EN
Aktualności
Zastosowanie przepływomierzy w przemyśle farmaceutycznym: wybór między przepływomierzami turbinowymi a przepływomierzami Coriolisa oraz ich rozwój w przyszłości
Time : 2025-09-09
W produkcji farmaceutycznej przepływomierze są kluczowymi urządzeniami pomiarowymi, służącymi do precyzyjnego monitorowania natężenia przepływu (przepływu objętościowego lub masowego) cieczy lub gazów przez rurociągi. Znajdują one zastosowanie m.in. w optymalizacji kosztów produkcji, kontroli standardów emisji oraz zapewnieniu jakości produktu. Ze względu na to, że ciecze wykorzystywane w produkcji farmaceutycznej mogą być lotne, żrące lub wartościowe (takie jak niektóre substancje czynne leków), dokładny pomiar przepływu ma szczególne znaczenie. Na przykład w procesie powlekania tabletek przepływomierze służą do ścisłego kontroli dawki powłoki oraz przepływu powietrza w maszynie do powlekania, co bezpośrednio wpływa na szybkość i grubość powłoki. W artykule tym zostaną przedstawione dwa najczęściej stosowane typy przepływomierzy w przemyśle farmaceutycznym – turbinowy i Coriolisa – oraz omówione trendy rozwojowe technologii przepływomierzy.
Szerokie zastosowanie przepływomierzy w przemyśle farmaceutycznym
Urządzenia do pomiaru przepływu odgrywają niezastąpioną rolę w całym łańcuchu produkcji farmaceutycznej, głównie w następujących zastosowaniach bezpośrednich i pośrednich:
Zastosowania bezpośrednie:
Zarządzanie surowcami: Precyzyjne kontrolowanie ilości surowców do dawkowania w celu zapewnienia dokładnych proporcji mieszania. Produkcja substancji czynnych (API): Monitorowanie przepływu substratów i pRODUKTY podczas syntezy chemicznej, fermentacji, ekstrakcji i oczyszczania.
Produkcja postaci leku: Pomiar przepływu surowców, substancji pomocniczych i rozpuszczalników w produkcji tabletek, kapsułek i leków do wstrzykiwań.
Napełnianie leków: Precyzyjna kontrola objętości napełniania roztworów ciekłych lub gazowych w celu zapewnienia dokładności napełniania.
Kontrola procesu: Monitorowanie przepływu w czasie rzeczywistym podczas operacji jednostkowych, takich jak mieszanie, mieszanie, filtracja i separacja, zapewnia stabilność procesu i jednolitość produktu.
Zastosowania pośrednie:
Monitorowanie Obiektów i Zarządzanie Energia: Koszty działów można rozliczać osobno dzięki podlicznikom, monitorować zużycie energii takie jak woda, prąd i gaz, optymalizować przydział zasobów oraz uprościć procesy rozliczeń.
Zgodność z przepisami ochrony środowiska: Monitorowanie ścieków i emisji do powietrza w celu zapewnienia zgodności z przepisami ochrony środowiska.
Procesy produkcji leków są rygorystyczne, a precyzyjna kontrola przepływu daje firmom większą kontrolę nad procesami, pomaga zwiększyć efektywność, obniżyć koszty oraz zapewnić stałą jakość produktów.
Przepływomierze turbinowe: Tania i popularna opcja
Przepływomierze turbinowe to jeden z najczęściej stosowanych typów przepływomierzy w sektorze farmaceutycznym i biotechnologicznym. Zasada ich działania polega na wykorzystaniu przepływu cieczy do napędzania wirnika z łopatkami. Prędkość wirnika jest proporcjonalna do prędkości cieczy, a na tej podstawie obliczany jest przepływ.
Przewagi i zastosowania
Przepływomierze turbinowe są powszechnie stosowane w przemyśle farmaceutycznym ze względu na swój prosty konstrukcja, korzystną cenę, łatwość instalacji i konserwacji, szeroki zakres pomiaru przepływu oraz szybką czas reakcji (około 0,25 sekundy). Ich higieniczna konstrukcja często wykorzystuje materiały zgodne z normami GMP (takie jak stal nierdzewna 316L), aby zapobiec zanieczyszczeniu ośrodka. Szeroki wybór połączeń procesowych oraz opcje personalizacji pozwalają dopasować je do specyficznych wymagań farmaceutycznych procesów, takich jak temperatura, lepkość i gęstość, przy jednoczesnym minimalnym spadku ciśnienia. Nadają się do standardowych, trwałościowych zastosowań, takich jak produkcja substancji czynnych (API), systemy uzdatniania wody czy monitorowanie przepływu w niektórych procesach wytwarzania leków.
