Autor: Departamentul Tehnic Mycond
Controlul umidității în domeniul farmaceutic nu este doar o cerință tehnologică, ci un parametru critic care influențează direct calitatea, siguranța și eficacitatea medicamentelor. O dezumidificare corectă a aerului determină stabilitatea substanțelor higroscopice, eficiența proceselor tehnologice și conformitatea produselor cu cerințele stricte de reglementare GMP.
De ce controlul umidității este critic pentru industria farmaceutică
Producția farmaceutică se supune unora dintre cele mai stricte standarde de igienă din industrie. Umiditatea aerului este un parametru care influențează direct curățenia microbiologică a mediului — o umiditate ridicată creează condiții favorabile pentru multiplicarea microorganismelor, lucru inadmisibil într-o producție sterilă.
Impactul umidității asupra calității produselor farmaceutice este multifactorial. O umiditate necontrolată poate duce la modificarea compoziției chimice a ingredientelor active, la deteriorarea proprietăților fizice ale pulberilor și granulelor, precum și la compromiterea integrității structurale a comprimatelor și capsulelor.
În funcție de procesul tehnologic, cerințele privind condițiile climatice în producția farmaceutică pot varia semnificativ. Unele procese necesită menținerea unei temperaturi ridicate cu umiditate scăzută, altele — temperatură scăzută cu umiditate controlată. De exemplu, pentru procesele de tabletare o cerință tipică este o umiditate relativă de 10–20% la o temperatură de 20°C, în timp ce pentru depozitarea anumitor vaccinuri este necesară o umiditate de până la 50% la aceeași temperatură.
Proprietățile higroscopice ale materialelor farmaceutice
Higroscopicitatea este proprietatea materialelor de a absorbi umiditatea din mediul înconjurător. Multe substanțe farmaceutice sunt în mod natural higroscopice, ceea ce face controlul umidității deosebit de important în toate etapele producției.
Mecanismul de absorbție a umidității de către materialele higroscopice se bazează pe procese fizico-chimice. Moleculele de apă din aer interacționează cu suprafața substanței higroscopice, formând legături de natură diferită — de la slabe, de suprafață, până la legături chimice puternice. Acest lucru duce la absorbția umidității și la modificarea proprietăților materialului.
Printre substanțele higroscopice tipice utilizate în industria farmaceutică se numără sărurile de sodiu și potasiu, hidroxizii, nitrații, sulfații, fosfații și numeroase ingrediente farmaceutice active (API). Mulți excipienți, precum amidonul, gelatina și anumiți agenți de umplere, prezintă de asemenea proprietăți higroscopice.
Absorbția excesivă de umiditate de către pulberile higroscopice conduce la consecințe serioase: aglomerarea materialului, pierderea curgerii libere, blocarea traseelor de transport din echipamente, precum și reacții chimice nedorite la interacțiunea cu condensul. Toate acestea pot duce la probleme de producție, rebuturi și neconformitatea produselor cu standardele de calitate.
Cerințe de umiditate în etapa de tabletare
Procesul de tabletare necesită un control precis al umidității aerului. Parametrii tipici pentru încăperile de tabletare sunt 10–20% umiditate relativă la o temperatură de 20°C. O astfel de umiditate scăzută este necesară pentru menținerea stabilității componentelor higroscopice și pentru asigurarea calității corespunzătoare a comprimatelor.
Umiditatea aerului influențează direct eficiența preselor de comprimat. La o umiditate scăzută optimă se atinge viteza maximă de operare a echipamentelor, în timp ce o umiditate ridicată poate duce la lipirea pulberii de poansoanele presei și la scăderea productivității. În plus, un control corect al umidității prelungește semnificativ durata de depozitare a produsului finit.
Pentru un control fiabil al microclimei în încăperile de tabletare se specifică adesea nu umiditatea relativă, ci punctul de rouă. De exemplu, se stabilește cerința de menținere a unui punct de rouă de -11°C. Această abordare evită confuziile în cazul variațiilor de temperatură, deoarece punctul de rouă este un indicator absolut al conținutului de umiditate din aer, spre deosebire de umiditatea relativă, care depinde de temperatură.
