ケーススタディ: 試薬品用に粉砕機を最適化

試薬品用粉砕システムの最適化に悩む製薬会社がありました。粒子サイズ仕様の変更や、製品間の差をどのように対応すればいいのかという問題がありました。

高額な製品の平均加工コストは、キログラム当り50万～100万米ドルでした。有効成分（API）が大気中に飛散しないように、使用中の微粉化システムに医薬品グレードのフィルタを付けました。バッチ処理は500gのロット単位で行われました。

様々なプロセスパラメータが最終製品の粒度分布に与える影響が判明しておりませんでした。下記はその判明していなかったパラメータの例です。

• エアフローレート
• 空気圧
• フィードフローレート
• 粉砕機速度

このようなパラメータを調節するには、パラメータを変更しながらサンプルを取って、オフライン粒度分布測定機で測定する必要があります。このように、プロセス検証は時間がかかり粉砕プロセスの停止とスタートを長時間繰り返す必要がありました。オフライン測定を使った場合、粉砕機の最適化調査は通常約1週間かかります。

一般的に生産量が低く、過粉砕の結果、フィルタに残った大量の超微粒子が無駄になっていました。その結果フィルタがすぐに詰まってしまい、頻繁なクリーニングが必要でした。

この会社では、Insitecオンライン粒度分布測定機をインライン構成で粉砕機の出口に取り付け、それを使って粉砕機から出る時点で製品をモニターしました。すると、オフライン技術で3～5gの小さなサンプルをときどき測定していたそれまでの状況から一変して、バッチ全体の特性判定が即座に完了しました。オペレータは、粉砕機を停止することなく、リアルタイムで調整を行って正しい粒子径仕様に適合できるようになりました。オペレータはより積極的に粒度分布測定管理という仕事を行えるようになりました。

Insitecを利用することにより、パラメータをより細かく調節しながらのより完全な調査が、4時間以内に完了できるようになり、4.5日分の労働時間が節約できるようになりました。

他にも下記のような利点がわかりました。

• 粉砕機の自動コントロールの可能性がでてきたため、チームを組んで調査中である
• 通常は調査が難しいと思われていた他のパラメータも積極的に研究できるようになった
• ロットサイズも増加中
• パウダー添加にアラームを使用して粉砕機のブロッキングを防ぎ、プロセスの信頼性を高めている
• 「ホットスポット」（粉砕機を短回路化した少数の大きい粒子が集まっている場所）の検知がリアルタイムでできるようになった
• 粉砕プロセスを高いレベルでコントロールできるため、無駄な超微粒子の量が劇的に削減され、生産量98～99%が当たり前になった
• 粉砕機の最適化に必要な労働時間が5日から半日に削減された