औद्योगिक लायोफिलाइज़र के प्रमुख प्रदर्शन संकेतक क्या हैं?

लायोफिलाइज़ेशन में प्राथमिक KPIs के रूप में महत्वपूर्ण प्रक्रिया पैरामीटर

औद्योगिक थर्मल फ्रीज करने वाले का प्रदर्शन इस बात पर निर्भर करता है कि हम प्रक्रिया के दौरान इन फ्रीज सुखाने के मापदंडों की कितनी अच्छी तरह निगरानी करते हैं। इन कारकों का ऊर्जा खपत और अंत में जो निकलता है उसकी गुणवत्ता दोनों पर बड़ा प्रभाव पड़ता है। उदाहरण के लिए, उपोषण दरें लें, वे आमतौर पर प्रति घंटे प्रति वर्ग मीटर लगभग आधा किलोग्राम से दो किलोग्राम तक होती हैं। और फिर प्राथमिक सूखने के दौरान कक्ष दबाव है कि आमतौर पर 10 से 30 पास्कल के बीच कहीं रहता है। इन्हें सही ढंग से प्राप्त करने से सूखने के समय और उत्पाद की स्थिरता में फर्क पड़ता है। पिछले साल के हालिया शोध में भी कुछ दिलचस्प बात सामने आई। जब निर्माता पूरे बैच क्षेत्र में शेल्फ तापमान को प्लस या माइनस आधा डिग्री सेल्सियस के भीतर रख सकते हैं, तो वे लगभग हर उत्पादन रन में अवशिष्ट नमी को 1.5% से नीचे लाने में कामयाब होते हैं। इस प्रकार का तापमान स्थिरता सिर्फ यह दिखाने के लिए चला जाता है कि थर्मल प्रबंधन आधुनिक थर्मल फ्रीफाइलाइजेशन उपकरण में इतना महत्वपूर्ण क्यों है।

फ्रीज ड्राईंग प्रक्रिया के मापदंड और उनके प्रभाव पर लाइओफिलिज़र दक्षता

इष्टतम ताप हस्तांतरण दर (25 W/m2K) और बर्फ के परमाणुकरण तापमान (-40°C से -25°C) पूर्वानुमानित सूखी प्रोफाइल का समर्थन करते हैं। आधुनिक प्रणालियों में गैस प्रवाह वेग (0.51.5 m/s) को सुब्लीमेशन दक्षता के साथ जोड़ने के लिए पीएटी (प्रक्रिया विश्लेषणात्मक प्रौद्योगिकी) का प्रयोग किया जाता है, जो पारंपरिक तरीकों की तुलना में चक्र समय को 30% तक कम करता है।

थर्मल और प्रेशर कंट्रोल का रोल

सटीक दबाव नियंत्रण (±1 Pa) जैविक पदार्थों में सूक्ष्मविघटन को रोकता है, जबकि उच्च सटीकता वाले उत्पाद तापमान सेंसर (<±0.3°C) वास्तविक समय में अंत बिंदु भविष्यवाणी को सक्षम करते हैं।

अनुकूलतम अंत बिंदु निर्धारण के लिए सूखने के दौरान उत्पाद तापमान प्रोफाइलिंग

गतिशील उत्पाद तापमान निगरानी प्रणाली निश्चित समय प्रोटोकॉल की तुलना में 1822% तक अति सुखाने को कम करती है। मध्य-अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी अब 0.01 ग्राम/ग्राम सूखी द्रव्यमान से नीचे अवशिष्ट बर्फ सामग्री का पता लगाने में 99% सटीकता प्राप्त करती है, जो अंत बिंदु निर्धारण के लिए एक विश्वसनीय विधि प्रदान करती है।

रीयल-टाइम प्रदर्शन संकेतक के रूप में थर्मल फ्रीजिंग में दबाव प्रोफाइल निगरानी

दबाव वृद्धि परीक्षण प्रत्येक 6090 मिनट (ΔP <0.5 Pa/min जो चरण पूरा होने को दर्शाता है) में किए जाते हैं, द्रव्यमान हस्तांतरण दरों को मान्य करते हैं। इस पद्धति का स्वचालित कार्यान्वयन बड़े पैमाने पर प्रणालियों में मैनुअल समायोजन की तुलना में प्रक्रिया अनुकूलन को 40% तक तेज करता है।

