بشکه پیچ دوقلو دارویی برای HME: راهنمای خریدار

1. چرا بشکه در اکستروژن مذاب داغ دارویی مهم است

حل حلالیت دارو فقط یک مشکل فرمولاسیون نیست. این نیز یک مشکل سخت افزاری است - و بشکه جایی است که سخت افزار یا فرآیند را نگه می دارد یا بی سر و صدا آن را خنثی می کند.

اکستروژن مذاب داغ یک فرآیند بدون حلال و پیوسته است که مواد دارویی فعال کریستالی (APIs) را به پراکندگی‌های جامد آمورف درون یک ماتریس پلیمری تبدیل می‌کند. نتیجه انحلال سریعتر و فراهمی زیستی بهتر است. این موضوع هر سال اهمیت بیشتری دارد:تحقیقات منتشر شده در Molecular Pharmaceuticsتخمین می‌زند که تقریباً 40 تا 70 درصد از موجودات شیمیایی جدیدی که وارد خط لوله دارو می‌شوند، محلول کمی در آب هستند.

در داخل یک خط HME، بشکه پیچ دوقلو یک ظرف غیرفعال نیست. این مکانی است که در آن انتقال حرارت، فشار و اختلاط شدید به طور همزمان اتفاق می‌افتد، در سراسر مناطق پردازش مهندسی شده به یک پروفایل حرارتی خاص. مورفولوژی API می تواند در عرض چند ثانیه از کریستالی به آمورف تغییر کند - و هندسه حفره، متالورژی و کنترل دمای منطقه به منطقه تعیین می کند که آیا این تبدیل در سراسر دسته یا تکه تکه است. انحرافات کوچک در تلورانس‌های بشکه، گرادیان‌های حرارتی محلی را معرفی می‌کنند که یا API را تخریب می‌کنند یا پراکندگی‌های ناسازگاری ایجاد می‌کنند، که هیچ کدام از ممیزی کیفیت جان سالم به در نمی‌برند.

تصمیمات سخت افزاری که در پی می آیند - چرخش همزمان در مقابل چرخش مخالف، انتخاب آلیاژ، پرداخت سطح، مدولار در مقابل یک تکه - از این واقعیت ناشی می شود. حقبشکه پیچ دوقلو موازیساخته شده با نقشه درست همان چیزی است که یک فرمول در حال توسعه را به یک محصول تجاری قابل تکرار تبدیل می کند.

2. چرا هندسه پیچ دوقلو چرخشی غالب است؟

دو مشکل انتخاب هندسه را در داروسازی HME سوق می دهد: رکود مواد و قرار گرفتن در معرض حرارتی ناهموار. پیچ های دوقلوی در هم تنیده همزمان هر دو را حل می کنند، به همین دلیل است که بر پیکربندی اکسترودرهای درجه دارویی تسلط دارند.

مزیت مکانیکی تعیین کننده عمل خود پاک کن است. با چرخش هر دو پیچ در یک جهت و درهم آمیختن پروازها، هر پیچ به طور مداوم سطح دیگری را پاک می کند. مواد در نقاط مرده انباشته نمی شوند، در مقابل دیوارهای داغ باقی نمی مانند و فرصتی برای تخریب قبل از رسیدن به قالب ندارند. با توجه بهکار به نقل از Chemical Engineering Progress / AIChEبشکه های دو مارپیچ با چرخش عمل خود پاک شوندگی را انجام می دهند که مناطق راکد را به حداقل می رساند و یک توزیع زمان اقامت باریک (RTD) ایجاد می کند.

چرا RTD باریک اینقدر اهمیت دارد؟ RTD مدت زمانی را که بسته‌های مواد منفرد در داخل بشکه می‌گذرانند اندازه‌گیری می‌کند. یک RTD گسترده به این معنی است که برخی از مواد در حالی که قسمت‌های دیگر نشسته و بیش از حد گرم می‌شوند عبور می‌کنند - به عبارت دیگر، قرار گرفتن در معرض حرارتی غیرقابل پیش‌بینی. برای APIهای حساس به گرما، این یک نگرانی مستقیم ایمنی است، زیرا بخش طولانی مدت می تواند قبل از خروج کاهش یابد. یک RTD باریک کل دسته را در تاریخچه حرارتی یکسانی نگه می‌دارد، که تنها مبنایی است که حتی بر اساس آن تکرارپذیری دسته به دسته امکان‌پذیر است.

