AveA Otomasyon

İlaç ve Kimya Sektöründe Batch Proses Otomasyonu

İlaç ve kimya sektörü, üretim süreçlerinde en yüksek hassasiyet ve tekrarlanabilirlik gerektiren endüstrilerin başında gelir. Bir ilaç formülasyonunda miligram düzeyindeki sapma, ürünün etkinliğini doğrudan etkilerken; kimyasal bir reaksiyonda sıcaklık veya basınç kontrolündeki anlık bir dalgalanma, hem ürün kalitesini hem de tesis güvenliğini tehlikeye atabilir. İşte tam bu noktada batch proses otomasyonu, sektörün vazgeçilmez teknolojik omurgası haline gelmektedir.

Bu rehberde, batch proses otomasyonunun temellerinden ISA-88/S88 standardına, reçete yönetiminden CIP (Clean-in-Place) otomasyonuna, GMP uyumluluğundan 21 CFR Part 11 elektronik kayıt gereksinimlerine kadar kapsamlı bir inceleme sunuyoruz. Avea Otomasyon olarak ilaç ve kimya sektöründe sunduğumuz çözümleri de yakından tanıyacaksınız.

Batch Proses Nedir? Temel Kavramlar

Batch (parti) üretim, belirli miktardaki hammaddelerin tanımlı bir prosedür dahilinde işlenerek sonlu miktarda ürün elde edilmesi sürecidir. Sürekli (continuous) üretimden farklı olarak, batch proseslerde her parti başlangıç ve bitiş noktasına sahiptir.

Batch Üretimin Temel Özellikleri

  • Sonlu hacim: Her parti, önceden belirlenmiş miktarda üretilir.
  • Tekrarlanabilirlik: Aynı reçete ile her seferinde aynı kalitede ürün elde edilmelidir.
  • İzlenebilirlik: Her partinin tüm üretim parametreleri kayıt altına alınır.
  • Esneklik: Aynı ekipman seti ile farklı ürünler üretilebilir.

İlaç sektöründe tablet, kapsül, şurup, krem ve enjektabl çözeltiler; kimya sektöründe ise boyalar, yapıştırıcılar, kozmetik ürünler ve özel kimyasallar tipik batch üretim örnekleridir.

ISA-88 / S88 Standardı: Batch Otomasyonun Çerçevesi

ISA-88 (veya ANSI/ISA-88, kısaca S88), batch proses kontrolü için uluslararası kabul görmüş standarttır. Bu standart, batch üretim sistemlerinin tasarımı, programlanması ve işletilmesi için ortak bir dil ve yapı sunar.

S88 Hiyerarşik Modeli

S88 standardı, fiziksel ve prosedürel modelleri birbirinden ayırarak modüler bir yapı oluşturur:

Fiziksel Model:
– Enterprise (İşletme): Tüm üretim tesislerini kapsar.
– Site (Tesis): Tek bir üretim tesisi.
– Area (Alan): Tesis içindeki üretim alanı.
– Process Cell (Proses Hücresi): Bir batch üretimi gerçekleştirebilen ekipman grubu.
– Unit (Ünite): Reaktör, karıştırıcı, filtre gibi ana ekipmanlar.
– Equipment Module (Ekipman Modülü): Vana grubu, pompa seti gibi alt sistemler.
– Control Module (Kontrol Modülü): Tek bir vana, sensör veya aktüatör.

Prosedürel Model:
– Procedure (Prosedür): Bir batch üretiminin tamamı.
– Unit Procedure (Ünite Prosedürü): Bir ünitede gerçekleştirilen işlemler bütünü.
– Operation (Operasyon): Bir ünite prosedürü içindeki bağımsız işlem adımı.
– Phase (Faz): En küçük kontrol birimi (örneğin: dolum, ısıtma, karıştırma).

Bu yapı sayesinde, farklı ürünler için reçeteler kolayca oluşturulabilir ve mevcut ekipman üzerinde esnek üretim planlaması yapılabilir. PLC programlama dilleri bu fazların kodlanmasında kritik rol oynar.

Reçete Yönetimi (Recipe Management)

Batch otomasyonun kalbi reçete yönetimidir. S88 standardına göre reçeteler dört seviyede tanımlanır:

Reçete Seviyeleri

  1. Genel Reçete (General Recipe): Ürünün temel formülasyonu; ekipman bağımsızdır.
  2. Tesis Reçetesi (Site Recipe): Belirli bir tesise uyarlanmış reçete.
  3. Master Reçete (Master Recipe): Belirli ekipman setine göre detaylandırılmış reçete.
  4. Kontrol Reçetesi (Control Recipe): Çalışma anında oluşturulan, spesifik parti parametrelerini içeren reçete.

