PuK - Prozesstechnik & Komponenten 2024

Pumpen und Systeme
Membrandosierpumpen
dig, hygienegerecht sowie robust für
den Dauereinsatz ausgelegt sein. Detailliertes
Wissen und langjährige Erfahrung
beim hochgenauen Dosieren
und Mischen konnte LEWA über Jahrzehnte
im Bereich der Pumpenbereitstellung
für die Prozesschromatografie
großer OEMs nutzen. Seit einigen
Jahren kommt dies nun auch der
Kons truktion entsprechender Mischund
Dosieranlagen für Oligosynthese-
Kunden zugute.
Package Units für individuelle
Verdünnungsaufgaben
Bei den konzipierten und beschriebenen
Verdünnungsanlagen handelt
es sich nicht um Standardanlagen,
sondern um kundenspezifische Inline-
Dosier- und Verdünnungsanlagen, die
als Package Units (PU) für den jeweiligen
Downstream-Prozess ausgelegt
und konstruiert werden. So kann eine
solche Anlage bis zu jeweils fünf – teilweise
auch mehr – Prozesseingänge
und -ausgänge sowie diverse weitere
Anschlüsse etwa zum Spülen oder für
Abwasser aufweisen, um einen flexiblen
und fortlaufenden Fluidtransport
zu gewährleisten. Durch die Zuführung
der jeweiligen Synthesefluide
wird ein Zyklus an chemischen Reaktionen
initiiert. Dabei werden einzelne
Nukleotidenden gekoppelt und
die gewünschte modifizierte Kettensequenz
durch wiederholte Abfolge
der Reaktionen gebildet. Aufgrund der
dabei notwendigen, leicht entzündlichen
Fluide, darunter Lösungsmittel
wie Ethanol, Isopropanol, Toluol und
Acetonitril, müssen die Anlagen oft für
den Einsatz in Ex-Zone 2 IIB T3 ausgelegt
werden. Schutzgas (Stickstoff)
sichert die Prozessführung darüber
hinaus ab. Die Inline-Verdünnungsanlage
für wässrige Fluidmischungen
im Downstream-Bereich stellt Pufferlösungen
von hoher Genauigkeit für
eine semi-kontinuierlich arbeitende
Chromatografie nach der Synthese
bereit. Im Bereich der chromatografischen
Aufreinigung kommen unter
anderem HPLC-, Ion Pairing Reversed
Phase- (IP-RP) und Ion Exchange- (IEX)
Säulen zum Einsatz. 2
Individuelle Verdünnungsaufgaben
lassen sich so präzise und flexibel
realisieren. Pro Kilogramm Wirkstoff
Abb. 5: Prinzipielles Fließbild eines flexiblen Verdünnungssystems aus Konzentraten (Beispiel).
(Quelle: LEWA)
werden mehrere 1.000 l Lösungsmittel
und wässrige Fluide benötigt.
Um große Stellbereiche von wenigen
Litern pro Stunde bis hin zu 6.000 l/h
umsetzen zu können, muss über die
Anlagensteuerung eine automatisierte
und kontinuierliche Bereitstellung
wechselnder Mischungen für den
nachgeschalteten Aufreinigungsprozess
abrufbar sein. Dabei kommen
mehrere, speziell für Pharma-Anwendungen
ausgelegte, Mehrkopf-Membrandosierpumpen
zum Einsatz.
Deren phasenversetzte Antriebscharakteristik
mit typischerweise drei bis
fünf Pumpköpfen ermöglicht einen
pulsationsarmen
Gesamtvolumenstrom.
Aufgrund der gegendruckunabhängigen
Kennlinie erfolgt der gesamte
Dosier- und Mischprozess für
die Oligonukleotidherstellung zuverlässig
kontinuierlich und jederzeit
absolut reproduzierbar. Stabile Linear-
und Stufen-Gradienten sowie zuverlässige
Gradientenkennlinien sind
mit keinem anderen Pumpentyp reproduzierbarer
zu erreichen. Rückströmung
oder Kolbenpackungsprobleme
sind bei diesen hermetisch
dichten Pumpen ausgeschlossen.
Große Stellbereiche und hohe
Produktionssicherheit
Weil die Herstellung der Verdünnungslösungen
mitunter sehr unterschiedliche
Volumenströme erfordert,
müssen die Anlagen flexibel
konstruiert werden. Ein Praxisbeispiel
benötigte beispielsweise Volumenströme
von minimal 40 l/h und
maximal 2.500 l/h. Um diesen großen
Stellbereich flexibel abdecken zu können,
wurden insgesamt fünf Membrandosierpumpen
vom Typ LEWA
ecodos hygienic in dieser Anlage integriert.
Die Pumpenköpfe sind mit
mechanisch angelenkten, vierlagigen
Sandwich-Sicherheitsmembranen
ausgestattet. Da hinter der Membran
streng reglementierte Reinraum-
Umgebungsbedingungen herrschen,
kann es nicht zu einer Verunreinigung
mit Betriebsmitteln oder Prozessfluiden
kommen. Aufgrund der
GMP-Umgebung, die hohe Integrität
hinsichtlich Verunreinigungen jeglicher
Art anstrebt, müssen in diesem
Bereich des Downstream-Processing
außerdem
Hygiene-Ausführungen
der Pumpen eingesetzt werden. Dies
geht einher mit Abnahmeprüfzertifikaten
3.1 und mit durchgängig zertifizierten
Konstruktionsmaterialien,
wie z. B. FDA, USP oder AOF Konformitätsbescheinigungen.
Alle fluidberührten
metallischen Teile sind
mechanisch sowie zusätzlich elektropoliert
und verfügen über eine Oberflächenrauigkeit
von Ra ≤ 0,5 µm.
Dank einer hygienegerechten Konstruktion
des Membranpumpenkörpers,
die Toträume nahezu vollständig
vermeidet, lassen sich die
Pumpen sehr leicht und ohne vorige
Demontage im CIP-Prozess reinigen.
22 PROZESSTECHNIK & KOMPONENTEN 2024