Zuverlässige und genaue Prozessmessgeräte bieten stabile Messungen aller Prozessbedingungen, um eine verbesserte Rentabilität und Ertrag zu ermöglichen

Milch ist das größte Segment auf dem Lebensmittelmarkt und Milchgetränke sind nach wie vor das am meisten konsumierte Molkereiprodukt der Welt, gefolgt von Butter und Käse. Molkereiprodukte werden als Teil einer gesunden Ernährung betrachtet und verschiedene Länder sprechen Empfehlungen für die tägliche Aufnahme von Milch oder Molkereiprodukten aus. Damit steigt der Verbrauch von Molkereiprodukten weltweit.

Der wachsende Verbrauch setzt die Industrie unter Druck, die Prozesse zu verbessern. Verarbeiter von Molkereiprodukten konzentrieren sich dabei auf Qualität, Einhaltung der Produktsicherheitsvorschriften und Hygiene. Eine effiziente Rohstoffnutzung mit einem geeigneten Abfallmanagementsystem gewährleistet Kosten- und Ressourceneffizienz. Nachhaltigkeit spielt eine immer wichtigere Rolle. Mit geeigneten Prozessmonitoren, Optimierungs- und Messgeräten können Hersteller ihre Nachhaltigkeitsziele leichter erreichen, Rohstoffe effizient nutzen und Abfall reduzieren.

Verschiedene Molkereiverarbeitungsverfahren

Milch besteht hauptsächlich aus Wasser, Fett, Proteinen, Laktose (Milchzucker) und Mineralien (Salze). Der Rückstand, der beim Entfernen von Wasser und Gas zurückbleibt, wird als Trockensubstanz (TS) oder totale Trockensubstanz der Milch bezeichnet. Die Industrie setzt verschiedene Verarbeitungsverfahren für Molkereiprodukte ein, wie zum Beispiel:

Verdampfung und Trocknung

Durch Verdampfen der Milch auf einen höheren Feststoffgehalt und Trocknen zu Pulver wird das Produkt leichter und kann so einfacher und kostengünstiger transportiert werden, da eine größere Produktmenge auf weniger Raum passt. Die Haltbarkeit des Pulvers ist zudem länger und das Produkt ist einfacher zu handhaben und zu versenden, da Krankheitserreger normalerweise feuchte oder nasse Bedingungen benötigen, um sich zu entwickeln. Daher ist Milchpulver weltweit die am meisten gehandelte landwirtschaftliche Ware.

Milch wird auch bis zu einem gewissen Grad verdampft, wenn sie zu Kondensmilch oder gesüßter Kondensmilch verarbeitet wird. Alle diese Vorgänge erfordern eine strenge Verdampfungskontrolle. Eine übliche Messskala ist die Messung von Brix oder der totalen Trockensubstanz.

Totale Trockensubstanz und Produktidentifikation

Frische Milch, die normalerweise in Milchkartons verpackt ist, bietet viele Produktvarianten, die von fettfreier Magermilch bis hin zu Vollmilch reichen. Aufgrund seiner kurzen Haltbarkeit ist dieses Produkt eher eine lokale Ware. Bei der Herstellung wird das gesamte Fett zuerst aus der Rohmilch entfernt und dann gemäß den gesetzlichen Standards und Rezeptur wieder hinzugefügt. Dieser Verarbeitungsschritt wird als Standardisierung bezeichnet, und dies ist ein kritischer Schritt, da in jedem Land unterschiedliche Vorschriften für die Zusammensetzung von Milch gelten.

Die Homogenisierung ist ein häufiger Schritt nach der Standardisierung und reduziert die Fettmoleküle auf eine so geringe Größe, dass sie nicht aufsteigen und eine cremige Schicht auf der Milch bilden. Bei der Herstellung von Frischmilch möchten die Erzeuger die totale Trockensubstanz genau und linear messen, um die gesetzlichen Standards zu erfüllen und Produkte bei minimalem Abfallaufkommen herzustellen. Die schnelle lineare Identifizierung von Milchprodukten ermöglicht einen besseren Ertrag und bringt zudem den Herstellern Einsparungen, indem Produktabfälle minimiert und Produktmischungen und teure Produktrückrufe verhindert werden.

