Este blog é o primeiro de uma série de três partes sobre como os refratômetros de processo em linha podem otimizar os processos de API.

A criação de Ingredientes Farmacêuticos Ativos (APIs) é uma parte crítica da produção farmacêutica. A formulação de API geralmente começa com o carregamento de produtos químicos em um reator onde as ligações químicas são quebradas e novas ligações são formadas. Após a reação, o ingrediente ativo é separado por meio de etapas de purificação a jusante, como centrifugação e filtração. Normalmente, o API é recuperado como um sólido da fase líquida e o solvente usado é recuperado em unidades de recuperação de solvente dedicadas. A recuperação de solventes é importante na indústria farmacêutica porque ajuda a reduzir custos e impacto ambiental. O sólido API final é então seco antes de poder ser usado como intermediário ou para formular o medicamento final.

Desenvolver e otimizar os processos de fabricação farmacêutica pode ser um processo complexo e demorado, levando vários anos para ser concluído. Para simplificar esses processos e levar os medicamentos ao mercado mais rapidamente, é importante que as empresas farmacêuticas se concentrem na criação de processos eficientes que sejam escaláveis e reprodutíveis em escala comercial. A implementação da estrutura de Tecnologia Analítica de Processo (PAT) da FDA, incluindo o uso de instrumentação de medição em linha, oferece uma oportunidade valiosa para o desenvolvimento e ampliação de processos farmacêuticos por meio da coleta e análise de dados para compreensão, projeto e otimização de processos. As ferramentas PAT ajudam a garantir que a qualidade seja integrada ao projeto e que os processos produzam produtos de qualidade consistente que atendam às especificações exigidas.

Usando o índice de refração como parte do PAT

O índice de refração (RI) provou ser uma ferramenta útil de Tecnologia Analítica de Processo (PAT) para o desenvolvimento, projeto e otimização contínua de processos de fabricação de API. A medição contínua e em linha de RI fornece informações de dados e processos que auxiliam na compreensão e no projeto de diferentes etapas de fabricação. Os dados permitem a criação de perfis de processo que podem ser usados para detectar desvios e garantir a equivalência do processo. O refratômetro Vaisala fornece dados de tendências com alta confiabilidade e reprodutibilidade exigidas na fabricação farmacêutica. As medições do índice de refração não são afetadas pela presença de bolhas de gás, partículas sólidas ou cor do líquido. Esses recursos do índice de refração o tornam ideal para muitas aplicações no processo de fabricação de API. 

O índice de refração é uma propriedade física fundamental dos líquidos e geralmente não depende da quantidade da amostra medida. Isso simplifica a expansão dos processos do laboratório para o piloto e, em seguida, para a produção em escala total.  

Os dados de tendências são obtidos em tempo real e podem ser comparados com o perfil do processo de projeto obtido pelo RI, que determina a equivalência do processo e auxilia na avaliação e determinação de outros parâmetros críticos do processo, tolerâncias e condições operacionais ideais. Além disso, os perfis de processo dos dados de RI ajudam na identificação de problemas durante o aumento de escala e na otimização contínua dos processos existentes.

Otimizando a troca de solvente

A troca de solvente, uma etapa comum na produção de API, visa substituir o solvente original da reação, por um solvente mais adequado para a próxima etapa do processamento. A troca de solvente é normalmente feita por destilação. Durante a destilação, as medições de RI são usadas para monitorar as concentrações líquidas do produto superior (pós-condensador) e inferior, por exemplo, para garantir que a concentração correta de API ou solvente seja obtida, para identificar o ponto certo para mais adição de solvente e para reduzir o solvente geral consumo. Durante o desenvolvimento do processo, RI também pode ser usado para obter dados importantes para o projeto, como dados de equilíbrio vapor-líquido (VLE).

Medições em linha também são úteis para identificar problemas no processo. Por exemplo, no caso de um cliente, os dados de tendência do refratômetro Vaisala foram usados durante a ampliação do processo para estabelecer a equivalência do processo de duas instalações (uma nos EUA e outra na Europa) e o perfil do processo de laboratório. Graças aos dados em linha do refratômetro, este cliente descobriu que a planta dos EUA não estava se comportando conforme projetado e exigiu uma etapa de troca adicional para obter a mesma pureza alcançada no projeto do laboratório e na instalação piloto da UE. Nesse caso, os dados de tendência de RI foram uma ferramenta de solução de problemas inestimável que ajudou a garantir que eles pudessem atingir as condições operacionais ideais em todas as instalações.

Usando medições de índice de refração, nosso cliente identificou desvios do laboratório para o piloto. Eles foram então capazes de tomar ações corretivas imediatas, o que levou à economia no consumo de solventes e aumentou o rendimento do produto. O cliente usou medições de índice de refração desde o estágio inicial no laboratório para estudar a mistura, obter dados VLE e um perfil de processo e projetar o processo de troca. A ampliação do laboratório para o piloto foi simplificada por medições de índice de refração em linha.

