Auteur: technische afdeling Mycond
Vochtigheidscontrole is een van de belangrijkste technologische parameters in de farmaceutische industrie. De kwaliteit van geneesmiddelen, de efficiëntie van productieprocessen en de naleving van GMP-normen hangen rechtstreeks af van de nauwkeurigheid waarmee een optimaal vochtigheidsniveau wordt gehandhaafd. De beheersing van het microklimaat is vooral kritisch bij het werken met hygroscopische stoffen die actief vocht uit de lucht opnemen.
De criticaliteit van vochtigheidscontrole in de farmacie
De farmaceutische industrie werkt onder extreem strenge hygiënische normen. Vochtigheidscontrole in productiegebieden is noodzakelijk om de groei van micro-organismen te voorkomen, die zich bij verhoogde vochtigheid kunnen vermenigvuldigen en de steriliteit van het product kunnen compromitteren. Verschillende fasen van de farmaceutische productie vereisen verschillende klimatologische omstandigheden – van hoge temperaturen met lage vochtigheid tot lage temperaturen met gecontroleerde vochtigheid.
Een onjuist vochtigheidsniveau kan leiden tot productafkeur, kwaliteitsvermindering en een kortere houdbaarheid. Zo veroorzaakt overmatige vochtigheid bij het tabletteren het plakken van poeders aan de apparatuur, en bij het verpakken verslechtert het de hechting van etiketten en de luchtdichtheid van de verpakking. Een te droge atmosfeer kan daarentegen problemen met statische elektriciteit en brosheid van bepaalde materialen veroorzaken.
Hygroscopische eigenschappen van farmaceutische materialen
Hygroscopiciteit is het vermogen van een stof om vocht uit de lucht op te nemen. Veel farmaceutische componenten zijn van nature hygroscopisch. Het mechanisme van vochtabsorptie houdt verband met de moleculaire structuur van stoffen, de aanwezigheid van polaire groepen en hun vermogen om waterstofbruggen met watermoleculen te vormen.
Typische hygroscopische stoffen in de farmacie zijn onder andere:
- Natrium- en kaliumzouten
- Hydroxiden
- Nitraten
- Sulfaten
- Fosfaten
- Talrijke actieve farmaceutische ingrediënten (API's)
Overmatige vochtopname heeft ernstige gevolgen voor het productieproces. Klontvorming van poeders leidt tot verlies van stroombaarheid, waardoor transportroutes blokkeren en dosering wordt bemoeilijkt. Bovendien kan geabsorbeerd vocht ongewenste chemische reacties initiëren die de eigenschappen van actieve ingrediënten en hulpstoffen veranderen.
Vochtigheidseisen tijdens het tabletteren
Het tabletteringsproces vereist een bijzonder strikte vochtigheidscontrole. Typische parameters voor deze productiefase zijn 10–20% relatieve vochtigheid bij een temperatuur van 20°C. Dergelijke lage waarden zijn noodzakelijk om de optimale stroombaarheid van poeders te waarborgen en te voorkomen dat ze aan het persgereedschap blijven kleven.
Lage vochtigheid heeft directe invloed op de snelheid van tabletpersen. Bij verhoogde vochtigheid zijn operators genoodzaakt de snelheid van de apparatuur te verlagen om vastlopers te voorkomen en een correcte tabletvorming te garanderen. Dit vermindert de productiviteit van de productielijn aanzienlijk.
In specificaties voor productieomgevingen wordt vaak het dauwpunt (bijvoorbeeld −11°C) vermeld in plaats van de relatieve vochtigheid. Dit voorkomt verwarring bij temperatuurschommelingen, aangezien de relatieve vochtigheid verandert met de luchttemperatuur, terwijl het absolute vochtgehalte, uitgedrukt als dauwpunt, constant blijft.
