راهکارهای کنترل و بهینه‌سازی مصرف انرژی در اتاق‌ تمیز بیودارویی

مقدمه

صنعت داروسازی به‌عنوان یکی از مهم‌ترین بخش‌های حیاتی تامین سلامت عمومی، همواره با چالش‌های فنی و عملیاتی متعددی روبه‌رو بوده است. رشد ۵۰ درصدی بازار جهانی محصولات دارویی از سال ۲۰۱۰ تاکنون، نیاز به گسترش زیرساخت‌های تولیدی پیشرفته، از جمله اتاق‌ تمیز را به‌وضوح نشان داده است. “اتاق‌ تمیز” یا “کلین روم” (Cleanroom) که محیط‌هایی با کنترل دقیق و استانداردهای سختگیرانه هستند، نقش حیاتی در تولید محصولات بیودارویی ایفا می‌کنند. این فضاها به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که معیارهای مهمی مانند تمیزی، فشار، دما، رطوبت و جریان هوا را به‌طور مداوم و دقیق کنترل کنند و با الزامات اصول تولید خوب (GMP) همخوانی داشته باشند. مطابق استانداردها، اتاق‌های تمیز در کلاس‌های A، B، C و D طبقه‌بندی می‌شوند که هر یک متناسب با فرآیندهای تولید، طراحی فضا و ارزیابی ریسک انتخاب می‌شوند. الزامات GMP تاکید دارند که پارامترهای محیطی باید نیازهای کنترل ریسک در تولید محصولات بیودارویی را برآورده کنند. یکی از عناصر کلیدی این محیط‌ها، حفظ شرایط تهویه، فیلتراسیون هوا و حفظ اختلاف فشار مناسب میان اتاق‌های تمیز و نواحی مجاور است تا از ورود آلودگی به این فضاهای حساس جلوگیری شود. 

با این حال، مدیریت اتاق‌ تمیز با چالش‌های عملیاتی متعددی همراه است. یکی از مهم‌ترین این چالش‌ها، مصرف بالای انرژی است که به دلیل عملکرد مداوم سیستم‌های تهویه مطبوع و گردش هوا برای تامین شرایط استاندارد رخ می‌دهد. به‌طور خاص، حفظ تعادل فشار در این فضاها به دلیل اختلالاتی مانند باز و بسته شدن درها، تغییرات در تعداد افراد حاضر و ارتعاشات تجهیزات، نیازمند راهکارهای کنترلی پیشرفته است. 

بنابراین بهره‌برداری از این اتاق‌ها، علاوه بر اطمینان از کیفیت و ایمنی محصولات، چالش‌های عمده‌ای مانند مصرف بالای انرژی را به همراه دارد. 

چالش مصرف انرژی در اتاق‌های تمیز

حفظ استانداردها در اتاق‌ تمیز مستلزم استفاده مداوم از سیستم‌های تهویه مطبوع و گردش هوا است. این سیستم‌ها برای فیلتر کردن و گردش مستمر هوای تمیز ضروری هستند، اما به‌طور همزمان مصرف انرژی بالایی دارند.  

تحقیقات اخیر راهکارهایی نوآورانه برای افزایش بهره‌وری انرژی در اتاق‌های تمیز بیودارویی ارائه داده‌اند. برای مثال، مطالعه چنگ و همکاران (۲۰۲۳) یک مکانیزم کنترل دوجزئی پیشرفته را معرفی کرده است که ترکیبی از سیستم‌های بازخوردی و پیش‌بینی‌کننده را برای کنترل فشار ارائه می‌دهد. این رویکرد، مصرف انرژی را کاهش داده و در عین حال استانداردهای تمیزی را حفظ می‌کند. این مدل با پیش‌بینی سطوح فشار بر اساس عواملی مانند تعداد افراد حاضر و بارهای حرارتی، و تنظیم فعال فشار به‌صورت دقیق عمل می‌کند. چنین رویکرد ترکیبی نه‌تنها محیط داخلی را پایدار نگه می‌دارد، بلکه در هنگام تغییر حالت بین وضعیت عملیاتی و حالت آماده‌به‌کار نیز تمیزی را تضمین می‌کند.  

به طور مشابه، Chunwang و همکاران (2021) بر اهمیت سیستم‌های کنترل تطبیقی بلادرنگ تأکید می‌کنند که می‌توانند مصرف انرژی را بدون به خطر انداختن سطح استریل بودن بهینه کنند و روند رو به رشدی را در مدیریت اتاق تمیز به سمت رویکردهای داده محور آشکار می‌کنند. یکی از جنبه های اساسی این استراتژی کنترل، مدیریت موثر گرادیان فشار اتاق تمیز است. یک اختلاف فشار پایدار جریان هوای تمیز را به اتاق تمیز تضمین می کند و در عین حال از نفوذ هوای آلوده از مناطق مجاور جلوگیری می‌کند. این رویکرد در بخش داروسازی بسیار مهم است، جایی که حتی حداقل آلودگی می‌تواند سلامت محصول را به خطر بیندازد.