کنترل pH و رسانایی در سیستم اسمز معکوس (RO) – مطالعه موردی از صنعت داروسازی

کنترل pH و رسانایی در سیستم اسمز معکوس (RO) – مطالعه موردی از صنعت داروسازی

مقدمه

آب فوق‌خالص یکی از ارکان حیاتی تولید در صنایع دارویی، پزشکی و بیوتکنولوژی است. در این مقاله، به مطالعه موردی دقیقی می‌پردازیم که نشان می‌دهد کیفیت آب چگونه بر ایمنی و اثربخشی محصولاتی مانند داروها، لنزهای تماسی و ایمپلنت‌ها تأثیر مستقیم دارد. در ادامه با چالش‌های تولید آب فوق‌خالص و اهمیت پایش دقیق پارامترهایی مانند pH و هدایت الکتریکی (Conductivity) آشنا می‌شوید. همچنین، فناوری‌ها و راهکارهایی که برای تضمین کیفیت و پایداری فرآیند به کار گرفته‌ایم را مرور می‌کنیم.
 

تأثیر کیفیت آب فوق‌خالص بر محصولات دارویی و پزشکی

تولید در صنایع دارویی و پزشکی تحت استانداردهای سخت‌گیرانه‌ای انجام می‌شود. این استانداردها شامل کیفیت آبی نیز هستند که در فرآیند تولید دارو، تزریقات و محصولات پزشکی مانند لنزهای تماسی یا ایمپلنت‌ها استفاده می‌شود. تنها آب با خلوص بسیار بالا می‌تواند ایمنی، خلوص و اثربخشی محصول نهایی را تضمین کند.
به همین دلیل، در این صنایع از آب فوق‌خالص (Ultrapure Water) استفاده می‌شود. این آب نتیجه فرآیندهای پیشرفته تصفیه و فیلتراسیون مانند اسمز معکوس (RO) و الکترودیونیزاسیون (EDI) است که تقریباً تمامی ناخالصی‌ها از جمله یون‌ها، میکروارگانیسم‌ها و ذرات آلی را حذف می‌کند. تصفیه کامل آب، کلید اصلی برای جلوگیری از آلودگی و انطباق با مقررات بهداشتی است.

اهمیت کنترل pH و رسانایی در تولید دارویی
کنترل pH یکی از مهم‌ترین جنبه‌های فرآیندهای تولید دارویی است. میزان اسیدی یا بازی بودن آب، بر واکنش‌های شیمیایی، پایداری ترکیبات فعال و فرآیندهای فنی مانند حل شدن، اختلاط یا تبلور تأثیر می‌گذارد. برای مثال، pH نامناسب می‌تواند واکنش‌های اکسیداسیون را تسریع کرده و باعث کاهش ماندگاری یا اثربخشی دارو شود.
از سوی دیگر، هدایت الکتریکی (Conductivity) آب شاخصی از میزان یون‌های محلول مانند نمک‌ها، اسیدها یا بازها است. در تولید آب فوق‌خالص، مقدار کم هدایت الکتریکی نشان‌دهنده حداقل مقدار ناخالصی یونی است. اندازه‌گیری رسانایی، امکان نظارت بر درجه تصفیه آب و کنترل فرآیندهای حذف یون در سیستم‌های RO و EDI را فراهم می‌سازد.
 

