PAT-Tools und Prozessoptimierung
Bei der Entwicklung und der späteren Herstellung wertvoller Produkte – insbesondere im Biotech- und Pharmabereich – wird ein umfassendes Prozessmonitoring zur eigenen Qualitätssicherung und zur behördlichen Dokumentation verlangt. Sogenannte Process Analytical Technologies (von Produkttemperaturfühlern bis zu online-Massenspektrometern) führen zu einem Verständnis der komplexen Vorgänge und ermöglichen stabile Trocknungsprozesse.
Als Technologieführer stellen wir unseren Kunden folgende Instrumente zur Verfügung:
- LyoCam 2.0 – Kamera-System
- WTMplus 2.0 – drahtlose Produkttemperaturmessung
- RFID Reader
- LyoCoN – Gefrierpunktbestimmung und Prozesskontrolle
- MTMplus – Manometrische Produkttemperaturmessung
- Kapazitiver Sensor zusätzlich zum Pirani-Messgerät
- LPCplus – Prozessvisualisierung
Die Gefriertrocknung in technischem Maßstab erfordert einen auf Pilotgefriertrocknungsanlagen entwickelten robusten Prozess, der dann auf grössere Produktionsgefriertrocknungsanlagen skaliert wird. Es geht dabei um ein Trocknungsrezept (üblicherweise Vakuum und Stellflächentemperierung über die Zeit), welches die beste Produktqualität schnellstmöglich bereitstellt.
Pilotgefriertrockner sollten daher dieselbe Technik wie Produktionsgefriertrocknungsanlagen aufweisen und geometrisch ähnlich sein (rechteckige Produktkammer, flüssigkeitstemperierte, kühl- und heizbare Stellflächen).
Die folgende Tabelle zeigt die von Christ zur Prozessführung und -kontrolle herangezogenen Parameter. In Verbindung mit in den Anlagensteuerungen für verschiedene Produkte hinterlegten Basisrezepten wird ein automatischer, sich selbst optimierender Prozess möglich.
| Feature | Funktion | Anwendungsbereich |
|---|---|---|
| WTMplus 2.0 Produkt-Temperatur | Produkttemperaturmessung, drahtlos, flexibel positionierbar, kein Energieeintrag über Sensorkabel | Prozess-Überwachung, Trocknungsende-Bestimmung |
| Produkt-Temperatur (Kabel) | Produkttemperaturmessung, kabelgebunden | Prozess-Überwachung, Trocknungsende-Bestimmung |
| LyoRx | Messung des elektrischen Widerstands im Produkt | Gefrierpunktbestimmung, selbstoptimierende „scharfe“ Prozeßführung möglich |
| p (Pirani) | Trocknungsvakuum (gasartabhängig) | Anzeige des Trocknungsvakuums |
| p (kapazitiv) | Trocknungsvakuum (gasartunabhängig) | |
| dp/dt, Druckanstiegstest | Messung des Druckanstiegstests im Rezipienten bei geschlossenem Zwischenventils | Bei Unterschreiten eines einstellbaren Grenzwerts ist das Ende der Haupttrocknung erreicht, kann zur automatischen Weiterschaltung in die Nachtrocknung verwendet werden |
| dp/dt, manometrische Druckmessung (MTM) | Durch Messungen mit schnell schließenden Zwischenventilen Ermittlung der Temperatur an Sublimationsfront, weitere thermodynamische Kenndaten | Prozessverständnis, Kollaps vermeiden |
| Komparative Druckmessung | Indikator zur Bestimmung des Trocknungsende der Haupttrocknung | Prozess-Überwachung |
| Controlled nucleation | Gleichförmiges Einfrieren für homogenere Trocknung und somit Produkteigenschaften | Ice fog + Überdruckmethode |
| LyoCam 2.0 | visuell | Trocknungsqualität, Artefakte, Störungen |
| Waage | Gewichtsmessung des Produktes während der Trocknung | Trocknungsende, Sublimationsgeschwindigkeit, verwendbar zur Weiterschaltung in Nachtrocknung |
| Annealing | Auch Tempern genannt (Kristallwachstum durch moderate Erwärmung des eingefrorenen Produktes) | Raschere Trocknung ohne Kollaps, Strukturverbesserung |
| ΔTGefrieren | Mindest-Produkttemperatur vor dem Umschalten von Gefrieren auf Haupttrocknung | Sicher einfrieren, Kein Antauen / Kollaps der Produkte zu Beginn der Haupttrocknung |
| ΔTHaupttrocknen | Mindest-Produkttemperatur vor dem Weiterschalten in den nächsten Prozessschritt | Sicher trocknen (Haupt- und Nachtrocknung) |
| Eiskondensator-temperatur | Anzeige und Kontrolle, ob Desublimation erfolgreich möglich | Einbruch aufgrund hohen Dampfanfalls erkennbar; Stabilisierung zeigt Trocknungsende |
| T Stellfläche EIN / AUS | Wärmeträger-Temperatur im Stellflächen-Vorlauf und Rücklauf | Differenz zeigt Energieverbrauch durch Sublimation |
| p Sicherheit | Vorwählbarer maximaler (Sicherheits)-Druck | Produktschutz, „Scharfe“ Prozeßführung |
| p Alarm | Vorwählbarer Alarmdruck | Produktschutz, „Scharfe“ Prozeßführung, limitiert durch p Alarm |
