Waschen, füllen, legen

Hochleistungsanlage zur Verarbeitung von Vials

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16.02.2010 Ein Höchstmaß an Sicherheit, Flexibilität und Genauigkeit waren die Anforderungen eines amerikanischen Pharmaunternehmens an eine neue Verarbeitungsmaschine für Vials. Über zwei Jahre hat es von der Projektierung bis zur Montage der hoch komplexen Anlage gedauert, die unter anderem teure Krebsmedikamente abfüllen soll.

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Entscheider-Facts


Für Hersteller
  • Die Hochleistungsanlage verarbeitet 36000 Vials pro Stunde. Sie erstreckt sich über 400m2 und drei Räume.
  • Zu den Besonderheiten der Anlage gehören zwei autarke Füllsysteme, die Inprozess-kontrolle des Leer- und Füllgewichts der Vials, das eingebaute CIP-/SIP-System, und das partikelarme Individualtransportsystem.
  • Die zwölfstellige Dosierstation arbeitet entweder mit ventillosen Drehkolbenpumpen oder mit einem doppelt vorhandenen Zeit-Druck-Dosiersystem.
  • Der Isolator verfügt über spezielle Alpha-Beta-Ports, um Verbrauchsmaterialien steril in den Innenraum zu bringen. Zusätzlich gibt es eine schnelle sterilisierbare Materialschleuse für Werkzeuge, Petrischalen etc.

Schlange stehen, um abgefüllt zu werden und zwar zack, zack und ohne Verschleißerscheinungen. Wer jetzt an seine Aktivitäten der vergangenen Fasnachtstage denkt, liegt völlig falsch, geht es doch um das Füllen und nicht um das Leeren von Fläschchen, genau gesagt von Vials. Die Verarbeitungsanlage, die die Maschinenfabrik Bausch+Ströbel in ihrem Werk in Ilshofen für einen US-amerikanischen Pharmahersteller gebaut hat, reinigt, sterilisiert, füllt, verschließt und kontrolliert 36000 Vials in einer Stunde. Die 10,5 Mio. Euro teure Anlage soll aufwendig, teils biotechnologisch hergestellte Produkte wie Hormonpräparate und Medikamente für die Krebstherapie abfüllen. Entsprechend hoch waren die Anforderungen des Auftraggebers, wie Werner Wieland, Konstruktionsleiter bei Bausch+Ströbel, erläuterte: „Neben der hohen Leistungsfähigkeit, der CIP-/SIP-Fähigkeit und einer integrierten Bördelstation legte der Kunde Wert auf eine hohe Dosiergenauigkeit und minimale Restmengen im System nach Batch-Ende, weil die Medikamente so teuer sind.“ Der spätere Verkaufspreis eines Vials soll bei etwa 2000 US-Dollar liegen. „Außerdem will das Pharmaunternehmen verschiedene Arten von Flüssigkeiten abfüllen können – ohne große Umbauten. Da wässrige Lösungen ein anderes Füllsystem benötigen als z.B. gentechnisch hergestellte Proteine, verfügt die Anlage über zwei autarke Füllsysteme“, erklärte Wieland eine Besonderheit der Anlagen.

Viel zu testen bei sieben Hauptarbeitsmodulen

Wegen der Komplexität der Anlage waren mehrere Mock-ups nötig, mit denen der Maschinenbauer im Dezember 2007 begann. Dabei wurden 1:1-Modelle der Anlage aus Holz gebaut, um unter möglichst authentischen Bedingungen sicherzustellen, dass sämtliche manuelle Eingriffe, die im geschlossenen Isolator vorgesehen sind, auch tatsächlich möglich sind und über die Handschuheingriffe durchgeführt werden können.

