Anlagen für die Aufarbeitung biotechnologischer Produkte

Pharmatec aus Dresden ist als Anlagenhersteller ein weltweiter Dienstleister und Partner der pharmazeutischen Industrie. Dabei sind Verfahrenstechnik, Konstruktion und Automatisierung eng miteinander verzahnt. In der Fertigung gewährleistet das Unternehmen einen hohen Qualitätsstandard. Die Angebotspalette umfasst Anlagen zur Erzeugung und Verteilung von Reinstdampf und Reinstwasser, Anlagen zur Produktaufarbeitung, Ansatzsysteme für die Wirkstoffherstellung und CIP-Anlagen. Durch die komplette Montage der Anlagen im Werk Dresden, die bereits dort erfolgende Inbetriebnahme und den Factory Acceptance Test durch den Kunden wird die Sicherheit für den Kunden erhöht und Montage- und Inbetriebnahmezeiten beim Kunden reduziert.

Aufarbeitung biotechnologischer Produkte

Fermentationsmedien sind komplexe Mischungen verschiedener Substanzen in denen das Endprodukt in verdünnter Lösung oder intrazellulär vorliegt. Die Aufarbeitungskosten sind mit einem Anteil von 40 bis 90% ein erheblicher Teil der Herstellungskosten. Die unter dem Begriff Down Stream-Prozesse zusammengefassten Verfahrensschritte können in die Stufen Feststoffabtrennung und Zellaufschluss, Aufkonzentrierung, Reinigung sowie Formulierung unterteilt werden. Für die Abtrennung der Feststoffe eignen sich z. B. Filtration, Zentrifugation und Sedimentation. Der Zellaufschluss kann durch mechanische Einwirkung erfolgen aber auch durch osmotischen Druck oder den Einsatz von Enzymen. Die Verfahren für Aufkonzentrierung und Reinigung sind abhängig von den physikalisch-chemischen Eigenschaften des Produktes. Verbreitet sind unter anderen Extraktion, Sorption, Präzipitation, Ultrafiltration und Chromatographie.

Anlagen im Down Stream-Bereich

Für Down Stream-Prozesse liefert Pharmatec Anlagen zum Ansatz von Puffermedien und integriert in diese Anlagen weitere Einheiten für Tiefenfiltration, Ultra- und Nanofiltration sowie beigestellte Chromatographieanlagen. Für den Pufferansatz werden die festen oder flüssigen Puffersubstanzen in den Behältern vorgelegt und in gereinigtem Wasser oder WFI (water for injection) gelöst. Durch Temperierung der Behälter über Doppelmantel kann zu jeder Zeit die optimale Prozesstemperatur eingehalten werden. Durch die Dosierung von Säure und Lauge bzw. geeigneter Puffer wird der pH-Wert des Ansatzes eingestellt und kann auch während der weiteren Aufarbeitungsschritte immer im optimalen Bereich gehalten werden.

Durch in die Anlage integrierte Ultrafiltrationsmodule wird das Endprodukt vor weiteren Aufarbeitungsschritten und nach Chromatographieschritten ankonzentriert. Während der Filtration erfolgt die Regelung von Volumenstrom und Filtrationsdruck. Während der Filtration können in Abhängigkeit von Leitfähigkeit und Permeatstrom weitere Komponenten zudosiert werden.

Eine in die Anlage eingebundene Chromatographieanlage steht für die weitere Reinigung des Produktes zur Verfügung. Die Pufferversorgung und Fraktionssammlung erfolgt über die Behälter der Prozessanlage. Zur Steuerung des Ablaufes werden zwischen Prozess- und Chromatographieanlage Kommunikationssignale ausgetauscht.

Die Steuerung der Anlagen erfolgt mittels SPS wobei entsprechend den Anforderungen des Kunden die Modelle verschiedener Hersteller eingesetzt werden können. Für die Bedienung der Anlagen werden Bedienpanel oder PC eingesetzt. Bei der Bedienung der Anlagen über PC kommen verschiedene Visualisierungssysteme zum Einsatz. Die Verwendung von PC für die Prozessbedienung und -beobachtung ermöglicht umfangreiche Funktionen wie Chargenprotokollierung, Rezeptverwaltung und Audit Trail, so dass die Forderungen von 21 CFR 11 erfüllt werden können. Die Einbindung der Steuerung in ein übergeordnetes Prozessleitsystem ist möglich.

Die Anlagen werden aus Edelstahl gefertigt, produktberührende Teile vorzugsweise aus 1.4404 bzw. 1.4435. Für besondere Anwendungsfälle, wie hohe Konzentration von Chloridionen, kommt auch 1.4539 zum Einsatz. Die Oberflächenrauhigkeit ist im Regelfall kleiner als 0,8 µm. Entsprechend den Erfordernissen des Prozesses sind aber auch kleinere Oberflächenrauhigkeiten oder spezielle Behandlungen wie z.B. Elektropolitur möglich. Bei der Konstruktion der Anlagen werden die pharmazeutischen Anforderungen berücksichtigt. Toträume werden vermieden und Rohrleitungen und Armaturen sind so gebaut, dass eine vollständige Entleerung der produktführenden Anlagenteile erfolgt und Produktverluste minimiert werden. Schweißarbeiten werden überwiegend im Orbitalschweißverfahren ausgeführt. Die Orbitalschweißnähte werden durch das jeweilige Schweißnahtprotokoll der Schweißmaschine dokumentiert und die Herkunft der Werkstoffe durch Materialzeugnisse belegt. Entsprechend Kundenwunsch können zusätzliche Prüfungen wie Videoendoskopie oder Röntgenprüfung durchgeführt werden.

Ausgehend vom Lastenheft des Kunden wird von Pharmatec ein Pflichtenheft erstellt, in dem die Umsetzung der Kundenforderungen detailliert beschrieben wird. In der Design Qualification wird das Pflichtenheft vom Kunden bestätigt. Die Anlagendokumentation wird von Pharmatec konform zu den Forderungen der FDA erstellt. Für die Entwicklung der Steuerung werden die Anforderungen nach GAMP berücksichtigt.