طرح‌های چرخشی هم‌زمان از نقاط حساس موضعی که پیچ‌های ضد چرخش می‌توانند ایجاد کنند، جلوگیری می‌کند. هندسه ضد چرخش مناطق فشار بالا را بین پروازها تشکیل می دهد و گرمای اصطکاکی را به طور ناموزون متمرکز می کند. برای ترکیب پلیمری کالایی که می تواند قابل قبول باشد. برای داروسازی HME معمولا اینطور نیست. مزایای هندسه چرخشی همزمان برای خط عبارتند از:

• خودکشی مداوم:پروازهای درهم تنیده مانع از چسبیدن مواد غنی از API به دیواره بشکه و پختن در برابر آنها می شود.
• اختلاط توزیعی یکنواخت:درگیری یکنواخت پیچ، API را به طور یکنواخت در ماتریس پلیمری پراکنده می کند و انحلال را قابل پیش بینی می کند.
• برش قابل تنظیم:هندسه چرخشی هم‌زمان به فرمول‌سازان اجازه می‌دهد انرژی مکانیکی را به داخل یا خارج کنند - که هنگام متعادل کردن برش و گرما برای یک API شکننده حرارتی ضروری است.

3. مدیریت حرارتی - مدیریت گرما بدون تخریب API

مدیریت حرارتی احتمالاً مهم‌ترین چالش مهندسی در داروسازی HME است. اشتباه بگیرید و حتی یک هندسه پیچ کاملاً انتخاب شده API را ذخیره نمی کند.

گرما در یک سیستم دو مارپیچ همزمان از دو منبع می آید: بخاری های بشکه ای خارجی و برشی اصطکاکی که پیچ های دوار در مذاب قرار می دهند. این دو منبع انرژی باید در برابر یکدیگر کالیبره شوند، نه اینکه ساده لوحانه خلاصه شوند. برش زیاد در دماهای بالا تنش حرارتی را ترکیب می‌کند، که دقیقاً شرایطی است که APIهای حساس به رطوبت یا APIهای حساس به رطوبت نمی‌توانند آن را تحمل کنند.

ساختار قطعه بندی شده بشکه چیزی است که این کالیبراسیون را ممکن می کند. هر ناحیه در امتداد طول بشکه یک دمای کنترل شده مستقل دارد، بنابراین فرآیند می تواند گرما را به آرامی در مناطق اولیه افزایش دهد، آن را در مناطق اختلاط ثابت نگه دارد، و گاهی اوقات آن را در نزدیکی قالب به پایین بکشد. فناوری دارویی اشاره می کند کهطراحی مدولار بشکه های دو مارپیچ امکان کنترل دقیق بر زمان ماند و تنش برشی را فراهم می کند که برای پردازش ترکیبات دارویی حساس به حرارت بسیار مهم است.این کنترل منطقه به منطقه چیزی است که سخت افزارهای دارویی مناسب را از بشکه های صنعتی عمومی جدا می کند.

خطری که برای تماشا وجود دارد، نقاط داغ محلی است - مناطق کوچکی که مواد در مقابل دیوار بشکه راکد می‌شوند و از آستانه تخریب خود می‌گذرند، حتی زمانی که دمای متوسط ​​منطقه خوب باشد. اختلاط و انتقال عناصری که مواد را در حرکت مداوم در منطقه مذاب نگه می‌دارند، مانع از این می‌شوند. انتقال عناصری که با مشخصات L/D و ویسکوزیته فرمول مطابقت دارند، بخشی از مهندسی مشابه هستند، به همین دلیل است که پیچ و بشکه به جای جدا از هم نقل قول شده اند.

4. مواد: چرا فولاد ضد زنگ 316L پیش فرض داروسازی است

انتخاب مواد از نظر اهمیت در کنار هندسه پیچ قرار دارد - آلیاژ را اشتباه بگیرید و هر تصمیم بالادستی با خطر آلودگی لغو می شود.

آلیاژهای صنعتی استاندارد برای محیط های دارویی ساخته نمی شوند. فولاد کربنی و ضد زنگ درجه پایین تر در برابر پلیمرهای اسیدی، APIهای رطوبت سنجی، و عوامل تمیزکننده تهاجمی که به طور معمول در HME و دانه بندی مرطوب ظاهر می شوند، خوردگی می کنند. محصولات فرعی خوردگی به آلاینده تبدیل می شوند. در یک محیط تنظیم شده، حتی آلودگی عناصر کمیاب دلیلی برای رد دسته یا یک مشاهده نظارتی است.