As medições do índice de refração são uma poderosa ferramenta PAT para o projeto, monitoramento e otimização de processos de troca de solvente, bem como uma valiosa ferramenta de tendências para percepção do processo e solução de problemas.

A secagem por pulverização é uma visão comum na fabricação de produtos lácteos, como concentrado de proteína de soro de leite (WPC) e lactose, bem como na fabricação de produtos farmacêuticos. O processo cria pó seco a partir de um líquido ou pasta em uma única etapa, secando-o rapidamente com gás quente. Medições estáveis e precisas de umidade, sólidos totais (TS) e temperatura podem ajudá-lo a economizar muito no consumo de energia e nos custos sem comprometer a qualidade do produto final.

Monitorar os parâmetros corretos é crítico

A secagem por pulverização é usada em uma variedade de diferentes processos de produção industrial para:
•    aumentar a vida útil do produto
•    tornar os produtos mais fáceis de manusear durante a embalagem, transporte e armazenamento
•    impedir o crescimento microbiano
•    garantir a qualidade do produto
•    economize energia
•    aumentar os rendimentos

Para otimizar seu processo de secagem por pulverização, há alguns parâmetros críticos do processo a serem observados: o teor de sólidos solúveis da alimentação para o secador (normalmente medido em Brix ou sólidos totais (TS) e a entrada e saída de umidade do ar e temperatura.

Imagem: Medições precisas de umidade relativa (UR), temperatura (T) e linha de alimentação de sólidos totais (TS) são essenciais para garantir uma secagem por pulverização eficiente.

O monitoramento da secagem por pulverização usando instrumentos de medição estáveis, confiáveis e precisos garantirá que seu produto seja seco o suficiente para evitar o crescimento microbiano – o que é particularmente importante com produtos alimentícios – mas não seco demais, o que pode afetar negativamente a qualidade do produto e resultar em consumo excessivo de energia e custos. Com os custos de energia disparando atualmente, garantir a eficiência está no topo da agenda de todos.

Otimizando processos com medições precisas de Brix e TS

Os fabricantes podem melhorar a produtividade automatizando e otimizando seus processos usando a medição em linha de Brix e sólidos totais (TS) fornecida pelo Refratômetro sanitário Vaisala K-PATENTS PR-43-AC.

Por exemplo, na produção de proteína de soro de leite e lactose – suplementos alimentares importantes que são comumente concentrados e preservados como pó – a medição de concentração em linha precisa e confiável ajuda a controlar e ajustar os níveis de concentração após a ultrafiltração e em
entrada do evaporador. A medição precisa da concentração na saída do evaporador ajuda a otimizar o consumo de energia e garante a concentração correta do produto de alimentação para o secador por pulverização ou cristalizador.

Na produção de levedura, onde a secagem por pulverização é usada para secar o extrato de levedura a um pó fino ou partículas granuladas, a medição de concentração em linha pode ser usada para controlar a diluição do melaço no estágio inicial, controlar o progresso da fermentação e medir a concentração de levedura extrair para garantir que o nível de sólidos secos desejado seja alcançado.

Economize energia e custos com medições precisas de umidade e temperatura

Assim como a secagem por pulverização, as medições de umidade são um fator chave na otimização de uma variedade de outros processos de secagem em alta temperatura, incluindo secagem em leito fluidizado e cozimento. Ao pulverizar a secagem do soro de leite, as sondas de umidade e temperatura da Vaisala podem ser usadas para medir a umidade e a temperatura na entrada e na saída do ar do secador.

Os dados de umidade do ar de entrada são usados para controlar o processo, enquanto os dados de umidade do ar de saída se correlacionam com o teor de umidade do pó. Isso significa que pode ser usado como um indicador da qualidade do produto final. Encontrar o equilíbrio perfeito economiza tempo e energia, evitando o ressecamento.

Se você quiser ver por si mesmo como medições precisas de umidade podem ajudá-lo a aumentar a eficiência energética e melhorar a qualidade e o rendimento em seu processo, experimente nosso simulador de secagem interativo.

Um vislumbre por trás da produção dos ingredientes principais de todos os churrascos: salsichas, ketchup e cerveja 

Conforme as noites encurtam e os dias ficam mais longos e ensolarados, voltamos nossas atenções sobre a preparação de alimentos da cozinha para o jardim. Grelhar e comer alimentos ao ar livre e sob o sol faz o sabor ficar ainda melhor que comidas feitas dentro de casa. Mas espere: reunir salsichas, ketchup e aquelas garrafas de cerveja perfeitamente geladas para os banquetes de verão leva tempo e envolve muita tecnologia de medição precisa. Paremos por um momento de pensar nas noites de verão e jantares ao ar livre para descobrir como os produtores de alimentos garantem a qualidade e a consistência das comidas e bebidas essenciais do verão.  

