Produkcja farmaceutyczna to niezwykle skomplikowany proces. Zapewnienie wysokiej jakości, skuteczności i bezpieczeństwa stosowania środków wymaga precyzyjnego kontrolowania wielu czynników. By skuteczniej podejmować te wyzwania, w ciągu ostatnich dekad branża farmaceutyczna coraz częściej sięga po zaawansowane technologie symulacyjne umożliwiające optymalizację różnych etapów produkcji. Jedną z takich technologii jest oprogramowanie Altair EDEM, który znajduje zastosowanie w analizie i optymalizacji procesów związanych z transportem, przechowywaniem, mieszaniem, przemiałem, tabletkowaniem oraz powlekaniem leków.
EDEM to narzędzie, które umożliwia modelowanie i analizowanie zachowań materiałów sypkich, takich jak proszki, granulaty czy tabletki w procesach produkcyjnych. Dzięki jego zastosowaniu można przewidzieć, jak dany materiał będzie się zachowywał w rzeczywistych warunkach. Pozwala to na optymalizację procesu oraz zmniejszenie liczby prób i błędów. W niniejszym artykule omówimy zastosowanie EDEM w kluczowych etapach produkcji farmaceutycznej, dzięki czemu dowiesz się:
- jak symulacje wspierają jakość i efektywność procesów produkcyjnych,
- w jaki sposób program EDEM pomaga w modelowaniu i usprawnianiu systemów przenośników,
- dlaczego użycie programu EDEM pomaga ułatwić modelowanie procesów napełniania, przechowywania i opróżniania silosów,
- co sprawia, że Altair EDEM przyczynia się do poprawy efektywności i redukcji strat w produkcji farmaceutycznej.
Transport wewnętrzny w fabryce: przenośniki i inne systemy transportu
Transport materiałów sypkich wewnątrz fabryki farmaceutycznej to kluczowy element całego procesu produkcyjnego, mający bezpośredni wpływ na wydajność i jakość produkcji. EDEM odgrywa tu istotną rolę, umożliwiając precyzyjne modelowanie ruchu proszków i granulatów w różnych systemach przenośników, takich jak taśmy, ślimaki, przenośniki kubełkowe oraz rury transportowe.
Symulacje EDEM pomagają w optymalizacji przenośników pod kątem minimalizacji uszkodzeń cząstek, redukcji strat materiałowych oraz zwiększenia efektywności energetycznej. Dzięki symulacjom można także przewidzieć, gdzie dochodziłoby do aglomeracji materiału. Umożliwia to odpowiednią modyfikację konstrukcji przenośnika.
W kontekście transportu materiałów sypkich istotnym aspektem jest również współpraca EDEM z AcuSolve — zaawansowanym solverem numerycznej mechaniki płynów (CFD). Taka integracja pozwala na jednoczesne modelowanie przepływu gazów lub cieczy w połączeniu z zachowaniem materiałów sypkich w przenośnikach. Przykładowo, współpraca EDEM z AcuSolve umożliwia dokładne analizowanie skutków przepływu powietrza dla unoszenia lub opadania cząstek w rurociągach pneumatycznych, co jest kluczowe dla optymalizacji transportu proszków z użyciem tego typu systemów. Pozwala to na pełniejsze zrozumienie procesów transportu i daje lepszą kontrolę nad ich przebiegiem. Może w efekcie prowadzić do redukcji strat materiałowych oraz zwiększenia efektywności energetycznej całego systemu.
W połączeniu z EDEM, AcuSolve umożliwia również analizowanie zjawisk, takich jak erozja cząstek wewnątrz przenośników, co jest istotne w kontekście trwałości i niezawodności systemu. Takie podejście pozwala na dokładniejsze modelowanie i przewidywanie problemów, które mogą wystąpić w rzeczywistych warunkach, co w konsekwencji przekłada się na poprawę ogólnej wydajności procesu transportu wewnętrznego w fabryce farmaceutycznej.
Przechowywanie leków: silosy i pojemniki
Przechowywanie materiałów sypkich, takich jak proszki i granulaty, to kolejny etap, w którym EDEM znajduje szerokie zastosowanie. Aby zachować swoje właściwości fizykochemiczne, surowce często muszą być przechowywane w odpowiednich warunkach w silosach i pojemnikach.
Modelowanie z wykorzystaniem EDEM umożliwia analizę zachowania materiałów sypkich podczas napełniania, przechowywania i opróżniania silosów. Dzięki symulacjom można przewidzieć, jak materiał będzie się zachowywał w zależności od kształtu i rozmiaru silosu, co pozwala na optymalizację jego konstrukcji.
EDEM umożliwia również analizę zjawisk takich jak segregacja cząstek, mostkowanie, tunelowanie oraz wpływ wilgotności na przechowywane materiały. Symulacje te są niezwykle cenne, ponieważ pozwalają na zapobieganie problemom, które mogą prowadzić do degradacji materiału lub utraty jego właściwości.
Mieszanie: homogenizacja proszków i granulatów
Mieszanie to jeden z najważniejszych procesów w produkcji farmaceutycznej, który ma na celu uzyskanie jednorodnej mieszaniny aktywnych substancji farmaceutycznych (API) z innymi składnikami pomocniczymi. Wykorzystanie EDEM w analizie procesów mieszania pozwala na dokładne zrozumienie dynamiki cząstek w mieszalniku oraz optymalizację procesu pod kątem uzyskania pożądanej homogeniczności.
