Intelligente Steuerungen für die Wirbelschichttrocknung

Die Meth­ode der Wirbelschicht­trock­nung spielt eine grundle­gende Rolle in diversen Fer­ti­gungssek­toren wie der Pharma‑, Chemie‑, Lebens­mit­tel- und Getränkein­dus­trie. Mit hohen Trock­nungsrat­en und kurzen Zyk­luszeit­en helfen sie, den Durch­satz zu max­imieren. Durch ihre ther­mo­dy­namis­che Effizienz, den gle­ich­mäßi­gen Feuchtigkeit­sentzug und die mech­a­nisch scho­nende Behand­lung der Mate­ri­alien unter­stützen sie zudem qual­ität­sori­en­tierte Prozesse.

Wirbelschicht­trock­n­er (WST) fördern die Bil­dung stark­er Bindun­gen für die Agglom­er­a­tion von Pul­ver­for­mulierun­gen für die Her­stel­lung per­fekt kom­prim­iert­er Pro­duk­te wie nicht über­zo­gen­er Tablet­ten und Filmtablet­ten. Daher wer­den sie ver­bre­it­et bei der Ver­ar­beitung von Pul­vern oder Gran­u­lat­en, beispiel­sweise der Gran­ulierung in der phar­mazeutis­chen Pro­duk­tion von fes­ten Dar­re­ichungs­for­men zum Ein­nehmen (Oral Sol­id Dosages, OSD), eingesetzt.

Darüber hin­aus hat die Wirbelschicht­trock­nung direk­ten Ein­fluss auf Pro­duk­teigen­schaften wie Halt­barkeit und Qual­ität: Die Reduzierung des Wasserge­halts in den End­pro­duk­ten ver­langsamt sowohl die biol­o­gis­che Kon­t­a­m­i­na­tion als auch uner­wün­schte Reak­tio­nen. Hier­von prof­i­tieren die Lager- und Transportfähigkeit.

Neben den genan­nten direk­ten Vorteilen für indus­trielle Trock­nung­sprozesse ist die lange Lebens­dauer ein großer Plus­punkt dieser Abla­gen – 35 Jahre und mehr sind dur­chaus keine Sel­tenheit. Da sie ohne bewegliche Teile auskom­men, ist der Wartungsaufwand niedrig. Entsprechend ger­ing sind die Betrieb­skosten und Ausfallzeiten.

Trotz ihrer Lan­glebigkeit sind diese Sys­teme keineswegs vom tech­nis­chen Fortschritt abgeschnit­ten. Vielmehr stellt der Markt immer höhere Anforderun­gen an die Her­steller, sodass die kon­tinuier­liche Weit­er­en­twick­lung der Pro­duk­tionsver­fahren unab­d­ing­bar ist, um wet­tbe­werb­s­fähig zu bleiben. Ver­al­tete Ein­stel­lun­gen kön­nen Unter- oder Übertrock­nung verur­sachen und so die Qual­ität und den Wert des Pro­duk­tes schmälern. Regelmäßige Aktu­al­isierun­gen der Steuer- und Kon­troll­sys­teme verbessern hinge­gen die Zeit‑, Kosten- und Energieeffizienz.

Die jüng­ste Entwick­lung bei den Steuerung­stech­nolo­gien und dig­i­tal­en Lösun­gen hat in kürzester Zeit ver­schieden­ste, äußerst vorteil­hafte Möglichkeit­en für WST-Prozesse eröffnet. Durch intel­li­gente Steuer­sys­teme, die mit wichti­gen Sen­soren und Analy­segeräten sowie mit Überwachungs- und Visu­al­isierungsplat­tfor­men kom­mu­nizieren, lassen sich detail­lierte Ein­blicke in WST-Anla­gen, deren Kom­po­nen­ten sowie die Prozesse, Rohstoffe und Pro­duk­te gewinnen.

