EN
Áramlásmérők alkalmazása a gyógyszeriparban: Turbina és Coriolis áramlásmérők választása és jövőbeli fejlesztésük
Time : 2025-09-09
A gyógyszeripari termelésben az áramlásmérők kritikus mérőeszközök, amelyek pontosan monitorozzák a folyadékok vagy gázok áramlási sebességét (térfogat- vagy tömegáram) a csővezetékekben. Az alkalmazások közé tartozik a termelési költségek optimalizálása, a kibocsátási szabványok ellenőrzése és a termékminőség biztosítása. Mivel a gyógyszeripari termelésben használt folyadékok illékonyak, korrozívak vagy értékesek lehetnek (például bizonyos hatóanyagok), az áramlás pontos mérésének különösen nagy jelentősége van. Például a tabletták bevonásánál az áramlásmérőket a bevonó adagolás és a levegőáram szigorú szabályozására használják a bevonógépben, amely közvetlenül befolyásolja a bevonási sebességet és a bevonat vastagságát. Ez a cikk bemutatja a gyógyszeriparban leggyakrabban használt két áramlásmérő típust – a turbinás és a Coriolis-áramlásmérőt –, valamint a jövőbeli fejlesztési irányokat az áramlástechnológiában.
Áramlásmérők széles körű alkalmazása a gyógyszeriparban
Az áramlásmérő berendezések elengedhetetlen szerepet játszanak a teljes gyógyszertermelési láncban, elsősorban a következő közvetlen és közvetett alkalmazásokon keresztül:
Közvetlen alkalmazások:
Alapanyagkezelés: Pontosan szabályozza az alapanyag-adagolási mennyiségeket, biztosítva a pontos keverési arányokat. Hatóanyag (API) gyártás: Ellenőrzi a reagensáramokat és tERMÉKEK a kémiai szintézis, erjedés, extrakció és tisztítás során.
Gyógyszerkészítmény gyártása: Méri az alapanyagok, segédanyagok és oldószerek áramlását tabletta-, kapszulagyártás és injekciókészítés során.
Gyógyszer adagolása: Pontosan szabályozza a folyékony vagy gáznemű oldatok adagolási térfogatát, biztosítva az adagolási pontosságot.
Folyamatirányítás: Valós idejű áramlásmérés a keverési, kevergetési, szűrési és szétválasztási egységműveletek során biztosítja a folyamatszabályozást és a termék egységességét.
Közvetett alkalmazások:
Üzemfigyelés és Energiakezelés: Költségek elkülönített elszámolása részvillanyórákkal, energiafogyasztás (pl. víz, áram, gáz) figyelése, erőforrások optimalizálása és a számlázási folyamatok egyszerűsítése.
Környezetvédelmi Előírások Betartása: Szennyvíz és levegőkibocsátások figyelése a környezetvédelmi szabályoknak való megfelelés érdekében.
A gyógyszeripari gyártási folyamatok szigorúak, és a pontos áramlási vezérlés lehetővé teszi a vállalatok számára a jobban szabályozható folyamatokat, segítve ezzel a hatékonyság javítását, a költségek csökkentését és a termékminőség állandóságát.
Turbina Áramlásmérők: Költséghatékony és Elterjedt Választás
A turbina áramlásmérők a gyógyszeriparban és biotechnológiában egyik leggyakrabban használt áramlásmérő típusok. Működési elve a folyadékárammal hajtott lapátos turbina forgórészének sebességének mérésén alapul. A forgórész sebessége arányos a folyadék sebességével, amely alapján az áramlási mennyiséget számítják ki.
Előnyök és alkalmazások
A turbina típusú áramlásmérők széles körben használatosak a gyógyszeriparban egyszerű felépítésük, költséghatékonyságuk, könnyű telepíthetőségük és karbantartásuk, valamint nagy áramlásmérési tartományuk és gyors válaszidejük (kb. 0,25 másodperc) miatt. Higiénikus kialakításuk gyakran GMP szabványnak megfelelő anyagokat (például 316L-es rozsdamentes acélt) használ a közeg szennyeződésének elkerülésére. A különféle folyamati csatlakozások és testreszabási lehetőségek lehetővé teszik, hogy alkalmazkodjanak a gyógyszeripari folyamatok specifikus hőmérsékleti, viszkozitási és sűrűségi követelményeihez, miközben minimális nyomásesést okoznak. Alkalmazhatók rutinfeladatokra, tartós használatra, például hatóanyag-gyártás, vízkezelő rendszerek és bizonyos gyógyszertermék-gyártási folyamatok áramlásfigyelése.
