PuK - Prozesstechnik & Komponenten 2024

Pumpen und Systeme
Membrandosierpumpen
Kontinuierliche Durchflussregulation
Abb. 2: Bei den Inline-Verdünnungsanlagen
kommen speziell für Pharma-Anwendungen
ausgelegte Mehrkopf-Membrandosierpumpen
zum Einsatz. (Quelle: LEWA)
sehen sich daher mit der Aufgabe
konfrontiert, die eigenen Produktionsprozesse
immer wirtschaftlicher
und robuster zu gestalten, so dass
sie sich mit möglichst hoher Ausbeute
in Synthese und nachgeschalteten
Schritten vom Labor- bzw. Pilotmaßstab
in den industriellen GMP-Produktionsmaßstab
skalieren lassen,
ohne dabei Qualitätseinbußen zu unterliegen
oder Wirtschaftlichkeitsaspekte
zu vernachlässigen.
Einen wichtigen Schritt stellt in diesem
Zuge die so genannte Medienverdünnung
für Oligonukleotid-Prozesse
dar, bei der die Konzentrationen
der synthetisierten Lösung angepasst
werden. Höher konzentrierte Lagerlösungen
werden kontinuierlich verdünnt,
um die gewünschte Arbeitskonzentration
zu erreichen. Dabei hängt
die Wahl der jeweiligen Lösung von
den nachgelagerten Schritten im weiteren
Downstream-Prozess ab. Nach
der eigentlichen chemischen Synthese,
bei der die Nukleotide nacheinander
zu einer wachsenden Kette hinzugefügt
werden, durchlaufen die
synthetisierten Produkte so genannte
Deschutz- und Aufreinigungsschritte,
um unerwünschte Nebenprodukte zu
entfernen. Eine begleitende Prozess-
und Qualitätskontrolle, z. B. in Form
von Massenspektrometrie stellt sicher,
dass sich das Endprodukt im definierten
Spezifikationsfenster befindet.
Um der erhöhten Nachfrage durch
eine Ausweitung der Produktionskapazitäten
zu begegnen, müssen präzise
und kontinuierlich arbeitende Inline-
Verdünnungsanlagen
bereitgestellt
werden. Eine der größten Herausforderungen
ist dabei das Aufrechterhalten
einer konstant reproduzierbaren
Qualität des jeweils benötigten Puffers
innerhalb eines engen Fensters für zulässige
Konzentrationsabweichungen.
Dafür ist unter anderem eine kontinuierliche
Kontrolle der Durchflussmengen
sowie der daraus resultierenden
Verdünnungsverhältnisse
essenziell.
Die Inline-Verdünnungsanlagen bestehen
daher typischerweise aus mehreren
Kanälen mit Ventilen, wobei jeder
Kanal mit einer Mehrkopfmembranpumpe
und einem Coriolis Durchflussmesser
ausgestattet ist. Letztere messen
den Massenstrom und halten die
Fluidmenge mithilfe einer genauen
Drehzahlregelung der Dosierpumpen
konstant. Die im ausgangsseitigen
Sammelstrang eingebauten Druckregelventile
mit integrierter elektronisch
geregelter pneumatischer Dämpfung
halten den Mischstrom fluktuationsarm
und nahezu konstant. Dies gilt
auch hinsichtlich des Druckes: Schwankungen
sind für die eingebauten Messketten
unerwünscht und stören die
Abb. 4: Druckregelventil mit Dämpfungseigenschaften
ausgestattet mit einem elektronischen
Pilotventil zur automatischen Regelung.
(Quelle: EQUILIBAR)
Trennvorgänge in den Chromatografiesäulen.
Zudem müssen Gasphasenanteile
sowie jeglicher Temperatureintrag
verhindert werden.
Nach Zusammenführung des
Mischergebnisses in der Sammelleitung
wird das Verhältnis mittels
entsprechender Messtechnik analysiert,
z. B. über den pH-Wert und
die elektrische Leitfähigkeit. Nach einer
Programmierung der abgelegten
Sollwerte in der übergeordneten Steuerung
stehen diese als unterschiedliche
Methoden zur Systemsteuerung
zur Verfügung. Die aufgezeichneten
Messwerte werden mit hoher Abtastrate
ermittelt und laufend zentral
ausgewertet. Dabei müssen die eingesetzten
Pumpen korrosionsbestän-
Abb. 3: Die im ausgangsseitigen Sammelstrang eingebauten Druckregelventile mit integrierter
elektronisch geregelter pneumatischer Dämpfung halten den Mischstrom fluktuationsarm
und nahezu konstant. (Quelle: LEWA)
PROZESSTECHNIK & KOMPONENTEN 2024
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