थर्मल और शेल्फ परफॉर्मेंसः एकरूपता और सत्यापन मीट्रिक

शेल्फ थर्मल एकरूपता और बैच समरूपता पर इसका प्रभाव

फ्लास्क के बीच उत्पाद की गुणवत्ता के लिए ±1°C के भीतर स्टैच तापमान की एकरूपता बनाए रखना आवश्यक है। ±1.5°C से अधिक थर्मल विचलन से अवशिष्ट नमी में 12% भिन्नता हो सकती है, जिससे दवा की स्थिरता खतरे में पड़ सकती है। कैलिब्रेटेड थर्मोकपल्स का उपयोग करके बहु-बिंदु सत्यापन "हॉट स्पॉट" या "कोल्ड ज़ोन" की पहचान करता है जो प्राथमिक सूखी के दौरान बर्फ के न्यूक्लेएशन को बाधित करते हैं।

थर्मल प्रदर्शन को मान्य करने के लिए अलमारियों का तापमान मानचित्रण

आधुनिक स्वचालित मानचित्रण सेटअप आमतौर पर प्रत्येक शेल्फ पर लगभग 25 सेंसर रखते हैं ताकि यह पता लगाया जा सके कि फ्रीज-ड्रायर कक्ष में तीन आयामों में गर्मी कैसे फैलती है। इस प्रकार की विस्तृत प्रोफाइलिंग लियोफिलिज़र के प्रदर्शन को सही ढंग से योग्यता देने के लिए आवश्यक हो गई है। नवीनतम वायरलेस डेटा लॉगर वास्तव में प्रक्रियाओं को मान्य कर सकते हैं जबकि वास्तविक निर्वात स्थितियों में 5 से 30 पास्कल के बीच चल रहे हैं, कुछ ऐसा जो तापमान अनियमितताओं को प्रकट करता है जिसे हम सामान्य वायुमंडलीय दबाव पर परीक्षण करते समय बस नहीं देख सकते हैं। कई निर्माताओं की रिपोर्ट के अनुसार, बेहतर मैपिंग प्रथाओं ने जैविक उत्पादों के लिए अस्वीकृत बैचों में लगभग 18% की कटौती की क्योंकि यह प्रत्येक शीशी को महत्वपूर्ण तापमान सीमा के भीतर सुरक्षित रूप से रखता है जहां सामग्री प्रसंस्करण के दौरान ढह नहीं जाएगी।

वैक्यूम सिस्टम अखंडता और संक्षेपक दक्षता परिचालन केपीआई के रूप में

औद्योगिक पैमाने पर थर्मल फ्रीज करने वाले में कंडेनसर प्रदर्शन माप

एक कंडेनसर का कार्य कितना अच्छा होता है, इससे यह बहुत फर्क पड़ता है कि प्रक्रिया कितनी देर तक चलती है और कितनी बिजली खपत होती है। प्रदर्शन संकेतकों को देखते हुए दो मुख्य कारक सामने आते हैं: उत्पादन की गई बर्फ के किलो किलो पर किलोवाट में मापी गई शीतलन क्षमता और बर्फ को पकड़ने की प्रभावशीलता जो कि नए उपकरणों में लगभग 95% या उससे बेहतर होनी चाहिए। -45 डिग्री सेल्सियस से कम तापमान पर चलने वाली प्रणालियों में पिछले साल क्रायोजेनिक्स क्वार्टरली के शोध के अनुसार उच्च तापमान पर काम करने वाले कंडेनसरों की तुलना में नमी की आवाजाही की समस्या लगभग दो तिहाई कम हो जाती है। पिघलने के अंतराल और गर्मी हस्तांतरण दर में परिवर्तन का ट्रैक रखने से सिस्टम के अंदर जमा होने या शीतल पदार्थ के बाहर निकलने जैसी समस्याएं सामने आ सकती हैं, दोनों ही सुखाने के समय को धीमा कर देते हैं और अंतिम उत्पाद की विशेषताओं को नकारात्मक रूप से प्रभावित करते हैं।

वैक्यूम कक्ष की अखंडता सुनिश्चित करने के लिए रिसाव दर परीक्षण

नियमों में अधिकांश औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए अधिकतम अनुमत लीक दर 10^-3 mbar L/s से कम निर्धारित की गई है। जिन कंपनियों ने हर तीन महीने में हीलियम लीक की जांच की है, उनमें वैक्यूम स्थिरता से संबंधित लगभग 38 प्रतिशत कम समस्याएं देखने को मिलती हैं, जो कि केवल एक बार साल में परीक्षण करने वाली सुविधाओं की तुलना में होती हैं। अच्छी सील महत्वपूर्ण है क्योंकि सिस्टम में आने वाली नमी की छोटी मात्रा भी प्रत्येक सुखाने के चक्र में 12 से 18 घंटे अतिरिक्त जोड़ सकती है। अधिकांश अनुभवी ऑपरेटर पंपों के कामकाज की जाँच के लिए दबाव वृद्धि परीक्षण करते हैं, मुख्य सुखाने के चरण के दौरान पचास माइक्रोबार से अधिक नहीं पढ़ने की तलाश करते हैं। कुछ नए संयंत्रों में निरंतर निगरानी प्रणाली शामिल है जो वास्तव में अलार्म बजाती है यदि 60 मिनट के भीतर कुल कक्ष मात्रा का आधा प्रतिशत से अधिक रिसाव दर बढ़ जाती है।