Ograniczenia i rozwiązania
Przepływomierze turbinowe mają również pewne ograniczenia, które należy uwzględnić przy ich doborze:
• Wrażliwe na właściwości cieczy: Nadają się wyłącznie do czystych gazów i cieczy, nie nadają się do mediów agresywnych chemicznie ani cieczy o dużej lepkości. Obecność pęcherzyków powietrza lub fluktuacje przepływu mogą wpływać na ich dokładność.
• Wymagana stabilna prędkość przepływu: Aby zapewnić dokładność, wymagana jest stosunkowo stała prędkość przepływu. • Wymagane wyposażenie: Aby zapobiec uszkodzeniu wirnika przez cząstki stałe, często wymagany jest filtr na wlocie; konieczne może być utrzymywanie odpowiedniego ciśnienia wstecznego w celu zapobiegania kawitacji.
W związku z tym przepływomierze turbinowe są najbardziej efektywne i opłacalne przy przepływie czystych, niskowiskozycznych, szybko przepływających i stabilnych cieczy.
Przepływomierz Coriolisa: Synonim wysokiej dokładności i zgodności higienicznej
Przepływomierze Coriolisa bezpośrednio mierzą masowy przepływ cieczy na podstawie siły Coriolisa. Dzięki swojej wysokiej dokładności, niezawodności i doskonałej wydajności higienicznej są one bardzo cenione w przemyśle farmaceutycznym, szczególnie w obszarach o wysokich wymaganiach pomiarowych.
Wybór typu: rura gięta i prosta
W zależności od wymagań aplikacyjnych dostępne są dwa główne typy:
• Rura gięta: zapewnia wyższą czułość pomiaru i jest odpowiednia do zastosowań wymagających dokładnych, spójnych i regulowanych zakresów pomiarowych.
• Rura prosta: oferuje doskonałą odpływowość i możliwość czyszczenia, spełnia normy higieniczne takie jak ASME BPE, skutecznie zapobiega przenoszeniu materiału oraz zanieczyszczeniom krzyżowym i jest szczególnie odpowiednia do zastosowań wymagających higieny oraz sterylizacji in situ (CIP/SIP).
Kluczowe zalety w przemyśle farmaceutycznym
Zalety przepływomierzy Coriolisa sprawiają, że są one pierwszym wyborem dla wielu procesów krytycznych:
• Wysoka dokładność pomiaru: dokładność może wynosić ±0,1% lub lepsza, a pomiar nie jest wpływany przez zmiany temperatury, ciśnienia, gęstości, lepkości lub przewodności płynu. Jest to kluczowe w procesach takich jak mieszanie substancji aktywnych (API) czy dodawanie adiuwantów do szczepionek, gdzie precyzyjne dawkowanie odgrywa istotną rolę.
• Wysoki poziom higieny i zgodność: Prosta konstrukcja rury zapewnia gładką, ciągłą i w pełni spawalną wewnętrzną powierzchnię. Stosowanie odpornych na korozję stopów metalowych (takich jak Hastelloy) ułatwia czyszczenie i sterylizację, zapewniając zgodność z surowymi przepisami, takimi jak GMP i FDA, co znacznie zmniejsza ryzyko zanieczyszczenia.
• Szeroki zakres zastosowań: Przepływomierze Coriolisa mogą mierzyć szeroki wachlarz cieczy, gazów i pary, w tym substancje żrące i toksyczne, a także media o wysokiej temperaturze i ciśnieniu. Dzięki kompatybilności z wieloma rodzajami płynów mogą być stosowane na każdym etapie procesu – od przetwarzania surowców (takich jak silnie kwaśne roztwory) po dozowanie gotowego produktu.
• Niskie całkowite koszty posiadania: Mimo wyższych kosztów zakupu, ich niemal brak konieczności konserwacji, wysoka niezawodność i długi okres użytkowania zmniejszają przestoje i obniżają koszty eksploatacyjne na dłuższą metę.