Diese Erken­nt­nisse lassen sich zur Opti­mierung aller Aktiv­itäten nutzen – von der Anla­gen­wartung bis hin zu den Flu­i­disierungs- und Trock­nungs­be­din­gun­gen. Entsprechende Anpas­sun­gen erfol­gen manuell oder automa­tisch, wobei die WST ihre Abläufe präzise und reak­tion­ss­chnell selb­st reg­ulieren, um die Effizienz, Pro­duk­tqual­ität und Ressourcennutzung zu opti­mieren. In vol­lau­toma­tis­chen Anla­gen ermöglicht die WST-Steuerung den Auf­bau ver­net­zter, smarter Fer­ti­gungssys­teme, die den Pro­duk­tions­be­trieb zukun­ftssich­er machen.

Für Unternehmen in stark reg­ulierten Sek­toren kommt hinzu, dass mod­erne Steuerungssys­teme wertvolle Prozess­in­for­ma­tio­nen spe­ich­ern und Doku­men­ta­tio­nen für Qual­ität­sau­dits für die reg­u­la­torische Com­pli­ance und der aktuellen guten Her­stel­lung­sprax­is (Cur­rent Good Man­u­fac­tur­ing Prac­tices, cGMP) liefern können.

Die Aktu­al­isierung von WST-Steuer­sys­te­men richtet sich nach der jew­eili­gen Anwen­dung. Neben anderen Fak­toren sind die Kom­pat­i­bil­ität mit vorhan­de­nen Kom­po­nen­ten sowie Sicher­heitsvorschriften und reg­u­la­torische Com­pli­ance zu berück­sichti­gen. Daher emp­fiehlt sich die Zusam­me­nar­beit mit einem renom­mierten Spezial­is­ten für indus­trielle Automa­tisierung und Sys­tem­inte­gra­tor, der die effek­tivsten Opti­mierungs­maß­nah­men für das Steuerungssys­tem ermit­teln und umset­zen kann.

Ein Full-Ser­vice-Anbi­eter wie Opti­mal kann das gesamte Pro­jekt ratio­nal­isieren und in jed­er Phase Unter­stützung im Hin­blick auf kon­tinuier­liche Verbesserun­gen leis­ten. Bei Bedarf küm­mert er sich um das Reverse Engi­neer­ing vorhan­den­er Sys­teme oder um Sit­u­a­tio­nen, in denen es an Doku­men­ta­tion fehlt, damit das neue Sys­tem rei­bungs­los funktioniert.

Mit fast 40 Jahren Erfahrung in der indus­triellen Automa­tisierung und Steuerung­stech­nik in der chemis­chen und (bio-)pharmazeutischen Indus­trie kann Opti­mal eine lange Erfol­gs­bi­lanz bei der Aufrüs­tung von WST-Anla­gen vor­weisen. Die Kun­den kon­nten mit Opti­mal ihren Betrieb mod­ernisieren und auf den immer anspruchsvolleren Märk­ten wet­tbe­werb­s­fähig bleiben.

Fall­studie: Maßgeschnei­derte Erweiterung des Steuerungssys­tems für mehr Produktivität

Im Zuge der Mod­ernisierung sein­er WST-Prozesse wollte ein bekan­nter Pharma­her­steller die Gren­zen sein­er alten Steuerungskon­fig­u­ra­tion über­winden, die als klas­sis­che Druck­tas­ten­s­teuerung nur grundle­gende Funk­tio­nen erfüllte. Opti­mal erweit­erte den Funk­tion­sum­fang des Sys­tems mith­il­fe ein­er spe­icher­pro­gram­mier­baren Steuerung (SPS).

Hier­bei wur­den ein mod­ernes Steuerungssys­tem und grafis­che Benutzer­schnittstellen (Human-Machine Inter­faces, HMI) sowie SCA­DA-Soft­ware (Super­vi­so­ry Con­trol and Data Acqui­si­tion) zur Überwachung und Steuerung der Prozesse inte­gri­ert. Hier­aus ergaben sich kom­plexere Steuer­möglichkeit­en und eine präzise Mate­ri­alver­fol­gbarkeit. Eine umfassende Überwachungslö­sung unter­stützt das Phar­maun­ternehmen jet­zt während des gesamten Her­stel­lung­sprozess­es bei der Ver­wal­tung der Rohstoffe, vom Aus­gangs­ma­te­r­i­al bis zum Endprodukt.