Reçete Parametreleri

Her reçete şu temel bileşenleri içerir:

  • Formül (Formula): Hammadde miktarları, oranlar ve proses parametreleri (sıcaklık, basınç, süre).
  • Prosedür: İşlem adımlarının sırası ve koşulları.
  • Ekipman gereksinimleri: Hangi ünitelerin kullanılacağı.
  • Header bilgileri: Ürün adı, versiyon, onay durumu.

Avea Otomasyon olarak geliştirdiğimiz reçete yönetim sistemleri, operatörlerin yeni ürün reçetelerini mühendislik desteği olmadan oluşturabilmesine olanak tanır. Bu esneklik, özellikle çok ürünlü tesislerde büyük avantaj sağlar.

Faz Tabanlı Kontrol (Phase-Based Control)

Faz tabanlı kontrol, S88 standardının en güçlü yönlerinden biridir. Her faz, bağımsız bir kontrol birimi olarak tasarlanır ve farklı reçetelerde tekrar tekrar kullanılabilir.

Tipik Fazlar

  • Charge (Dolum): Hammadde tartımı ve reaktöre aktarımı.
  • Heat (Isıtma): Belirli sıcaklığa kontrollü ısıtma.
  • Cool (Soğutma): Kontrollü soğutma işlemi.
  • Agitate (Karıştırma): Belirli hız ve sürede karıştırma.
  • React (Reaksiyon): Kimyasal reaksiyon süreci.
  • Transfer (Aktarım): Ürünün bir üniteden diğerine transferi.
  • Discharge (Boşaltma): Ürünün çıkışı.

Her faz, kendi durum makinesine (state machine) sahiptir: Idle, Running, Paused, Complete, Stopped, Aborted gibi durumlar arasında geçiş yapar. Bu yapı, SCADA sistemleri üzerinden operatörlere tam görünürlük ve kontrol imkânı sunar.

CIP (Clean-in-Place) Otomasyonu

İlaç ve gıda sektöründe ekipmanların sökülmeden yerinde temizlenmesi, CIP otomasyonunun temel işlevidir. Doğru bir CIP otomasyonu, çapraz kontaminasyonu önler ve GMP gereksinimlerini karşılar.

CIP Adımları

  1. Ön durulama: Kaba kalıntıların uzaklaştırılması.
  2. Kostik yıkama: NaOH çözeltisi ile organik kalıntıların temizlenmesi.
  3. Ara durulama: Kostik kalıntılarının uzaklaştırılması.
  4. Asit yıkama: Mineral kalıntıların temizlenmesi.
  5. Son durulama: Saf su (WFI veya PW) ile final durulama.
  6. Kurutma/Sterilizasyon: Gerektiğinde buhar sterilizasyonu.

CIP Otomasyon Parametreleri

  • Sıcaklık: Her adım için hedef sıcaklık kontrolü.
  • Konsantrasyon: Kimyasal çözeltilerin iletkenlik bazlı konsantrasyon kontrolü.
  • Akış hızı: Yeterli mekanik temizleme etkisi için minimum akış hızı.
  • Süre: Her adımın minimum temas süresi.
  • Sıralama: Adımların doğru sırada ve koşullarla yürütülmesi.

GMP Uyumluluğu ve 21 CFR Part 11

İlaç sektöründe üretim, İyi Üretim Uygulamaları (GMP – Good Manufacturing Practice) çerçevesinde gerçekleştirilmelidir. Otomasyon sistemleri bu uyumluluğun sağlanmasında kritik rol oynar.

21 CFR Part 11 Gereksinimleri

ABD FDA tarafından yayımlanan 21 CFR Part 11, elektronik kayıtlar ve elektronik imzalar için standartları belirler:

  • Denetim izi (Audit Trail): Tüm parametre değişiklikleri, operatör müdahaleleri ve sistem olayları zaman damgalı olarak kaydedilmelidir.
  • Elektronik imza: Kritik işlemler, yetkili personelin elektronik imzası ile onaylanmalıdır.
  • Erişim kontrolü: Rol tabanlı yetkilendirme ile sadece yetkili personel ilgili işlemleri gerçekleştirebilmelidir.
  • Veri bütünlüğü: Kayıtlar değiştirilemez formatta saklanmalı, ALCOA+ prensiplerine uygun olmalıdır.
  • Sistem validasyonu: Otomasyon sistemleri, GAMP 5 kılavuzuna göre valide edilmelidir.

Avea Otomasyon olarak tüm ilaç sektörü projelerimizde 21 CFR Part 11 uyumlu yazılım mimarileri kullanıyoruz.

Tartım ve Dozajlama Sistemleri

Batch üretimde hammaddelerin doğru miktarda tartılması ve dozajlanması, ürün kalitesinin temel belirleyicisidir.

Tartım Sistemi Bileşenleri

  • Yük hücreleri (Load Cell): Yüksek hassasiyetli tartım sensörleri.
  • Tartım terminalleri: Sinyal işleme ve iletişim birimleri.
  • Dozajlama vanaları: Kaba ve ince dozajlama için oransal kontrol vanaları.
  • Vidalı besleyiciler: Toz hammaddeler için kontrollü besleme.
  • Barkod/RFID okuyucular: Hammadde doğrulama ve izlenebilirlik.