Vochtigheidscontrole bij het verpakken
In de verpakkingsfase is vochtigheidscontrole niet minder belangrijk. Een van de belangrijkste problemen is het plakken van het product aan de verpakkingsapparatuur, wat kan leiden tot lijnstops en de noodzaak om machines te reinigen. Bovendien heeft verhoogde vochtigheid een negatieve invloed op de integriteit van de verpakking en de kwaliteit van het aanbrengen van etiketten.
Typische eisen voor verpakkingszones in farmaceutische bedrijven voorzien in het handhaven van een relatieve vochtigheid van 30–40% bij een temperatuur van 20–22°C. Dit zorgt voor een optimale balans tussen het voorkomen van statische verschijnselen en het vermijden van problemen met overmatige vochtigheid.
Opslag van hygroscopische poeders
Magazijnen voor farmaceutische grondstoffen moeten strikt gecontroleerde microklimaatparameters hebben. Voor veel materialen, waaronder vaccins, bedraagt de optimale relatieve vochtigheid ongeveer 50% bij 20°C. Deze parameters garanderen langdurige opslag zonder kwaliteitsverlies.
Het ontvochtigen van silo’s na het wassen is bijzonder kritiek. Achtergebleven vocht kan klontvorming van poeders veroorzaken en ze aan de wanden doen kleven, wat het verdere gebruik bemoeilijkt. Daarom is na natte reiniging grondige ontvochtiging met controle van het bereikte vochtigheidsniveau verplicht.
Het behoud van de stroombaarheid van poeders is een andere belangrijke taak. De volledige procesketen, van silo via transporteurs tot eindopslag, moet een vochtigheidsniveau handhaven dat een optimale vloei van materialen zonder klontvorming waarborgt.
Ontvochtigingstechnologieën
In de farmaceutische industrie worden verschillende ontvochtigingstechnologieën toegepast, elk met zijn eigen kenmerken. Condensatie-ontvochtiging is gebaseerd op het koelen van lucht tot onder het dauwpunt, waardoor vocht condenseert. Deze technologie kent echter beperkingen bij lage vochtigheidsniveaus, omdat aanzienlijke koeling vereist is, wat energetisch inefficiënt is.
Adsorptie-ontvochtiging heeft aanzienlijke voordelen om een dauwpunt onder +5°C te bereiken. Bij deze technologie worden speciale sorbenten (meestal silicagel of moleculaire zeven) gebruikt die watermoleculen uit de lucht opnemen. Adsorptiedrogers kunnen een zeer lage relatieve vochtigheid leveren, wat cruciaal is bij het werken met bijzonder hygroscopische stoffen.
In sommige gevallen is een gecombineerde oplossing met voorkoeling optimaal. De lucht wordt eerst gekoeld om het grootste deel van het vocht te verwijderen en vervolgens onderworpen aan adsorptie-ontvochtiging om het vereiste dauwpunt te bereiken.
Methodiek voor het berekenen van vochtbelastingen
Voor een correct ontwerp van ontvochtigingssystemen is het noodzakelijk de bronnen van vochttoetreding in de ruimte te begrijpen. De belangrijkste bronnen zijn:
- Toevoerlucht (meestal de grootste bron)
- Vocht dat door personeel wordt geproduceerd
- Inbreng via het openen van deuren
- Diffusie door omhullende constructies
Voorbeeldberekening voor een tabletteringsruimte van 100 m² met 5 medewerkers: bij een buitentemperatuur van 30°C en een relatieve vochtigheid van 70% bedraagt de vochttoevoer via de toevoerlucht ongeveer 3 kg/uur bij een debiet van 1000 m³/uur. De vochtproductie door personeel voegt nog circa 0,4 kg/uur toe. De totale belasting bedraagt ongeveer 3,5 kg/uur, wat de vereiste capaciteit van het ontvochtigingssysteem bepaalt.
