Envasado de botellas farmacéuticas

Posted: 16 December 2020 | Iván Avilés-Segundo (Pfizer), José-Miguel Montenegro-Alvarado (Pfizer) | No comments yet

Este artículo comparte los resultados de una evaluación de una nueva tecnología de imágenes térmicas que tuvo lugar antes de la implementación inicial en una planta de fabricación de Pfizer. El manuscrito describe la tecnología y revisa el extenso proceso utilizado para desafiar sus capacidades de inspección a través de pruebas de campo. Finalmente, se resumen los beneficios potenciales de adoptar esta tecnología farmacéutica primera en su clase como un nuevo estándar para las pruebas no destructivas1,2 de la integridad del sellado de botellas por inducción en la industria farmacéutica.

La tecnología de imágenes térmicas enfriadas criogénicamente y de ALTA RESOLUCIÓN se desarrolló inicialmente con fines militares. Para impulsar la comercialización de la tecnología para aplicaciones civiles, se desarrolló por primera vez un ensamblaje farmacéutico, para la verificación en línea del 100 % y de alta velocidad de la integridad de la inducción en el envasado de botellas, y se puso a disposición para pruebas hace relativamente poco tiempo.3 Este artículo resume los resultados de la viabilidad inicial de la planta. trabajo y extensos ensayos rigurosos de prueba de concepto. El proceso de evaluación resultó en la primera implementación de la red de Pfizer de la tecnología para la inspección de rutina de la integridad del sellado de láminas de inducción de calor en una línea de envasado de botellas de alta velocidad en una planta de fabricación farmacéutica.

La necesidad de mejorar la inspección de sellado desencadenó una búsqueda de tecnologías que resultó en el desarrollo de una nueva aplicación de imágenes térmicas de alta resolución".

Como parte de la identificación de oportunidades de mejora continua para los procesos de empaque, se realizó una solicitud para enumerar los principales desafíos técnicos no resueltos en una planta de fabricación de Pfizer. La intención era identificar problemas recurrentes y evaluar posibles soluciones. A partir de una lista inicial, el principal requisito técnico no cumplido identificado, en función de la criticidad y la ocurrencia, estaba relacionado con las quejas de los clientes debido al sellado incompleto de la lámina en las botellas. Esto se considera un defecto crítico debido a su potencial para afectar negativamente la integridad, la estabilidad y la eficacia del producto durante el período de vida útil declarado.

En el pasado, no había ninguna tecnología disponible que permitiera una inspección en línea automatizada al 100 % de la integridad del sellado de la lámina a través de las tapas para el envasado de botellas. Una vez que se tapó la botella, la integridad del sello solo se pudo verificar quitando la tapa. Por lo tanto, el atributo de integridad del sello se basó en pruebas durante el proceso basadas en un muestreo estadístico de botellas. Las muestras se manipularon manualmente, las tapas de las botellas se quitaron individualmente y la integridad del sellado de la lámina se comprobó visualmente fuera de línea. Cuando se encontraron problemas de sellado, el camino a seguir generalmente implicaba aumentar la cantidad total de muestras para la inspección fuera de línea o organizar una inspección manual del 100 por ciento del lote como un proceso unitario separado. Este último aumentó significativamente los tiempos del ciclo de producción y requirió una cantidad considerable de recursos adicionales para ejecutarse. Además, los riesgos de errores humanos y problemas ergonómicos aumentaron durante esta actividad intensiva en mano de obra. La necesidad de mejorar la inspección de sellado desencadenó una búsqueda de tecnologías que dio como resultado el desarrollo de una nueva aplicación de imágenes térmicas de alta resolución.

El aparato de imágenes térmicas de alta resolución implementado como resultado de la evaluación descrita en este artículo se denomina Sistema de verificación de integridad por inducción (I2VS) de DIR Technologies, Haifa, Israel*. Desde un punto de vista general y de alto nivel, esta tecnología aprovecha los principios de radiación de cuerpo negro al capturar y visualizar la radiación electromagnética emitida por un objeto (o área de enfoque del mismo) de interés.