Dozajlama Stratejileri

  • Gain-in-Weight: Hedef kaba hammadde eklenerek tartılır.
  • Loss-in-Weight: Kaynak kaptan çıkan miktar ölçülür.
  • Volumetrik dozajlama: Sıvılar için debimetre bazlı dozajlama.

Hassas dozajlama, özellikle ATEX sertifikalı patlamaya dayanıklı otomasyon gerektiren toz işleme ortamlarında kritik öneme sahiptir.

Reaktör Sıcaklık ve Basınç Kontrolü

Kimyasal reaktörlerde sıcaklık ve basınç kontrolü, ürün kalitesi ve tesis güvenliği açısından en kritik otomasyon fonksiyonlarından biridir.

Sıcaklık Kontrol Stratejileri

  • Kaskad kontrol: İç döngü (ceket sıcaklığı) ve dış döngü (reaktör sıcaklığı) ile hassas kontrol.
  • Split-range kontrol: Isıtma ve soğutma arasında kesintisiz geçiş.
  • Feedforward kontrol: Ekzotermik reaksiyonlarda önceden müdahale.
  • Model prediktif kontrol (MPC): Çok değişkenli ileri kontrol algoritmaları.

Basınç Kontrol Sistemleri

  • Vakum kontrolü: Distilasyon ve kurutma prosesleri için.
  • Basınçlı reaksiyon kontrolü: Hidrojenasyon gibi yüksek basınç prosesleri.
  • Emniyet sistemleri: Yüksek basınç kilitleme (interlock) ve tahliye vanaları.

Avea Otomasyon’un İlaç ve Kimya Sektörü Çözümleri

Avea Otomasyon olarak, ilaç ve kimya sektöründe anahtar teslim batch proses otomasyon çözümleri sunuyoruz:

  • S88 uyumlu batch kontrol yazılımı geliştirme ve devreye alma.
  • Reçete yönetim sistemi tasarımı ve implementasyonu.
  • CIP/SIP otomasyon sistemleri kurulumu.
  • 21 CFR Part 11 uyumlu SCADA ve veri yönetim çözümleri.
  • Tartım ve dozajlama sistemi entegrasyonu.
  • Reaktör kontrol sistemi tasarımı ve optimizasyonu.
  • Validasyon desteği: IQ, OQ, PQ protokolleri hazırlama ve uygulama.

Eskişehir merkezli mühendislik ekibimiz, Türkiye genelinde ilaç ve kimya tesislerine hizmet vermektedir. Projeleriniz için bizimle iletişime geçebilirsiniz.

Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

1. Batch proses otomasyonu ile sürekli proses otomasyonu arasındaki temel fark nedir?

Batch proses otomasyonunda üretim belirli miktarlarda (partiler halinde) gerçekleştirilir; her partinin başlangıç ve bitiş noktası vardır. Sürekli proses otomasyonunda ise hammadde sürekli olarak beslenir ve ürün kesintisiz olarak çıkar. İlaç sektöründe batch üretim, izlenebilirlik ve kalite kontrol açısından tercih edilirken; büyük hacimli kimyasal üretimde sürekli prosesler daha verimli olabilir. S88 standardı özellikle batch prosesler için tasarlanmıştır.

2. ISA-88 standardına uyumlu bir otomasyon sistemi kurmak ne kadar sürer ve maliyeti nedir?

Projenin kapsamına bağlı olarak, orta ölçekli bir batch otomasyon projesi tipik olarak 6-12 ay arasında tamamlanır. Maliyet; ekipman sayısı, reçete karmaşıklığı, GMP gereksinim seviyesi ve validasyon kapsamına göre değişir. Avea Otomasyon olarak, projenin fizibilite aşamasından devreye almaya kadar tüm süreçlerde yanınızdayız. Detaylı maliyet analizi için ücretsiz keşif ziyareti düzenliyoruz.

3. Mevcut otomasyon sistemimizi 21 CFR Part 11 uyumlu hale getirmek mümkün mü?

Evet, mevcut sistemlerin 21 CFR Part 11 uyumlu hale getirilmesi mümkündür. Bu süreçte mevcut SCADA ve PLC altyapısı değerlendirilerek; denetim izi (audit trail), elektronik imza, erişim kontrolü ve veri bütünlüğü modülleri eklenir. Avea Otomasyon, retrofit projelerde mevcut yatırımınızı koruyarak minimum kesinti ile uyumluluk sağlama konusunda deneyimlidir.

Bizi Takip Edin

📷 Instagram: avea.otomasyon
📘 Facebook: Avea Otomasyon
💼 LinkedIn: Avea Otomasyon
📍 Google Maps: Yol Tarifi Alın
📍 Hızlı Ulaşım: g.page/AveAOtomasyon

, , , , , , , , ,
1