„Zemětřesení“ pro měření koncentrace

Zde je práce na bezpečnostní pracovní stanici ještě jednodušší a intuitivnější než dříve – včetně přizpůsobeného zařízení na svařování odpadů pro bezpečné zacházení s odpady a těsné svařování odpadů proti aerosolům. (Obrázek: Skan) / Práce na bezpečnostní stanici probíhá ještě jednodušším a intuitivnějším způsobem než dříve – je zde zahrnuto přizpůsobené zařízení na svařování odpadů; umožňuje bezpečné sbírání odpadů a bezpečné a hermetické svařování odpadů proti aerosolům. (Obrázek: Skan)

Ramanův spektrometr dnes: malý a přitom s velkým výkonem a vysokou měřicí reprodukovatelností stolního zařízení. (Obrázek: Anton Paar)

Ramanův spektrometr dnes: malý a zároveň s velkým výkonem a vysokou měřicí reprodukovatelností stolního zařízení. (Obrázek: Anton Paar)

Tichý a efektivní: mikrobiologická bezpečnostní pracovní stanice s ochranou osob, produktů a rozptýlení. (Obrázek: Skan)

Farmaceutika, Biotechnologie a obecně čisté prostory potřebují ve srovnání s velkoobjemovou chemií speciální procesní analytiku s nejvyššími požadavky na kvalitu. V současnosti zaznamenáváme ve všech oblastech výrazný trend k robustnějším metodám.

Příklad moderní speciální procesní analytiky přináší nové odpovědi na otázku detekce koncového bodu fotometrických titrací. Moderní senzory dokážou určit změnu barvy v měřicím zařízení při zvolené vlnové délce. Rozumné je měřit potenciální změnu – a nikoliv změnu barvy! To činí metodu spolehlivou i u zbarvených nebo zakalených roztoků. Navíc je celá analytika velmi jednoduchá na provedení: automatizovaná, nezávislá na slabinách lidského oka a použitelná u všech klasických titrací s barevným přechodem. Další výhodou optického senzoru je skutečnost, že se plnění elektrolytickým roztokem nebo jeho kondicionování obejde bez problémů.

Oblast použití v farmaceutickém průmyslu se mimo jiné rozšiřuje na nevodné fotometrické titrace podle amerického (USP) a evropského lékopisu (EP), a zvláště na titraci chondroitinsulfátu, důležité složky chrupavčité tkáně, podle USP.

Od online k inline metodám: silná spektroskopie

V neporušené inline procesní analytice hraje spektroskopie hlavní roli. Mezi klasické aplikace patří stanovení zbytkové vlhkosti přísad při tabletování. Používá se blízká infračervená spektroskopie (NIRS), takže lze během milisekund rozhodnout: vypnout sušičku nebo přidat přísadu na delší sušení.

U tohoto postupu nejsou potřeba chemikálie; tím se šetří peníze za chemii a spotřební materiály. Protože chemikálie nepřicházejí do kontaktu s procesy, zabrání se také přenášení kontaminací, například do léků nebo do ostřikovačů waferů ve čistých prostorách. Sondu současných inline NIR měřicích systémů lze instalovat bez kontaktu s médiem. Tím je sonda chráněna a naopak z ní nevylučují žádné složky. Například lze sledovat několik ostřikovačů v reálném čase a podle potřeby okamžitě provést doplňky nebo zředění.

Do budoucna lze od optických měřicích metod, jako jsou NIR, MIR a UV/VIS, očekávat ještě mnoho v analýze kapalin i pevných látek. Přestože se osvědčily v klasické laboratorní analytice po desetiletí, nyní jsou stále častěji začleňovány do procesu. Přitom je spektrometr nebo fotometr přímo integrován do měřicí sondy – například pro inline měření koncentrace (= měření nerozpuštěných částic) v kapalinách.

O měření koncentrace v kapalných procesech se také jedná u inovativního postupu založeného na akustických povrchových vlnách. Ty se svým fyzikálním chováním podobají seizmickým vlnám při zemětřesení. I když to zní dramaticky, procesní analytika nevyžaduje pohyblivé části – bez opotřebení a s nízkou údržbou. Tato technologie by se mohla v blízké budoucnosti přímo integrovat do průtokoměrů. Ty pak vedle měření hmotnostního průtoku a hustoty umožní také měření koncentrace.

Ramanovy senzory: nyní silnější v systémech na jedno použití

Ještě jednou k optickým měřicím metodám: jako doplňková metoda k infračervené spektroskopii se stále více uplatňuje Ramanova spektroskopie. V biotechnologických procesech je vhodná pro sledování „cell-wellness“ v reálném čase: Nacházejí aktivní mikroorganismy dostatek glukózy a kyslíku? Nebo je jejich růst oslaben nadbytkem oxidu uhličitého?

V typických nerezových nádržích biotechnologických výrobních zařízení funguje toto již docela dobře. Trend nyní směřuje k využívání Ramanovy spektroskopie i v oblasti systémů na jedno použití. K tomu jsou systémy na jedno použití vybaveny optickými jednorázovými adaptéry. Samotné měření probíhá bezkontaktně přes okno.

Jistě, Ramanova spektroskopie patří do drahého segmentu – není určena pro standardní aplikace. Ale právě u citlivých farmaceutických účinných látek a hodnotných biotechnologických produktů se tento postup může vyplatit. Ještě větší hodnotu má pak, když díky rozšířenému použití lze tento systém využívat od laboratoře přes pilotní měřítko až po procesní nasazení: Stejná analytika Ramanova spektra může být použita v každém prostředí.

Celou škálu zde popisovaných trendů a inovací zažije návštěvník na letošním Ilmac Lausanne.