Säuglingsmilchnahrung oder Babymilch

Babymilchnahrung ist eine synthetische Version der Muttermilch, die als zusätzliche Nahrung oder als Ersatz zur Deckung der Ernährungsbedürfnisse des Säuglings verwendet werden kann. Die Hersteller benötigen absolute Sicherheit bezüglich hygienischer Bedingungen sowie Produktsicherheit bei gleichzeitigem Schutz des Nährwerts des Produkts. Im Herstellungsprozess ist die Messung der totalen Trockensubstanz eine kritische Messung für jeden Hersteller von Säuglingsmilchnahrung.

Produktmischung und Aromastoffe

Milch- und Molkereiprodukte, Joghurt, Eiscreme und alternative Milchprodukte können mit Marmeladen, Aromastoffen und Sirups gemischt werden, um köstliche Waren herzustellen. Die richtige und genaue Mischung ist bei diesem Prozess von entscheidender Bedeutung.

Messung des Prozesses mit dem Refraktometer von Vaisala

Neben der strengen Prozesskontrolle und den hygienischen Prozessbedingungen sind genaue und zuverlässige Messungen des Prozesses erforderlich. Ziel ist es, eine erhöhte Rentabilität sowie reine, sichere und vertraute Lebensmittel, die genau nach einer Rezeptur hergestellt werden, sicherzustellen.

Die Lösung von Vaisala für die Prozessoptimierung der Molkereiproduktion ist das Sanitary Process Refractometer PR-43.  Dieses System umfasst ein Kompakt- oder Sondenrefraktometer und eine grafische Nutzungsoberfläche, die eine einfache Benutzung ermöglicht.  Das Refraktometer kann auch als eigenständiges Gerät betrieben werden.  Die verschiedenen Optionen für die Nutzungsoberfläche reichen von robusten bis hin zu kompakten, leichten und webbasierten Versionen. Der Benutzende kann die bevorzugte Methode für den Zugriff auf und die Verwendung der Mess- und Diagnosedaten des Refraktometers auswählen.

Die Messung des Refraktometers wird nicht durch Blasen, Partikel oder Vibrationen beeinflusst.  Die hygienische Bauweise verfügt über ein 3-A-Zertifikat und das Produkt kann Reinigungs- und Sterilisierungsvorgänge vor Ort durchführen. Das Refraktometer deckt den gesamten Brix-Bereich von 0 bis 100 % ab.

In unserem E-Book erfahren Sie mehr über die verschiedenen Prozesse und wie ein Refraktometer helfen kann, Rohstoffe und Energie zu kontrollieren, zu optimieren und zu sparen.

Ende 2018 übernahm Vaisala die finnische K-Patents Group, einen Pionier auf dem Gebiet von Inline-Flüssigkeitsmessungen für Industrieanwendungen. Die Akquisition ermöglicht Vaisala, sein technologisches Know-how und Produktportfolio von Gas- auf Flüssigkeitsmessungen zu erweitern. Der neue Produktbereich Flüssigkeitsmessungen bringt die renommierte Refraktionsindex-Technologie (RI) und Inline-Prozessrefraktometerprodukte für viele Arten von Kontrollanwendungen in industriellen Prozessen auf den Markt.

Grundlegendes zur Refraktometrie

Wissenschaftler betrachten die Refraktionsindex-Messung (RI) als ideale Möglichkeit, um Flüssigkeitskonzentrationen zu messen.
Das Verfahren ist relativ einfach und basiert auf Lichtbrechung. Um diese Eigenschaft des Lichts zu demonstrieren, geben Sie zum Beispiel einen Stift in ein Glas mit einer Lösung. Es sieht so aus, als würde sich der Stift verbiegen, doch tatsächlich bricht das Licht.

Viele erleben dieses Phänomen im Alltag, zum Beispiel mit einem Strohhalm in einem Erfrischungsgetränk oder Saft oder mit den Rudern eines Ruderboots.

Ein wichtiger Punkt des Messverfahrens ist, dass der Lichtbrechungswinkel auch bei Partikeln oder Gasblasen in der Lösung der gleiche ist wie bei klaren Lösungen. Weder Partikel noch Gasblasen haben einen Einfluss auf den Lichtbrechungswinkel, einzig eine Änderung der Lösungskonzentration beeinflusst den Winkel.
 