Cieczomierze Coriolisa są szczególnie zalecane do pomiaru wody do iniekcji (WFI), wody z odwróconej osmozy (RO) oraz wody zdejonizowanej (DI), ponieważ zapewniają wysoką czystość w systemach wodnych bez ryzyka zanieczyszczenia. Są również doskonałym wyborem do precyzyjnego nanoszenia powłok w procesie tabletowania, dozowania składników odżywczych w bioreaktorach oraz do napełniania produktów.
Przyszłe trendy w dziedzinie cieczomierzy
Technologia pomiaru przepływu ciągle się rozwija wraz z rozwojem automatyki i inteligentyzacji przemysłowej, a jej zastosowanie w przemyśle farmaceutycznym stanie się w przyszłości jeszcze bardziej zaawansowane i powszechne.
- Inteligentne i sieciowe: Przepływomierze inteligentne integrujące technologie Internetu Rzeczy (IoT), danych dużych i sztucznej inteligencji (AI) staną się standardem. Umożliwiają zdalne monitorowanie, zbieranie danych w czasie rzeczywistym, diagnostykę oraz wczesne wykrywanie awarii (takie jak zatkane rurociągi czy wycieki) oraz analizę danych w celu optymalizacji procesów produkcyjnych, zwiększenia efektywności oraz prowadzenia konserwacji predykcyjnej. Mogą być integrowane z systemami PLC i DCS poprzez protokoły takie jak Modbus czy Profibus, tworząc część fabryki cyfrowej. 2. Integracja wieloparametrowa i miniaturyzacja: Przepływomierze przyszłości będą nie tylko mierzyć przepływu, ale również integrować pomiary wieloparametrowe, takie jak temperatura, ciśnienie, gęstość czy lepkość, dostarczając użytkownikom bardziej kompleksowych informacji procesowych i zmniejszając liczbę wymaganych urządzeń. Ich zminiaturyzowana konstrukcja umożliwi także zastosowanie w warunkach ograniczonych przestrzenią lub na skalę laboratoryjną.
- Zastosowania w poszerzonych obszarach: Zastosowanie przepływomierzy wykraczać będzie poza tradycyjną produkcję farmaceuticzną i będzie obejmować inteligentną ochronę środowiska (monitorowanie emisji zanieczyszczeń), precyzyjne rolnictwo (zarządzanie wodą w rolnictwie i farmacji) oraz zarządzanie logistyką farmaceutyczną w inteligentnych miastach.
- Wyższe standardy higieny i łatwość użytkowania: Wraz z rosnącymi wymaganiami regulacyjnymi, konstrukcja higieniczna przepływomierzy będzie dalej optymalizowana, ułatwiając i przyspieszając procesy czyszczenia i sterylizacji. Interfejsy człowiek-maszyna (HMIs) staną się bardziej przyjazne dla użytkownika, umożliwiając intuicyjną konfigurację, dostęp do informacji diagnostycznych oraz dzienników danych historycznych za pomocą urządzeń przenośnych, takich jak tablety i smartfony, znacznie poprawiając wygodę i wydajność obsługi.
Podsumowanie
W przemyśle farmaceutycznym przepływomierze są kluczowym wyposażeniem umożliwiającym zapewnienie jakości produktu, efektywności produkcji oraz zgodności z przepisami. Przepływomierze turbinowe, dzięki swoim ekonomicznym i praktycznym cechom, stanowią skuteczny wybór dla odpowiednich cieczy i warunków pracy. Przepływomierze Coriolisa, posiadające ekstremalnie wysoką precyzję, doskonałą higienę oraz szeroką przystosowalność, stały się skutecznym narzędziem do spełniania surowych wymagań procesowych i regulacyjnych w przemyśle farmaceutycznym.
Postęp technologiczny pcha przepływomierze w kierunku większej inteligencji, lepszej integracji oraz większego komfortu użytkowania. Wybór odpowiedniego przepływomierza oraz śledzenie trendów jego rozwoju przez firmy farmaceutyczne ma kluczowe znaczenie dla poprawy jakości procesów, obniżenia kosztów operacyjnych, zapewnienia bezpieczeństwa leków oraz przyjęcia trendu inteligentnej produkcji. W przyszłości, wraz z dojrzewaniem technologii takich jak miniaturyzacja i integracja wieloparametrowa, wartość przepływomierzy w przemyśle farmaceutycznym stanie się jeszcze bardziej widoczna.
