EN
Novinky
Použití průtokoměrů v farmaceutickém průmyslu: Výběr mezi lopatkovými a Coriolisovými průtokoměry a jejich budoucí vývoj
Time : 2025-09-09
Ve farmaceutické výrobě jsou průtokoměry klíčovými měřicími zařízeními, která slouží k přesnému monitorování průtokové rychlosti (objemového nebo hmotnostního průtoku) kapalin nebo plynů potrubím. Aplikace zahrnují optimalizaci výrobních nákladů, kontrolu norem emisí a zajištění kvality produktu. Protože kapaliny používané ve farmaceutické výrobě mohou být těkavé, korozivní nebo cenné (například některé aktivní farmaceutické účinné látky), je přesné měření průtoku obzvlášť důležité. Například při potahování tablet se průtokoměry používají k přesné kontrole dávkování potahu a průtoku vzduchu v potahovacím zařízení, což přímo ovlivňuje rychlost potahování a tloušťku potahu. Tento článek představí dva nejčastěji používané typy průtokoměrů ve farmaceutickém průmyslu – lopatkové a Coriolisovy průtokoměry – a rozebere budoucí trendy vývoje průtokové techniky.
Široké uplatnění průtokoměrů v farmaceutickém průmyslu
Měřicí zařízení pro průtok hrají nezbytnou roli v celém farmaceutickém výrobním řetězci, zejména v následujících přímých a nepřímých aplikacích:
Přímé aplikace:
Manipulace s surovinami: Přesné řízení množství přiváděných surovin k zajištění přesných poměrů směsí. Výroba léčivých účinných látek (API): Sleduje průtok reakčních látek a pRODUKTY během chemické syntézy, kvašení, extrakce a čištění.
Výroba lékových forem: Měření průtoku surovin, pomocných látek a rozpouštědel při výrobě tablet, kapslí a injekčních roztoků.
Dávkování léků: Přesné řízení objemu dávkovaného kapalného nebo plynného roztoku k zajištění přesnosti dávkování.
Řízení procesu: Měření průtoku v reálném čase během dílčích procesů, jako je míchání, míchání, filtrace a separace, zajišťuje stabilitu procesu a jednotnost produktu.
Nepřímé aplikace:
Sledování provozu a řízení energií: Náklady na jednotlivé oddělení jsou prostřednictvím dílčích měřidel rozúčtovávány odděleně, monitorováno je využití zdrojů, jako je voda, elektřina a plyn, optimalizováno využití zdrojů a zjednodušeny fakturační procesy.
Dodržování environmentálních předpisů: Sleduje se kvalita odpadních vod a emise do ovzduší, aby bylo zajištěno dodržování environmentálních norem.
Výrobní procesy ve farmaceutickém průmyslu jsou náročné a přesná regulace průtoku umožňuje společnostem dosáhnout větší kontrolovatelnosti procesů, což pomáhá zvyšovat efektivitu, snižovat náklady a zajišťovat stále stejnou kvalitu produktů.
Turbínové průtokoměry: Nákladově efektivní a běžná volba
Turbínové průtokoměry patří mezi nejčastěji používané typy průtokoměrů v farmaceutickém a biotechnologickém sektoru. Princip jejich činnosti spočívá v tom, že proudící médium roztáčí lopatkový rotor turbíny. Rychlost otáčení rotoru je úměrná rychlosti proudu média, která se následně využívá k výpočtu průtoku.
Výhody a aplikace
Turbínové průtokoměry jsou v farmaceutickém průmyslu široce využívány díky své jednoduché konstrukci, nízkým nákladům, snadné instalaci a údržbě, širokému rozsahu měření průtoku a rychlé odezvě (přibližně 0,25 sekundy). Jejich hygienický design často využívá materiály kompatibilní s normou GMP (například nerezová ocel 316L) za účelem prevence kontaminace média. Široká škála procesních připojení a možností přizpůsobení umožňuje využití v aplikacích s konkrétními požadavky na teplotu, viskozitu a hustotu farmaceutických procesů, přičemž způsobují minimální tlakovou ztrátu. Jsou vhodné pro běžné, trvanlivé aplikace, jako je výroba léčivých látek (API), systémy úpravy vody a monitorování průtoku v některých výrobních procesech léčiv.
Omezení a řešení
Turbínové průtokoměry mají také určitá omezení, která je třeba vzít v úvahu při jejich výběru:
• Citlivé na vlastnosti tekutin: Jsou vhodné pouze pro čisté plyny a kapaliny, nikoli pro korozivní média nebo viskózní kapaliny. Vzduchové bubliny nebo kolísání průtoku tekutiny mohou ovlivnit jejich přesnost.
• Požadavek na stabilní průtok: Pro zajištění přesnosti je vyžadován poměrně stálý průtok. • Požadované vybavení: Aby částice neškodily rotoru, je často vyžadován filtr na vstupu; udržování určitého protitlaku může být nutné pro prevenci kavitace.
Takže turbinové průtokoměry jsou nejúčinnější a nejekonomičtější, pokud pracují s čistými, málo viskózními, rychle proudícími a stabilními tekutinami.
Coriolisův průtokoměr: Synonymem pro vysokou přesnost a hygienickou shodu
Coriolisovy průtokoměry přímo měří hmotnostní průtok tekutin na základě Coriolisovy síly. Díky své vysoké přesnosti, spolehlivosti a vynikajícím hygienickým vlastnostem jsou velmi oblíbené ve farmaceutickém průmyslu, zejména v oblastech s náročnými požadavky na měření.
Výběr typu: Ohnutá a rovná trubka
V závislosti na požadavcích aplikace jsou dostupné dva hlavní typy:
• Ohnutá trubka: Nabízí vyšší měřicí citlivost a je vhodná pro aplikace vyžadující přesná, konzistentní a nastavitelná měřicí rozsahy.
