โซลูชันการป้องกันการรั่วไหลและการควบคุมการปนเปื้อนสำหรับเครื่องผสมอิมัลชันแรงเฉือนสูงแบบติดตั้งด้านล่าง

ในกระบวนการผลิตแบบดาวน์สตรีมของชีวเภสัชภัณฑ์ การรักษาความเป็นหมันอย่างสมบูรณ์ในระหว่างการผสมสารเตรียมของเหลว วัคซีน และอิมัลชันเป็นข้อกำหนดด้านกฎระเบียบหลัก การกำหนดค่าการกวนแบบขับเคลื่อนจากด้านบนแบบมาตรฐานมีความเสี่ยงทางวิศวกรรมโดยธรรมชาติ ซึ่งส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการสึกหรอของซีลไดนามิกภายใต้ความผันผวนของแรงดัน และการเคลื่อนที่ลงมาของเศษจากบรรยากาศหรือกลไกจากชุดขับเคลื่อนที่อยู่เหนือถัง

เพื่อกำจัดพาหะของการปนเปื้อนในล็อตเหล่านี้ โรงงานเภสัชกรรมสมัยใหม่กำลังเปลี่ยนไปใช้ระบบอิมัลชันแรงเฉือนสูงแบบติดตั้งด้านล่าง โซลูชันทางเทคนิคนี้ปรับเปลี่ยนพลศาสตร์ของไหลและขอบเขตการซีลของถังใหม่ โดยนำเสนอแนวทางที่พร้อมสำหรับการตรวจสอบความถูกต้องสำหรับการกักเก็บและการรับประกันความเป็นหมันตามข้อกำหนดของ FDA และ EU GMP Annex 1 อย่างเคร่งครัด

การประเมินความเสี่ยงของเรขาคณิตการขับเคลื่อนแบบติดตั้งด้านบนเทียบกับแบบติดตั้งใต้ถัง

จุดอ่อนที่สำคัญในการแปรรูปของเหลวแบบปลอดเชื้อคือตำแหน่งทางกายภาพของชุดขับเคลื่อนเชิงกล ระบบแบบติดตั้งด้านบนวางมอเตอร์ ชุดเกียร์ทด และอ่างเก็บน้ำมันหล่อลื่นไว้เหนือช่องว่างเหนือผลิตภัณฑ์ที่เปิดอยู่โดยตรง ข้อเสียทางกายภาพ ได้แก่:

• การตกของอนุภาคเนื่องจากแรงโน้มถ่วง: ฝุ่นโลหะขนาดเล็กจากการเสียดสีของแบริ่งหรือน้ำมันรั่วซึมสามารถเคลื่อนที่ลงมาตามเพลาที่ยาว ซึ่งเลี่ยงแหวนเบี่ยงและตกลงไปในสูตรผสมโดยตรง
• การเยื้องศูนย์ของเพลาและความล้มเหลวของซีล: เพลาที่ยาวและไม่มีตัวนำทางจะแสดงการเบี่ยงเบนในระดับจุลภาค (run-out) เมื่อทำงานที่ความเร็วสูง การเบี่ยงเบนนี้ทำให้เกิดรูปแบบการสึกหรอที่ไม่สม่ำเสมอบนซีลเชิงกล ซึ่งในที่สุดจะทำลายขอบเขตที่ปลอดเชื้อ
• ด้วยการย้ายโครงสร้างพื้นฐานของชุดขับเคลื่อนไปไว้ใต้ถังทางกายภาพ สถาปัตยกรรมแบบติดตั้งด้านล่างจึงใช้ชุดเพลาที่สั้นและมีความแข็งแกร่งสูง เมื่อทำงานที่ความเร็ว 2800–2900 รอบต่อนาที การออกแบบเพลาสั้นนี้ช่วยขจัดเรโซแนนซ์ของโครงสร้างและแยกช่องว่างเหนือถังส่วนบนออกจากชิ้นส่วนเคลื่อนที่เชิงกลอย่างสมบูรณ์ ป้องกันการปนเปื้อนทุติยภูมิที่เกิดจากแรงโน้มถ่วง

การแยกแบบสุญญากาศผ่านซีลคู่กั้นและชุดขับเคลื่อนแม่เหล็กแบบไร้ซีล

เพื่อป้องกันการรั่วไหลของวัสดุและการเข้ามาของจุลินทรีย์จากภายนอกระหว่างการทำงานภายใต้แรงดันหรือการไล่อากาศภายใต้สุญญากาศลึก โซลูชันแบบติดตั้งด้านล่างมีอินเทอร์เฟซการกักเก็บที่มีความสมบูรณ์สูงสองแบบที่แตกต่างกันซึ่งปรับให้เหมาะกับเกณฑ์การประมวลผลทางชีวเภสัชภัณฑ์เฉพาะ

