Mithilfe einer CFD-Simulation konnte die passende Anordnung der Düsen im Rohrverlauf bestimmt werden.
Fette Compacting hat zusammen mit Lechler und Merck ein innovatives, waschbares Airmanagement für Tablettenpressen entwickelt. Das System ermöglicht eine vollautomatische, validierbare Reinigung der Abluftrohre unter Containment-Bedingungen und setzt so neue Maßstäbe in puncto Sicherheit und Effizienz.
Containment, also das sichere Einschließen von Substanzen, ist in der pharmazeutischen Produktion unverzichtbar. Insbesondere bei hochaktiven Wirkstoffen ist der Schutz von Personal und Umwelt entscheidend. „Containment-Lösungen müssen heute mehr leisten als nur den Produktionsbereich abzuschotten“, erklärt Marcel Issmer, Gruppenleiter Platform Management bei Fette Compacting. „Moderne Konzepte betrachten den gesamten Prozess einer Anlage – von der Produktion über die Reinigung bis zur Wartung.“
Für hochaktive Substanzen setzt Fette Compacting auf bewährte High-Containment-Systeme mit vollautomatischer Reinigung aller wirkstoffexponierten Komponenten. Ein ausgeklügeltes Airmanagement sorgt für sichere Luftführung und zuverlässige Staubabsaugung. Die Reinigung der komplexen Luftleitungssysteme war bisher jedoch aufwendig. „Methoden wie das Fluten der Rohre verbrauchen viel Wasser, können Rückstände eventuell nicht vollständig entfernen oder erfordern manuelle Nacharbeit“, so Issmer. „Deshalb wollten wir eine bessere Lösung schaffen.“
Mit vereinten Kräften
Die Lösung entstand in enger Zusammenarbeit der drei Partner. Fette Compacting initiierte das Projekt als Containment-Experte. Lechler, bereits etablierter Lieferant für Waschdüsen, brachte seine Expertise in der Düsen- und Strömungstechnik ein. Boris Schmidt, Teamleiter Computer Aided Engineering bei Lechler, erläutert: „Unsere Aufgabe war es, das Düsenkonzept für die vollständige Reinigung der verzweigten Luftleitungen zu entwickeln. Dafür führten wir komplexe CFD-Simulationen durch.“
Merck stellte als einer von mehreren Testkunden die Anwendungsumgebung im neuen Launch and Technology Center (LTC) in Darmstadt zur Verfügung, wo in Zukunft hochaktive Medikamente unter strengsten Containment-Bedingungen hergestellt werden.
Simulationen zeigten, in welchem Winkel die rotierenden Pop-up-Düsen angeordnet sein müssen, um eine optimale Reinigung zu erzielen.
Digitaler Testlauf
Die von Lechler durchgeführten CFD-Simulationen spielten eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung. „Wir haben das gesamte Rohrsystem in 3D abgebildet und den Waschvorgang im Gegenstrom simuliert“, erklärt Schmidt. „Das heißt, wir haben analysiert, wie sich das Sprühwasser verhält, während gleichzeitig ein Luftstrom in die entgegengesetzte Richtung herrscht. So konnten wir sicherstellen, dass die Containment-Bedingungen auch während des Waschens aufrechterhalten bleiben.“ Die Simulationen untersuchten die vollständige Benetzung aller Oberflächen sowie den Abfluss des Waschwassers. Daraus konnte Lechler die optimale Anordnung und Positionierung von rotierenden Pop-up-Düsen bestimmen, die eine gleichmäßige, totraumfreie und ressourcenschonende Reinigung gewährleisten.
„Diese virtuellen Tests ermöglichten es uns, das Konzept frühzeitig zu verifizieren und die Entwicklungszeit deutlich zu verkürzen“, betont Issmer.
Von der Theorie in die Praxis
Im LTC von Merck wurde das waschbare Airmanagement in eine High-Containment-Anlage mit Tablettenpresse des Typs 2090i WiP integriert. Die Herausforderung bestand darin, den Waschprozess bis zum Eingang der Filtereinheit zu erweitern. Das bedeutet, dass eine Rohrlänge von ungefähr 30 Metern gewaschen werden musste – bei anderen Testkunden waren es bislang nur etwa zehn Meter. Um das zu ermöglichen, war unter anderem ein größerer Schaltschrank nötig, um mehr Waschdüsen steuern zu können.
Beim Testkunden Merck in Darmstadt wurden dünne Rohre an die Luftleitungen angebracht, um deren Reinigung zu ermöglichen.
Komplexe Technik, einfache Handhabung
Ein zentrales Ziel bei der Entwicklung war es, die Bedienung so einfach und sicher wie möglich zu gestalten. Deshalb ist die Steuerung vollständig in das Human-Machine-Interface der Tablettenpresse integriert. Der Bediener wählt das passende Waschprogramm aus und der gesamte Reinigungsprozess läuft vollautomatisch ab. „Stäube und hochaktive Partikel werden im Waschvorgang ganz ohne manuelle Eingriffe zuverlässig gebunden und entfernt“, betont Issmer.
Das sorgt nicht nur für eine einfache Handhabung, sondern reduziert auch die Fehleranfälligkeit und erhöht die Bedienersicherheit erheblich. Zudem werden sämtliche Prozessparameter lückenlos im Reinigungsprotokoll dokumentiert.
Vierfacher Nutzen auf einen Blick
- Erhöhte Bedienersicherheit: Keine manuellen Reinigungseingriffe und minimiertes Expositionsrisiko.
- Verbesserte Anlagenintegrität: Saubere Rohrleitungen erhöhen die Lebensdauer der Komponenten und vermeidet Kreuzkontamination.
- Ressourcenschonung: Geringerer Wasserverbrauch gegenüber dem Fluten.
- Validierbarkeit: Der automatisierte Prozess ist reproduzierbar und GMP-konform.
Branchenstandard von morgen
Das waschbare Airmanagement steht für Innovation durch Kooperation. Es verbindet maximale Sicherheit mit Effizienz und Nachhaltigkeit in einer Technologie, die für Tablettenpressen neuartig ist. „Bereits weitere Kunden möchten das System implementieren“, berichtet Issmer. „Das zeigt einmal mehr, wie wichtig interdisziplinäre Zusammenarbeit in der Pharmaindustrie ist.“