Una «scossa di terremoto» per una misurazione della concentrazione

Qui rende il lavoro sulla cappa di sicurezza ancora più facile e intuitivo rispetto a prima — incluso un dispositivo di saldatura dei rifiuti adattato per una raccolta sicura e una saldatura ermetica agli aerosol. (Immagine: Skan)

Spettrometro Raman di oggi: compatto e allo stesso tempo dotato di grande potenza e alta riproducibilità metrologica per un apparecchio da banco. (Immagine: Anton Paar)

Spettrometro Raman di oggi: compatto e allo stesso tempo dotato di grande potenza e alta riproducibilità metrologica per un apparecchio da banco. (Immagine: Anton Paar)

Silenzioso ed efficiente: banco di sicurezza microbiologica con protezione per le persone, i prodotti e la dispersione. (Immagine: Skan)

Pharma, Biotech e ambienti di produzione in generale necessitano di una analisi di processo speciale, con requisiti di qualità elevati, per quantità inferiori rispetto alla grande chimica. Attualmente si percepisce in tutti i settori una chiara tendenza verso metodi più robusti.

Un esempio di moderna analisi di processo speciale porta nuove risposte alla domanda sulla rilevazione del punto finale delle titolazioni fotometriche. I sensori moderni possono determinare il cambio di colore nel contenitore di misura a una lunghezza d'onda selezionata. Si misura, in modo sensato, la variazione di potenziale – e non il cambiamento di colore! Questo rende il metodo affidabile anche in presenza di soluzioni colorate o torbide. Inoltre, l'intera analisi è molto semplice da eseguire: automatizzata, indipendente dalle debolezze dell'occhio umano e applicabile a tutte le titolazioni classiche con cambio di colore. Un ulteriore vantaggio del sensore ottico è il fatto che il riempimento con soluzione elettrolitica o una sua condizionamento sono superflui.

Il campo di applicazione farmaceutico si estende, tra l'altro, alle titolazioni fotometriche non acquose secondo il United States Pharmacopeia (USP) e il European Pharmacopoeia (EP), nonché, in modo particolare, alla titolazione di condroitinsolfato, una componente importante del tessuto cartilagineo, secondo USP.

Da metodi online a metodi inline: spettroscopia potente

Nell'analisi di processo inline non distruttiva, la spettroscopia svolge un ruolo principale. Tra le applicazioni classiche vi è la determinazione dell'umidità residua nelle sostanze ausiliarie durante la compressione delle compresse. Si utilizza la spettroscopia NIR (Near Infrared Spectroscopy), consentendo di prendere decisioni in millisecondi: spegnere il essiccatore o prolungare l'essiccazione della sostanza ausiliaria.

Per questo metodo non sono necessari reagenti chimici; così si risparmia denaro sui materiali chimici e di consumo. Poiché nessun reagente entra in contatto con i processi, si evitano anche contaminazioni indesiderate, ad esempio nei farmaci o nelle camere di vuoto di una produzione di wafer in ambiente sterile. Le sonde dei sistemi di misurazione NIR inline attuali sono non a contatto con il media. In questo modo, la sonda rimane protetta e, al contrario, non rilascia componenti nel processo. Ad esempio, più camere di vuoto possono essere monitorate in tempo reale e, se necessario, si possono effettuare immediatamente aggiunte o diluizioni.

Per il futuro si può aspettare molto dai metodi di misurazione ottici come NIR, MIR e UV/VIS nell'analisi di liquidi e solidi. Dopotutto, si sono dimostrati affidabili nel laboratorio classico per decenni. Ora vengono sempre più integrati nel processo. La spettrometria o il fotometro vengono integrati direttamente nella sonda di misura, ad esempio per la misurazione inline della concentrazione (= misurazione di particelle non disciolte) nei liquidi.

Si tratta anche di misurazioni di concentrazione in media di processo liquide, grazie a una tecnologia innovativa basata su onde acustiche di superficie. Queste somigliano nel comportamento fisico alle onde sismiche durante un terremoto. Anche se ciò può sembrare un movimento del terreno drammatico, l'analisi di processo funziona senza parti mobili – senza usura e con poca manutenzione. Questa tecnologia potrebbe essere integrata direttamente in strumenti di flusso in futuro prossimo. Essi forniranno, oltre alla massa e alla densità, anche una misurazione di concentrazione.

Sensori Raman: ora più forti nei sistemi monouso

Ancora una volta, tornando ai metodi di misurazione ottici: come metodo complementare alla spettroscopia infrarossa, la spettroscopia Raman sta diventando più importante. Nei processi biotecnologici, è adatta per il monitoraggio in tempo reale del «benessere cellulare»: i microrganismi attivi trovano abbastanza glucosio e ossigeno? Oppure la loro crescita è indebolita da un eccesso di anidride carbonica?

Nei tradizionali serbatoi in acciaio inossidabile degli impianti di produzione biotecnologica, questo funziona già abbastanza bene. La tendenza ora è di usare la spettroscopia Raman anche nel settore dei sistemi monouso. A tal fine, le sacche monouso sono dotate di adattatori ottici usa e getta. La misurazione vera e propria avviene senza contatto attraverso una finestra.

Certo, la spettroscopia Raman si colloca nel segmento di fascia alta – niente per applicazioni standard. Ma proprio per principi attivi farmaceutici sensibili e prodotti biotecnologici di valore, questa tecnologia potrebbe essere conveniente. Ancora di più, il valore dell'investimento si ripaga se si amplia l'uso dalla laboratorio al pilot e alla scala di processo: la stessa analisi Raman può essere usata in ogni ambiente.

L'intera gamma di tendenze e innovazioni presentate qui sarà visibile ai visitatori alla Ilmac Lausanne di quest'anno.