Der kritische Winkel

Die Untersuchung der Eigenschaften von Licht hat sich zur Wissenschaft der Refraktometrie entwickelt.

Licht breitet sich in verschiedenen Medien mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten aus. Je dichter ein Medium, desto langsamer ist die Lichtgeschwindigkeit in diesem Medium. Wenn Licht in einem anderen Winkel als 90° von einem Medium zum anderen übergeht, ändert es nicht nur die Geschwindigkeit, sondern an der Grenzfläche zwischen den beiden Medien auch die Richtung. Wenn ein Lichtstrahl auf Flüssigkeit trifft, breitet sich ein Teil des Lichtstrahls weiter in der Flüssigkeit aus und ein anderer Teil des Lichtstrahls wird zurück in die Luft reflektiert. Der Punkt, an dem die Totalreflexion stattfindet, wird als kritischer Winkel bezeichnet.

In der Regel kann die Konzentration eines gelösten Stoffes in einem Lösungsmittel durch Messung des RI bestimmt werden. Das Verhältnis zwischen Refraktionsindex und Konzentration hängt von Lösungsmittel und gelöster Substanz, Temperatur und Wellenlänge ab.

In der Praxis wird die Wellenlängenabhängigkeit (Dispersion) durch Verwendung von monochromatischem Licht vermieden. Die Temperaturabhängigkeit wird mithilfe einer Kompensationsformel mathematisch kompensiert.

Wirklich digitales Prozessrefraktometer mit robuster Bauart

Der RI wurde zuerst als Labortechnik entwickelt. Er kam später in der Prozessmessung zum Einsatz, sobald die Refraktometer weiterentwickelt und wesentlich stabiler wurden. Die Inline-Refraktometer-Konstruktion muss rauen, anspruchsvollen Bedingungen standhalten, darunter ätzenden Elementen, Vibrationen, Staub, Hitze, Druck oder einer Kombination davon.

K-PATENTS® entwickelte digitale Prozessrefraktometer, mit denen der RI der Prozesslösung durch Messung des kritischen Brechungswinkels bestimmt werden kann. Der kritische Winkel wird mit einer digitalen CCD-Kamera gemessen. Das Prozessrefraktometer bietet einen 4 bis 20 mA Gleichstromausgang oder ein Ethernet-Signal proportional zur temperaturkompensierten Prozesslösungskonzentration.

Das Refraktometer erweitert die von K-PATENTS® patentierte CORE-Optik (Compact Optical Rigid Element), die alle optischen Komponenten – LED (Light Emitting Diode), Linsen, Prisma und CCD-Kamera sowie den Temperatursensor Pt-1000 – in einem kompakten Modul vereint. Das CORE-Optikmodul ist vom Refraktometerkörper isoliert, sodass äußere Einflüsse wie Druck, Durchfluss und Temperaturänderungen die Messung nicht beeinträchtigen. Aufgrund der Konstruktion ohne bewegliche Teile, ohne Trimmerpotenziometer und mit der Festkörper-CORE-Optik ist keine regelmäßige Wartung erforderlich.

Das gleiche Prinzip gilt für verschiedene Refraktometermodelle, die sich leicht in kleine oder große Rohre, Tanks und Reaktoren einbauen lassen. Die Anwendungen reichen von explosionsgefährlichen Stoffen bis hin zu chemisch aggressiven Flüssigkeiten, für die spezielle Legierungen oder nichtmetallische Teile erforderlich sind, wie zum Beispiel Chemikalien, die in der Halbleiter-Wafer-Fertigung verwendet werden.

Die Vaisala K-PATENTS® Prozessrefraktometer sind umschlossen, funktionieren durchgehend und kommunizieren mit anderen Elementen eines Prozesskontrollsystems. Sie sind zwar aufgrund ihrer Robustheit und Komplexität teurer als beispielsweise tragbare Messgeräte, aber so wird eine zuverlässige Überwachung während des Prozesses sichergestellt.