Controlul umidității la ambalare
În etapa de ambalare a produselor farmaceutice, controlul umidității joacă un rol important în asigurarea eficienței procesului și a calității produsului final. O umiditate ridicată poate duce la lipiciozitatea produsului, ceea ce provoacă aderarea acestuia la componentele echipamentului de ambalare, formarea de blocaje și reducerea vitezei liniilor.
Umiditatea aerului influențează și integritatea ambalajului și a etichetelor. La umiditate excesivă este posibilă deteriorarea aderenței îmbinărilor cu adeziv, deformarea materialelor de ambalare și estomparea informațiilor tipărite pe etichete. Acest lucru este deosebit de critic pentru ambalajele blister, unde etanșeitatea este o cerință cheie pentru menținerea stabilității produsului.
Cerințele tipice pentru zonele de ambalare depind de particularitățile produsului, dar de obicei se menține o umiditate relativă de 30–45% la o temperatură de aproximativ 20°C. Pentru medicamente deosebit de sensibile se pot aplica restricții mai stricte ale umidității sau utilizarea unei atmosfere de protecție în timpul ambalării.
Depozitarea pulberilor higroscopice
Pentru depozitele de materii prime farmaceutice se stabilesc cerințe specifice privind umiditatea, în funcție de tipul materialelor. De exemplu, pentru depozitarea vaccinurilor se cere adesea menținerea unei umidități relative de 50% la o temperatură de 20°C, în timp ce pentru pulberile puternic higroscopice este necesară o umiditate mult mai scăzută.
O atenție deosebită trebuie acordată dezumidificării silozurilor după procedurile de spălare și igienizare. Umiditatea reziduală din silozuri poate duce la umezirea materiilor prime, la formarea condensului și la pierderea caracteristicilor calitative. Sistemele eficiente de dezumidificare asigură eliminarea rapidă a umidității și readucerea microclimatului la parametrii setați.
Menținerea fluidității pulberilor pe întreg parcursul de la siloz, prin transportoare, până la locul de stocare final necesită menținerea unui nivel constant scăzut al umidității în toate elementele sistemului de transport. Chiar și o creștere locală a umidității într-un segment distinct poate duce la aglomerarea pulberii și la perturbarea procesului de producție.
Compararea tehnologiilor de dezumidificare
În industria farmaceutică se utilizează diferite tehnologii de dezumidificare a aerului, fiecare având avantaje și limitări. Dezumidificarea prin condensare, bazată pe răcirea aerului sub punctul de rouă urmată de îndepărtarea condensului, funcționează eficient când cerințele de umiditate sunt moderate. Totuși, această tehnologie are limitări semnificative atunci când este necesară atingerea unor niveluri scăzute de umiditate, în special când se cere un punct de rouă sub +5°C.
Dezumidificarea prin adsorbție oferă avantaje semnificative pentru producțiile farmaceutice în care trebuie atins un punct de rouă scăzut. Această tehnologie utilizează sorbenți speciali (de obicei gel de silice sau site moleculare) care absorb umiditatea din aer indiferent de temperatură. Dezumidificatoarele cu adsorbție pot asigura puncte de rouă de până la -70°C, ceea ce le face indispensabile pentru procesele de tabletare și pentru lucrul cu materiale puternic higroscopice.
Pentru optimizarea consumului de energie și creșterea eficienței se folosesc adesea sisteme combinate cu pre-răcirea aerului. În astfel de sisteme, aerul trece mai întâi printr-un dezumidificator prin condensare, unde se elimină cea mai mare parte a umidității, apoi printr-un bloc de adsorbție pentru a atinge nivelul final de uscăciune necesar.
Metodologia de calcul a sarcinilor de umiditate
Calculul corect al sarcinilor de umiditate este o etapă cheie în proiectarea sistemelor de dezumidificare pentru încăperile farmaceutice. Principalele surse de umiditate sunt aerul de aport (cea mai mare sursă), personalul, procesele de deschidere a ușilor și difuzia umezelii prin elementele de închidere ale clădirii.
Pentru o încăpere de tabletare, calculul sarcinii de umiditate include determinarea cantității de umiditate care pătrunde din fiecare sursă. De exemplu, pentru o încăpere de 100 m² cu un aport de 1000 m³/h, la o umiditate exterioară de 10 g/kg și o umiditate interioară necesară de 3 g/kg, sarcina din aerul de aport va fi: 1000 × 1,2 × (10 - 3) = 8400 g/h sau 8,4 kg/h.