सूखने के चरणों में अंत बिंदु का पता लगाना और प्रक्रिया अनुकूलन

प्राथमिक और द्वितीयक सुखाने के चरणों के लिए अंत बिंदु का पता लगाने की विधियाँ

एंडपॉइंट डिटेक्शन को सही करना बहुत महत्वपूर्ण है जब यह उत्पादों को स्थिर रखने और लागतों को नियंत्रित करने की बात आती है। आजकल अधिकांश सुविधाओं में टीडीएलएएस तकनीक जैसे पीएटी उपकरण और बुनियादी दबाव वृद्धि परीक्षण मिलाए जाते हैं। पिछले साल के कुछ हालिया शोधों से पता चला है कि गतिशील वाष्प विश्लेषण का उपयोग करके सूखने के समय में 15 से 20 प्रतिशत तक की कटौती होती है, केवल निश्चित समय निर्धारित करने की तुलना में। माध्यमिक सुखाने की प्रक्रियाओं के लिए भी एमटीएम मापों का उपयोग बढ़ रहा है, लेकिन कई ऑपरेटर अभी भी सवाल करते हैं कि वास्तविक दुनिया की स्थितियों में ये रीडिंग वास्तव में कितनी विश्वसनीय हैं।

सूखी प्रक्रिया के समापन से जुड़े थर्मल फ्रीजिंग में महत्वपूर्ण गुण

आरएमसी 1% से कम सूखी जैविक दवाओं के लिए मानक है। अन्य प्रमुख विशेषताओं में निम्नलिखित शामिल हैंः

• पुनर्नवीनीकरण समय (इंजेक्शन के लिए < 30 सेकंड)
• भंडारण स्थितियों के अनुरूप कांच संक्रमण तापमान (Tg)
  एक पीएटी फ्रेमवर्क विश्लेषण से पता चला कि आरएमसी विचलन >0. 5% एंटीबॉडी फॉर्मूलेशन में 89% विफल स्थिरता परीक्षणों के साथ सहसंबंधित है।

गतिशील अंत बिंदु नियंत्रण के माध्यम से फ्रीज-ड्राइंग में प्रक्रिया अनुकूलन

उन्नत थर्मल फ्रीज करने वाले वास्तविक समय द्रव्यमान प्रवाह सेंसर का उपयोग करते हैं ताकि शैल्फ तापमान और कक्ष दबाव को गतिशील रूप से समायोजित किया जा सके, गुणवत्ता को कम किए बिना प्राथमिक सुखाने को छोटा करके 1218% ऊर्जा बचत प्राप्त हो सके। अनुकूलन न्यूरल नेटवर्क को शामिल करने वाली प्रणालियों ने टीकों के परीक्षणों में अंत बिंदु त्रुटियों को 42% तक कम कर दिया।

विवाद विश्लेषणः मैनोमेट्रिक तापमान माप (एमटीएम) की सटीकता पर बहस

एमटीएम आक्रामक तरीकों के बिना नमी की निगरानी करने का एक तरीका प्रदान करता है, हालांकि यह चिंता बढ़ रही है कि यह वास्तव में कितना सटीक है जब बड़े पैमाने पर। पिछले वर्ष के उद्योग-व्यापी परीक्षणों को देखते हुए, शोधकर्ताओं ने माध्यमिक सुखाने के चरण के दौरान एमटीएम का उपयोग करने वाले लगभग एक तिहाई सिस्टम में लगभग 2 डिग्री सेल्सियस के तापमान में बदलाव देखा। इस तरह की विसंगति बहुत मायने रखती है जब हम ऐसे उत्पादों से निपटते हैं जो बहुत अधिक गर्मी तनाव को बिल्कुल भी नहीं संभाल सकते हैं। कुछ लोग अभी भी तर्क देते हैं कि बेहतर कैलिब्रेशन इन समस्याओं को ठीक कर सकता है, लेकिन कई निर्माता जो महंगी जैविक सामग्री के साथ काम करते हैं वे इसके बजाय वायरलेस तापमान सेंसर पर स्विच कर रहे हैं। क्या कारण है? ये नए जांच उत्पाद के विभिन्न क्षेत्रों में तापमान वितरण के बारे में बहुत बेहतर विवरण देते हैं, जो उन्हें संवेदनशील अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से मूल्यवान बनाता है जहां सटीकता मायने रखती है।

