Ketika merancang fasilitas yang sesuai dengan GMP untuk produksi daging budidaya, pilihan antara peralatan sekali pakai dan multi-pakai mempengaruhi biaya, skalabilitas, operasi, dan kepatuhan regulasi. Berikut adalah poin utamanya:
- Peralatan Sekali Pakai: Biaya awal lebih rendah (hingga 50% lebih murah), waktu penyelesaian batch lebih cepat, tidak memerlukan validasi pembersihan, dan penggunaan air/energi yang lebih sedikit. Namun, terbatas pada kapasitas 2.000 liter, memiliki biaya berulang yang lebih tinggi untuk bahan habis pakai (~£40,000/batch), dan menghadapi tantangan rantai pasokan.
- Peralatan Multi-Pakai: Investasi awal lebih tinggi, tetapi dapat diskalakan hingga lebih dari 20.000 liter, dengan biaya produksi jangka panjang yang lebih rendah. Memerlukan protokol pembersihan yang kompleks (CIP/SIP), lebih banyak energi, dan jejak fasilitas yang lebih besar.
Perbandingan Cepat
| Fitur | Peralatan Sekali Pakai | Peralatan Multi-Pakai |
|---|---|---|
| Biaya Awal | ~50% lebih rendah | Tinggi |
| Kapasitas | Hingga 2.000 liter | Lebih dari 20.000 liter |
| Waktu Penyelesaian | <1 hari | 3–4 hari |
| Validasi Pembersihan | Tidak diperlukan | Ekstensif (CIP/SIP) |
| Penggunaan Energi/Air | ~50% lebih rendah | Tinggi |
| Biaya Konsumsi | Tinggi (~£40,000/batch) | Rendah |
| Skalabilitas | Terbatas | Tinggi |
Pendekatan hibrida - menggunakan sistem sekali pakai untuk seed trains dan baja tahan karat untuk produksi skala besar - menawarkan solusi seimbang untuk fleksibilitas dan pengelolaan biaya.Desain fasilitas, klasifikasi ruang bersih, dan kebutuhan utilitas sangat bergantung pada pilihan ini. Platform seperti
Perbandingan Peralatan Sekali Pakai vs Multi-Pakai untuk Fasilitas Daging Budidaya GMP
Peralatan Sekali Pakai: Manfaat dan Kekurangan
Manfaat Peralatan Sekali Pakai
Sistem sekali pakai menawarkan keuntungan besar dalam pengendalian kontaminasi. Dengan membuang permukaan yang bersentuhan dengan produk setelah setiap batch, mereka meminimalkan risiko kontaminasi silang. Pendekatan ini juga mengurangi kebutuhan akan klasifikasi ruang bersih tingkat tinggi dan protokol segregasi yang kompleks [1].
Waktu penyelesaian adalah keunggulan lain. Sementara sistem baja tahan karat dapat memakan waktu tiga hingga empat hari untuk dipersiapkan, sistem sekali pakai siap dalam waktu kurang dari sehari [5]. Sebagai contoh, HIPRA S.A. , sebuah perusahaan kesehatan hewan Spanyol, menguji bioreaktor sekali pakai berpengaduk 200 liter pada tahun 2014. Mereka menemukan bahwa menghilangkan siklus pembersihan menghemat dua bulan waktu penyiapan dan meningkatkan produktivitas sebesar 15–20% [3].
Peralatan sekali pakai yang sudah disterilkan sebelumnya juga menyederhanakan operasi dengan mengurangi persyaratan validasi pembersihan. Efisiensi ini diterjemahkan ke dalam pengurangan staf sekitar 15% dalam manufaktur dan 12% di departemen QA/QC [4][5].