Korlátok és megoldások
A turbina típusú áramlásmérőknek is vannak korlátai, amelyeket figyelembe kell venni a kiválasztásukkor:
• Érzékeny a folyadékjellemzőkre: Csak tiszta gázokhoz és folyadékokhoz alkalmas, nem megfelelő korrozív közeghez vagy viszkózus folyadékokhoz. A folyadékban lévő levegőbuborékok vagy áramlási sebesség-ingadozások befolyásolhatják a pontosságát.
• Stabil áramlási sebesség szükséges: A pontosság érdekében viszonylag állandó áramlási sebesség szükséges. • Szükséges felszerelés: A szennyeződésektől való védelem érdekében a mérő előtt gyakran szűrőt kell alkalmazni; a kavitáció elkerülése érdekében bizonyos visszanyomás fenntartása szükséges lehet.
Ezért a turbina áramlásmérők akkor a leghatékonyabbak és gazdaságosabbak, ha tiszta, alacsony viszkozitású, nagy sebességű és stabil folyadékokat kezelnek.
Coriolis-áramlásmérő: Szinonimája a magas pontosságnak és a higiéniai előírásoknak
A Coriolis-áramlásmérők közvetlenül mérik a folyadékok tömegáramlási sebességét a Coriolis-erő alapján. Magas pontosságuk, megbízhatóságuk és kiváló higiéniai teljesítményük miatt különösen elterjedtek a gyógyszeriparban, különösen olyan területeken, ahol szigorú mérési követelmények vannak.
Típusválasztás: Hajlított és egyenes cső
A felhasználási igényektől függően két fő típus áll rendelkezésre:
• Hajlított cső: Magasabb mérési érzékenységet biztosít, és olyan alkalmazásokra alkalmas, amelyek pontos, megbízható és beállítható mérési tartományt igényelnek.
• Egyenes cső: Kiemelkedő leeresztési és tisztíthatósági tulajdonságokkal rendelkezik, megfelel a higiéniai szabványoknak, például az ASME BPE-nek, hatékonyan megakadályozza az anyagáthordást és a kereszt-szennyeződést, különösen alkalmas higiénikus alkalmazásokra és helyben történő tisztítási/sterilizálási (CIP/SIP) igényekre.
A gyógyszeriparban rejlő fő előnyök
A Coriolis-áramlásmérők előnyeik révén a választott megoldások több kritikus folyamatra:
• Magas mérési pontosság: A pontosság elérheti a ±0,1%-ot vagy annál jobbat, és a mérés nem érzékeny a folyadék hőmérsékletének, nyomásának, sűrűségének, viszkozitásának vagy vezetőképességének változásaira. Ez kritikus fontosságú olyan folyamatoknál, mint például az API komponensek keverése vagy a vakcina-adjuváns hozzáadása, ahol a pontos arányok betartása elengedhetetlen.
• Kiemelkedő higiéniai kialakítás és szabályozási megfelelés: Az egyenes cső kialakítás sima, folyamatos belső felületet biztosít, amely teljes körben hegeszthető. A korrózióálló fémötvözetek (például Hastelloy) használata lehetővé teszi az egyszerű tisztítást és szterilizálást, valamint megfelel szigorú szabályozásoknak, mint például a GMP és az FDA előírásai, jelentősen csökkentve a szennyeződés kockázatát.
• Széleskörű alkalmazhatóság: A Coriolis-áramlásmérők széles skálájú folyadékokat, gázokat és gőzt képesek mérni, beleértve a korróziós és mérgező közeganyagokat, valamint a magas hőmérsékletű és nyomású folyadékokat is. Többféle közeghez való kompatibilitásuknak köszönhetően teljes körűen alkalmazhatók az egész folyamaton végig, a nyersanyag-feldolgozástól (például erősen savas oldatok) a késztermék töltéséig.
• Alacsony teljes tulajdonlási költség: Bár a kezdeti beszerzési költségük magasabb lehet, karbantartásmentes kialakításuk, megbízhatóságuk és hosszú élettartamuk miatt csökkenthető az állási idő és hosszú távon csökkenthető az üzemeltetési költség.
