Modellbasierte Analyse von Prozessketten zur Herstellung fester Pharmazeutika mittels agentenbasierter Simulation

Fördergeber: DFG

Projektbearbeitung: Lukas Bahlmann

Zusammenfassung des Gesamtprojekts:

Die Umstellung von diskontinuierlichen auf kontinuierliche Prozesse in der pharmazeutischen Industrie bringt Vorteile, aber auch gewisse Herausforderungen mit sich. Insbesondere hinsichtlich der hohen Qualitätsansprüche muss aufgrund des Fehlens definierter Chargen bei der kontinuierlichen Herstellung auf andere Maßnahmen zur effektiven Qualitätssicherung zurückgegriffen werden. Dabei können u. a. cyber-physische Produktionssysteme (CPPS) als digitale Zwillinge von Produktionsprozessen genutzt werden, um die Prozessauslegung sowie die Sicherung von Qualität und Energieeffizienz im Betrieb zu unterstützen. Hierfür ist jedoch ein tiefgreifendes Verständnis sowohl der Einzelprozesse als auch der gesamten Prozesskette essentiell. In diesem Forschungsprojekt soll auf Basis von mechanistischen Modellen und Simulationsansätzen eine agentenbasierte Simulation der kontinuierlichen Granulation erstellt werden. Dabei wird das bisher wissenschaftlich kaum betrachtete Verfahren der kontinuierlichen Ringschichtgranulation untersucht und grundlegend charakterisiert. Mittels verschiedenster Inline-Sensoren werden Prozessdaten aufgezeichnet und über Prozess-Struktur-Eigenschafts-Beziehungen mechanistische Modelle zur Granulation ermittelt, welche zur Erstellung der Simulation genutzt werden. Die agentenbasierte Simulation soll anschließend in ein CPPS der gesamten Prozesskette integriert werden, für die aus dem Vorgängerprojekt bereits Simulationen für das Mischen und Tablettieren vorliegen.

Ziele und Aufgaben des iPAT

• Grundlegende experimentelle Charakterisierung des kontinuierlichen Granulationsprozesses in der Ringschicht unter Verwendung verschiedenster Inline-Sensoren (mikroskopische Partikelgrößenmessung, UV-Vis-Spektroskopie, NIR-Spektroskopie) 
• Entwicklung eines mechanistischen zur Granulation in der Ringschicht Modells auf Basis von Prozess-Struktur-Eigenschafts-Beziehungen
• Evaluation der vom IWF erstellten agentenbasierten Simulationsansätze

Projektpartner: Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF)

Abb.: Fließbild der in diesem Projekt verwendeten kontinuierlichen Granulations- und Trocknungsanlage Granucon^®1 der Firma Lödige.