Konsumsi utilitas secara signifikan lebih rendah dengan sistem sekali pakai.Bruce Rawlings dan Hélène Pora dari Pall Life Sciences menyoroti bahwa:
"fasilitas sekali pakai sekitar 50% lebih hemat energi karena konsumsi energi yang jauh lebih rendah yang seharusnya diperlukan untuk memanaskan volume besar air untuk membersihkan dan mensterilkan peralatan baja tahan karat"
[5]. Secara keseluruhan, fasilitas sekali pakai dapat mengurangi total penggunaan air dan energi sebesar 46% [1]. Ketika memperhitungkan penghematan pada tenaga kerja, pemeliharaan, dan utilitas, biaya operasional per batch dapat sekitar 22% lebih rendah [5].
| Fitur | Peralatan Sekali Pakai | Peralatan Multi-Pakai |
|---|---|---|
| Investasi Modal Awal | ~50% lebih rendah [1] | Tinggi |
| Waktu Penyelesaian Batch | <1 hari [5] | 3–4 hari [5] |
| Validasi Pembersihan | Tidak diperlukan [5] | Ekstensif (CIP/SIP) [5] |
| Penggunaan Air/Energi | 46% lebih rendah [1] | Tinggi |
| Kebutuhan Tenaga Kerja | 15% lebih sedikit staf produksi [5] | Standar |
Namun, manfaat ini diimbangi oleh batasan tertentu yang mempengaruhi skalabilitas dan biaya operasional.
Kekurangan Peralatan Sekali Pakai
Walaupun sistem sekali pakai menawarkan keuntungan operasional, mereka datang dengan tantangan yang signifikan. Salah satu masalah utama adalah skalabilitas. Bioreaktor sekali pakai sering kali terbatas dalam ukuran, memerlukan strategi scale-out. Sebaliknya, sistem baja tahan karat dapat ditingkatkan hingga 20.000 liter atau lebih, membuatnya lebih cocok untuk operasi skala besar [1][2]. Keterbatasan ini memaksa fasilitas untuk mengandalkan beberapa unit yang lebih kecil daripada satu wadah besar.
Kekurangan lain adalah biaya bahan habis pakai, yang dapat meningkatkan biaya operasional sekitar £40,000 per batch [5]. Ini membuat sistem sekali pakai kurang hemat biaya untuk produksi volume tinggi.
Keandalan rantai pasokan juga menjadi perhatian. Industri telah menghadapi "krisis pasokan sekali pakai", dengan waktu tunggu untuk beberapa bahan habis pakai melampaui satu tahun.Sekitar 50% responden survei biomanufaktur melaporkan mengalami penundaan seperti itu [1]. Selain itu, kantong sekali pakai rentan terhadap kerusakan dari benda tajam, tekanan berlebih, atau penanganan yang salah selama pemasangan [3].
Masalah ekstraktabel dan leachables semakin memperumit keadaan. Bahan kimia dari komponen plastik dapat meresap ke dalam produk, yang berpotensi mempengaruhi kelangsungan hidup atau produktivitas sel. Cheryl Scott, Pemimpin Redaksi BioProcess International, memperingatkan:
"Ekstraktabel dan leachables dapat mengkompromikan kelangsungan hidup atau produktivitas sel dan bahkan bertahan selama pemurnian dan formulasi produk obat untuk menghadirkan risiko bagi pasien"
[2]. Ini mengalihkan fokus dari validasi pembersihan ke pengujian ketat dan karakterisasi material.
Terakhir, sistem sekali pakai memerlukan ruang penyimpanan tambahan untuk bahan habis pakainya. Mengelola inventaris yang besar dapat mempersulit tata letak fasilitas, terutama bagi perusahaan yang menjalankan beberapa jalur produksi [1].
Peralatan Multi-Pakai: Manfaat dan Kekurangan
Manfaat Peralatan Multi-Pakai
Bioreaktor baja tahan karat adalah pilihan yang andal untuk produksi daging budidaya skala besar, menawarkan kinerja yang terdokumentasi dengan baik yang telah teruji oleh waktu. Tidak seperti sistem sekali pakai, yang terbatas dalam kapasitas, peralatan multi-pakai dapat ditingkatkan hingga lebih dari 20.000 liter, menjadikannya ideal untuk produksi massal [2][3].
Bejana baja tahan karat ini dibangun untuk bertahan selama beberapa dekade, menyediakan infrastruktur permanen untuk operasi GMP (Good Manufacturing Practice) jangka panjang [2]. Satu keuntungan utama adalah kemampuan mereka untuk menghilangkan risiko kegagalan integritas kantong, yang merupakan kekhawatiran umum dengan sistem sekali pakai yang dapat menyebabkan masalah biosafety dan kerugian finansial [3]. Selain itu, sistem multi-pakai sangat otomatis, mengurangi kebutuhan untuk intervensi manual seperti pemasangan kantong dan koneksi aseptik, yang lebih umum dalam pengaturan sekali pakai [3].
