PAT-Tools und Prozessoptimierung

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.

 

FeatureFunktionAnwendungsbereich
WTMplus 2.0
Produkt-Temperatur
Produkttemperaturmessung, drahtlos, flexibel positionierbar, kein Energieeintrag über SensorkabelProzess-Überwachung, Trocknungsende-Bestimmung
Produkt-Temperatur (Kabel)Produkttemperaturmessung, kabelgebundenProzess-Überwachung, Trocknungsende-Bestimmung
LyoRxMessung des elektrischen Widerstands im ProduktGefrierpunktbestimmung,
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 ZwischenventilsBei 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 KenndatenProzessverständnis, Kollaps vermeiden
Komparative DruckmessungIndikator zur Bestimmung des Trocknungsende der HaupttrocknungProzess-Überwachung
Controlled nucleationGleichförmiges Einfrieren für homogenere Trocknung und somit ProdukteigenschaftenIce fog + Überdruckmethode
LyoCam 2.0visuellTrocknungsqualität, Artefakte, Störungen
WaageGewichtsmessung des Produktes während der TrocknungTrocknungsende, Sublimationsgeschwindigkeit, verwendbar zur Weiterschaltung in Nachtrocknung
AnnealingAuch Tempern genannt (Kristallwachstum durch moderate Erwärmung des eingefrorenen Produktes)Raschere Trocknung ohne Kollaps,
Strukturverbesserung
ΔTGefrierenMindest-Produkttemperatur vor dem Umschalten von Gefrieren auf HaupttrocknungSicher einfrieren,
Kein Antauen / Kollaps der Produkte zu Beginn der Haupttrocknung
ΔTHaupttrocknenMindest-Produkttemperatur vor dem Weiterschalten in den nächsten ProzessschrittSicher trocknen (Haupt- und Nachtrocknung)
Eiskondensator-temperaturAnzeige und Kontrolle, ob Desublimation erfolgreich möglichEinbruch aufgrund hohen Dampfanfalls erkennbar; Stabilisierung zeigt Trocknungsende
T Stellfläche EIN / AUSWärmeträger-Temperatur im Stellflächen-Vorlauf und Rücklauf Differenz zeigt Energieverbrauch durch Sublimation
p SicherheitVorwählbarer maximaler (Sicherheits)-DruckProduktschutz,
„Scharfe“ Prozeßführung
p AlarmVorwählbarer AlarmdruckProduktschutz, „Scharfe“ Prozeßführung, limitiert durch p Alarm