Saannon parantaminen API-tuotteessa – Prosessiparametrien optimointi
Lääkeaineiden (API-tuote) loppuprosessissa tuote kiteytetään liuottimesta, suodatetaan ja lietetään. On havaittu, että osa tuotteesta jää emäliuokseen prosessin aikana, jolloin saanto on huomattavasti pienempi kuin voisi olla. Opinnäytetyössä etsittiin mahdollisuuksia parantaa saantoa API-tuotteessa.
Lääkeaineiden valmistuksessa kiteytysvaiheeseen liittyy merkittäviä haasteita, sillä kiteytyksen aikana määrittyvät sekä tuotteen puhtaus että saanto. Optimoimattomat prosessiolosuhteet voivat johtaa hävikkiin ja epäpuhtauksien muodostumiseen, mikä heikentää tuotannon tehokkuutta. Tästä syystä kiteytyksen ja prosessiparametrien optimointi on keskeisessä roolissa vaikuttavien lääkeaineiden kehityksessä ja valmistuksessa.
Kiteytys kemiassa
Kiteytyminen määritellään kemiassa prosessiksi, jossa nesteestä tai kaasusta muodostuu kiinteä aine. Kiteytyminen voi tapahtua luonnollisesti, kuten veden jäätyessä jääksi, tai sitä voidaan ohjata keinotekoisesti esimerkiksi lämpötilaa, pitoisuutta ja epäpuhtauksien määrää säätelemällä. Lääkeaineen puhtaus ja kideyhdistelmien muoto vaikuttavat sen tehoon ja laatuun. (Mirai Intex, 2024.)
Jäähdytyskiteytyksessä lämmin reaktioseos jäähdytetään tiettyyn lämpötilaan, jolloin kiteytyminen alkaa. Kiteytysvaiheen aikana emäliuoksesta poistetaan etanolia tislataamalla, minkä jälkeen liuos jäähdytetään ja annetaan kiteytyä alhaisemmassa lämpötilassa. Lopuksi muodostuneet kiteet erotetaan suodattamalla, jonka jälkeen ne lietetään ja pestään etanolilla.
Hävikin vähentäminen ja taloudellinen hyöty
Lääkeaine-erän teoreettinen hävikki tällä hetkellä on noin 50 % saannosta. Eräkoko on noin 5 kg ja emäliuoksiin jää noin 5 kg lääkeainetta. Optimaalinen saanto olisi 10 kg.
Hävikin pienentäminen nykyisestä noin 50 %:sta lähemmäs teoreettista maksimia ei ole pelkästään prosessitekninen parannus, vaan suora taloudellinen vipu. Jokainen talteen saatu kilogramma kasvattaa myyntikelpoista tuotantoa ilman vastaavaa lisäpanosta raaka-aineisiin. Saannon nostaminen esimerkiksi 10 kg tasolle voi käytännössä kaksinkertaistaa erän arvon ja parantaa merkittävästi tuotannon kannattavuutta.
Saannon optimointi ja epäpuhtauksien hallinta
Opinnäytetyössä tutkittiin kitetysvaiheen optimointia ja toisen kide-erän tuottamista. Lisäksi tutkittiin eri liuotinvaihtoehtoja ja epäpuhtauksien poistamista uuttamalla. Osassa API-tuotteen tuotantoerissä on havaittu keltaista väriä, joka aiheutuu tuntemattomasta epäpuhtaudesta.
Tärkeimmät havainnot olivat seuraavat:
- Kiteytysvaiheen optimoinnissa muokattiin tislattavan etanolin määrää emäliuoksista. Tulokset osoittivat, että tislausastetta nostamalla saantoa voitiin parantaa merkittävästi: etanolin poistomäärän kasvu 33 %:lla lisäsi lopullista saantoa noin 26 %.
- Toisen kide-erän tuottaminen emäliuoksista on mahdollista. Katalyyttinä käytetyn metallin jäämä kuitenkin ylittää spesifikaatiorajan. Tämä ilmiö vaatii lisätutkimuksia.
- Liukoisuusmittausten perusteella liuottimen vaihto ei ole prosessissa mahdollista, sillä tuote liukenee ainoastaan etanoliin.
- Neste-nesteuutoilla tutkittiin tuntemattoman epäpuhtauden aiheuttaman keltaisen värin poistamista. Tulosten perusteella etyyliasetaatti, tolueeni ja metyleenikloridi soveltuvat keltaisen värin poistamiseen.
- Puhtausanalyysien perusteella toisen kide-erän ja eri tislausasteista otetut näytteet täyttivät spesifikaation mukaiset vaatimukset. Tulokset osoittivat lisäksi, että lääkeaine-erä on stabiili kiehuvassa etanolissa eikä siitä vapaudu epäpuhtauksia.
Enemmän vähemmällä: Tislausasteen nosto API-tuotannon avaimena
Tulokset osoittavat, että tärkein prosessiparametri kehityskohde on tislattavan etanolin määrän optimointi sekä toisen kide-erän tuottamisen mahdollistaminen emäliuoksista. Primäärinen kiteytystuote voitaisiin yhdistää toisen kide-erän kanssa. Vaihtoehtoisesti kide-eriä voitaisiin kerätä useammasta erästä uudelleenprosessointia varten.
Lähteet
Mirai Intex. 2024. Crystallization process. https://mirai-intex.com/blog/understanding-the-crystallization-process Viitattu 2.5.2026.
OpenAI. (2026). ChatGPT (GPT-5.3) [tekoälymallin tuottama kuva]. Viitattu 1.5.2026.
Kansikuva: Teija Kemppainen