Symulacje EDEM umożliwiają modelowanie różnych rodzajów mieszalników, takich jak mieszalniki bębnowe, łopatkowe, czy mieszalniki z podwójnym ślimakiem. Dzięki tym symulacjom można przewidzieć, jak zmiana parametrów procesu – takich jak prędkość obrotowa, czas mieszania czy kształt mieszalnika – wpłynie na jakość końcowej mieszaniny.
Co więcej, EDEM pozwala na analizę zjawisk, takich jak segregacja cząstek podczas mieszania, co jest szczególnie istotne w przypadku mieszanin składających się z cząstek o różnych rozmiarach i gęstościach. Dzięki temu możliwe jest zapobieganie problemom, takim jak nierównomierne rozmieszczenie substancji aktywnych, co może prowadzić do niejednorodności tabletek.
Przemiał: rozdrabnianie materiałów sypkich
Przemiał to kolejny kluczowy proces w produkcji farmaceutycznej. Polega na rozdrabnianiu materiałów sypkich w celu uzyskania pożądanej wielkości cząstek. Wielkość cząstek ma istotny wpływ na właściwości fizykochemiczne końcowego produktu, takie jak rozpuszczalność, biodostępność czy stabilność.
EDEM umożliwia dokładne modelowanie procesów przemiału, takich jak mielenie w młynach kulowych, młynach strumieniowych czy młynach walcowych. Dzięki symulacjom można przewidzieć, jak różne parametry procesu, takie jak prędkość obrotowa, czas przemiału czy wielkość kul mielących, wpłyną na końcową wielkość cząstek.
Symulacje EDEM są również pomocne w analizie zużycia materiałów mielących oraz w optymalizacji geometrii młynów, co pozwala na zwiększenie efektywności procesu oraz zmniejszenie kosztów produkcji. Co więcej, EDEM umożliwia przewidywanie potencjalnych problemów, takich jak aglomeracja materiału czy nadmierne ścieranie, co pozwala na odpowiednią modyfikację procesu.
Tabletkowanie: formowanie i prasowanie tabletek
Tabletkowanie to jeden z najważniejszych procesów w produkcji farmaceutycznej. Polega na formowaniu tabletek z proszków lub granulatów. Proces ten wymaga precyzyjnej kontroli parametrów, aby zapewnić odpowiednią wytrzymałość mechaniczną, jednolitość masy i zawartości substancji aktywnej w każdej tabletce.
EDEM umożliwia modelowanie i analizowanie procesu tabletkowania, co pozwala na optymalizację parametrów prasowania, takich jak siła nacisku, prędkość prasowania czy wilgotność materiału. Dzięki symulacjom możliwe jest przewidzenie, jak te parametry wpłyną na właściwości końcowych tabletek, takie jak wytrzymałość mechaniczna, rozpad czy rozpuszczalność.
Symulacje EDEM mogą również pomóc w analizie zjawisk związanych z tabletkowaniem, takich jak segregacja cząstek podczas prasowania, powstawanie defektów (np. pęknięć czy odprysków) oraz ścieranie narzędzi prasujących. Dzięki tym analizom możliwe jest zapobieganie problemom, które mogłyby negatywnie wpływać na jakość końcowego produktu oraz zwiększenie efektywności procesu tabletkowania.
Powlekanie: ochrona i kontrola uwalniania substancji aktywnej
Powlekanie tabletek to proces, który ma na celu ochronę substancji aktywnej przed czynnikami zewnętrznymi, takimi jak wilgoć, światło czy tlen, a także kontrolę uwalniania substancji aktywnej w organizmie. Proces ten wymaga precyzyjnej kontroli parametrów, aby zapewnić równomierne pokrycie tabletki oraz odpowiednią grubość i właściwości warstwy powlekającej.
EDEM znajduje zastosowanie również w analizie procesów powlekania tabletek, umożliwiając modelowanie ruchu tabletek w bębnie powlekającym oraz dystrybucji powłoki na powierzchni tabletek. Dzięki symulacjom można przewidzieć, jak różne parametry procesu, takie jak prędkość obrotowa bębna, temperatura, wilgotność czy skład roztworu powlekającego, wpłyną na jakość końcowej powłoki.
Symulacje EDEM mogą również pomóc w analizie problemów związanych z powlekaniem, takich jak aglomeracja tabletek, nierównomierne pokrycie czy powstawanie wad powłoki. Dzięki tym analizom możliwe jest optymalizowanie procesu powlekania, co pozwala na uzyskanie tabletek o odpowiednich właściwościach mechanicznych i uwalniających substancję aktywną w sposób kontrolowany.
Podsumowanie
Technologia EDEM stanowi potężne narzędzie w produkcji farmaceutycznej, umożliwiające optymalizację procesów związanych z transportem, przechowywaniem, mieszaniem, przemiałem, tabletkowaniem i powlekaniem leków. Dzięki dokładnemu modelowaniu i analizie zachowań materiałów sypkich, możliwe jest przewidywanie potencjalnych problemów, co pozwala na ich skuteczne rozwiązanie i zwiększenie efektywności produkcji.
Wykorzystanie EDEM w produkcji farmaceutycznej przekłada się na korzyści w postaci zwiększenia jakości i bezpieczeństwa końcowego produktu, a także obniżenia kosztów produkcji i czasu potrzebnego na wprowadzenie nowego leku na rynek. Wraz z dalszym rozwojem tej technologii można spodziewać się jej coraz szerszego zastosowania w różnych aspektach produkcji farmaceutycznej, co przyczyni się do dalszego rozwoju tej branży.
Jeżeli chcieli by Państwo zgłębić wiedzę w zakresie zasstosowań Altair EDEM w produkcji leków, zachęcamy do obejrzenia naszego webinaru na ten temat:
