Análisis del proceso de producción de Trofín Vital

Resumen

Este trabajo fue realizado en el Centro de Inmunología y Biopreparados de Holguín, perteneciente al grupo empresarial Labiofam, el cual tiene como objetivo realizar una caracterización y análisis del proceso de producción de Trofín Vital, para lo cual se realizó la descripción del proceso, auxiliándose del diagrama de flujos, así como la realización de un análisis de las operaciones unitarias involucradas en el proceso, además de las variables y fenómenos asociados a las mismas, las leyes físicas y químicas que lo rigen, la función y razón de ser, de los equipos principales en el proceso. También se realizó estrategia para el análisis del proceso a partir de la estructura de costo y los parámetros de calidad, y como esto influye sobre el comportamiento de la calidad. Además se observó el comportamiento de los equipos según las normas de operación de los mismos, y las deficiencias existentes. Por último analizó el comportamiento de una regulación estadística en post de mejorar la calidad a partir del resultado obtenido.

Introducción

La industria biofarmacéutica es una de las industrias en pleno auge de desarrollo en el actual siglo XXI, nuestro país no ajeno a este fenómeno ha apostado por el desarrollo de esta industria, la cual ha logrado alcanzar un desarrollo vertiginoso y se ha ganado su renombre a nivel mundial, encontrando así un mercado nacional e internacional creciente. Uno de los productos de este grupo de industrial es el Trofín Vital, considerado uno de los 50 logros de la ciencia cubana, es producido en el Centro de Inmunología Molecular de la provincia de Holguín. Este es un producto farmacéutico que su principio activo es natural, e de ahí sus bondades como terapéutico para el tratamiento de la anemia por déficit de hierro, así como suplemento nutricional para niños, ancianos y atletas de alto rendimiento debido a su valor proteico. Este producto es elaborado a partir de la sangre de ganado bovino y vacuno, miel de abejas, solución de propóleo al 15% y de benzoato de sodio al 30%. Por lo que se trazó como líneas para esta investigación el análisis del proceso de producción de Trofín Vital.

Situación problémica:

La falta de un Ingeniero Químico dirigiendo el proceso ha provocado que no haya un control estadístico que corrobore la calidad del producto obtenido.

Problema:

Falta del estudio estadístico que permita verificar la calidad del producto para prevenir y corregir los posibles errores.

Objeto:

Obtención del Trofín Vital.

Objetivo:

Realizar la regulación estadística que permita corregir los errores para una mejor obtención del Trofín Vital.

Objetivos específicos:

• 1.  Caracterizar el proceso de producción de Trofín Vital en el Centro de Inmunología y Biopreparados de Holguín.

• 2. Siguiendo la Estrategia para el análisis del proceso, a partir de la Estructura de Costo y los Componentes de Calidad, determinar las áreas en que hay que trabajar para disminuir el costo de producción y elevar o mantener la calidad.

• 3. Analizar las principales afectaciones de la producción, sus causas y los efectos de éstas sobre el costo de producción y la calidad.

• 4. Verificación estadística de la calidad de la producción de Trofín Vital, a través del índice de calidad, nivel de Fe2+ con datos obtenidos en el período del año 2015 y el primer trimestre del año 2016.

Hipótesis:

La regulación estadística de la calidad nos permite verificar y corregir los errores establecidos en el proceso y posibilita la corrección total o parcial para mejorar la calidad del producto a obtener.

Caracterización del proceso

La caracterización del proceso es el primer paso para analizar cualquier proceso tecnológico, esto nos permite una mayor comprensión debido a la información que nos aporta de cómo ocurre la transformación de la materia prima en cada uno de los equipos, cuáles de estos tienen mayor influencia en el proceso y sus peculiaridades, además nos permite actuar sobre las áreas o equipos de mayor incidencia sobre el costo de producción con el propósito de disminuir los mismos y elevar la eficiencia de la planta.

Esta caracterización se hará de la siguiente forma:

• Descripción del proceso auxiliándose del diagrama de flujo.

• Análisis de la estructura del costo de producción.

• Identificación de los componentes de la calidad global del sistema productivo.

2.1 Descripción del proceso tecnológico de Trofín Vital.

El proceso cuenta con 9 etapas que cuentan desde la preparación de la materia prima en el centro hasta la comercialización del producto. Todas con un tiempo determinado y un estricto control de las condiciones de asepsia debido a la vulnerabilidad del producto ante la contaminación con microorganismos.

• 1. Etapa de planificación y elaboración de la documentación técnica y de las órdenes de producción.

En esta etapa se reproduce toda la documentación técnica del lote, se planifican los lotes de materias primas y reactivos que intervendrán en el proceso tecnológico y se elaboran las órdenes de producción.

Norma de tiempo: 4 h

2. Etapa de preparación de materiales.

En esta etapa se preparan los materiales que se emplearán en el proceso tecnológico, dígase fregado, empaque y esterilización de los accesorios, material de envase, reactor de acero inoxidable, módulos de ropa etc.)

Norma de tiempo: 8 h

3. Etapa de mezcla inicial e hidrólisis.

En esta etapa se lleva a cabo la mezcla e hidrólisis de la sangre bovina estéril en reactor de acero inoxidable con el fin de liberar el principio activo del producto, el hierro hemínico. Se adicionan el agua purificada, la sangre bovina, el material enzimático y la solución de benzoato de sodio al 15%. Se mantienen bajo agitación constante por un período de 4 h y a temperatura controlada.

Norma de tiempo: 5 h

• Etapa de mezcla final y homogenizado.

En esta etapa se adicionan el resto de las materias primas que conforman la formulación del producto. Se adiciona miel de abejas, solución de propóleos al 15% y solución de benzoato de sodio al 30%. Se mantienen bajo agitación constante por un período de 1 h y a temperatura controlada.

Norma de tiempo: 2 h

• 5. Etapa de llenado.

En esta etapa se realiza el envasado del producto en los frascos de 250 ml, bajo cabina de flujo laminar y se toman las muestras para ensayos de calidad. Luego se traslada al almacén y entra en un período de cuarentena hasta su liberación a la etapa de etiquetado.

Norma de tiempo: 2 h

• 6. Etapa de rotulado.

En esta etapa se realiza el conteo, rotulado e inspección de las etiquetas teniendo en cuenta la denominación del lote y su fecha de vencimiento.

Norma de tiempo: 1 h

• 7. Etapa de etiquetado.

En esta etapa se realiza el etiquetado e inspección final de los frascos para su liberación posterior a la etapa de comercialización.

Norma de tiempo: 2 h

• 8. Etapa de revisión de la documentación técnica del lote y aprobación de las OP.

En esta etapa se realiza la revisión y aprobación de la documentación inicial y de los registros generados en el proceso productivo.

Norma de tiempo: 2 h

2.2. Diagrama de flujo con los equípos principales.

Leyenda:

1-Caldera de 55L 3-Biorreactor de 500L

2-Compresor 4-Cabina de Flujo Laminar

2.3 Equipos principales: dimensiones fundamentales, materiales de construcción, número de unidades.

En la tabla No. 1, se muestran las dimensiones de los equipos fundamentales, así como su material de construcción y número de unidades existentes de los mismos en la planta.

Tabla No.1

2.4 Operaciones unitarias involucradas en el proceso, función y razón de ser de las mismas; los fenómenos asociados, leyes vinculadas a los fenómenos y variables relevantes a los mismos.

Para comprender mejor el contenido de las tablas No. 2 y 3, es conveniente definir sus campos, para lo cual comenzaremos definiendo que son las operaciones unitarias:

Las operaciones unitarias son independientes de las industrias donde se utilizan, principalmente de carácter físico y, por esta causa, dependen de las mismas leyes básicas de la física que se aplican a todas las ramas de la Ingeniería. Se diferencian de otras ramas de la ingeniería, en que se aplican, generalmente, a procesos en que es necesario el conocimiento de la química para comprender su significación real.

Fenómenos: estos están basados en comportamientos que están regidos por las leyes de la física y la química.

Leyes: estas son de carácter físico y químico, y rigen los fenómenos asociados a las operaciones unitarias para el caso de la Ingeniería Química.

Función: para el ingeniero químico es el objetivo que cumple ese equipo en el proceso sin atender a las particularidades de este.

Razón de ser: es la función específica que realiza un equipo en un proceso determinado.

Variable: Es una característica cualitativa que se mide para el funcionamiento del equipo, (pueden ser una o varias).

Tabla No. 2

Tabla No. 3

Explicación de las leyes:

• 1. Ley de la conservación de la masa: establece que la masa no puede ser destruida. Específicamente, esto precisa que los materiales que entran en un proceso cualquiera, deben acumularse o salir del proceso y se denomina generalmente Balance de materiales. En muchos problemas de flujo estacionario (esto es que no presentan acumulación de masa), la ley se le denomina "Continuidad".

• 2. Ley de la conservación de la energía: expresa el mismo hecho con respecto a la energía que entra y que sale en un proceso, que la ley de la conservación de la masa respecto a los materiales. Para que sea válido un balance de energía, debe incluir todos los tipos de energía que están implicados en el proceso tales como calor, energía mecánica, eléctrica, radiante, nuclear, o cualquier otra.

• 3. Leyes de la mecánica de Newton: es utilizada en las operaciones unitarias en las que tiene lugar la existencias de fuerzas ya sean de fricción, arrastre, empuje, centrífuga, etc., es la ecuación básica de la mecánica o Ley de Newton de la fuerza que se expresa generalmente de la forma:

Estrategia para el análisis del proceso e identificación de objetivos

La estrategia del análisis del proceso es otro de los pasos que nos permite realizar un análisis más profundo y con mayor calidad del proceso, el mismo lo realizaremos auxiliándonos de:

• Estructura de costo de producción del proceso.

• Áreas sensibles al costo de producción.

• Identificación de los componentes principales de la calidad total del sistema productivo.

• Elementos sensibles a cada componente y la localización del equipo, sector o entidad del proceso en que se encuentran.

3.1 Estructura de costo de producción del proceso.

Aquí se verá mediante la estructura del costo de producción (Tabla No.4), cuáles son los componentes del sistema productivo que mayor influencia económica presentan.

Tabla No. 4

Área sensible al costo de producción.

Como se observa en la tabla anterior, se puede inferir que el área sensible al costo de producción son las materias primas y materiales, por lo cual se debe hacer énfasis en las normas de operación y el funcionamiento del reactor de tanque agitado, que este esté funcionando a temperatura óptima para que ocurra una buena hidrólisis y se libere el hierro hemínico en las concentraciones esperadas. Además, en la calidad de las materias primas, donde estas deben de ser inspeccionadas con exhaustividad para que no entren contaminadas al proceso, porque sino provocarían el rechazo del lote producido debido a la contaminación por microorganismos. Ambos factores pueden producir un aumento del costo de producción debido a pérdidas de materias primas, y afectar la calidad producto a la contaminación microbiológica.

3.3 Identificación de los componentes principales de la calidad total del sistema productivo, elementos sensibles a cada componente y la localización del equipo, sector o entidad del proceso en que se encuentran.

Aquí se observa los componentes y elementos asociados a cada componente, así como el área en que se debe trabajar para mejorar la calidad de cada componente (tabla No.5).

Tabla No. 5

3.4 Medidas de seguridad.

• Capacitar al personal que labora en las áreas de producción y aseguramiento a la calidad con los cursos de buenas prácticas de producción

• No ingerir alimentos, fumar ni tomar en ninguna de las áreas.

• Permanecer con la ropa adecuada para estar en las áreas donde se requiere condiciones de asepsia.

• Tener cuidado al manipular material que posea riesgo biológico

• Tener clasificados los reactivos y materiales según las especificaciones impuestas en los PNO.

Análisis del proceso

El análisis del proceso es el punto que una vez concluido nos permite tomar acciones sobre los componentes y áreas que pudieran afectar el proceso productivo, para el cual se tuvieron en cuenta:

• Las normas de operación concernientes a los equipos o áreas relevantes al costo y calidad total del sistema. Consecuencias de su violación.

• Las normas de calidad concernientes a los productos y materias primas e identificación de los aspectos que influyen en el componente a que se refieren.

• Análisis de las variables.

• Principales afectaciones que se han producido últimamente en la fábrica y sus causas. Efecto de las mismas sobre el costo y la calidad.

• Equipos que producen inestabilidad en el proceso y sus consecuencias sobre el costo.

• Valores históricos de los índices de calidad especificados por las normas señaladas, y valores recientes del índice de calidad seleccionado para la regulación estadística.

• Diagrama Causa – Efecto para el índice de calidad seleccionado.

• Procesamiento del a información para el control estadístico de la calidad.

• Reservas materiales. Definición e identificación de quienes la conforman en el proceso analizado.

4.1 Las normas de operación concerniente a los equipos o áreas relevantes al costo y calidad total del sistema. Consecuencias de su violación.

En la tabla No.6 se observan las normas de operación concerniente a los equipos o áreas relevantes en el proceso productivo, y las consecuencias de su violación.

Tabla No.6

4.2 Las normas de calidad concernientes a los productos y materias primas e identificación de los aspectos que influyen en el componente a que se refieren.

Aquí se muestran los parámetros de calidad que se miden de forma cualitativa y cuantitativa para los elementos de cada componente del proceso y los aspectos que influyen en los mismos, mediante la tabla No.7.

Tabla No.7

4.3 Análisis de la influencia de las variables.

En este punto se observaron la influencia de las variables sobre el costo y la calidad total del sistema productivo. (Tabla No.8)

Tabla No.8

4.4 Principales afectaciones que se han producido últimamente en la fábrica y sus causas. Efecto de las mismas sobre el costo y la calidad.

No han ocurrido afectaciones

4.5 Principales afectaciones que se han producido últimamente en la fábrica y sus causas. Efecto de las mismas sobre el costo y la calidad.

No han ocurrido afectaciones

4.6 Equipos que producen inestabilidad en el proceso y sus consecuencias sobre el costo.

No han ocurrido afectaciones.

4.7 Valores históricos de los índices de calidad especificados por las normas señaladas, y valores recientes del índice de calidad seleccionado para la regulación estadística. Diagrama Causa – Efecto para el índice de calidad seleccionado.

Este punto se desarrollará apoyado de los siguientes aspectos:

• Valores históricos para los índices de calidad especificados.

• Valores actuales para los índices de calidad especificados.

• Diagrama Causa – Efecto para el índice de calidad seleccionado.

El índice de calidad tomado es el nivel de Fe2+, debido a que este es lo que caracteriza el producto en cuanto a su impacto en la salud humana.

Tabla No.6: Valores históricos para los niveles de Fe2+ como índice de calidad seleccionado durante el año 2015.

Tabla No.7: Valores actuales para los niveles de Fe2+ como índice de calidad seleccionado durante el primer trimestre del año 2016

• Independientemente de que no hay afectaciones que influyan sobre la calidad del proceso se realizó un Diagrama Causa – Efecto, para determinar los posibles factores causales que puedan influir sobre la concentración de Fe2+como índice de calidad más relevante.

Ilustración No. 1: Diagrama Causa – Efecto o Diagrama de Ishikawa.

4.8 Procesamiento del la información para el control estadístico de la calidad.

Para realizar el procesamiento de la información para el control estadístico se utilizó el programa Statgraphics 5.1 para el procesamiento de la información con el objetivo de establecer los límites de control estadístico para los datos históricos correspondientes a los índices de calidad, escogiendo la concentración de Fe2+, por ser el elemento que caracteriza a este producto en cuanto al principio activo y efectividad en la salud humana.

Para valores históricos de la concentración de Fe2+

En la tabla No.8 se muestra una tabulación de frecuencias dividiendo el rango de los datos en intervalos del mismo ancho, y contando el número de datos en cada intervalo. Las frecuencias muestran el número de datos en cada intervalo, mientras que las frecuencias relativas muestran las proporciones en cada intervalo.

Resumen estadístico de los valores históricos de la concentración de Fe2+

En la tabla No.9 se muestra el resumen estadístico de los valores históricos de la conc. de Fe2+ Incluye las medidas de tendencia central y medidas de variabilidad. De particular interés están los coeficientes de asimetría y curtosis estandarizados que pueden utilizarse para determinar si la muestra procede de una distribución normal. En este caso, el valor del coeficiente de asimetría y curtosis estandarizados están dentro del rango esperado de +2 y –2 para los datos de una distribución normal. Indicando ambos coeficientes un ligero desplazamiento hacia la izquierda y achatamiento respectivamente con respecto a la distribución normal. Todo este análisis se muestra en el gráfico No.1 (histograma de frecuencias para datos históricos).

Luego de haber comprobado que el proceso tiene un comportamiento normal en este período podemos utilizar esos datos para construir la carta de control de los elementos, mostrada en los gráficos No.2 y No.3.

X y MR (2) – Estudio Inicial para los valores históricos de la conc. de Fe2+

Número de observaciones = 100

0 observaciones excluidas

Distribución: Normal

Transformación: ninguna

Ver tablas No.10, 11, 12.

Resumen estadístico de la carta de control:

Los gráficos de control se construyen bajo el supuesto de que los datos provienen de una distribución normal con una media igual a 495,76 y una desviación estándar igual a 1,82678. Estos parámetros fueron estimados a partir de los datos. De los 100 puntos no excluidos mostrados en el gráfico, 0 se encuentran fuera de los límites de control en el primer gráfico, mientras que 0 están fuera de límites en la segunda. Puesto que la probabilidad de que aparezcan 0 ó más puntos fuera de límites, sólo por azar, es 1,0 si los datos provienen de la distribución supuesta, no se puede rechazar la hipótesis de que el proceso se encuentra en estado de control estadístico con un nivel de confianza del 95%.

Regulación Estadística de los datos actuales:

Esta regulación se observa en los gráficos (4 y 5)

En la tabla No.13 se muestra una tabulación de frecuencias dividiendo el rango de los datos en intervalos del mismo ancho, y contando el número de datos en cada intervalo. Las frecuencias muestran el número de datos en cada intervalo, mientras que las frecuencias relativas muestran las proporciones en cada intervalo.

Resumen estadístico de los valores actuales de la conc. de Fe2+

Esta tabla No.14 se muestra un resumen estadístico para los valores actuales de la conc. de Fe2+. Incluye medidas de tendencia central, medidas de variabilidad y medidas de forma. De particular interés aquí son el sesgo estandarizado y la curtosis estandarizada, las cuales pueden utilizarse para determinar si la muestra proviene de una distribución normal. Valores de estos estadísticos fuera del rango de -2 a +2 indican desviaciones significativas de la normalidad, lo que tendería a invalidar cualquier prueba estadística con referencia a la desviación estándar. En este caso, el valor del sesgo estandarizado se encuentra dentro del rango esperado para datos provenientes una distribución normal. El valor de curtosis estandarizada se encuentra dentro del rango esperado para datos provenientes de una distribución normal.

Número de observaciones = 30

0 observaciones excluidas

Distribución: Normal

Transformación: ninguna

Ver tablas No.15, 16, 17.

Resumen estadístico de la carta de control:

Los gráficos de control se construyen bajo el supuesto de que los datos provienen de una distribución normal con una media igual a 495,0 y una desviación estándar igual a 3,48496. Estos parámetros fueron estimados a partir de los datos. De los 30 puntos no excluidos mostrados en el gráfico, 0 se encuentran fuera de los límites de control en el primer gráfico, mientras que 0 están fuera de límites en la segunda. Puesto que la probabilidad de que aparezcan 0 ó más puntos fuera de límites, sólo por azar, es 1,0 si los datos provienen de la distribución supuesta, no se puede rechazar la hipótesis de que el proceso se encuentra en estado de control estadístico con un nivel de confianza del 95%.

4.9 Reservas materiales. Definición e identificación de quienes la conforman en el proceso analizado.

Las reservas materiales están constituidas por el conjunto de bienes que se acumulan desde tiempo de paz para garantizar, durante las situaciones excepcionales, la vida de la población, mantener y elevar la capacidad de resistencia del país, asegurar la realización de las acciones combativas, mantener la seguridad y el orden interior y continuar la actividad económico-productiva.

En la empresa no existen reservas materiales, en caso de guerra o de otra situación extraordinaria la producción de esta planta es transferida al Centro nacional de Biopreparados (BioCen) en La Habana.

4.9.1 Control de la calidad de las reservas materiales. Normas de calidad. Valores.

En la empresa no existen reservas materiales

4.9.2. Evaluación de pérdidas económicas por pérdida de calidad debido al almacenamiento de las reservas materiales.

En la empresa no existen reservas materiales

Resultados principales

En este epígrafe se discutirán los resultados más relevantes que se obtuvieron durante el transcurso del trabajo, durante la práctica laboral en el período de febrero – marzo del presente año en dicho centro.

5.1. Tablas de resultados.

En este punto se encuentran agrupadas todas las tablas utilizadas para el control estadístico de los datos históricos, así como de los actuales para el índice de calidad seleccionado.

Tabla No.8: Tabla de frecuencias de los valores históricos de la conc. de Fe2+

Media = 495.76 Desviación Estándar = 1.70632

Tabla No.9: Resumen estadístico de los valores históricos de la conc. de Fe2+