„Mit dem Factory Acceptance Test (FAT) im Dezember 2009 wäre die Anlage nun eigentlich fertig für den Versand“, beschreibt Wieland eine weitere Besonderheit des Auftrages, „sie bleibt aber noch einige Monate bei uns. In der Zwischenzeit haben wir zusammen mit Skan, einem schweizerischen Unternehmen, das den Isolator gebaut hat, diesen in Betrieb genommen. Nun wird noch die sogenannte Zyklusentwicklung durchgeführt, das heißt das Programm zum Dekontaminieren des Isolators wird bei uns entwickelt, um noch flexibel zu sein. Diese Arbeit führt man normalerweise aus Kostengründen erst beim Kunden durch, da der Aufbau des Isolators sehr aufwändig ist. Außerdem legt der Kunde Wert auf eine sehr lange Versuchs- und Trainingsphase in unserem Hause.“
Die gesamte Anlage erstreckt sich über 400m2. Sie kann Vials mit einer Größe von 3, 5, 10 und 20ml füllen. An der Aufgabestation packen zwei Mitarbeiter die Vials aus und geben sie auf ein Zuführsystem mit einer großen, taktunabhängigen Pufferstrecke. Damit gelangen die Objekte in den Reinigungsbereich, wo ein Spül-Sprühsystem sie im kontinuierlichen Durchlauf an sechs Stationen reinigt. Die nächste Station ist der Sterilisiertunnel. Eine Stauschalteinrichtung am Tunneleingang sorgt für einen störungsfreien Eintransport sowie die Synchronisation mit der vor- und nachgeschalteten Maschine. Im Tunnel werden die Vials in drei Zonen erst angewärmt, dann sterilisiert und entpyrogenisiert und schließlich wieder abgekühlt.
Ein LF-optimierter Drehteller am Tunnelauslauf dient als Puffer zwischen Sterilisiertunnel und Füll- und Verschließmaschine, gleichzeitig bildet er die Zuführung in das Individualtransportsystem bzw. den Einlaufbereich der Füllmaschine. Dieses Transportsystem wird bis zur individuellen Kennzeichnung beibehalten, so dass sich die einzelnen Bearbeitungspositionen jedes Vials genau zurückverfolgen lassen (Track and Trace). Die Füllmaschine hat eine zwölfstellige Dosierstation. Zur Wahl stehen zwei Dosierverfahren: Ventillose Drehkolbenpumpen und ein doppelt vorhandenes Zeit-Druck-System mit dem sich vor allem Biotechnologieprodukte mit langen Molekülketten schonend dosieren lassen. Bei Chargen- oder Produktwechsel können über das eingebaute CIP-/SIP-System sämtliche produktführende Teile ohne Aus- und Wiedereinbau gereinigt und sterilisiert werden.

Kontrolle ohne Zeitverzögerung

Per Inprozesskontrolle (IPC) werden die Dosiermengen permanent überwacht. Dabei ermitteln zwei elektronisch gesteuerte Präzisionswaagen durch Tarawiegung vor der Dosierung und Bruttowiegung nach dem Dosiervorgang die effektive Füllmenge. Das System arbeitet mit einer Prüfquote von 4%, ohne dass die Produktion an Leistung einbüßt.

Das Verschließaggregat versieht die Vials mit Gummistopfen. Unmittelbar vor und während des Einsetzens der Stopfen wird der Objektinnenraum mit Stickstoff begast, so dass der Restsauerstoff im Objekt unter 2% liegt und die Inhaltsstoffe im Vial nicht altern lässt.
Zur Bördelmaschine werden die Vials einzeln in Vakuum-Transporträdern transportiert. Die Fläschchen aus dem Zuführkanal schleppen die Bördelkappen an der Übernahmestelle ab, der nachfolgende Bördelvorgang erfolgt kontinuierlich während des Durchtransports. Auch zur Druck- und Inspektionsmaschine werden die Vials einzeln transportiert. Hier wird jedes einzelne Objekt individuell gekennzeichnet und anschließend geprüft. Der letzte Arbeitsschritt ist die Magazinierung der Vials.

Schnelle Schleuse für Hilfsmittel

Der Arbeitsbereich der Füll- und Verschließmaschine ist mit einem Isolator eingehaust, der für sterile Produktionsbedingungen der Reinheitsklasse „A“ (ISO Klasse 5) sorgt. Die erforderlichen Verbrauchsmaterialien wie Gummistopfen werden über spezielle Einschleussysteme (Alpha-Beta-Ports) steril in den Isolatorinnenraum eingebracht. Für Hilfsmittel wie Werkzeuge, Petrischalen etc. gibt es eine extra Materialtransportschleuse. In dieser werden die Hilfsmittel innerhalb von 30 Minuten sterilisiert. Die Sterilisation in der Schleuse erfolgt ebenso wie im eigentlichen Isolator mit H2O2. Da das Medikament, das in der Anlage abgefüllt werden soll, empfindlich auf H2O2 reagiert, darf die Restkonzentration nur 0,03ppm betragen. Dies bedeutete für die Ingenieure von Skan viel Entwicklungsarbeit, um eine gute Zykluszeit für die Dekontamination zu erreichen.

 

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Heftausgabe: Februar 2010
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Über den Autor

Simone Pabst,
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