さまざまな詰め替え制度での医薬品ツインスクリューフィーダーでのステップ変更実験を説明するための拡張された3コンパートメントモデル

滞留時間分布（RTDS）は、製造医薬品経口固形剤（OSD）および統合システム自体の連続ラインのユニット操作における製品追跡のための貴重なツールです。拡張された相互混合が発生する可能性のあるこのような連続ラインでの最初のユニット操作は、通常、フィーダーです。フィーダーのRTDは、トレーサー材料を使用してトレーサー実験を実行することで取得できます。観察されたトレーサー濃度応答には、タンクインシリーズ（TIS）またはコンパートメントモデルを適合させることにより、物理的な解釈を与えることができます。その結果、フィーダーホッパー内の内部混合挙動は合理化できます。ただし、通常、これらのモデルのタンクまたはコンパートメントでは、一定のボリュームが想定されます。これにより、実験的なセットアップが一定のボリュームの仮定に違反しないいくつかの出版物が生まれました。つまり、ホッパー充填レベルの高い補充を実行します。ここでは、この仮定から離れ、3コンパートメントモデルの微分方程式のセットを開発して、コンパートメントの非定常体積を説明します。さらに、このモデルは、フィーダー内のアジテーターによって形成されたバイパス軌道と内側の混合体積を区別し、トレーサー濃度がバイパスボリュームのトレーサー濃度に遅れます。このコンパートメント化は、空間サンプリング方法を使用して以前の研究で得られた結果に触発され、さまざまな実験的な実行時間でフィーダーホッパー全体のトレーサー濃度を評価しました。開発されたモデルは、さまざまな詰め替え体制のステップ応答を正常に説明しています。高いリフィル体制のための標準的なスムーズな一次応答とデッドタイム応答（FOPDT）と、低いものの上昇段階でのディップを含むより複雑なステップ応答を説明します。補充体制。結果として、フィーダー内の複雑な混合挙動をより完全に理解することが得られ、トレーサビリティが改善されます。その次に、このモデルは、滞留時間と補充体制との相互作用に関する強化された知識を提供します。開発されたモデルは、さまざまな医薬品（Tabletse 80（T80）、Microcelac 100（MCL）、およびAvicel PH101（MCC））のステップ変更実験を含むデータセットに適合しました。実験的に観察された現象は、提案されたモデルによって確実に記述される可能性があります。このモデルは、典型的なTISモデルと比較して改善された移動性を示しました。

Residence time distributions (RTDs) are a valuable tool for product tracking in the unit operations of a continuous line for manufacturing pharmaceutical oral solid dosage (OSD) and the integrated system itself. The first unit operation in such a continuous line in which extended intermixing can occur, is typically a feeder. The RTD of a feeder can be obtained by performing tracer experiments with a tracer material. A physical interpretation can be given to the observed tracer concentration responses by fitting a tanks-in-series (TIS) or compartmental model to it. Consequently, the internal mixing behaviour inside the feeder hopper can be rationalized. However, typically, a constant volume is assumed for the tanks or compartments in these models. This has led to several publications where the experimental set-up does not violate the constant volume assumption, i.e. one performs refills at a high hopper fill level. Here, we step away from this assumption and develop a set of differential equations for a 3-compartment model in order to account for a non-constant volume of the compartments. Moreover, the model distinguishes between a bypass trajectory formed by the agitator inside the feeder and an inner mixing volume, in which the tracer concentration lags on the tracer concentration in the bypass volume. This compartmentalization was inspired by the results obtained in a previous study using a spatial sampling method to assess the tracer concentration throughout the feeder hopper for different experimental runtimes. The developed model successfully describes the step responses for different refill regimes: the standard smooth first order plus dead time response (FOPDT) for a high refill regime and the more complex step response, including dips in the rising phase of the curve, for the low refill regime. As a consequence, a more thorough understanding of the complex mixing behaviour inside the feeder is obtained, which allows for an improved traceability. Next to that, the model delivers enhanced knowledge on the interaction between the residence time and the refill regime. The developed model was fitted to a data set, containing step change experiments for different pharmaceutical materials (Tablettose 80 (T80), Microcelac 100 (MCL), and Avicel PH101 (MCC)), different mass flow rates, and refill regimes. The experimentally observed phenomena could be reliably described by the proposed model. The model showed an improved transferability compared to typical TIS models.