Mit der einzigartigen und patentierten Refraktionsindex-Technologie, der eingebauten Temperaturmessung und dem digitalen Messprinzip sind Messabweichungen ausgeschlossen. Die innovativen Refraktometer von K-PATENTS® sind einzigartig und stellen somit eine erfolgreiche Lösung für Flüssigkeitsmessungen dar.

In diesem Blog beantworten wir Fragen, die wir während unseres kürzlich durchgeführten Webinars zu den Vorteilen des Refraktionsindex (RI) bei der Entwicklung und Herstellung von pharmazeutischen Wirkstoffen (APIs) erhalten haben. 

Hier finden Sie die Aufzeichnung des Webinars.

Sie haben die USP Class VI erwähnt. Ist es wichtig, auch die Temperatur anzugeben, die dabei gültig ist, beispielsweise 121 °C?

Das als Prismadichtungsmaterial verwendete modifizierte PTFE wurde entsprechend mit dem USP Class-Protokoll für Kunststoffe bei 70 °C getestet. Falls eine höhere Temperatur erforderlich ist, geben Sie dies bitte zu Beginn des Projekts an, wenn das für die Anwendung geeignete Produkt ausgewählt wird.

Haben Sie Folien, die zeigen, wie empfindlich der Brechungsindex gegenüber der Temperatur ist (Labordaten)?

Typischerweise entspricht ein Grad Celsius einer Konzentration von ±0,1 %, es ist jedoch gut zu berücksichtigen, dass dies von der gemessenen Chemikalie oder Substanz abhängt. Jeder Refraktionsindexwert wird kalibriert, um der chemischen Kurve für diese bestimmte Messung und Anwendung zu entsprechen.

Ist das Refraktometer für den Einsatz in Gefahrenbereichen zertifiziert?

Wir bieten auch eigensichere Prozessrefraktometer, die in Gefahrenbereichen der Zonen 0, 1 und 2 eingesetzt werden können. Das Refraktometer ist mit ATEX- und IECEx-Zertifizierungen erhältlich. 

In dem Kuchenwaschbeispiel enthielt das Bild einen Sondentyp, der in einer sehr kleinen Röhrenvorrichtung verwendet wurde. War dies, weil der Endbenutzende dieses Sondenrefraktometer für eine eventuelle Produktionsskalierung vergrößern wollte?

Wir bieten ein kompaktes, skalierbares Pharmaproduktmodell, das wir vorgestellt haben. In diesem speziellen Fall hat sich der Kunde jedoch dafür entschieden, bereits im Labor ein Sondenrefraktometer zu verwenden. Dies ist das gleiche Modell, das er an verschiedenen Stellen in seinen Anlagen im Versuchsmaßstab und im industriellen Maßstab einsetzt.

Können Sie die Genauigkeit der RI-Messungen kommentieren? Wenn man die Genauigkeitsfähigkeit des Messgeräts zitieren würde?

Die Genauigkeit in Bezug auf den Brechungsindex nD beträgt ±0,0002.

Während der API-Herstellung führen wir einen Kühlungskristallisationsschritt durch. Ich bin daran interessiert festzustellen, wann sich die Kristalle zu bilden beginnen. Kann ich die Kristalle mit Brechungsindexmessungen erkennen?

Die Refraktionsindexmessung wird nicht durch Schwebkristalle in den Schlämmen beeinflusst. Daher können wir die Kristalle nicht „sehen“. Sie sind jedoch wahrscheinlich daran interessiert, den Punkt zu bestimmen, an dem sich die Kristalle zu bilden beginnen, und dies ist durch Brechungsindexmessungen möglich. Wenn Sie die Konzentration der Mutterlauge mit einem Refraktometer überwachen, können Sie sehen, wie die Konzentration während des Abkühlens bis zu einem Sättigungs- oder Übersättigungspunkt ansteigt, wonach die Konzentration zu sinken beginnt. Die Konzentration beginnt abzunehmen, weil die Verbindung in der Flüssigkeit oder im Lösungsmittel zu kristallisieren beginnt und der Stoffübergang von der Flüssigkeit zum Feststoff die Kristallbildung bedeutet. Dies ist der Punkt, den Sie bestimmen und überwachen möchten.

Kann der Brechungsindex eine Trübung feststellen?

Nein, da Trübung durch Schwebstoffe verursacht wird und der Refraktionsindex nur durch das gelöste Material der Lösung beeinflusst wird.