Er moet ook rekening worden gehouden met de invloed van afzuigventilatie, vooral boven mengers. Lokale afzuiging creëert onderdruk, wat kan leiden tot ongecontroleerde instroom van vochtige lucht uit aangrenzende zones als er geen compensatie met ontvochtigde lucht wordt voorzien.
Typische ontwerpfouten
Bij het ontwerpen van ontvochtigingssystemen voor farmaceutische productie worden vaak de volgende fouten gemaakt:
- Onderschatting van de belasting door toevoerlucht, vooral in regio's met hoge luchtvochtigheid
- Het nalaten van een adequate afdichting van ruimtes
- Onjuiste keuze van de controleparameter (relatieve vochtigheid in plaats van dauwpunt)
- Het ontbreken van luchtsluizen tussen zones met verschillende vochtigheidseisen
Deze fouten leiden tot ernstige operationele gevolgen: productafkeur, gedwongen stilstand van apparatuur en schendingen van farmaceutische normen, wat niet alleen financiële verliezen kan veroorzaken, maar ook regulatoire sancties.
FAQ — Technische vragen
Wat is de optimale vochtigheid voor tabletteren?
De optimale relatieve vochtigheid voor tabletteringsprocessen bedraagt 10–20% bij 20°C. De exacte waarden kunnen echter variëren afhankelijk van de specifieke eigenschappen van farmaceutische poeders. Het is beter de parameter via het dauwpunt te specificeren, bijvoorbeeld −11°C.
Waarom zijn adsorptiedrogers efficiënter bij lage vochtigheid?
De efficiëntie van condensontvochtigers neemt af bij temperaturen onder +10°C, omdat warmtewisselaars beginnen aan te vriezen. Adsorptiedrogers behouden daarentegen een hoge efficiëntie, zelfs bij zeer lage temperaturen, en kunnen een dauwpunt tot −20°C en lager leveren.
Hoe bereken je de vochtbelasting door personeel?
Eén persoon produceert bij matige activiteit ongeveer 70–100 g vocht per uur. Bij zwaar lichamelijk werk kan deze waarde stijgen tot 150–200 g/uur. De berekening gebeurt door het aantal werknemers te vermenigvuldigen met de norm voor vochtproductie.
Zijn luchtsluizen tussen productiezones nodig?
Ja, luchtsluizen zijn noodzakelijk tussen zones met verschillende vochtigheidseisen. Ze voorkomen migratie van vocht uit zones met hogere naar zones met lagere vochtigheid en zorgen zo voor stabiele parameters in kritische ruimtes.
Wat is het dauwpunt en waarom is het belangrijk dit te specificeren?
Het dauwpunt is de temperatuur waarbij lucht verzadigd raakt met waterdamp (de relatieve vochtigheid bereikt 100%). Specificatie via het dauwpunt maakt een eenduidige bepaling van het absolute vochtgehalte in de lucht mogelijk, onafhankelijk van temperatuurschommelingen, wat een betrouwbaardere procescontrole biedt.
Technische conclusies
Vochtigheidscontrole in de farmaceutische industrie is een complexe technische taak die een systematische aanpak vereist. De juiste keuze van ontvochtigingstechnologie en een nauwkeurige berekening van de vochtbelastingen zorgen voor stabiliteit van productieprocessen, productkwaliteit en naleving van regelgevende eisen.
Voor bijzonder gevoelige processen, zoals het tabletteren van hygroscopische poeders, wordt aanbevolen om adsorptiedrogers te gebruiken die een laag dauwpunt kunnen garanderen. Daarnaast moeten geïntegreerde maatregelen worden geïmplementeerd, waaronder een adequate afdichting van ruimtes, het gebruik van luchtsluizen en de keuze van de juiste controleparameters.
Tijdige analyse van potentiële problemen in de ontwerpfase maakt het mogelijk kostbare fouten tijdens de exploitatie te vermijden en een ononderbroken werking van de farmaceutische productie te garanderen met inachtneming van alle technologische eisen.