อินเทอร์เฟซแบบมีแรงดันพร้อมซีลคู่กั้น

• สำหรับโพลิเมอร์ชีวภาพที่มีความหนืดสูงหรือสูตรผสมที่ต้องการอิมัลชันแรงเฉือนสูงที่แข็งแกร่ง ระบบจะใช้ซีลเชิงกลคู่แบบแอคทีฟ โดยได้รับการสนับสนุนจากถังปรับสมดุลแรงดันอิสระ วงจรของเหลว屏障จะรักษาความแตกต่างของแรงดันบวกคงที่เมื่อเทียบกับของเหลวในกระบวนการภายใน ระบบซีลคู่กั้นนี้รับประกันว่าหากเกิดการสึกหรอของซีล ของเหลว屏障ที่ปลอดเชื้อจะเคลื่อนที่เข้าด้านใน แทนที่จะปล่อยให้ล็อตรั่วไหลออกหรืออากาศจากสิ่งแวดล้อมที่ไม่ผ่านการฆ่าเชื้อเข้าไป แม้ภายใต้ภาระความร้อนต่อเนื่องที่สูงถึง 160°C

ชุดขับเคลื่อนแบบคัปปลิ้งแม่เหล็กแบบไม่มีการรั่วไหล

สำหรับสารเตรียมของเหลวที่ปลอดเชื้อเป็นพิเศษ ผลิตภัณฑ์เลือด หรือสูตรยาฉีดที่เป็นพิษ ซีลไดนามิกสามารถถูกแทนที่ทั้งหมดด้วยชุดขับเคลื่อนแบบคัปปลิ้งแม่เหล็กแบบไร้ซีล แรงบิดของมอเตอร์ถูกส่งผ่าน shrouds ฉนวน SS316L ที่เชื่อมสนิทและคงที่ผ่านสนามแม่เหล็กที่ซิงโครไนซ์กัน เนื่องจากไม่มีการเจาะเพลาทางกายภาพผ่านผนังถัง ความเสี่ยงของการสึกหรอของซีล ความร้อนเสียดทานของบรรจุภัณฑ์ และการเชื่อมต่อของจุลินทรีย์จึงถูกออกแบบให้ออกจากระบบ ทำให้เกิดการกักเก็บแบบสุญญากาศสัมบูรณ์อย่างแท้จริง

เส้นทางการไหลทางวิศวกรรมเพื่อการกู้คืนผลิตภัณฑ์และการระบายออก 100%

ความเมื่อยล้าของวัสดุและการตกค้างของสารตกค้างภายในเครื่องจักรแปรรูปเป็นปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดการสะสมของสิ่งปนเปื้อนทางชีวภาพและการปนเปื้อนข้ามระหว่างล็อต เครื่องผสมทางอุตสาหกรรมมาตรฐานมักจะทิ้งช่องของเหลวไว้รอบพอร์ตระบายที่ต่ำที่สุดหรือภายในตัวเรือนโรเตอร์-สเตเตอร์

เครื่องผสมอิมัลชันแรงเฉือนสูงแบบติดตั้งด้านล่างจัดการกับปัญหานี้ผ่านการบูรณาการทางเรขาคณิตอย่างสมบูรณ์กับรูปทรงโค้งด้านล่างสุดของถัง ภายใต้อิทธิพลรวมของแรงโน้มถ่วงและการดูดที่เกิดจากโรเตอร์ความเร็วสูง ปริมาตรของเหลว 100% จะถูกดึงผ่านสนาม剪切อย่างต่อเนื่อง การตั้งค่านี้ช่วยขจัดโซนตายของไฮดรอลิกและช่วยให้การออกแบบการไหลของของเหลวเฉพาะกระบวนการสองแบบ:

• การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันในสถานที่ (การกำหนดค่า BOFRD2): การออกแบบนี้ทำการกระจายตัวแบบแรงเฉือนสูงและการปรับขนาดอนุภาคภายในขอบเขตถังเฉพาะที่ โดยใช้การกำหนดค่า เครื่องผสมสารให้เป็นเนื้อเดียวกันแบบหมุนเวียนภายในแบบติดตั้งด้านล่าง ของเหลวจะทำงานภายในเมทริกซ์ภายในโดยไม่มีท่อภายนอกหรือการเชื่อมต่อเสริม พื้นที่ผิวสัมผัสของเหลวลดลง อำนวยความสะดวกในโปรโตคอลการล้างพื้นที่ที่รวดเร็วขึ้น และบรรลุการกู้คืนผลิตภัณฑ์เกือบทั้งหมด
• การถ่ายโอนในวงปิด (การกำหนดค่า BOFRD1): สำหรับกระบวนการที่ต้องการการเฉือนแบบอินไลน์อย่างต่อเนื่องข้ามถังหลายใบหรือการถ่ายโอนอัตโนมัติแบบครั้งเดียว การกำหนดค่าแบบอินไลน์จะรวมท่อวงจรภายนอกที่ถูกสุขลักษณะและสามารถระบายออกได้เต็มที่ โดยการรวม เครื่องผสมแบบอินไลน์ติดตั้งด้านล่าง ที่มีประสิทธิภาพสูงเข้ากับเลย์เอาต์ อุปกรณ์จะทำงานทั้งเป็นเครื่องผสมสารให้เป็นเนื้อเดียวกันแบบแรงเฉือนสูงและปั๊มส่งที่ถูกสุขลักษณะ โดยสร้างแรงดัน discharge สูงถึง 0.40 MPa และความสามารถในการหมุนเวียนสูงถึง 120 ตัน/ชั่วโมง ฟังก์ชันคู่นี้ช่วยลดความจำเป็นในการใช้ปั๊มถ่ายโอนเสริม ลดจำนวนข้อต่อและวาล์วที่ถูกสุขลักษณะทั้งหมดในห้องคลีนรูม

เส้นทางการไหลของของเหลว CIP/SIP ที่พร้อมสำหรับการตรวจสอบความถูกต้อง

วงจรการฆ่าเชื้ออัตโนมัติต้องสามารถตรวจสอบได้ง่ายภายใต้แนวทางด้านกฎระเบียบ การถอดประกอบอุปกรณ์กระบวนการด้วยตนเองจะทำลายขอบเขตที่ปลอดเชื้อ ทำให้เกิดข้อผิดพลาดของมนุษย์และเชื้อโรคในบรรยากาศ

โปรไฟล์ภายในของระบบติดตั้งด้านล่างเหล่านี้ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกลไกการทำความสะอาดในสถานที่ (CIP) ช่องทางการทำความสะอาดภายในโดยเฉพาะจะนำสารละลายล้างแรงดันสูงผ่านแกนกลางของหัวผสมอิมัลชัน โดยการให้โรเตอร์ทำงานที่ความเร็วต่ำที่ตั้งโปรแกรมไว้ระหว่างรอบ CIP แรงเหวี่ยงจะชะล้างสารทำความสะอาดผ่านช่องว่างขนาดเล็กระหว่างโรเตอร์และสเตเตอร์ ทำให้มั่นใจได้ถึงการทำความสะอาดด้วยสารเคมีที่ reproducible โดยไม่ต้องถอดประกอบด้วยตนเอง

สำหรับการฆ่าเชื้อในสถานที่ (SIP) ชุดประกอบแบบครบวงจรทั้งหมด—ซึ่งสร้างจาก SS316L คาร์บอนต่ำคุณภาพสูงที่มีพื้นผิวขัดเงาด้วยไฟฟ้า (<0.4 μm Ra)—สามารถทนต่อรอบการฆ่าเชื้อด้วยไอน้ำอิ่มตัวที่สูงกว่า 121°C ซีลอีลาสโตเมอร์ (EPDM ที่เป็นไปตามข้อกำหนด FDA, ซิลิโคน หรือ Viton) ได้รับการคัดเลือกให้ทนต่อการเสื่อมสภาพจากความร้อนภายใต้ไอน้ำแรงดันสูง สามารถติดตั้งแจ็คเก็ตไอน้ำหรือพอร์ตฆ่าเชื้อเฉพาะที่รอบตัวเรือนซีลได้โดยตรง เพื่อให้แน่ใจว่าตัวกั้นของเหลวหลักบรรลุสภาวะปลอดเชื้อที่ได้รับการตรวจสอบก่อนการผลิตแต่ละครั้ง

การนำโซลูชันอิมัลชันแรงเฉือนสูงแบบติดตั้งด้านล่างมาใช้ช่วยให้ผู้ผลิตชีวเภสัชภัณฑ์มีการป้องกันทางวิศวกรรมที่แข็งแกร่งต่อการรั่วไหลของของเหลวและการปนเปื้อนทางชีวภาพ โดยการเปลี่ยนกลไกการขับเคลื่อน การใช้ซีลคู่กั้นแบบแอคทีฟหรือชุดขับเคลื่อนแม่เหล็กแบบไร้ซีล และการปรับเส้นทางการไหลของของเหลวให้เหมาะสมสำหรับการตรวจสอบ CIP/SIP อัตโนมัติ ระบบการประมวลผลแบบครบวงจรเหล่านี้ช่วยปกป้องความบริสุทธิ์ของล็อต รับประกันความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงาน และปรับปรุงการปฏิบัติตามข้อกำหนดในโรงงานผลิตที่มีความบริสุทธิ์สูง