¿Por qué optimizar un proceso farmacéutico?
La optimización busca obtener la máxima eficiencia del proceso manteniendo el estándar de calidad. Es una tarea continua del ingeniero de procesos, y junto con la automatización y la digitalización, constituye una estrategia para el crecimiento y la evolución de la manufactura farmacéutica.
La optimización, junto con el Quality by Design, nos permite pasar de un proceso "que funciona" a un proceso que funciona de manera óptima: menor costo, menor tiempo, menor consumo de recursos, con la calidad garantizada.
Caso 1: DoE en compresión de tabletas
Un estudio publicado en el Journal of Pharmaceutical Technology se propuso demostrar que la dureza y el peso de las tabletas se pueden controlar durante el proceso de compresión ajustando un mínimo número de parámetros en la máquina tableteadora.
Parámetros de proceso estudiados
- A: Velocidad de la torreta (20.000 – 70.000 tabletas/hora)
- B: Velocidad de las paletas de alimentación (10 – 70 rpm)
- C: Altura del cilindro en precompresión (2 – 4 mm)
- D: Altura del cilindro en compresión principal (2 – 3 mm)
- E: Altura de leva de llenado (fijada en 12 mm)
Variables de respuesta
Se midieron solo dureza y peso. Aunque la disolución, uniformidad de contenido y friabilidad son importantes, el estudio demostró que controlando estos dos parámetros macroscópicos (con los parámetros de máquina correctos), las demás propiedades se mantienen dentro de especificación.
Diseño y resultados
Se utilizó un diseño factorial fraccionado (25-1 = 16 corridas en lugar de 32), seguido de un diseño compuesto central con 15 ciclos adicionales para aumentar la correlación del modelo. El resultado: se encontró un espacio de diseño óptimo donde la dureza y el peso se mantienen bajo control ajustando la velocidad de la torreta y la velocidad de alimentación.
Caso 2: DoE en recubrimiento de tabletas
El proceso de recubrimiento maneja muchas más variables. Las variables de respuesta clave son la uniformidad del recubrimiento y las pérdidas por secado (LOD).
Factores del proceso
Fijos: Carga del bombo, formulación, nivel de recubrimiento, presión de pistolas.
Variables: Porcentaje de sólidos en suspensión, temperatura de entrada de aire, velocidad del spray, presión de atomización, velocidad del bombo, número de pistolas.
Criterio de eficiencia
La pérdida por secado (LOD) es el atributo crítico de calidad que mide la eficiencia del recubrimiento. Se define como la variación neta del contenido de humedad del núcleo durante el proceso. La condición ideal es cero ganancia o pérdida neta de humedad.
Selección de equipos: energía como criterio
El balance de energía puede ser determinante al comparar tecnologías. Ejemplo: un bombo de recubrimiento vs. una columna de recubrimiento (lecho fluido). Ambos logran el mismo resultado, pero difieren en consumo energético, eficiencia térmica y flexibilidad de tamaño de lote. El consumo energético a lo largo del tiempo se convierte en un costo fijo de producción que puede definir la viabilidad económica del proceso.
Resumen de la lección
2. En compresión, controlar la velocidad de torreta y alimentación permite mantener dureza y peso dentro de parámetros óptimos.
3. En recubrimiento, la LOD es el CQA definitivo. La velocidad del bombo y la temperatura de entrada son los CPPs más influyentes.
4. Los diseños factoriales fraccionados permiten obtener modelos útiles con menos experimentos, aprovechando el conocimiento previo.
5. El consumo energético es un criterio clave de selección de equipos que impacta directamente los costos fijos de producción.