Modular und automatisiert zur flexiblen Arzneimittelproduktion

Flexible Dosier-, Abfüll- und Verpackungssysteme

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04.09.2019 Höher, schneller, weiter? Diese Prädikate standen viele Jahre bei der Entwicklung von Maschinen zum Verpacken von Arzneimitteln im Vordergrund.

Entscheider-Facts

  • Flexible Produktionssysteme werden in der Arzneimittelherstellung immer wichtiger.
  • Das variable Produktionssystem Variosys wird sukzessive um neue Module ergänzt.
  • Für größere Ausbringungsleistungen wurde das flexible Maschinenkonzept Combisys entwickelt.
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Das Produktionssystem Variosys kann nach dem Baukastenprinzip flexibel zusammen-gestellt werden. (Bilder: Bausch + Ströbel)

Doch mit der Individualisierung von Medikamenten heißt eine neue Anforderung „klein und flexibel“. Der Maschinenanbieter Bausch+Ströbel hat sich dazu Gedanken gemacht und handfeste Lösungen entwickelt.

Wenn teure Wirkstoffe und Arzneimittel, beispielsweise in der klinischen Phase, in Kleinchargen produziert werden müssen, sind die Grenzen konventioneller Produktionskonzepte schnell erreicht: Bis die Produktionslinie eingerichtet ist, entsteht unter Umständen unverhältnismäßig viel Ausschuss, der bei teuren Präparaten für Betreiber richtig ins Geld gehen kann. Und oft sind die Ausgangsvoraussetzungen ganz anders: Entwickler und Produzenten biopharmazeutischer Präparate entwachsen in der Regel dem Labormaßstab und wünschen sich deshalb Produktionsmaschinen, die nahtlos an diese Größenordnung anschließen.

Diese Problemstellungen hat der Maschinenhersteller Bausch+Ströbel gleich in mehreren Bereichen aufgegriffen: Neben dem variablen Produktionssystem Variosys – einem Isolatorsystem, dass nach dem Baukastenprinzip zusammengestellt werden kann, wurde die Palette an flexiblen Produktionsmaschinen jüngst um eine MultiDosierstation sowie die flexible Verpackungslinie Combisys ergänzt. Und auch Robotik nutzt der Hersteller aus Ilshofen, um Füll- und Verschließmaschinen flexibler zu gestalten.

Doch der Reihe nach: Bereits 2017 stellte der Maschinenhersteller ein gemeinsam mit dem Pharmaunternehmen Boehringer Ingelheim entwickeltes Produktionskonzept vor, das aus flexibel miteinander kombinierbaren Modulen besteht. Dieses basiert auf zwei Komponenten: Einem von Skan entwickelten standardisierten Reinraumisolator und einem ebenfalls standardisierten, nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip austauschbaren Maschinenmodul. Die Maschinenmodule verarbeiten Vials, Spritzen, Karpulen und Ampullen.

Die hintereinander geschalteten Isolatormodule können zudem mit Sterilisiertunneln und Reinigungsmaschinen sowie einem Gefriertrockner zu einer Linie aufgebaut werden. Dadurch ist es möglich, das flexible System vom Laborsystem mit kleinen Losgrößen bis hin zur vollautomatischen Produktionslinie im Leistungsbereich bis 6.000 Packmitteln pro Stunde zu skalieren.

Modulares Maschinenkonzept für bis zu 12.000 Packmittel pro Stunde

Weil diese Leistungsgrenze häufig nicht mehr ausreicht und um die Lieferzeit größerer Abfüll- und Verpackungslinien zu beschleunigen, hat der Hersteller auf einem eigenen Technologietag das System Combisys vorgestellt. Das Ziel: Alle Packmittel auf einer Plattform verarbeiten und durch die Verringerung von Formatteil-Varianten und Standardisierung der eingesetzten Komponenten eine möglichst kurze Lieferzeit erreichen. So ermöglicht das modulare Maschinenkonzept die Verarbeitung von 12.000 Packmitteln pro Stunde mit einer 100-%igen In-Prozess-Kontrolle. Die Module für das De-Nesting sowie das Re-Nesting von Spritzen und Karpulen basieren beispielsweise auf demselben Funktionsprinzip und gleichen Teilen. Das vereinfacht den Service. Zielgruppe des Produktionssystems sind Lohnabfüller und Arzneimittelhersteller, die ein hohes Maß an Flexibilität benötigen und für die Skalierbarkeit der eingesetzten Maschinen ein Wettbewerbsfaktor ist.

Drei Dosiersysteme in einer Maschine

Auch beim Dosieren von flüssigen Produkten in unterschiedliche Packmittel ist Flexibilität heute immer häufiger ein Faktor. So wird für die Produktion eines bestimmten Arzneimittels der Produktionsprozess validiert. D.h., die bei der Herstellung eingesetzte Dosiertechnik ist somit festgelegt. Soll auf derselben Linie ein anderes Arzneimittel produziert werden, für die ein anderes Dosierverfahren validiert ist, muss die Dosiereinheit ausgetauscht werden. Um dies zu vereinfachen, hat der Hersteller die sogenannte „Multi-Dosing Unit“ konstruiert – ein auf einer einheitlichen Maschinenplattform installiertes Dosiersystem, bei dem Dosierköpfe mit wenigen Handgriffen umgerüstet werden können. So lassen sich Schlauchpumpen, Drehkolbenpumpen und eine Zeit-Druck-Dosierung einsetzen, ohne die Maschine an der Linie austauschen zu müssen.

