Un « tremblement de terre » pour une mesure de concentration

Ici, le travail sur la station de sécurité devient encore plus simple et intuitif qu'auparavant — y compris un appareil de soudage des déchets adapté pour une prise en charge sécurisée et une soudure étanche aux aérosols. (Image : Skan)

Spectromètre Raman d’aujourd’hui : à la fois compact et doté d’une grande puissance ainsi que d’une haute reproductibilité métrologique pour un appareil de paillasse. (Image : Anton Paar)

Spectromètre Raman aujourd'hui : à la fois compact et doté d'une grande puissance et d'une haute reproductibilité métrologique pour un appareil de paillasse. (Image : Anton Paar)

Silencieux et efficace : poste de travail sécurisé pour la microbiologie avec protection des personnes, des produits et de leur dispersion. (Image : Skan)

Pharmaceutique, Biotechnologique et en général les salles blanches nécessitent, par rapport à la grande chimie, de petites quantités, une analytique de procédé spécialisée avec des exigences de qualité très élevées. Actuellement, on observe dans tous les domaines une tendance claire vers des procédés plus robustes.

Un exemple d'analytique de procédé moderne apporte de nouvelles réponses à la question de la détection du point final des titrations photométriques. Des capteurs modernes peuvent déterminer le changement de couleur dans le récipient de mesure à une longueur d'onde sélectionnée. La variation de potentiel – et non le changement de couleur – est mesurée de manière judicieuse ! Cela rend la procédé fiable même avec des solutions colorées ou troubles. De plus, toute l'analytique est très simple à réaliser : automatisée, indépendante des faiblesses de l'œil humain et applicable à toutes les titrations classiques avec changement de couleur. Un autre avantage du capteur optique est le fait que le remplissage avec une solution électrolytique ou la mise en condition du capteur sont superflus.

Le domaine d'application pharmaceutique s'étend notamment aux titrations photométriques non aqueuses selon la pharmacopée américaine (USP) et la pharmacopée européenne (EP), ainsi qu'en particulier à la titration de sulfate de chondroïtine, un composant important du tissu cartilagineux, selon l'USP.

De la méthode en ligne à la méthode en flux continu : spectroscopie puissante

Dans l'analytique de procédé en flux continu sans destruction, la spectroscopie joue un rôle principal. Parmi les applications classiques figure la détermination de l'humidité résiduelle des additifs lors du pressage de comprimés. La spectroscopie proche infrarouge (NIRS) est utilisée, permettant de prendre une décision en quelques millisecondes : arrêter le séchoir ou continuer à sécher l'additif plus longtemps.

Il n'est pas nécessaire d'utiliser des produits chimiques dans cette méthode ; cela permet d'économiser de l'argent sur la chimie et les consommables. Comme aucune substance chimique ne pénètre à proximité des processus, on évite également la contamination par des impuretés, par exemple dans les médicaments ou dans les roues d'affûtage d'une production de wafers en salle blanche. Les sondes des systèmes de mesure NIR en flux continu modernes peuvent être installées sans contact avec le média. Cela protège la sonde, et inversement, aucune substance ne se détache d'elle. Par exemple, plusieurs roues d'affûtage peuvent être surveillées en temps réel et, si nécessaire, des ajouts ou des dilutions peuvent être effectués immédiatement.

Pour l'avenir, on peut attendre beaucoup des méthodes optiques de mesure telles que NIR, MIR et UV/VIS dans l'analyse des liquides et des solides. Après tout, elles ont fait leurs preuves dans l'analytique de laboratoire classique pendant des décennies. Désormais, elles sont de plus en plus intégrées au procédé. La spectromètre ou le photomètre est directement intégré dans la sonde de mesure – par exemple pour la mesure de concentration en ligne (= mesure de particules non dissoutes) dans des liquides.

Il s'agit également de mesures de concentration dans des milieux de procédé liquides avec une méthode innovante basée sur des ondes acoustiques de surface. Elles ressemblent, dans leur comportement physique, aux ondes sismiques lors d'un tremblement de terre. Même si cela ressemble à des mouvements de sol dramatiques, la analytique de procédé fonctionne sans pièces mobiles – sans usure et peu d'entretien. Cette technologie pourrait être intégrée directement dans des appareils de mesure de débit dans un avenir proche. Elle permettra en plus de mesurer la masse, la densité et la concentration.

Capteurs Raman : une présence renforcée dans les systèmes à usage unique

Revenons une fois de plus aux méthodes de mesure optiques : en complément de la spectroscopie infrarouge, la spectroscopie Raman prend de plus en plus d'importance. Dans les procédés biotechnologiques, elle permet de surveiller en temps réel la « santé cellulaire » : les micro-organismes actifs disposent-ils de suffisamment de glucose et d'oxygène ? Ou leur croissance est-elle freinée par un excès de dioxyde de carbone ?

Dans les cuves en acier inoxydable typiques des installations de production biotechnologique, cela fonctionne déjà très bien. La tendance va maintenant vers l'utilisation de la spectroscopie Raman dans les systèmes à usage unique. Pour cela, les sacs à usage unique sont équipés d'adaptateurs optiques jetables. La mesure proprement dite se fait sans contact à travers une fenêtre.

Certes, la spectroscopie Raman se situe dans le segment haut de gamme – rien pour les applications standard. Mais cette méthode pourrait s'avérer rentable, notamment pour des principes actifs pharmaceutiques sensibles et des produits biotechnologiques précieux. Le gain d'efficacité est encore accru lorsque l'on peut, grâce à son champ d'application élargi, passer du laboratoire à l'échelle pilote puis à la production en procédés : la même analytique Raman peut être utilisée dans tous les environnements.

La gamme complète des tendances et innovations présentées ici sera visible pour les visiteurs lors de l'Ilmac Lausanne de cette année.