چالش‌های تولید آب فوق‌خالص – مسئله مشتری
تولید آب فوق‌خالص با چالش‌های متعددی همراه است، از جمله خطر آلودگی میکروبی یا شیمیایی. آب مورد استفاده در صنایع دارویی و بیوتکنولوژی باید کاملاً عاری از میکروارگانیسم‌ها باشد؛ زیرا حضور آن‌ها می‌تواند باعث آلودگی محصولات و تهدید سلامت بیماران شود. همان‌طور که اشاره شد، pH نامناسب یا رسانایی بالا نیز می‌تواند مشکل‌ساز باشد.
یکی از مشتریان ما، تولیدکننده‌ای دارویی بود که از سیستم‌های پیشرفته اسمز معکوس (RO) و الکترودیونیزاسیون (EDI) برای تولید آب فوق‌خالص استفاده می‌کرد. یکی از چالش‌های اصلی آن‌ها، پایش مداوم پارامترهای حیاتی در ورودی سیستم RO مانند pH، دما، فشار و غلظت دی‌اکسید کلر بود. همچنین پس از عبور آب از RO و EDI، لازم بود کیفیت آن از طریق اندازه‌گیری رسانایی مورد بررسی قرار گیرد تا استانداردهای خلوص دقیق رعایت شوند.
فرآیند مشتری نیازمند شرایط کاری پایدار شامل دمای اتاق، فشار متوسط و pH خنثی بود. علاوه بر این، سیستم باید قابلیت شست‌وشوی دوره‌ای با آب گرم برای حفظ بهداشت خطوط را می‌داشت. بنابراین سنسورها و تجهیزات باید در برابر دمای بالا و خوردگی مقاوم، دارای طراحی بهداشتی و توانایی ارسال داده‌ها به سیستم کنترل مرکزی باشند. این عوامل برای تضمین تولید بدون وقفه و حفظ بالاترین سطح کیفیت حیاتی بودند.
 

فناوری پایش pH و رسانایی در سیستم‌های RO-EDI
برای پاسخ به نیازهای خاص مشتری، ما مجموعه‌ای از سنسورها و تجهیزات پیشرفته را پیشنهاد دادیم که پایش دقیق پارامترهای کلیدی آب فوق‌خالص را ممکن می‌سازند.
در ورودی سیستم RO، از الکترودهای pH سری JUMO tecLine HY استفاده شد که با ترنسمیتر دیجیتال JUMO digiLine pH/ORP/T ترکیب شده‌اند. این ترنسمیتر سیگنال‌های الکترودها را به داده‌های دیجیتال یا آنالوگ تبدیل کرده و به سیستم اتوماسیون ارسال می‌کند تا کنترل فرآیند تصفیه به‌صورت دقیق انجام شود.
در همین مرحله، دمای آب نیز با استفاده از سنسورهای مقاومتی دما (RTD) اندازه‌گیری می‌شود. همچنین از ترنسمیتر فشار دقیق با نمایشگر مدل JUMO DELOS SI برای اندازه‌گیری فشار فرآیند استفاده شد که نقش مهمی در عملکرد صحیح غشاهای اسمزی و افزایش عمر آن‌ها دارد.
برای نظارت بر کیفیت آب فوق‌خالص پس از فرآیند، دو عدد سنسور رسانایی JUMO tecLine CR با پراب دمای یکپارچه نصب شد؛ یکی در جریان پرمیت (خروجی سیستم RO) و دیگری در جریان دیلیوئنت (خروجی سیستم EDI). این اندازه‌گیری‌ها شاخص اصلی سطح یون‌های محلول در آب و کیفیت نهایی آن هستند.
تمامی سیگنال‌های اندازه‌گیری‌شده، از جمله مقادیر pH و رسانایی، توسط آنالایزر چندکاناله JUMO AQUIS touch P ثبت و پردازش می‌شوند. این تجهیز دارای کنترلر PID داخلی است و داده‌ها را به سیستم کنترل مرکزی ارسال می‌کند. به این ترتیب، مشتری قادر است تمام پارامترهای حیاتی را به‌صورت بلادرنگ (Real-time) مانیتور و کنترل نماید.

افزایش ایمنی تولید دارو با پایش دقیق فرآیند اسمز معکوس – مزایای مشتری
پایش دقیق پارامترهای کلیدی مانند pH، رسانایی، دما و فشار نقش حیاتی در افزایش ایمنی محصولات دارویی دارد. با این سیستم، مشتری توانست شرایط تولید را در وضعیت پایدار حفظ کرده و از انحراف‌هایی که می‌توانند بر خلوص یا اثربخشی داروها تأثیر بگذارند جلوگیری کند.
پایش مداوم رسانایی تضمین کرد که آب فوق‌خالص فاقد هرگونه آلودگی یونی باشد؛ امری حیاتی برای تولید داروهای با کیفیت بالا. استفاده از سیستم ماژولار JUMO AQUIS touch P امکان اتصال هم‌زمان چندین سنسور با وظایف مختلف را فراهم کرد و یک راهکار جامع و کارآمد به وجود آورد.