La implementación de la tecnología elimina la necesidad de muestreo e inspección fuera de línea, lo que reduce las intervenciones del operador y los posibles errores humanos durante la inspección visual".

Los cuerpos calientes emiten radiación electromagnética debido al movimiento de las moléculas inducido térmicamente.4,5 En principio, las cámaras termográficas detectan la radiación emitida por los objetos a temperaturas superiores al cero absoluto. Las imágenes generadas, también conocidas como termografías, capturan información sobre las variaciones de temperatura, ya que la cantidad de radiación emitida por un objeto en el espectro infrarrojo aumenta con la temperatura.6 En la práctica, la radiación emitida en estas longitudes de onda por los objetos a menudo puede penetrar la mayoría de los plásticos.

En la aplicación específica de envases de botellas, el aparato de detección puede capturar el contorno de la radiación electromagnética emitida por el anillo de sellado de aluminio a través de las tapas de plástico polimérico. Esto permite la generación de termografías de la lámina cubierta que no son posibles con los sistemas de imágenes basados ​​en luz visible. Para esta aplicación de inspección, la cámara termográfica se coloca inmediatamente después del paso de sellado por inducción sobre la cinta transportadora que transporta las botellas tapadas. Después de capturar los patrones de radiación del anillo de aluminio sellado por inducción de cada botella, la información se analiza en tiempo real utilizando un software de procesamiento de imágenes de alta velocidad. Los algoritmos predeterminados y los valores de umbral ajustados para la variabilidad del patrón térmico permiten la discriminación y detección de una variedad de defectos que terminan afectando la integridad del sello de aluminio de la botella.

*DIR Technologies ya no está en el negocio, pero la propiedad intelectual asociada con esta aplicación se vendió a un tercero.

Durante la búsqueda de una solución adecuada, se descubrió que en ese momento se estaba evaluando una tecnología de imágenes térmicas con el potencial de inspeccionar la integridad del sellado de láminas en línea en algunos foros tecnológicos externos. Sin embargo, había información limitada sobre su rendimiento en un entorno de producción comercial de alta velocidad. La tecnología parecía prometedora, pero había un nivel de riesgo involucrado debido a la incertidumbre de su efectividad, así como al nivel de inversión de capital requerido para la implementación completa. En última instancia, se acordó con el proveedor realizar en colaboración el trabajo de factibilidad de la planta para comprender las capacidades y la aplicabilidad de la tecnología a nuestras necesidades de inspección.

Figura 1 : Izquierda: Conjunto básico de imágenes térmicas de alta resolución utilizado para el trabajo de viabilidad inicial. Medio: unidad de prueba de campo utilizada para pruebas de concepto de planta extendida. Derecha: Sistema comercial implementado en una línea de envasado de botellas de alta velocidad en una planta de fabricación de Pfizer.

Trabajo de viabilidad (Figura 1 ) se realizó utilizando un sistema prototipo que consta de una cámara termográfica montada en un trípode portátil y una computadora con un software para controlar la captura de los termógrafos y realizar su evaluación. Se utilizaron botellas vacías para probar las capacidades de detección de defectos del sistema en esta etapa inicial. El estudio confirmó las capacidades del equipo para identificar una amplia gama de defectos típicos de sellado de botellas observados en un entorno de envasado farmacéutico. Los resultados obtenidos en la fase de prototipo (Figura 2) fueron muy prometedores, lo que condujo a una segunda fase de ensayos de prueba de concepto de planta extendida.

Figura 2 : Izquierda: Trabajo inicial de viabilidad de la planta realizado en colaboración entre la empresa proveedora, un sitio de fabricación de Pfizer y el equipo de inteligencia de fabricación de GT&E de Pfizer. Derecha: Defectos de muestra capturados consistentemente por el sistema de imágenes térmicas durante el trabajo inicial de viabilidad de la planta.

