O Papel da Fermentação na Indústria Farmacêutica

Marcelo Pereira, Sales Manager Vaisala

A fermentação é um processo crucial na produção de uma variedade de produtos na indústria farmacêutica, incluindo antibióticos, hormônios, vacinas e proteínas especializadas. Esse método envolve a conversão de materiais orgânicos em substâncias simples por meio da ação de micro-organismos. No centro desse processo estão a seleção da cepa correta e do meio de cultivo apropriado. As condições de fermentação precisam ser desenvolvidas e otimizadas ao longo da escalada de produção para maximizar a produtividade e reduzir a variação no rendimento do produto.

A biotecnologia, especialmente a fermentação, está se tornando cada vez mais importante para a fabricação de Ingredientes Farmacêuticos Ativos (IFAs). Existe uma necessidade crescente na indústria farmacêutica de padronizar e automatizar os processos para atender aos requisitos de qualidade consistente, acelerar os tempos de desenvolvimento e produção, aumentar os rendimentos e reduzir os custos.

Aplicação da Fermentação

A fermentação é um processo para cultivar materiais orgânicos que ocorre em várias fases e sob condições rigorosamente controladas. O primeiro passo é a preparação do inóculo para a cultura celular, escolhendo-se o micro-organismo adequado para produzir o produto desejado. Por exemplo, para a produção de penicilina, utiliza-se o Penicillium chrysogenum, e para a produção de ácido glutâmico, o Corynebacterium glutamicum é empregado.

A cultura celular é adicionada a grandes recipientes conhecidos como tanques de fermentação ou fermentadores, que contêm o meio de processo. O meio é um fator importante no processo, sendo cuidadosamente selecionado para garantir que seja facilmente degradável pelos micro-organismos e para garantir a viabilidade das células. O regime de reação também é projetado para maximizar a produtividade do organismo de interesse, fornecendo condições ideais para o crescimento populacional.

A reação de fermentação propriamente dita é lenta e pode levar vários dias. Durante a incubação, os nutrientes no meio (por exemplo, glicose) são consumidos à medida que a biomassa e o produto final são produzidos. A concentração dentro dos tanques é monitorada ao longo do tempo de reação para acompanhar o grau de fermentação e detectar o ponto final da reação. Isso é comumente alcançado por amostragem e testes laboratoriais, como medições de índice de refração.

O produto da fermentação, conhecido como caldo de fermentação, é processado downstream por várias tecnologias para extrair, concentrar e purificar o produto principal ou IFA do caldo.

Instrumentação e Instalação

Refratômetros como por exemplo, o Pharma PR-43-PC da Vaisala K-PATENTS, fornecem medidas precisas e repetíveis do índice de refração ao longo do desenvolvimento e produção de um IFA.

Em escala laboratorial, o refratômetro é usado como uma ferramenta PAT para a criação de perfis de fermentação. A correlação entre índice de refração e concentração de nutrientes no fermentador é uma ferramenta valiosa para operação em escalas maiores e para manter um meio viável para a incubação celular. O perfil de reação garante que o processo se comporte conforme projetado e é útil para identificar e investigar desvios.

Em escalas piloto e completa, o refratômetro é instalado diretamente no tanque de fermentação para fornecer informações em tempo real sobre a taxa de conversão e o grau de fermentação. A medição contínua do refratômetro combinada com o perfil de fermentação ajuda a identificar o ponto final da reação e a necessidade de adição de nutrientes. A medição em linha reduz a amostragem e os testes laboratoriais.

O refratômetro fornece sinais de saída Ethernet e 4-20 mA que podem ser conectados ao controlador de processo para controlar automaticamente as válvulas de alimentação para o fermentador.

O refratômetro também é ideal para monitorar e controlar outras operações a montante, como diluição de xarope ou preparação de solução de nutrientes. O refratômetro é instalado diretamente no tanque ou em uma linha de bypass.

Devido à sua tecnologia de sensor digital exclusiva, o refratômetro é preciso e não apresenta desvio na presença de bolhas ou partículas suspensas. O refratômetro é entregue calibrado de fábrica e não requer recalibração. Além disso, a verificação é facilmente realizada usando líquidos padrão de índice de refração.

Quando muitos instrumentos são necessários, a Interface de Usuário Multicanal (MI) conecta até 4 refratômetros, reduzindo assim o custo do investimento. A MI fornece autenticação de usuário, registros eletrônicos, registro de dados, registro de eventos e trilha de auditoria, tudo em conformidade com os requisitos farmacêuticos.

Para Marcelo Pereira, Sales Manager da Vaisala, este artigo destaca a importância da fermentação na produção de IFAs na indústria farmacêutica, bem como o papel fundamental do refratômetro na monitorização e controle eficazes do processo. A adoção dessas tecnologias e práticas contribui para garantir a qualidade consistente, reduzir custos e acelerar os tempos de produção, beneficiando assim a indústria farmacêutica como um todo.

Sobre a Vaisala

A Vaisala é líder global em medições climáticas, ambientais e industriais. Com mais de 85 anos desde sua fundação, a empresa é uma parceira confiável para clientes em todo o mundo, oferecendo uma gama abrangente de produtos e serviços inovadores de observação e medição. Com sede na Finlândia, a companhia emprega mais de 1.900 profissionais globalmente e está listada na bolsa de valores Nasdaq Helsinki. A Vaisala é também uma das poucas empresas que oferecem tecnologia em mais de um planeta: o Rover marciano Curiosity está equipado com sensores de pressão e umidade da Vaisala, para análise da superfície atmosférica de Marte. Para mais informações, visite https://www.vaisala.com/pt