Wie kann ich eine Neukalibrierung des Refraktometers durchführen?

Das K-Patents Refraktometer zeigt keine Messabweichungen an. Dies bedeutet, dass das Refraktometer, das für den Brechungsindex kalibriert ist, an Ihr Werk geliefert wird und keine Neukalibrierung erfordert. Nach den GMP-Richtlinien müssen Sie jedoch eine Überprüfung in einem Zeitraum durchführen, der in der Praxis Ihres Unternehmens festgelegt ist. K-Patents kalibriert jedes Refraktometer mit Cargille-Standardbrechungsindexflüssigkeiten über den gesamten Bereich. Daher kann die Refraktometerkalibrierung von K‑Patents einfach mit den auf NIST rückführbaren Brechungsindexflüssigkeiten vor Ort überprüft werden. Anweisungen für die Überprüfungsschritte finden Sie auf dem Display des Refraktometers. Ein Bericht über die Überprüfungsergebnisse kann ausgedruckt und unterzeichnet werden.

Ich nutze ein Destillationsverfahren für ein Chloroform-Ethylacetat-Gemisch. Kann ich die Chloroformkonzentration in Echtzeit überwachen? Wir brauchen dies, um den Betrieb zu stoppen.

Der Siedepunkt für Chloroform scheint niedriger zu sein (61 °C) als für Ethylacetat (77 °C), daher sollte Chloroform Ihr Hauptprodukt sein. Sie können die Konzentration zwar in Echtzeit mit einem Refraktometer messen, in diesem Fall muss sie jedoch hinter dem Kondensator liegen. Wir müssten den Brechungsindexbereich und die Temperatur sowie andere Prozessdetails überprüfen, aber dies sollte kein Problem darstellen. Außerdem scheint dies eine gute Anwendung für das Refraktometer und eine gute Gelegenheit zur Optimierung Ihres Prozesses zu sein. Sie können beantragen, von uns kontaktiert zu werden, und wir können Ihnen ein Formular senden, in dem Sie die erforderlichen Angaben zur Bewertung Ihrer Anwendung machen.

Haben Sie Erfahrung mit der Verwendung von RI in Hochdrucksystemen? Wenn ja, welchen Drucktoleranzen können die Sonden maximal standhalten?

Basierend auf unserer technischen Spezifikation ist das Messgerät bis zu 40 bar Prozessdruck druckbeständig.

Gemeinsam stark – Vaisala und K-Patents

Kontaktieren Sie uns, wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie K-PATENTS® Prozessrefraktometer Ihren Prozess unterstützen können.

Weitere Informationen über Vaisala und K-Patents

Gesundheit ist ein äußerst wichtiges soziales und wirtschaftliches Gut, und die Entwicklung wirksamer Medikamente geht Hand in Hand mit der Entwicklung moderner Menschen und Gesellschaften. Wir können mehr Krankheiten heilen, vorbeugen und behandeln als je zuvor. Angesichts der sich abzeichnenden medizinischen Zustände und Erkrankungen beschäftigen sich Pharmawissenschaftler jedoch ständig mit neuen Arzneimittelentwicklungen.

Arzneimittel bestehen aus zwei Teilen: den pharmazeutischen Wirkstoffen (APIs), bei denen es sich um die Bestandteile zur Heilung von Krankheiten handelt, und den entsprechenden chemisch inaktiven Hilfsstoffen, bei denen es sich um den Träger handelt, der das Arzneimittel an den menschlichen oder tierischen Körper abgibt. Ein wichtiger Schwerpunkt in der pharmazeutischen Forschung und Entwicklung sowie in der Produktentwicklung liegt in der Erforschung neuer API-Komponenten, um neue, innovative und möglicherweise in Zukunft personalisierte Medikamente zu entwickeln.

