En el procés d'assecat-congelació al buit, el control de qualitat tradicional es basa en programes basats en temps-fixat i en la inspecció fora de línia de les mostres finals. Aquest enfocament pateix un retard inherent i no reflecteix les variacions entre lots-a-o intra-en temps real; en conseqüència, pot provocar un assecat insuficient-(que resulta en una humitat residual elevada) o un assecat excessiu-(provocant una pèrdua d'activitat del producte i malbaratament d'energia). Amb l'aprofundiment de la integració dels conceptes de tecnologia analítica de processos (PAT), els moderns assecadors de congelació al buit incorporen cada cop més eines PAT. Aquestes eines tenen l'objectiu de permetre el control proactiu del-procés de liofilització-així com la determinació científica del punt final d'assecat-mitjançant la supervisió en línia-en temps real dels paràmetres clau del procés.
La base del PAT rau en l'adquisició de dades de procés d'alta-qualitat i alta-freqüència. Els assecadors de congelació moderns utilitzen xarxes de sensors d'alta-precisió per recollir i analitzar els paràmetres clau següents en temps real:
1. Monitorització de la temperatura:
Temperatura del producte: la temperatura del producte és el paràmetre més directe. Si insereixen sondes-normalment detectors de temperatura de resistència (RTD) o termoparells-directament en vials de mostra representatius, el gradient de temperatura dins de la mostra (des de la part inferior del vial fins al front de sublimació) es pot controlar en temps real. Això proporciona una indicació clara de si la pre-congelació es va completar, la temperatura del front de sublimació durant l'assecat primari (que ha de romandre per sota del punt eutèctic) i els canvis en la temperatura central de la mostra durant l'assecat secundari.
Temperatura del prestatge: aquest paràmetre controla l'entrada de la font de calor; la uniformitat de la temperatura del prestatge-i la seva capacitat per fer un seguiment precís del punt de consigna-influeix directament en la velocitat d'assecat i en la uniformitat del producte final.
Temperatura de la trampa freda: la temperatura de la trampa freda reflecteix la capacitat de captació d'aigua-del condensador i indica l'estat de funcionament del sistema de refrigeració.
2. Monitorització de la pressió:
Pressió de la cambra: es mesura amb alta precisió mitjançant indicadors de diafragma capacitius. Durant la fase d'assecat primari, el vapor d'aigua constitueix el component gasós predominant; en conseqüència, la pressió de la cambra té una correlació directa amb la temperatura del front de sublimació (governada per la corba de pressió de vapor de saturació de l'aigua). El seguiment de les fluctuacions de pressió serveix com a base crítica per inferir l'estat actual de les mostres de producte.
3. Anàlisi de la composició del gas:
Mesura de la pressió parcial del vapor d'aigua: mitjançant tècniques com l'espectrometria de masses (MS) o l'espectroscòpia d'absorció làser de díodes ajustables (TDLAS), la pressió parcial del vapor d'aigua dins de la cambra d'assecat es pot mesurar en temps real i en línia. Durant la fase d'assecat primari, la pressió parcial del vapor d'aigua és gairebé equivalent a la pressió total de la cambra; tanmateix, en passar a la fase d'assecat secundari, la pressió parcial del vapor d'aigua cau significativament. Això proporciona l'evidència més directa per determinar el punt final d'assecat.
Mètode de traçador de gas inert: durant el procés de congelació-assecat, s'injecta a la cambra una petita quantitat d'un gas inert-que no reacciona amb l'aigua (p. ex., heli)-. A continuació, es controlen els canvis en la concentració d'aquest gas traçador mitjançant MS o TDLAS. Les variacions en la velocitat de generació de vapor d'aigua condueixen a la dilució o concentració de gasos inerts, reflectint així de manera indirecta i sensible la velocitat d'escapament del vapor d'aigua.