فولاد ضد زنگ 316L پاسخ است. "L" - محتوای کربن کم - باعث کاهش بارش کاربید در مناطق جوش می شود که معمولاً خوردگی شروع می شود. فراتر از آن، محتوای مولیبدن 316L از ایجاد حفره های کلرید محافظت می کند، که هر زمان که مواد پاک کننده یا مواد کمکی یون های هالید را وارد بشکه کنند، اهمیت دارد. این سازگاری شیمیایی به همین دلیل است که 316L به استاندارد دارویی واقعی تبدیل شده است که در سراسر جهان ذکر شده استادبیات HME دارویی.

پرداخت سطح رشته دیگر است. سطوح تماس درجه دارویی معمولاً میانگین زبری داخلی (Ra) را در 0.8 میکرومتر یا کمتر از آن هدف قرار می‌دهند، که این چیزی است که اعتبار سنجی تمیز کردن در محل (CIP) و استریل کردن در محل (SIP) را امکان‌پذیر می‌کند. سطوح ناهموار دارای بیوفیلم میکروبی و API باقیمانده هستند. سطوح تمیز این کار را انجام نمی دهند. الکتروپولیش پس از ماشینکاری دقیق، سطح را به صورت ریز قله‌های بیشتری از بین می‌برد و سطحی را ایجاد می‌کند که در برابر چسبندگی مقاومت می‌کند و از چرخه‌های تمیز کردن مکرر دوام می‌آورد.

EJS شاملSS316 و SS304در گزینه های استاندارد فولاد پایه برای هر دوبشکه های پیچ دوقلو موازیوبشکه های پیچ دوقلو مخروطی. کاتالوگ همچنین 38CrMoAlA، 34CrAlNi7، 31CrMoV9، 40Cr، 42CrMo، و SKD61 را برای وظایف غیر دارویی فهرست کرده است. گزینه های تصفیه سطح شامل نیتریدینگ، سخت شدن از طریق، آبکاری کروم سخت، و دو فلزی است - مبادلات موجود در آنجا به تفصیل در این مقاله پوشش داده شده است.راهنمای دو فلزی در مقابل نیترید. به طور خاص برای یک بشکه پیچ دوقلو دارویی، تصمیم آلیاژ به طور کلی روی 316L با فضای داخلی برقی شده قرار می‌گیرد و هدف نهایی سطح توسط نیازهای اعتبارسنجی خود خریدار هدایت می‌شود.

5. طراحی بشکه مدولار برای خطوط چند فرمولاسیون

خطوط اکستروژن دارویی مدرن به ندرت تک منظوره هستند. یک بشکه مدولار - که از بخش‌هایی که می‌توان آنها را دوباره پیکربندی کرد جمع‌آوری شده است - چیزی است که به یک خط اجازه می‌دهد تا چندین محصول دارویی را بدون بازسازی پلت فرم هر بار که فرمول تغییر می‌کند پوشش دهد.

بشکه های یک تکه از نظر مکانیکی ساده تر هستند و جای خود را دارند. اما زمانی که یک فرمول تغییر می کند - مثلاً از پلی وینیل استات با ویسکوزیته بالا به HPMC-AS با ذوب پایین تر - بشکه های قطعه بندی شده با آسترهای قابل تعویض به مهندسان اجازه می دهند مناطق آسیب دیده را به جای کل مجموعه عوض کنند. این باعث می شود زمان خرابی و هزینه سرمایه قابل مدیریت باشد، به ویژه زمانی که چندین فرمول در یک خط مشترک هستند. همانطور کهتحقیق منتشر شده در PMCتایید می‌کند که اکسترودرهای دو پیچ APIها را با پلیمرهای ترموپلاستیک در سطح مولکولی از طریق ترکیب گرما و انرژی مکانیکی ترکیب می‌کنند - فرآیندی که به اندازه کافی حساس است که تخریب جزئی بشکه می‌تواند کیفیت پراکندگی را به خطر بیندازد.

نسبت L/D بشکه - طول کل تقسیم بر قطر - تعیین می کند که ماتریس قبل از قالب چقدر به طور کامل مخلوط شود. L/D طولانی‌تر، اغلب 40:1 و بالاتر، زمان ماندگاری طولانی‌تری می‌دهد و مسیری برای پراکندگی APIهای کم محلول در حامل‌های پلیمری متراکم‌تر است. L/D کوتاه‌تر برای ترکیبات حساس به گرما مناسب است، جایی که قرار گرفتن در معرض حرارتی طولانی مدت خود خطر دارد. پیکربندی L/D در برابر فرمول، همراه با طرح منطقه مناسب، نحوه تنظیم شدت اختلاط بدون طراحی مجدد اکسترودر است.