Aspek penghematan biaya lainnya adalah penghindaran biaya konsumabel berulang. Sistem multi-pakai juga memungkinkan pengosongan akhir produksi yang lebih cepat melalui tekanan udara steril, proses yang lebih efisien dibandingkan dengan metode yang diperlukan untuk kantong sekali pakai [3].
| Fitur | Multi-Guna (Stainless Steel) | Sekali Pakai (Disposable) |
|---|---|---|
| Skala Maksimum | >20.000 L | Biasanya 2.000 L |
| Tingkat Otomasi | Tinggi | Rendah (Lebih banyak pekerjaan manual) |
| Risiko Kebocoran | Minimal | Moderat (Kegagalan kantong) |
| Biaya Konsumsi | Rendah | Tinggi (+£40.000/batch) [5] |
| Masa Pakai Peralatan | Berpuluh-puluh tahun | Satu batch |
Jordi Ruano Bou, Direktur Produksi Biologis di HIPRA S.A. , menjelaskan: "MUB skala besar adalah teknologi yang telah terbukti di seluruh dunia. Meskipun mereka telah menunjukkan efisiensi proses, sebuah perusahaan harus mempertimbangkan banyak aspek saat mengakuisisi satu" [3].
Namun, meskipun sistem multi-guna unggul di banyak area, mereka memiliki tantangan tersendiri.
Kekurangan Peralatan Multi-Guna
Terlepas dari kekuatannya, sistem multi-guna tidak tanpa kekurangan, terutama dalam hal biaya dan kompleksitas operasional. Mereka memerlukan investasi modal awal yang jauh lebih tinggi, dengan waktu pengadaan yang sering kali melebihi satu tahun. Selain itu, proses kualifikasi untuk sistem ini bisa memakan waktu lama, menunda kesiapan produksi [3].
Pembersihan dan sterilisasi adalah hambatan lainnya.Reaktor biologi baja tahan karat memerlukan prosedur Clean-in-Place (CIP) dan Steam-in-Place (SIP) yang ketat, yang dapat memakan waktu 3 hingga 4 hari antara batch [5]. Waktu henti yang diperpanjang ini membatasi jumlah batch yang dapat diproduksi setiap tahun - sekitar 15 dibandingkan dengan 20 dengan sistem sekali pakai [5].
Ruang fisik yang dibutuhkan untuk peralatan multi-pakai juga jauh lebih besar. Fasilitas baja tahan karat tradisional biasanya membutuhkan sekitar 1.800 m², dibandingkan dengan 1.200 m² untuk sistem sekali pakai - peningkatan 50% yang disebabkan oleh pipa yang luas, sistem utilitas, dan infrastruktur pembersihan [5]. Jejak yang lebih besar ini tidak hanya mempengaruhi desain fasilitas tetapi juga meningkatkan konsumsi energi. Sistem multi-pakai diperkirakan menggunakan 50% lebih banyak energi, sebagian besar karena kebutuhan untuk memanaskan volume air yang besar untuk sterilisasi [5].
Tuntutan tenaga kerja juga lebih tinggi. Fasilitas multi-guna memerlukan sekitar 15% lebih banyak staf manufaktur dan 12% lebih banyak personel QA/QC untuk menangani validasi pembersihan dan pemeliharaan peralatan [5] . Mempertahankan standar GMP menambah kompleksitas lebih lanjut, karena validasi pembersihan melibatkan pemantauan konstan dan upaya jaminan kualitas yang ketat [3][5].
Bagaimana Pilihan Peralatan Mempengaruhi Desain Fasilitas
Persyaratan Tata Letak Fasilitas
Memilih antara peralatan sekali pakai dan multi-guna secara signifikan mempengaruhi desain fasilitas GMP. Sistem baja tahan karat memerlukan infrastruktur tetap yang luas, termasuk pipa permanen untuk sistem Clean-in-Place (CIP), Steam-in-Place (SIP), dan Water for Injection (WFI) [2][8]. Pengaturan ini menciptakan tata letak fasilitas yang kaku, karena penempatan peralatan ditentukan oleh jaringan pipa.
