAT to inwestycja, która się opłaci