دانه بندی مرطوب و اکستروژن مذاب داغ نیز به پیکربندی های مختلف بشکه نیاز دارند. دستگاه های دانه بندی مرطوب به پورت های تزریق مایع، آب بندی های مقاوم در برابر رطوبت و مناطق دمای پایین تر نیاز دارند. HME به منطقه بندی حرارتی دقیق و مقاومت در برابر فشار مذاب نیاز دارد. یک پلت فرم بشکه ای مدولار می تواند هر دو را حمل کند، و این همان چیزی است که آن را به یک دارایی استراتژیک تبدیل می کند زیرا خط لوله متنوع می شود.

6. معیارهای انتخاب برای مجمع بشکه ای با درجه دارویی

انتخاب یک بشکه پیچ دوقلو دارویی جایی است که استراتژی با فایل تدارکات مطابقت دارد. سه معیار غیرقابل مذاکره تصمیم گیری می کنند:

• ابتدا هندسه چرخشی خود پاک شونده.پیکربندی که مناطق مرده را سرکوب می کند، RTD را کنترل می کند و از تخریب API موضعی جلوگیری می کند. برای ترکیبات حساس به حرارت این اختیاری نیست.
• فولاد ضد زنگ 316 لیتر در هر سطح تماس، با فضای داخلی برقی.قبل از تایید، گواهینامه آلیاژ کامل را از سازنده دریافت کنید. بررسی کنید که گواهی با شماره حرارت قطعه مطابقت داشته باشد.
• ماژولاریت از ابتدا ساخته شده است.یک سیستم بشکه مدولار با بخش‌های قابل تعویض از خط در برابر تغییرات فرمول‌بندی آتی بدون تحمیل چرخه سرمایه جدید محافظت می‌کند.

تیم‌های تدارکاتی که این سه مورد را به‌عنوان الزامات پایه در نظر می‌گیرند - به جای اولویت‌های قابل مذاکره - معمولاً موارد نظارتی کمتر و افزایش سریع‌تر را گزارش می‌کنند. تامین‌کننده‌ای که می‌تواند هر سه را با مداراهای مستند و مواد قابل ردیابی تحویل دهد، جایی است که تصمیم سخت‌افزاری به یک نتیجه تجاری تبدیل می‌شود.

7. منبع یابی بشکه های پیچ دوقلو سفارشی برای Pharma HME از EJS

یک کلمه در مورد آنچه که EJS واقعاً انجام می دهد و نمی کند. EJS یک تولید کننده پیچ و بشکه مستقر در ژوشان چین است که از سال 1992 بشکه های پیچ اکستروژن و تزریق را می سازد. EJSنهفروشنده تجهیزات دارویی کلید در دست است و گواهینامه های دارویی خاص مانند بسته های GMP یا سیستم های CIP/SIP از پیش تأیید شده را ندارد. خریدارانی که در داروسازی فعالیت می‌کنند، برنامه‌های صلاحیت خود را اجرا می‌کنند – آنچه EJS به آن کمک می‌کند سخت‌افزار پیچ سفارشی و بشکه‌ای است که این برنامه‌ها مشخص می‌کنند.

در این محدوده، EJS می‌سازد:

• بشکه های پیچ دوقلو موازیاز سوراخ Ø20 تا Ø250 میلی متر، تا طول 10 متر
• بشکه های پیچ دوقلو مخروطیاز 30/70 تا 188/330 میلی متر
• ساخت سفارشی در فولاد پایه SS316 یا SS304، در کنار گریدهای فولاد آلیاژی و نیتریدینگ استاندارد
• اهداف پرداخت سطح به ازای هر مشخصات خریدار، از جمله فضای داخلی صیقلی مناسب برای وظایف با قابلیت تمیز کردن بالا
• هندسه جایگزین مهندسی معکوس برای اکسترودرهای دو پیچ OEM موجود، زمانی که یک نقشه یا نمونه ارائه می شود

چه یک نقل قول تمیز از EJS از یک خریدار دارو نیاز دارد: ساخت و مدل دستگاه (یا طراحی اصلی). قطر پیچ، L/D و طول. حامل رزین یا پلیمر؛ فولاد پایه و پرداخت سطح مورد نیاز؛ و تمیزی پذیری یا نیازهای نهایی خود خریدار. با در دست داشتن آن، EJS یک مظنه را در یک روز کاری صادر می کند. برای بررسی هر تامین کننده مستقر در چین قبل از تعهد به ساخت،چک لیست خریدارچک‌های کارخانه در مقابل معامله‌گر را بررسی می‌کند که بیشترین اهمیت را دارد.

8. سوالات متداول