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Bei der speziell auf flexible Produktionsbedingungen abgestimmten Anlage KCP spielen die Reinraumroboter eine ganz zentrale Rolle. Diese Anlage kann sehr schnell umgerüstet werden.Bilder: Bausch+Ströbel

Reinraumroboter macht Füll- und Verschließmaschine flexibel

Im Bereich der aseptischen Abfüllung haben Reinraumroboter das Potenzial, eine Anlage in vielfältiger Weise zum Einsatz zu bringen. Bei der oben geschilderten Lösung Variosys kommen diese derzeit in einem der Module zur Anwendung das Tubs und RTU (Ready to use)-Vials im Nest automatisch öffnet. Die Aufgaben umfassen das Denesten, Füllen und Magazinieren. Die Deckfolie der Tubs wird mithilfe eines thermischen Verfahrens gelöst. Hierfür werden sie von einem Reinraumroboter bzw. Greifer in die entsprechenden Positionen transportiert. Nach dem Öffnen entnimmt ein zweiter Greifer die RTU-Vials aus dem Nest und gibt diese an das nächste Modul zur Weiterverarbeitung im Bulk. Bei einer Weiterverarbeitung der RTU-Objekte im Nest, wird das Tub nach dem Öffnen auf eine Transportbahn zur Überleitung gestellt. Zu den wichtigsten Merkmalen der so automatisierten Füll- und Verschließmaschine zählt der Maschinenanbieter eine hohe Prozesssicherheit bei geringen Produktionskosten.

In einer weiteren, speziell auf flexible Produktionsbedingungen abgestimmten Anlage, der KCP, spielen die Reinraumroboter eine ganz zentrale Rolle. Diese Anlage ist extrem flexibel einsetzbar und enorm schnell umzurüsten: zum einen aufgrund der für den Objekttransport eingesetzten Roboter, die den Transport der Objekte in jede erdenkliche Richtung ermöglichen, zum anderen durch die Möglichkeit, bis zu vier Arbeitsstationen flexibel integriert anzuordnen. Diese lassen sich vom Bedienpersonal problemlos austauschen. So kann die Anlage nahezu jedes gängige Primärpackmittel (Vial, Karpule etc.) ohne große Umrüstzeiten verarbeiten, verschiedenste Arbeitsgänge (Bördeln, Kontrolleinrichtungen etc.) können in den Arbeitsablauf integriert werden.
Da die gleichen Steuerungs- und Abfülltechnologien wie bei High-Speed-Anlagen zur Anwendung kommen, können die hier entwickelten Prozesse problemlos auf große Anlagen übertragen werden. Das macht diese Anlage vor allem im Bereich der Packmittel- und Prozesstechnikentwicklung interessant. Aber auch für die automatisierte und prozesssichere Verarbeitung von kleinsten Chargen von Biotherapeutika ist sie ideal. Manuelles Eingreifen des Bedienpersonals ist nicht erforderlich, was auch die Verarbeitung von hochwirksamen Substanzen gefahrlos ermöglicht.
Fazit: Die Palette an aktuellen Lösungen zeigt, dass flexible Produktionsprozesse in der Arzneimittelherstellung unterschiedliche Aspekte hat und verschiedene Komponenten erfordert. Neben individuell geplanten Linien mit hoher Ausbringungsleistung werden die flexiblen Systeme für die Kleinchargenproduktion in den kommenden Jahren immer mehr an Bedeutung gewinnen.

Bausch+Ströbel auf der Fachpack

Seine flexiblen Produktionslösungen stellt Bausch+Ströbel bei der Fachpack in Nürnberg vor. Zu sehen sind die kleinsten Anlagen, halbautomatische Abfüll- und Verpackungsmaschinen, die mittels Touchscreen bedienbar und dennoch tauglich für den Einsatz im Isolator sind, da sie die Dekontamination mit Wasserstoffperoxid problemlos überstehen. Diese sind für die Kombination mit dem flexiblen Produktionssystem Variosys geeignet. Auch neue digitale Lösungen sind Thema in Nürnberg. Anhand der ausgestellten Table-Top-Maschinen zeigt der Maschinenhersteller, welch vielfältige Möglichkeiten Augmented-Reality-Technology ganz konkret im Produktionsalltag der Kunden bietet. Darüber hinaus werden Serviceleistungen vom Pharma Services über Digital Engineering bis hin zum Ersatzteilmanagement vorgestellt.

Fachpack, Halle 3A – 217

Heftausgabe: September 2019
Armin Scheuermann ist Chefredakteur von Pharma+Food

Über den Autor

Armin Scheuermann ist Chefredakteur von Pharma+Food
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