Modeling and Control of a Continuous Vibrated Fluidized Bed Dryer in Pharmaceutical Tablets Production*)
Originale
Key WordsVibrated fluid bed dryer (VFBD) | Nonlinear Model Predictive Controller (NMPC) | Wet Granulation and Drying Process | Modeling | continous pharmaceutical manufacturing
Zusammenfassung
Modellierung und Regelung eines innovativen kontinuierlichen Wirbelschichttrockners zur Produktion pharmazeutischer Tabletten
Die kontinuierliche Produktion für die Arzneimittelherstellung zeigt großes Potenzial für die Reduzierung des Ausschusses der Produktionsdauer sowie der Erhöhung der Flexibilität der Tablettenproduktion. Hierfür sind Innovationen auf einer Vielzahl von Gebieten erforderlich, um die strengen Qualitätsanforderungen der Pharmaindustrie zu erfüllen. Der von L. B. Bohle Maschinen + Verfahren GmbH entwickelte QbCon®1 ist eine solche Innovation [1]. Die Anlage vereint alle 3 notwendigen Prozessschritte kontinuierliche Rohstoffdosierung (Vormischung von Hilfs- und Wirkstoffen), Doppelschnecken-Nassgranulation und Wirbelschichttrocknung, um eine kontinuierliche Nassgranulierung und Trocknung der Tablettiermischung zu ermöglichen. Ein Modell des Trocknungsprozesses wird vorgestellt. Ziel ist die Entwicklung eines Greybox-Modells, das für eine modellbasierte Qualitätsregelung eingesetzt werden kann. Abschließend wird ein Konzept zur Qualitätsregelung der Feuchtigkeit des Pulvers vorgestellt. Das Modell zeigt eine gute Übereinstimmung mit dem realen Prozess, bei dem die maximale Standardabweichung der prädizierten Feuchtigkeit (vom gemessenen Mittelwert) 1,18 % beträgt. Die Realisierbarkeit des modellbasierten Ansatzes wird durch eine Closed-Loop-Simulation der entworfenen Nonlinear Model Predictive Controller (NMPC) nachgewiesen.
Correspondence:
M. Sc. Ahmed Elkhashap, RWTH Aachen, Institut für Regelungstechnik, Campus-Boulevard 30, 52074 Aachen, Germany; e-mail: A.Elkhashap@irt.rwth-aachen.de
Abstract
Continuous manufacturing of pharmaceuticals shows a great potential in reducing production time, cost, and waste and in increasing the flexibility of tablet production. The QbCon®1 unit developed by L. B. Bohle Maschinen + Verfahren GmbH is one of the field innovations [1].
