Una empresa de biotecnología especializada en el sector farmacéutico produce anticuerpos monoclonales, proteínas recombinantes, vacunas y otros productos. Su proceso de producción incluye etapas clave como la fermentación, la purificación, la formulación y el envasado, con altos requisitos de precisión, higiene y fiabilidad para cumplir con las normas GMP y la FDA.

Según los requisitos del proceso del cliente, Sure Instrument proporcionó la siguiente combinación de instrumentos de medición de flujo y control de procesos:

1. Transmisores de temperatura (190 unidades)

• Tanques de fermentación: En biorreactores de gran tamaño, la temperatura es un parámetro crítico que afecta la actividad celular y la expresión del producto. Los transmisores de temperatura están integrados en los tanques para monitorizar los gradientes de temperatura a diferentes profundidades en tiempo real, garantizando que las células microbianas o de mamíferos se mantengan dentro del rango óptimo de temperatura metabólica (con una precisión de ±0,5%). Los sensores están fabricados en acero inoxidable 316L, cumplen con la norma sanitaria 3A y son resistentes a la esterilización por vapor a alta temperatura (temperatura de funcionamiento de -50 °C a 200 °C, con una tolerancia a largo plazo de ciclos de esterilización SIP de 140 °C).

• Sistema de purificación: Durante la fase de elución de las columnas cromatográficas, las fluctuaciones de temperatura pueden provocar la desnaturalización de las proteínas. Los transmisores están conectados a módulos de control de temperatura mediante señales de 4-20 mA para mantener una temperatura constante del medio cromatográfico, garantizando así la estabilidad del producto objetivo. El tiempo de respuesta es inferior a 1 segundo y cuenta con un grado de protección IP69K.

2. Medidor de nivel ultrasónico (1 unidad) y medidor de nivel por radar (6 unidades)

• Medidor de nivel ultrasónico: Instalado en la parte superior de los tanques de almacenamiento de materias primas, monitorea los niveles de líquidos de medios de cultivo, soluciones tampón y otros materiales. Su método de medición sin contacto evita el contacto directo con los materiales, eliminando así el riesgo de contaminación cruzada. Es especialmente adecuado para tanques de almacenamiento de medios de cultivo que contienen surfactantes, evitando el riesgo de atascamiento de los instrumentos tradicionales de flotador.

• Medidor de nivel por radar: Se utiliza en tanques de almacenamiento de productos terminados y tanques de reactivos de alto riesgo (como ácidos y bases fuertes). Utiliza tecnología de microondas de alta frecuencia de 80 GHz (precisión de medición de ±1 mm) para penetrar vapor o polvo dentro del tanque y así monitorear continuamente el nivel. Durante el proceso CIP (limpieza in situ), proporciona información en tiempo real sobre los niveles de agente de limpieza mediante comunicación Modbus RTU y soporta altas temperaturas de hasta 150 °C durante la esterilización por vapor, lo que evita la quema en seco del equipo causada por lecturas de nivel incorrectas.

  

3. Medidores de flujo ultrasónicos (12 unidades) y medidores de flujo electromagnéticos (4 unidades)

• Caudalímetros ultrasónicos: Se utilizan principalmente en las tuberías de circulación de sistemas de agua purificada (APR) y agua para inyección (API). Su diseño antiobstrucción (caída de presión < 0,01 bar) evita la pérdida de presión causada por los caudalímetros mecánicos tradicionales. Con una amplia relación de 30:1, satisface las necesidades tanto de limpieza de bajo caudal como de producción de alto caudal. En la transferencia de soluciones tampón, la función de medición de caudal bidireccional facilita el control preciso de los procesos de lavado directo e inverso.

• Medidores de flujo electromagnéticos: Diseñados específicamente para la transferencia cuantitativa de líquidos conductores (como medios de cultivo y soluciones ácido-base). Equipados con revestimiento de PTFE y electrodos de tántalo, resisten líquidos altamente corrosivos con un rango de pH de 1 a 14 (como líquidos de elución cromatográfica). En la transferencia de medios de cultivo, alcanzan un control cuantitativo con una precisión de ±0,2 % mediante la salida de pulsos (con una repetibilidad de ±0,1 %).

  

4. Medidores de flujo Vortex (19 unidades) y medidores de flujo másico Coriolis (2 unidades)

• Medidores de flujo Vortex: Se utilizan para la monitorización del flujo de aire comprimido limpio, nitrógeno y otros gases (rango: gas 0,3-35 m/s, vapor 2-75 m/s). En procesos de fermentación, optimizan los niveles de oxígeno disuelto (OD) midiendo el flujo de gas de entrada. En sistemas de liofilización, monitorizan el flujo de gas inerte para prevenir la oxidación del fármaco. La función de compensación de temperatura integrada elimina las desviaciones de medición causadas por cambios en la densidad del gas, convirtiendo automáticamente el flujo real en flujo estándar (con una precisión de ±1,0%).