O atenție specială în calcule trebuie acordată influenței ventilației de evacuare deasupra mixerelor și altor echipamente. Evacuarea locală creează o depresiune suplimentară, compensată prin aport de aer din încăperile învecinate sau din exterior prin neetanșeități, ceea ce poate crește semnificativ sarcina de umiditate.
Erori tipice de proiectare
La proiectarea sistemelor de dezumidificare pentru producțiile farmaceutice se comit adesea erori care duc la probleme serioase de exploatare. Cea mai răspândită este subestimarea sarcinii din aerul de aport, în special în regiunile cu umiditate exterioară ridicată. Aceasta conduce la o putere insuficientă a dezumidificatoarelor și la imposibilitatea menținerii parametrilor setați.
Ignorarea etanșării adecvate a încăperilor este o altă greșeală tipică. Fluxurile de aer necontrolate prin neetanșeitățile din construcții pot anula funcționarea celor mai avansate sisteme de dezumidificare, creând zone locale cu umiditate ridicată.
Alegerea incorectă a parametrului de control (umiditate relativă în loc de punct de rouă) duce adesea la funcționarea instabilă a sistemului în cazul variațiilor de temperatură. Lipsa sasurilor de aer între zone cu cerințe diferite de umiditate creează riscul pătrunderii aerului umed în zonele critice ale producției.
Întrebări frecvente (FAQ)
Care este umiditatea optimă pentru tabletare?
Umiditatea relativă optimă pentru procesele de tabletare este de obicei 10–20% la o temperatură de 20°C, ceea ce corespunde unui punct de rouă între -11°C și -5°C. Valorile concrete depind de proprietățile materialelor utilizate.
De ce dezumidificatoarele cu adsorbție sunt mai eficiente la umiditate scăzută?
Dezumidificatoarele cu adsorbție pot elimina umiditatea independent de temperatura aerului, în timp ce eficiența sistemelor prin condensare scade brusc la temperaturi joase. Adsorbanții pot asigura un punct de rouă de până la -70°C, lucru imposibil pentru tehnologiile prin condensare.
Cum se calculează sarcina de umiditate generată de personal?
O persoană degajă aproximativ 100–120 g de umiditate pe oră la activitate moderată. Calculul se face înmulțind această valoare cu numărul de persoane și cu un coeficient care ține cont de durata prezenței în încăpere.
Sunt necesare sasuri de aer pentru controlul umidității?
Da, sasurile de aer sunt necesare între zone cu cerințe diferite privind umiditatea. Ele previn pătrunderea aerului umed în zonele uscate și reprezintă un element obligatoriu de proiectare GMP pentru producțiile farmaceutice.
Cum se controlează umiditatea în cazul variațiilor sezoniere?
Sistemele de dezumidificare trebuie proiectate ținând cont de cele mai nefavorabile condiții sezoniere. Pentru un control eficient se recomandă reglarea automată a capacității dezumidificatoarelor în funcție de conținutul real de umiditate al aerului.
Ce este punctul de rouă și de ce este important să fie specificat?
Punctul de rouă este temperatura la care aerul ajunge la saturație de 100% cu vapori de apă. Specificarea punctului de rouă în locul umidității relative asigură o determinare neechivocă a conținutului de umiditate al aerului, indiferent de variațiile de temperatură.
Concluzii
Controlul umidității în producția farmaceutică este un parametru inginerec critic care influențează calitatea produselor, stabilitatea proceselor de producție și conformitatea cu cerințele de reglementare. Sistemele de dezumidificare proiectate corect, bazate pe înțelegerea proprietăților higroscopice ale materialelor farmaceutice și pe calcule precise ale sarcinilor de umiditate, asigură funcționarea fiabilă a proceselor, de la depozitarea materiilor prime până la ambalarea produsului finit.
Pentru atingerea unor niveluri scăzute de umiditate, necesare la tabletare și la lucrul cu substanțe puternic higroscopice, cele mai eficiente soluții sunt tehnologiile de dezumidificare prin adsorbție. Totuși, pentru fiecare producție farmaceutică este necesară o abordare inginerească individuală, care să țină cont de specificul proceselor, al materialelor și de condițiile climatice regionale.