Salsichas grelhando - como são feitas as tripas de salsicha?

Salsichas gordas e suculentas são o ingrediente essencial dos cachorros-quentes assados que dão água na boca, portanto, não é surpresa que a demanda global por salsichas deva crescer 4% ao ano até 2025. Para atender a esse mercado em crescimento, muitos fabricantes começaram a produzir tripas artificiais, que facilitam a otimização da produção de salsichas e garantem uma saborosa consistência em cada lote. Para eliminar a necessidade de amostragens e testes manuais, os refratômetros de processo em linha podem monitorar continuamente o processo de revestimento artificial, aumentando a eficiência do processo e a uniformidade do produto.

A transformação das tripas em salsichas é geralmente feita por um processo chamado coextrusão, no qual a tripa é feita conforme a salsicha é produzida. A mistura de carne e o gel da tripa são extrudidas simultaneamente, e o gel coagula ao entrar em contato com a carne através de uma solução de salmoura. A quantidade de água na solução aumenta conforme a salsicha passa, diluindo a quantidade de salmoura. Para garantir a qualidade, a cor e a textura ideais do produto, é necessário adicionar sal fresco à salmoura para mantê-la no nível de concentração desejado. Um refratômetro pode fornecer informações contínuas e em tempo real para ajudar a manter o nível desejado e garantir que a tripa da salsicha seja feita perfeitamente e com a mesma qualidade todas as vezes. 

Os refratômetros têm um papel de monitoramento similar na produção de tripas de celulose para salsichas, garantindo a concentração correta de hidróxido de sódio, que dessulfuriza o tecido da fibra de celulose que é usado para criar as tripas.  

Molho para acompanhar - qual o segredo da consistência e sabor do molho de tomate? 

Após grelhar a salsicha, qual o próximo passo? Uma bela dose de ketchup saboroso. O ketchup, ou molho de tomate, é um dos condimentos mais populares do mundo e todos tem sua marca favorita que produz o molho de uma maneira especial. Portanto, é essencial manter o equilíbrio perfeito entre tomate, açúcar, vinagre, água, sal e tempero na receita para manter a fidelidade e a satisfação dos consumidores. Para isso, novamente o refratômetro entra em cena para controlar a qualidade de forma consistente, monitorando continuamente as concentrações ao longo do processo de produção e ajudando a manter a consistência perfeita. Delicioso!

Uma cerveja gelada para matar a sede - a produção do malte e o monitoramento na fabricação de cerveja

A questão dos alimentos foi resolvida, mas e quanto às bebidas? Ao pegar uma cerveja para beber, é importante reconhecer o papel que o monitoramento preciso desempenhou aqui também. Simplificando, dados melhores levam a cervejas melhores e dados melhores são resultado de monitoramento contínuo. O primeiro passo no processo de fabricação da cerveja é o processamento dos grãos de malte para extrair uma substância chamada mosto. Empresas como a Viking Malt, que fornecem produtos de malte para a indústria cervejeira, usam o monitoramento contínuo da umidade para garantir a alta qualidade de seus produtos de forma consistente, economizando energia e melhorando a lucratividade. A produção de cerveja de alta qualidade depende do uso de malte de alta qualidade, e a Viking Malt descobriu que a melhor forma de alcançar esse resultado é com um transmissor Vaisala Indigo520, uma sonda de umidade Vaisala HMP7 e uma sonda TMP1 de temperatura da Vaisala para evitar a secagem excessiva ou insuficiente.
 

Depois que os cervejeiros extraem o mosto do malte, eles o fermentam usando levedura, filtram o líquido resultante e o engarrafam. O uso de refratômetros em todo o processo de fabricação de cerveja permite a otimização do processo, economizando energia, reduzindo o desperdício, diminuindo custos e ajudando na criação de uma bebida de alta qualidade e consistente em cada garrafa ou lata. Diferentes condições de processamento têm necessidades diferentes, portanto, os refratômetros sanitários da Vaisala são fornecidos com calibração de fábrica, levando em consideração as condições específicas da cervejaria. 

A receita perfeita para o verão

Então, neste verão, quando você estiver ao ar livre saboreando salsichas, ketchup e uma cerveja no jardim ou no terraço, faça um brinde à tecnologia de medição que ajudou a garantir a segurança, consistência e alta qualidade dos seus alimentos e bebidas. Tudo o que está falta agora é a luz do sol!

Interessado em soluções de tecnologia e medição para a indústria alimentícia?

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