• Rovná trubka: Poskytuje vynikající odvodnění a čistitelnost, splňuje hygienické normy, jako je ASME BPE, účinně zabraňuje přenosu materiálu a křížovému kontaminování a je zvláště vhodná pro aplikace vyžadující hygienu a sterilizaci přímo v zařízení (CIP/SIP).
Klíčové výhody v farmaceutickém průmyslu
Výhody Coriolisových průtokoměrů je činí preferovanou volbou pro mnoho kritických procesů:
• Vysoká přesnost měření: Přesnost může dosáhnout ±0,1 % nebo vyšší a měření není ovlivněno změnami teploty, tlaku, hustoty, viskozity nebo vodivosti kapaliny. To je zásadní pro procesy, jako je míchání léčivých látek (API) a přidávání adjuvansů do vakcín, kde je důležitá přesná dávka.
• Vynikající hygienický návrh a soulad: Přímá trubková konstrukce nabízí hladký, bezševový a plně svařitelný vnitřek. Použití korozivzdorných kovových slitin (např. Hastelloy) usnadňuje čištění a sterilizaci, čímž je splněna přísná nařízení, jako jsou GMP a FDA, a výrazně se snižuje riziko kontaminace.
• Široké spektrum aplikací: Coriolisovy průtokoměry mohou měřit širokou škálu kapalin, plynů a páry, včetně korozeodolných a toxických médií, stejně jako tekutin s vysokou teplotou a tlakem. Díky své vícesložkové kompatibilitě umožňují plné využití v celém procesu, od zpracování surovin (např. vysoce kyselých roztoků) až po plnění hotového produktu.
• Nízké celkové náklady na vlastnictví: I když pořizovací cena může být vyšší, jejich téměř bezúdržbový design, vysoká spolehlivost a dlouhá životnost snižují prostojy a dlouhodobě také provozní náklady.
Coriolisovy průtokoměry jsou velmi doporučovány pro měření vody pro injekci (WFI), vody upravené reverzní osmózou (RO) a deionizované vody (DI), protože zajišťují vysokou čistotu vodních systémů bez rizika kontaminace. Jsou také vynikající volbou pro přesné nanášení povlaků při potahování tablet, dávkování živin v bioreaktorech a plnění produktů.
Budoucí trendy v oblasti průtokoměrů
Technologie měření průtoku se neustále vyvíjí ve spojení s rozvojem průmyslové automatizace a inteligence a její uplatnění v farmaceutickém průmyslu bude v budoucnu hlubší a rozsáhlejší.
- Inteligence a síťové připojení: Inteligentní průtokoměry integrující technologie internetu věcí (IoT), velkých objemů dat (big data) a umělé inteligence (AI) se stanou běžným standardem. Umožňují dálkové monitorování, sběr dat v reálném čase, diagnostiku závad a předpovědné varování (například při ucpání nebo úniku v potrubí) a analýzu dat za účelem optimalizace výrobních procesů, zvýšení výrobní efektivity a prediktivní údržby. Mohou být integrovány s PLC a DCS systémy prostřednictvím protokolů jako jsou Modbus a Profibus, čímž se stávají součástí digitální továrny. 2. Integrace více parametrů a miniaturizace: Budoucí průtokoměry budou měřit nejen průtok, ale také integrovat měření více parametrů, jako je teplota, tlak, hustota a viskozita, a poskytovat tak uživatelům komplexnější informace o procesu a snižovat počet potřebných měřicích přístrojů. Díky svému miniaturizovanému návrhu mohou být také využívány v aplikacích s omezeným prostorem nebo v laboratorním měřítku.
- Rozšířené oblasti použití: Aplikace průtokoměrů se rozšíří i do dalších oblastí mimo tradiční farmaceutickou výrobu, například do inteligentní ochrany životního prostředí (monitorování emisí znečišťujících látek), přesného zemědělství (řízení vody v zemědělství a farmacii) a řízení logistiky léků ve smart city.
- Vyšší hygienické standardy a snadnost použití: Vzhledem k čím dál přísnějším předpisům bude hygienický design průtokoměrů nadále optimalizován, aby procesy čištění a sterilizace byly pohodlnější a efektivnější. Rozhraní mezi člověkem a strojem (HMIs) bude uživatelsky přívětivější, podporující intuitivní konfiguraci, přístup k diagnostickým informacím a historickým datovým záznamům prostřednictvím ručních zařízení, jako jsou tablety a chytré telefony, což výrazně zlepší provozní pohodlí a produktivitu.
Závěr
Ve farmaceutickém průmyslu jsou průtokoměry kritickým zařízením pro zajištění kvality produktu, efektivity výroby a souladu s předpisy. Turbinové průtokoměry, díky svým ekonomickým a praktickým vlastnostem, jsou účinnou volbou pro vhodné kapaliny a provozní podmínky. Coriolisovy průtokoměry, s jejich extrémně vysokou přesností, výbornou hygienou a širokou adaptabilitou, se staly silným nástrojem pro splnění přísných farmaceutických procesních a regulačních požadavků.
Technologické pokroky tlačí průtokoměry směrem k chytřejším, více integrovaným a pohodlnějším funkcím. Volba správného průtokoměru a sledování jeho vývojových trendů jsou pro farmaceutické společnosti klíčové pro zlepšení kvality procesů, snížení provozních nákladů, zajištění bezpečnosti léků a přijetí trendu inteligentní výroby. V budoucnu, jakmile se technologie jako miniaturizace a integrace více parametrů dále rozvinou, se hodnota průtokoměrů ve farmaceutickém průmyslu stane ještě výraznější.
