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반응기(reactor)에 대해 알아봅시다
지캣담당자
2025. 6. 19. 15:14
제약회사에서 사용하는 **반응기(reactor)**는 주로
의약품 원료(API, Active Pharmaceutical Ingredient)나
중간체(intermediate)를 합성하는 데 사용되는 핵심 장비입니다.
✅ 1. 반응기란?
- 화학 반응이 일어나도록 설계된 용기로, 의약품 원료 제조 과정에서의 화학 합성에 사용됩니다.
- 내부 온도, 압력, pH, 교반 등을 정밀하게 제어할 수 있어야 하며, **GMP(의약품 제조 및 품질관리기준)**에 부합해야 합니다.
✅ 2. 주요 용도
- 원료의약품(API) 또는 중간체 합성
- 액상/고상 반응
- 결정화, 추출, 중화, 탈염 등 다양한 전처리 또는 후처리 과정
✅ 3. 반응기 종류
| 종류 | 설명 | 특징 |
| 글라스 라이닝 반응기 (GLR) | 내부가 유리코팅 처리된 금속 반응기 | 내식성 우수, 강산/강염기 반응에 적합 |
| 스테인리스 반응기 (SS reactor) | 내부가 스테인리스로 되어 있음 | 견고하고 유지보수 쉬움, CIP/SIP 가능 |
| 압력 반응기 (Autoclave type) | 고압 환경에서의 반응용 | 정밀화학, 고온고압 반응에 적합 |
| 파일럿 반응기 | 소량 시험생산용 | 상업 생산 전 공정 확립에 사용 |
| 멀티 포트 소형 반응기 | 연구개발(R&D)용 | 소형 다중 반응 가능, 자동화와 통합 제어 지원 |
✅ 4. 주요 구성 요소
| 구성 요소 | 기능 |
| 재질 | 일반적으로 SS316L, GLR(글라스 라이닝), Hastelloy |
| 교반기 | 균일한 혼합/반응을 위한 모터+임펠러 |
| 자켓 | 내부 온도 조절(스팀, 냉각수 순환) |
| 온도/압력 센서 | 실시간 모니터링 |
| pH 센서 | 산도 조절 및 모니터링 |
| 샘플 포트 | 중간시료 채취용 |
| 배출 밸브 | 반응물 혹은 완제품 배출용 |
| CIP/SIP 시스템 | 자동세척(Clean In Place) 및 멸균(Sterilize In Place) 기능 |
✅ 5. 반응기 관련 GMP 고려사항
| 항목 | 설명 |
| 청결성 | 용기 내 잔류물 없도록 세척 필수 |
| 교차오염 방지 | Batch 간 잔류 방지 설계 필요 |
| 밸리데이션 | 정기적인 적격성 평가 (IQ, OQ, PQ) |
| 자동화 및 제어 | Batch 기록과 조건 제어 시스템 필요 (PLC, SCADA 등) |
✅ 6. 반응기 운영 시 주의사항
- 화학 반응 조건 정확히 설정
- 온도 급변에 따른 과압 또는 과열 방지
- 정전기/방폭 설계 필수 (특히 유기 용매 사용 시)
- 잔류 약물에 의한 오염 방지
제약회사에서 사용하는 **반응기(reactor)**는
의약품의 품질에 직접적인 영향을 미치는 중요한 설비이므로,
**GMP(우수 의약품 제조 기준)**에 따라
철저한 밸리데이션(Validation)을 수행해야 합니다.
밸리데이션의 목적은
반응기가 일관되고 신뢰할 수 있는 품질의 제품을 제조할 수 있는지 검증하는 것입니다.
✅ 반응기 밸리데이션 항목
밸리데이션은 보통 IQ (설치 적격성), OQ (운전 적격성), PQ (성능 적격성) 순으로 수행되며, 항목은 아래와 같습니다:
1. IQ (Installation Qualification)
반응기가 설계대로 제대로 설치되었는지 확인
- 장비 도면 및 사양서 확인 (P&ID, Lay-out 등)
- 설치 위치/배관/전기 연결 확인
- 사용 자재 확인 (접액부 재질 등)
- 계측기 장착 여부 및 교정 기록 확인 (온도센서, 압력게이지, pH센서 등)
- 제조사 매뉴얼, 부품 리스트 검토
- 설비 고유 ID 및 라벨 부착 확인
2. OQ (Operational Qualification)
반응기의 운전 기능이 스펙에 맞게 동작하는지 검증
| 항목 | 시험 방법 | 허용 기준 예시 |
| 교반 속도 제어 | RPM 조정 후 실제 측정 | ±5% 이내 |
| 온도 제어 | 자켓 온도 설정 → 내부 온도 확인 | ±1.0°C 이내 |
| 압력 유지/해소 | 설정 압력에서 유지 가능 여부 확인 | ±0.1 bar 이내 |
| pH 제어 가능 여부 | pH 조정 및 유지 테스트 | ±0.2 pH |
| 자동 밸브 작동 | 열고 닫힘 확인 | 정상 작동 |
| 알람 시스템 | 고온/고압 시 알람 작동 확인 | 작동 확인 |
| CIP/SIP 작동 | 세척 및 멸균 주기 실행 | 전 단계 작동 및 Log 기록 확인 |
3. PQ (Performance Qualification)
실제 운전 조건에서 제품 품질에 영향을 미치는 요소를 평가
- 제조 공정 조건 (교반 속도, 온도, 압력 등)에서 일정 조건 하에 재현성 있는 반응 수행
- 동일 조건 하 3 Batch 이상 제조 후 품질 일치성 확인
- Sampling 위치별 균일성 평가 (Homogeneity)
- CIP 후 세척 적합성 확인 (Rinse/Swab Test)
✅ 반응기 밸리데이션 관련 허용 기준
밸리데이션 기준은 일반적으로 국제 가이드라인에 따르며, 대표적인 기준은 다음과 같습니다:
| 가이드라인 | 내용 |
| ICH Q7 | 원료의약품 제조를 위한 GMP 가이드라인 |
| EU GMP Annex 15 | 밸리데이션/적격성 평가 지침 |
| FDA Process Validation Guide (2011) | 설비 및 공정 밸리데이션 가이드라인 |
| ISPE Baseline Guide Vol. 5 | Commissioning & Qualification 지침서 |
| PIC/S PE 009 | GMP Guide (Part I, II 포함) |
✅ 세척 밸리데이션 허용 기준 예시 (CIP 후)
| 항목 | 허용 기준 예시 |
| 제품 잔류물 | 이전 배치 기준 < 10 ppm 또는 정량하한(LLOQ) 이하 |
| 세척제 잔류 | 세척제별 지정 기준 이하 (예: NaOH < 1 ppm) |
| 미생물 오염 | 1 CFU/100 cm² 이하 |
| Endotoxin (주사제용) | < 0.25 EU/mL 또는 접촉 면적 환산 |
✅ 참고 예시
- 온도 교정 시험 결과
- 설정값: 80.0°C
- 측정값: 79.6~80.4°C → ✅ 허용 기준(±1.0°C) 이내
- pH 제어 시험
- 설정: 7.00 → 유지값: 6.98~7.02 → ✅ 기준(±0.2) 충족
- 교반 속도
- 설정: 150 rpm → 실제 147~153 rpm → ✅ ±5% 충족
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