La segunda fase de la evaluación involucró la instalación de un prototipo de probador de campo portátil para realizar pruebas de concepto de planta extendidas durante la producción comercial. La unidad se instaló en diferentes líneas de envasado (figura 3 ) con el objetivo de cubrir la mayoría de los tamaños y combinaciones de botellas/tapas, diferentes tipos de cierres (rosca continua, apretar y girar, etc.) y diferentes velocidades de transportador de línea. El plan tenía la intención de desafiar a fondo las capacidades de la tecnología en un entorno de producción representativo, lo que implica un período de tiempo significativo, para generar suficientes datos sobre el rendimiento, la estabilidad y la robustez del sistema.

figura 3: Unidad de prueba de campo de imágenes térmicas previamente instalada en cuatro líneas de empaque diferentes en dos instalaciones de fabricación de Pfizer durante pruebas extendidas de prueba de concepto de planta.

Las actividades de prueba enfocadas proporcionaron una confirmación fáctica de la detección del sistema y las capacidades de eyección automatizada para sellar defectos resultantes de revestimientos rotos y doblados, sellos subcalentados y sobrecalentados, tapas altas/desconectadas, revestimiento de aluminio invertido y ausencia de inducción (Figura 4 ) con un alto grado de precisión. También proporcionó redundancia de inspección para defectos tales como tapas sesgadas, que los sensores de punto de control tradicionales han demostrado anteriormente que ocasionalmente no detectan. Posteriormente, estas capacidades se documentaron formalmente como parte del ciclo de implementación de la tecnología, incluidas las pruebas de aceptación del sistema (FAT/SAT) y la validación (OQ/PQ).

Figura 4: Resumen de los defectos capturados consistentemente y termografías de muestra de ensayos de prueba de concepto de planta extendida con tecnología de imágenes térmicas.

El sistema de imágenes térmicas implementado proporciona numerosos beneficios significativos. Por ejemplo, la implementación de la tecnología elimina la necesidad de muestreo e inspección fuera de línea, lo que reduce las intervenciones del operador y los posibles errores humanos durante la inspección visual. Además, las mejoras de proceso se realizan desde una perspectiva de integridad de datos.

Al permitir una inspección en línea del 100 por ciento de alta velocidad a través de las tapas, la tecnología evita que los productos defectuosos lleguen a los clientes sin aumentar los tiempos del ciclo de empaque. La robustez mejorada del proceso significa reducir los defectos y las quejas de los clientes, lo que se convierte en una cascada de evitación de costos debido a menos investigaciones.

A nivel operativo, la retroalimentación instantánea proporcionada por la tecnología puede ayudar a optimizar la configuración inicial de las máquinas taponadoras y selladoras por inducción. También se puede utilizar para mejorar la configuración de los conjuntos de sensores basados ​​en dimensiones en los puntos de control tradicionales si el usuario decide conservarlos para obtener capacidades de detección redundantes. Además, la tecnología también puede ayudar con la identificación temprana de la necesidad de mantenimiento en estas máquinas y/o conjuntos de sensores en función del rendimiento real.

Además, el sistema de imagen térmica es capaz de clasificar los tipos de defectos detectados. Esta funcionalidad ayuda durante la resolución de problemas y puede acelerar la identificación de la causa raíz. Según nuestra experiencia, la mayoría de los defectos están relacionados con el proceso o con el material. El seguimiento y la cuantificación de los defectos relacionados con los materiales pueden respaldar las negociaciones basadas en pruebas para solicitar mejoras de calidad a los proveedores. Además, la detección inmediata de defectos recurrentes también sirve como identificación temprana de cambios en el proceso que podrían deberse a variaciones de materiales o fallas mecánicas. Por último, en un nivel más estratégico, evitar que los defectos lleguen a los clientes protege y, a más largo plazo, puede ayudar a mejorar la imagen de la marca.

Este artículo compartió la evaluación de una nueva tecnología de imágenes térmicas que resultó en la implementación de la tecnología en una planta de fabricación de Pfizer (Figura 5 ). Las capacidades de la tecnología fueron desafiadas a fondo en un proceso riguroso que se centró en las pruebas de campo. El sistema de imágenes térmicas mostró constantemente las capacidades del primer equipo para detectar una amplia gama de defectos de sellado por inducción durante el envasado de botellas con un alto grado de precisión. Este manuscrito también resumió algunos de los beneficios clave de esta tecnología farmacéutica de primera clase.

