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On-line Refraktometrie in der Pharmaindustrie

On-line Refraktometrie in der Pharmaindustrie

Präzise Konzentrationsmessung

Die On-line Refraktrometrie bietet in vielen Industrie- und Prozessbereichen vielfältige Möglichkeiten der präzisen Konzentra- tionsmessung. Im Pharmabereich kann sie daher die komplette Prozesskette von der Entwicklung bis zur Produktion einschließlich der formellen Qualitätssicherung abdecken.

Prozessprinzip

Typische Applikationen für den Einsatz der Prozessrefraktometrie findet man in folgen­den Bereichen:

// Pharmazeutische Chemikalien

// Aktive pharmazeutische Inhaltsstoffe (Wirkstoffe, Hilfsstoffe, Zwischenstufen)

// Antibiotika (Penicillin,

// Streptomycin, Tetracycline)

// Blutprodukte (Vollblut, Plasma, Serum)

// Proteine

// Synthetische Arzneien

// Vitamine

// Synthetische Hormone

// Bestimmung des Zuckergehalts in wässerigen Lösungen

// Medikamente pflanzlichen Ursprungs (Medikamente, Pflanzenextrakte)

// Impfstoffe (Gewinnung von Viruspartikeln)

// Naht- und Verbandsstoffe (Kleber für Verbandsmaterial)

// Lösungen (Säuren, Basen, Puffer, Infusionslösungen)

Einsatzbedingungen

Unabhängig davon, ob die Produkte in Batch-Prozessen oder in kontinuierlichen Prozessen hergestellt werden, müssen sowohl produktionstechnische als auch administrative (behördliche) Vorschriften erfüllt und dokumentiert werden. Mit der Herausgabe der PAT-Prinzipien (Process Analytical Technology) durch die FDA (Food and Drug Administration) wird nicht nur erwartet, dass das hergestellte Endprodukt den Rezepturen und Standards entspricht. Vielmehr wird nun über den gesamten Lebenszyklus des Produktes vorausgesetzt, dass neben der Entwicklung der Rezeptur auch die Details des Herstellungsverfahrens, die Produktionsanlagen und Geräte, ihre Auswahl und Implementierung sowie die Qualität des Endproduktes, eine Risikobewertung und seine Freigabe dokumentiert und validiert werden. Mit dem FDA Titel 21 CFR Part 11 wird geregelt, nach welchen Kriterien die Erfassung der gewonnenen Daten, ihre Sicherung und Übertragung akzeptiert werden kann.


Bestimmung der höchsten Viruspartikelkonzentration


Installationsschema Pharmarefraktometer

Einsatzbeispiel

Im Bereich der Saccharose-Dichtegradientenzentrifugation zur Gewinnung von Impfstoffen wird nachfolgend erläutert, welche Vorteile vom Einsatz eines Prozessrefraktometers zu erwarten sind. Bei diesem Batch-Prozess bilden sich während der Ultrazentrifugation horizontale Schichten unterschiedlicher Dichte. Gewinnen will man aber nur die Fraktion, in der z. B. das gewünschte Viruspartikel in der höchsten Konzentration vorhanden ist. Dazu wird der Inhalt der Zentrifuge über ein Prozessrefraktometer PR-23-AC, ausgerüstet mit einer Pharma Miniflow Zelle PMFC-HSS, gepumpt. Das Refraktometer detektiert nun sehr präzise den gesuchten Bereich (z. B. zwischen 30 und 45 Brix). Mittels geeigneter Steuerung des Flusses wird nur diese Menge isoliert und der Weiterverarbeitung zugeführt.

Das genannte Refraktometer ist speziell an kleine Durchflussmengen angepasst und die Miniflow-Zelle für kleine Leitungsquerschnitte vorbereitet. Der produktführende Bereich ist mit einer Rautiefe von Ra max. 0,38 elektropoliert. Sie ist aus SS 316L nach ASME 2012 BPE Teil SF für Bioprozesse hergestellt. Im Laborbetrieb sorgt ein geeigneter Standfuß für den sicheren Betrieb und die schnelle Demontage der Messzelle. Die Kontrolleinheit erfasst sämtliche Prozessdaten und erlaubt die simultane Weitergabe der Daten über eine Ethernetverbindung. Diese erfüllt die Forderungen nach FDA 21 CFR Teil 11. Ein optional erhältliches Softwarepaket C-11 bietet darüber hinaus gehende Möglichkeiten, die ­Daten zu interpretieren – bis hin zur Speicherung der Daten mehrerer Produktionschargen über einen gewählten Zeitraum.


Anschlussschema Messzelle


Die Lichtquelle richtet Licht gegen die Grenzschicht zwischen Prisma und Medium. Die Lichtstrahlen treffen unter verschiedenen Winkeln auf die Grenzschicht.

Fazit und Ausblick

Das geschilderte Einsatzbeispiel ist nur eines von vielen Einsatzbereichen des On-line Refraktometers. So lassen sich u.a. die Reinigungsroutinen und Reinigungsvalidierung durch die präzise Erfassung von Verunreinigungen kostengünstiger gestalten. Auch können finale Abfüllprozesse oder die Vorbereitung von Kristallisationsprozessen durch die Detektion von Konzentrationsschwankungen sicherer und effizienter geregelt und überwacht werden.

Stichwörter:
Präzise Konzentrationsmessung, Prozessprinzip, Prozessrefraktometrie, Antibiotika (Penicillin), Tetracycline, Medikamente, Pflanzenextrakte, Viruspartikeln, Einsatzbedingungen, PAT-Prinzipien, Produktionsanlagen, Saccharose-Dichtegradientenzentrifugation, Softwarepaket, Konzentrationsschwankungen,

C&M 5 / 2014

Diese Artikel wurden veröffentlicht in Ausgabe C&M 5 / 2014.
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