  

• Medidores de flujo másico Coriolis: Se utilizan en la dosificación final de productos farmacéuticos líquidos de alto valor en líneas de llenado (como anticuerpos monoclonales y vacunas de ARNm). Miden directamente el flujo másico en lugar del flujo volumétrico, sin verse afectados por cambios en la viscosidad del líquido (como liposomas de vacunas de ARNm) ni en la temperatura, con una precisión de ±0,1 %. La salida de dos parámetros (flujo másico + densidad) permite la detección en línea de la concentración del fármaco, evitando el rechazo de lotes por llenado insuficiente o excesivo. El diseño de doble tubo en U soporta un rango de viscosidad de 1-2000 mPa·s y, combinado con la detección de densidad en línea (±0,001 g/cm³), garantiza un error de llenado inferior a ±0,5 mg por vial.

5. Medidores de pH (9 unidades) y medidores de potencial de oxidación-reducción (ORP) (10 unidades)

• Medidores de pH: En los tanques de fermentación, monitorizan las fluctuaciones de pH en tiempo real causadas por el metabolismo celular y ajustan automáticamente el funcionamiento de las bombas de adición de ácido y base mediante algoritmos PID. Los electrodos retráctiles (con limpieza mecánica automática y protección IP68) evitan la desviación de la medición causada por restos celulares o adhesión de proteínas. Monitorizan el rango de pH de 4 a 10 en los tanques de fermentación (con una precisión de ±0,02) y se conectan a las bombas dosificadoras de ácido y base mediante comunicación digital de 4-20 mA +, con un tiempo de respuesta inferior a 5 segundos.

  

• Medidores de ORP: Se utilizan para monitorizar el estado de oxidación-reducción en cultivos celulares (p. ej., la sensibilidad de las células de CHO al oxígeno disuelto y a las sustancias reductoras). Los electrodos están hechos de platino con electrodos de referencia de Ag/AgCl, diseñados para resistir la contaminación biológica. La señal de salida está conectada al sistema de suplementación de oxígeno, con un rango de medición de -1500 mV a +1500 mV. Mediante el control PID del caudal de suministro de oxígeno, mantienen el estado metabólico óptimo de las células de CHO.

6. Transmisores de presión (284 unidades)

• Sistema de ultrafiltración (UF/DF): Monitorean las diferencias de presión transmembrana (TMP) y ajustan dinámicamente la velocidad de la bomba de alimentación mediante una señal de retroalimentación con una precisión del 0,1 % para evitar la obstrucción o rotura de la membrana. El error de control de TMP es inferior a 0,05 bar.

• Tanques de Formulación: Durante la formulación de adyuvantes de vacunas, se utilizan señales de presión para detectar obstrucciones o fugas en las tuberías, activando las alarmas del sistema DCS y los circuitos de respaldo para garantizar la integridad del entorno estéril. Tolerancia de vacío: -1 a 10 bar.

7. Medidores de caudal de flotador de tubo metálico (2 unidades)

• Se utiliza para la dosificación precisa de aditivos de bajo flujo, como aceite de silicona y antiespumantes. Su diseño de instalación vertical (tolerancia de presión de 16 bar, temperatura del medio de -80 °C a +200 °C) permite la microdosificación de aceite de silicona (rango de 0,1 a 5 l/min). La estructura de accionamiento con acoplamiento magnético elimina el riesgo de fugas, y la báscula es trazable al NIST (con una precisión de lectura de ±2 %), lo que cumple con los requisitos de las BPM para la verificación manual. Su autoalimentación los hace adecuados para zonas a prueba de explosiones o situaciones de operación manual de emergencia.

Resultados de la implementación

A través de la solución de instrumentos personalizada, el cliente logró:

• Integridad de los datos: Todos los instrumentos proporcionan certificados de calibración de Clase 3.1, cumpliendo con los requisitos de auditoría de la FDA.

• Control de riesgos: Los equipos clave (como los medidores de flujo másico Coriolis) cuentan con certificación SIL2, lo que admite enclavamientos de seguridad.

• Optimización de costos de mantenimiento: Los instrumentos sin contacto, como los medidores de flujo ultrasónicos y de radar, reducen la frecuencia del tiempo de inactividad por limpieza, lo que resulta en una disminución del 22 % en los costos anuales de mantenimiento.

Valor de la expansión de la industria

Este estudio de caso demuestra los tres valores fundamentales de la tecnología de medición de flujo en el campo biofarmacéutico:

• Control de riesgos: el diseño de sensor redundante evita el rechazo de lotes causado por fallas de un solo punto.

• Soporte para ampliar la escala de procesos: los instrumentos de alta precisión proporcionan bases de datos para ampliar la escala desde el laboratorio hasta la producción comercial.

• Garantía de cumplimiento: los materiales del instrumento (acero inoxidable 316L, revestimiento de PTFE) cumplen con los estándares ASME BPE y pasan las auditorías GMP.

La industria biofarmacéutica avanza hacia el procesamiento continuo. Nuestra empresa seguirá desarrollando instrumentos inteligentes con SIP (esterilización in situ) integrada y funciones de calibración digital para ayudar a los clientes a construir fábricas de Biofarmacia 4.0 de última generación.