Figura 5: Primera implementación en la red de Pfizer de la tecnología de imágenes térmicas del Sistema de Verificación de Integridad por Inducción (I2VS) en una línea de envasado de botellas de alta velocidad en una planta de fabricación de Pfizer.

Históricamente, la integridad del sello de la botella se ha probado tomando muestras de un número finito de botellas y retirando manualmente las tapas para inspeccionar visualmente el sello de aluminio fuera de línea como una verificación en proceso durante el proceso de envasado. Las tecnologías tradicionales no pueden inspeccionar directamente la calidad del sellado en línea. En opinión de los autores, las capacidades de esta nueva tecnología de imágenes térmicas de alta resolución brindan una mejora tangible y disruptiva para la inspección que eleva el estándar para el control de calidad y tiene el potencial de convertirse en el nuevo estándar para la verificación de la integridad del sellado por inducción en el industria farmacéutica.

Agradecimientos

Muchos colegas participaron directa e indirectamente en el apoyo a las actividades descritas en este artículo. Dado que la lista es demasiado larga para mencionarlos individualmente, los autores prefieren agradecer colectivamente a la red de colegas técnicos de Pfizer, así como a los proveedores y contratistas, que colaboraron para realizar este trabajo.

José-Miguel Montenegro-Alvarado es Gerente de proyectos de Tecnología Analítica de Procesos como parte del Equipo Global de Tecnología e Ingeniería/Inteligencia de Manufactura de Pfizer. Basado en Puerto Rico, en su puesto actual es responsable de liderar la identificación, evaluación e implementación de proyectos de innovación tecnológica para aumentar la eficiencia de fabricación en múltiples sitios de la red de operaciones de moléculas pequeñas (SMO) de Pfizer en América Latina y Puerto Rico. La formación académica de José incluye títulos de bachillerato y maestría en Ingeniería Química de la Universidad de Puerto Rico – Mayagüez con una equivalencia menor en Economía. Su carrera profesional en la industria farmacéutica comenzó en 2001 en el sitio de Searle & Co. Caguas luego de pasantías industriales en dispositivos médicos con Baxter y Techno-Plastics Industries. Luego de una serie de fusiones y adquisiciones (Pharmacia, Pfizer), en 2007 fue contratado por Pfizer Center Functions como parte del Process Analytical Sciences Group. En este tiempo, José se ha conectado con más de 20 sitios de Pfizer en cuatro continentes diferentes, incluidos Argentina, Australia, Brasil, Italia, México, Puerto Rico, España, EE. UU. y Venezuela. En 2010 hizo la transición a su puesto actual como Gerente de proyectos PAT.

Iván Avilés- Segundo comenzó su carrera en la industria farmacéutica en 1991 para MOVA Pharmaceuticals en Puerto Rico. Desde entonces, ha trabajado para Eli Lilly, Searle & Co, Pharmacia y Pfizer. Iván tiene más de 29 años de experiencia en empaques y equipos farmacéuticos. En su rol actual como Gerente de Servicios Técnicos de Empaque, es responsable del soporte técnico a las líneas de empaque, ingeniería de empaque, validaciones, documentación de producción, especificaciones y Lista de Materiales. También dirige el equipo de PMO de embalaje que respalda las transferencias de productos al sitio y los cambios normativos en los productos de embalaje. Iván también se desempeña como el punto de contacto habitual (BAU POC) de Packaging Serialization Business del sitio. Tiene un BSc en Ingeniería Industrial de la Universidad Politécnica de PR, un MBA de la Universidad de Phoenix, una Maestría en Ingeniería Industrial y de Sistemas de la Universidad de Auburn en Alabama y un Doctorado en Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad Politécnica de Puerto Rico. Iván también es ingeniero profesional colegiado.

Número 6 2020

Fabricación de medicamentos, fabricación, envasado, producción, QA/QC

Tecnologías DIR, Pfizer