Zur Rück­ver­fol­gbarkeit kom­men Char­gen-Berichte in Echtzeit als über­aus wertvolle Doku­men­ta­tion für Qual­ität­sau­dits. Durch opti­mierte Dosierung­sprozesse und Men­gen­s­teuerung kon­nte Opti­mal mit sein­er naht­los inte­gri­erten und autonomen Lösung eine bemerkenswerte Pro­duk­tiv­itätssteigerung von 50 Prozent für die WST erre­ichen. Dieser Effizienz­zuwachs bedeutete nicht nur eine rasche Amor­ti­sa­tion, son­dern posi­tion­ierte den Phar­mariesen auch als Vor­re­it­er der mod­er­nen Fertigung.

Fall­studie: Dig­i­tal­isierung der Wirbelschichttrocknung

Als sich bei einem führen­den Pharma­her­steller die Notwendigkeit präzis­er­er WST-Prozesse ergab, um die Pro­duk­tein­heitlichkeit zu verbessern und die Ver­ar­beitungszeit­en zu verkürzen, beauf­tragte dieser seinen bevorzugten Part­ner für Automa­tisierung und Sys­tem­inte­gra­tion, Opti­mal, mit der Entwick­lung eines geeigneten Steuerungssys­tems. Als Spezial­ist für prozes­s­an­a­lytis­che Tech­nolo­gie (PAT) emp­fahl Opti­mal ein mod­ernes, PAT-gestütztes Prozessleit­sys­tem. Dieses unter­stützt die Echtzeit-Feuchtigkeit­süberwachung durch prozess­in­terne Nahin­frarot-Spek­troskopie (NIR), die in Verbindung mit Dat­en von vorhan­de­nen Sen­soren die Grund­lage für ein robustes MVA-Mod­ell (mul­ti­vari­ate Analyse) bildet.

Mit dieser Lösung gewann das Unternehmen einen detail­lierten Ein­blick in die Trock­nungsphasen und eine einzi­gar­tige Entschei­dungs­grund­lage für Bedi­en­per­son­al und Prozess­beauf­tragte. Das bessere Prozessver­ständ­nis resul­tierte in kürz­eren Zyk­luszeit­en, höher­er Pro­duk­tqual­ität und deut­lichem Rentabil­ität­szuwachs. Das Steuerungssys­tem auf Basis der prämierten PAT- Wis­sensplat­tform syn­TQ ermöglicht prozess­be­glei­t­ende Tem­per­atur­regelung zur Opti­mierung der End­pro­duk­tqual­ität und Ver­ar­beitungszeit­en. Durch PAT wurde das Sys­tem zukun­ftssich­er und skalier­bar – auch zur Opti­mierung weit­er­er Aspek­te des Herstellungsprozesses.

Fall­studie: Mehr Trans­parenz für reg­u­la­torische Compliance

Als ein führen­der OSD-Her­steller die Trans­parenz, Zugänglichkeit und Integrität seines WST-Prozess­es und sein­er Pro­duk­t­dat­en verbessern wollte, imple­men­tierte Opti­mal für ihn eine sichere und reg­u­la­torisch kon­forme Lösung für die Weit­er­gabe und Spe­icherung von Dat­en. Das vorhan­dene Sys­tem beherrschte bere­its die ver­lässliche Daten­er­fas­sung und ‑spe­icherung mit­tels ein­er mod­er­nen SCADA-Plattform.

Zur Opti­mierung der Zugänglichkeit und reg­u­la­torischen Com­pli­ance wurde ein von der Infor­ma­tion Tech­nol­o­gy Com­pa­ny (ITC) gem­anagtes Daten­cen­ter für den direk­ten, naht­losen Daten­emp­fang und die Visu­al­isierung durch die britis­che Med­i­cines and Health­care Prod­ucts Reg­u­la­to­ry Agency (MHRA) ein­gerichtet. Nach der deut­lichen Verbesserung der cGMP-Com­pli­ance entschloss sich der Pharma­her­steller zur Ausweitung der Lösung auf weit­ere Produktionsbereiche.