औद्योगिक लियोफिलिज़रों में प्रदर्शन योग्यता और स्केल अप चुनौतियां

फ्रीज ड्रायर प्रदर्शन योग्यता (PQ) प्रोटोकॉल और स्वीकृति मानदंड

प्रदर्शन योग्यता या PQ, जिसे आमतौर पर इस प्रकार कहा जाता है, यह सुनिश्चित करता है कि उपकरण एक उत्पादन बैच से दूसरे तक एक ही तरीके से काम करता है। इन परीक्षणों को चलाते समय, निर्माता आमतौर पर यह जांचते हैं कि तापमान शेल्फ पर कितनी समान रूप से फैलता है, आमतौर पर प्लस या माइनस आधे डिग्री सेल्सियस के भीतर। वे वैक्यूम प्रणालियों की भी जांच करते हैं ताकि यह देखा जा सके कि क्या वे 0.015 मिलीबार प्रति मिनट से अधिक लीक किए बिना दबाव बनाए रखते हैं। और ठंडक के प्रदर्शन के बारे में मत भूलें, जो अधिकतम क्षमता पर काम करते समय भी शून्य से 80 डिग्री सेल्सियस तक पहुंचने की आवश्यकता होती है। यूरोपीय अनुपालन अकादमी द्वारा 2023 में निर्धारित नियमों के अनुसार, कंपनियों को सबसे कठिन संभावित परिस्थितियों में किए गए तीन लगातार सफल PQ परीक्षणों का दस्तावेजीकरण करना चाहिए। इससे यह पुष्टि होती है कि इस परीक्षण के बाद, शेष नमी 1 प्रतिशत से कम रहती है, जो समय के साथ दवाओं को स्थिर रखने के लिए महत्वपूर्ण है।

प्रयोगशाला से उत्पादन तक हिमसुष्कीकरण प्रक्रियाओं के लिए स्केल-अप पर विचार

छोटे पैमाने की प्रयोगशाला प्रणालियों (लगभग 1 वर्ग मीटर) से बड़े औद्योगिक हिमसुष्कक (50 वर्ग मीटर से अधिक) में उत्पादन ले जाने पर प्राथमिक सुखाने के लिए आमतौर पर लगभग 17% अतिरिक्त समय की आवश्यकता होती है, क्योंकि बड़े सतहों पर बर्फ के क्रिस्टल समान रूप से वितरित नहीं होते, जैसा कि 2022 के FDA अध्ययन में देखा गया था। लगभग 5 किलोग्राम के छोटे बैच के लिए जो कुछ भी अच्छा काम करता है, वह 500 किलोग्राम या अधिक के व्यावसायिक उत्पादन में स्केल-अप करने पर उतना सफल नहीं रहता। आंकड़े भी काफी स्पष्ट तस्वीर प्रस्तुत करते हैं - पिछले वर्ष प्रकाशित कुछ इंजीनियरिंग अनुसंधान के अनुसार, सभी जैव-औषधीय उत्पादों में से लगभग एक तिहाई को मान्यीकरण प्रक्रियाओं के दौरान समस्याओं का सामना करना पड़ता है। ऐसे में इसके बारे में क्या किया जा सकता है?

• वाष्प प्रवाह प्रतिरोध को कम करने के लिए अनुकूली दबाव नियंत्रण एल्गोरिदम
• सभी शेल्फ स्थितियों में ऊष्मा स्थानांतरण गुणांक का मान्यीकरण

बहु-कक्ष प्रणालियों में लायोफिलाइजेशन प्रक्रिया डिजाइन की चुनौतियाँ

छह या अधिक कक्षों का समन्वय करने से 11% भिन्नता माध्यमिक सुखाने के अंत बिंदुओं में, मुख्य रूप से अंतर वैक्यूम पंप के पहनने के कारण (ISPE 2023) । अग्रणी सुविधाएं सूखी अवस्थाओं को संरेखित करने के लिए क्रॉस-चैम्बर नमी सेंसर और एआई-संचालित पीएटी को तैनात करती हैं, मोनोक्लोनल एंटीबॉडी उत्पादन में बैच डिस्पैच दरों को 9.2% से घटाकर 2.1% कर देती हैं