A Coriolis-áramlásmérőket ajánlott használni injekciós víz (WFI), fordított ozmózisú (RO) víz és deionizált (DI) víz mérésére, mivel ezek biztosítják a vízrendszerek magas tisztaságát szennyeződés kockázata nélkül. Kiemelkedő választás még pontos bevonatalkalmazásra tabletta bevonásnál, tápanyag-adagolásra bioreaktorokban és termék töltésnél.
Az áramlásmérők jövőbeli trendjei
Az áramlásmérési technológia folyamatosan fejlődik az ipari automatizálás és intelligenssé válás kialakulásával, és alkalmazása a gyógyszeriparban a jövőben mélyebb és szélesebb körű lesz.
- Intelligencia és hálózatba kapcsolás: Az intelligens áramlásmérők, amelyek integrálják az IoT (Internet of Things), a nagy adattárak és az MI (mesterséges intelligencia) technológiáit, elterjedt megoldássá válnak. Lehetővé teszik a távoli felügyeletet, valós idejű adatgyűjtést, hibadiagnosztizálást és korai figyelmeztetést (például csővezeték elzáródásokra vagy szivárgásokra), valamint az adatelemzést a termelési folyamatok optimalizálásához, a termelékenység növeléséhez és a prediktív karbantartáshoz. Ezek az eszközök Modbus és Profibus protokollok segítségével integrálhatók PLC és DCS rendszerekbe, részét képezve a digitális gyárnak. 2. Többparaméteres integráció és miniatürizálás: A jövő áramlásmérői nemcsak az áramlást, hanem többparaméteres méréseket is integrálnak, mint például hőmérséklet, nyomás, sűrűség és viszkozitás, így komplexebb folyamatinformációkat biztosítva a felhasználók számára és csökkentve a szükséges mérőeszközök számát. Miniatűr kialakításuk lehetővé teszi alkalmazásukat olyan helyeken is, ahol a helyszűkében vagy laboratóriumi méretarányú környezetekben dolgoznak.
- Kibővült Alkalmazási Területek: A áramlásmérők alkalmazása a hagyományos gyógyszeripari termelésen túl kiterjed a smart környezetvédelemre (szennyezőanyag-kibocsátás monitorozása), a precíziós mezőgazdaságra (mezőgazdasági és gyógyszeripari vízkezelés), valamint a gyógyszerlogisztikai irányításra okosvárosokban.
- Magasabb Higiéniai Szabványok és Könnyű Kezelhetőség: Az egyre szigorúbb szabályozásoknak megfelelően az áramlásmérők higiénikus kialakítása továbbra is optimalizálásra kerül, így a tisztítási és sterilizálási folyamatok kényelmesebbé és hatékonyabbá válnak. Az ember-gép interfészek (HMIs) egyre felhasználóbarátabbá válnak, lehetővé téve az intuitív konfigurációt, diagnosztikai információkhoz és történelmi adatnaplókhoz való hozzáférést táblagépeken és okostelefonokon keresztül, jelentősen javítva az üzemeltetés kényelmét és termelékenységét.
Összegzés
A gyógyszeriparban a térfogatáram-mérők kritikus berendezések a termékminőség, a termelékenység és a szabályozási előírások betartása érdekében. A turbinás térfogatáram-mérők gazdaságos és gyakorlatias tulajdonságaik miatt hatékony választásnak számítanek megfelelő folyadékok és üzemeltetési körülmények esetén. A Coriolis-típusú térfogatáram-mérők rendkívül magas pontosságukkal, kiváló higiéniai jellemzőikkel és széles körű alkalmazhatóságukkal erős eszközzé váltak a szigorú gyógyszeripari folyamatok és szabályozási követelmények teljesítéséhez.
A technológiai fejlesztések a flowmérők okosabbá, jobban integrálttá és kényelmesebbé tételére ösztönzik őket. A gyógyszeripari vállalatok számára a megfelelő flowmérő kiválasztása és fejlesztési trendjeinek nyomon követése kritikus fontosságú a folyamatminőség javításához, az üzemeltetési költségek csökkentéséhez, a gyógyszerbiztonság biztosításához és az okosgyártás irányába történő elmozduláshoz. A jövőben, ahogy a miniatürizálás és a többparaméteres integráció technológiái érési szintet érnek el, a flowmérők értéke a gyógyszeriparban még hangsúlyosabbá válik.