Die Komplexität der Arzneimittelherstellung

Die Entwicklung neuer Arzneimittel ist ein risikoreicher, kostspieliger und langwieriger Prozess. Das Tufts Center for the Study of Drug Development hat geschätzt, dass die Markteinführung eines Arzneimittels mehr als 2 Mrd. US-Dollar kostet. Laut The Pharmaceutical Journal schafft es nur ein von zehn Arzneimitteln, die in die klinische Phase eintreten, auf den Markt. Darüber hinaus dauert die Entwicklung eines Arzneimittels etwa 10 bis 15 Jahre, und wenn es zum Verkauf angeboten wird, sind es möglicherweise 10 Jahre, um die hohen Investitionskosten wieder hereinzuholen. Um die mit der Herstellung neuer Arzneimittel verbundenen Risiken auszugleichen, stellen viele Pharmaunternehmen Generika her, wobei sie sich auf Produkte aus abgelaufenen Patenten konzentrieren oder ein Patent geringfügig modifizieren.

Weitere Herausforderungen für Pharmaunternehmen sind die strengen Vorschriften für die Arzneimittelherstellung und die daraus resultierenden erhöhten Betriebskosten. Die Arzneimittelherstellung erfordert ein System, das sicherstellt, dass das Endprodukt den vorgegebenen Spezifikationen entspricht. Der herkömmliche Ansatz bestand darin, Arzneimittel in Chargenprozessen mit getrennten Schritten herzustellen, einschließlich langer Lagerzeiten und Offline-Qualitätsprüfung nach jeder Stufe. Bei der Serienproduktion kann es sogar erforderlich sein, dass das Zwischenprodukt für weitere Produktionsschritte von einer Anlage in eine andere verlagert wird. Dieser Ansatz sichert die Konformität und hochwertige Produkte, führt jedoch auch zu erheblichen Engpässen und Ineffizienzen im Prozess, was die Gesamtverarbeitungszeit verlängert und die Produktionskosten deutlich erhöht.

Dies alles wirkt sich auf die finanzielle Lage der Pharmaunternehmen und letztendlich auf die Kosten der Produkte für Patienten und die Gesellschaft aus. Gleichzeitig steigt der Druck, die Arzneimittelpreise zu senken. Als Lösung suchen Pharmaunternehmen nach neuen Arbeitsmethoden. Viele der Branchenführer investieren viel in Forschung und Entwicklung, um technische Lösungen zu finden, mit denen die Entwicklungszeit von Arzneimitteln verkürzt und das Verfahren kosteneffizienter gestaltet werden kann.   

Implementierung kontinuierlicher Herstellung

Die Food and Drug Administration (FDA) hat es sich zur Aufgabe gemacht, pharmazeutische Innovationen und Modernisierungen als Teil ihres Engagements zum Schutz und zur Förderung der öffentlichen Gesundheit zu unterstützen. Auf dieser Grundlage hat die FDA die prozessanalytische Technologie-Initiative (PAT) ins Leben gerufen und ein Rahmenkonzept veröffentlicht, das die Verwendung zeitnaher Messungen und Analysewerkzeuge unterstützt, mit denen sich ausreichende Informationen für das Prozessverständnis beschaffen lassen. Die PAT-Strategie bietet auch die richtige Grundlage für den Übergang von Chargenprozessen zur kontinuierlichen Herstellung in der pharmazeutischen und biopharmazeutischen Produktion.

Zur Implementierung kontinuierlicher Herstellung ist ein umfassendes Verständnis des Prozesses erforderlich, um eine Kontrollstrategie zu erstellen, welche die eingehenden Materialschwankungen minimiert. Die kritischen Qualitätsattribute von Arzneimitteln sowie die sie beeinflussenden Produktionsvariablen müssen identifiziert werden, um akzeptable Abweichungstoleranzen festlegen und die richtigen PAT-Tools für die Überwachung und Kontrolle definieren zu können. Echtzeitmessungen aus den frühen Phasen der Wirkstoffsuche helfen, große Datenmengen zu sammeln. Dadurch sollen wissenschaftliche Erkenntnisse gewonnen werden, um die mit der Entwicklung neuer Medikamente verbundenen Risiken zu mindern, und stabile Prozesse ausgearbeitet werden, die eine konstant hohe Produktqualität liefern.

Refraktionsindex als PAT-Tool

PAT umfasst nicht nur die Verwendung herkömmlicher Prozesssensoren wie Druck, Temperatur und pH, sondern auch neue Inline-Analysetechnologien. Eine aufkommende Technologie ist der Refraktionsindex (RI), eine direkte Messung der Flüssigkeitskonzentration basierend auf der Lichtbrechung. RI-Messungen werden seit Jahrzehnten in anderen Branchen eingesetzt, z. B. in der Zellstoff- und Papierindustrie zur Messung des Feststoffgehalts von Schwarzlauge und in der Zuckerindustrie zur Brix-Messung bei der Zuckerherstellung. Als die PAT-Initiative ins Rollen kam, war sie im Pharmasektor jedoch noch ziemlich unerforscht.  

Ein wesentlicher Vorteil des RI besteht darin, dass er linear mit einem Prozessrefraktometer gemessen werden kann, was den aktuellen Trend in der Pharmaindustrie zur kontinuierlichen Verarbeitung unterstützt. Prozessrefraktometer werden hauptsächlich zur Messung, Überwachung und Kontrolle von Flüssigkeitskonzentrationen eingesetzt. Diese Messungen sind auch bei der pharmazeutischen Verarbeitung von Bedeutung, da viele Verarbeitungsschritte in einem flüssigen Medium durchgeführt werden. In den eher unkonventionellen Anwendungen bietet das Prinzip der Messung des Refraktionsindex viele andere Möglichkeiten für die Entwicklung und Verarbeitung von Arzneimitteln.

Die Messung des Refraktionsindex hat sich für die Produktidentifizierung als genau erwiesen, und zwar über die Messung der Dichte und Leitfähigkeit hinaus, da jede Chemikalie einen bestimmten Refraktionsindexwert aufweist. Diese einzigartige Eigenschaft zeigt das Potenzial des Refraktionsindex als PAT-Analysewerkzeug für andere Anwendungen, wie die Grenzflächenerkennung zwischen verschiedenen Lösungsmitteln oder zwischen Lösungsmittel und Produkt sowie die Reaktionsüberwachung, bei der sich der RI-Wert des Gemisches ändert, wenn die Reaktanten zu Produkten werden. Inline-Refraktionsindexmessungen bieten einen Einblick in den Prozess und Informationen, die mit herkömmlichen Offline-Labortests nicht erreicht werden können.

Refraktionsindex birgt großes Potenzial für grundlegendes Prozessverständnis

Eine Studie eines großen Pharmaunternehmens in Europa vor einigen Jahren identifizierte 11 potenzielle Anwendungen für den Refraktionsindex ausschließlich in der API-Herstellung. Die Wissenschaftler kamen zu dem Schluss, dass bei der RI-Messung in Echtzeit ein prozessspezifisches Prozessprofil gewonnen wird. Dieses kann als Referenz für die LEAN-Entwicklung und den Scale-up des Prozesses sowie letztendlich für eine erhebliche Reduzierung des Entwicklungsaufwands von Medikamenten eingesetzt werden.

Die Vorteile der Refraktionsindexmessungen beschränken sich aber nicht nur auf die API-Herstellung. RI-Messungen sind in der Biopharmazeutikaverarbeitung bereits weit verbreitet. Refraktometer werden heutzutage zur Überwachung von Anwendungen wie der Fermentation, Zellkultur-, Impfstoff-, Protein-, Blutplasma- und Enzymproduktion verwendet.

Der Refraktionsindex entwickelt sich zu einer revolutionären Methode zur Schaffung eines grundlegenden Prozessverständnisses. Außerdem ist es nützlich, verschiedene Prozessdynamiken und chemische Wechselwirkungen zu untersuchen, die für die Entwicklung kostengünstiger stabiler Prozesse und Kontrollstrategien zur Verringerung der Produktvariabilität erforderlich sind. Die oben aufgeführten Beispiele sind nur ein kleiner Teil, aber es besteht kein Zweifel, dass sich weitere Chancen ergeben werden. Pharmaunternehmen richten den Blick auf die Zukunft und Refraktionsindexmessungen werden umfassend in der pharmazeutischen Verarbeitung genutzt.

Erfahren Sie mehr im Webinar

Sie möchten mehr erfahren? Seien Sie bei unserem Live-Webinar dabei, in dem wir die Vorteile des Refraktionsindex (RI) bei der Entwicklung und Herstellung von pharmazeutischen Wirkstoffen (APIs) besprechen.