Sebaliknya, teknologi sekali pakai menawarkan pendekatan yang lebih fleksibel. Tanpa kebutuhan untuk utilitas yang dipasang permanen, fasilitas dapat mengadopsi tata letak "ballroom" atau "dancefloor" yang dapat disesuaikan. Di sini, peralatan bersifat mobile, dan ruang dirancang berdasarkan kebutuhan proses daripada infrastruktur tetap [2]. Selain itu, sistem sekali pakai sering kali memungkinkan untuk klasifikasi ruang bersih yang lebih rendah, seperti Grade C daripada Grade B, karena proses tertutup mereka. Perubahan ini dapat mengarah pada pengurangan kebutuhan HVAC dan konsumsi energi yang lebih rendah [8].
"Fasilitas sekali pakai dapat beroperasi dengan infrastruktur tetap yang sangat minimal", catat Connected Workplaces [8].
Namun, pertukaran ini tidak sepenuhnya sederhana.Sementara fasilitas sekali pakai menghilangkan kebutuhan untuk pipa besar dan ruang utilitas, mereka memerlukan lebih banyak ruang penyimpanan untuk barang habis pakai seperti kantong, filter, dan tabung [10]. Untuk produksi daging budidaya, fasilitas sekali pakai biasanya menempati sekitar 1.200 m², dibandingkan dengan 1.800 m² untuk baja tahan karat - pengurangan 33%. Namun, penghematan ruang ini sebagian diimbangi oleh peningkatan kebutuhan penyimpanan [5].
Perbedaan meluas ke investasi modal dan waktu konstruksi. Sistem sekali pakai umumnya memerlukan biaya antara £1,6 juta dan £4 juta untuk didirikan, dengan konstruksi memakan waktu 12–16 bulan. Sebagai perbandingan, fasilitas multi-pakai memerlukan £8 juta hingga £20 juta dan lebih dari 24 bulan untuk diselesaikan [8][7][9]. Sebagai contoh, pada tahun 2012, Catalent Pharma Solutions beralih ke fasilitas yang sesuai dengan GMP hanya dalam satu tahun dengan mengadopsi teknologi sekali pakai, menggantikan reaktor baja tahan karat untuk menangani sembilan produk secara bersamaan [7]. Demikian pula, AGC Biologics menyelesaikan pembukaan fasilitas dalam waktu kurang dari 16 bulan di lokasi Yokohama dengan memasang suite Cytiva FlexFactory untuk produksi vaksin mRNA [9]. Adaptabilitas ini juga membuka pintu bagi desain hibrida yang menggabungkan kekuatan dari kedua sistem.
Pendekatan Peralatan Hibrida
Banyak fasilitas daging budidaya sekarang memilih pengaturan hibrida, menggabungkan peralatan sekali pakai dan multi-pakai untuk menyeimbangkan fleksibilitas dan biaya.Strategi umum melibatkan penggunaan sistem sekali pakai untuk kereta benih dan persiapan media sambil mengandalkan baja tahan karat untuk bioreaktor produksi skala besar [2][7]. Pendekatan ini menggabungkan kemampuan perubahan cepat dari barang sekali pakai untuk volume yang lebih kecil dengan efisiensi biaya dari baja tahan karat untuk operasi skala besar.
William Hartzel dari Catalent Pharma Solutions menjelaskan: "Secara umum, fasilitas sekali pakai lebih fleksibel daripada fasilitas tradisional, keuntungan besar dalam fasilitas multiproduk" [7].
Merancang fasilitas hibrida memerlukan perencanaan yang cermat untuk mengintegrasikan kedua jenis peralatan. Panel utilitas yang dipasang di langit-langit, misalnya, memungkinkan konfigurasi ulang tata letak lantai dengan mudah, memungkinkan fasilitas untuk beralih antara skid sekali pakai dan peralatan tetap sesuai kebutuhan [1]. Desain modular ini menyediakan "future-proofing", memungkinkan modifikasi cepat untuk mengakomodasi produk atau proses yang berkembang tanpa rekonstruksi besar [1].
Menambahkan operasi sekali pakai ke dalam pengaturan baja tahan karat yang ada juga dapat mengoptimalkan penggunaan sumber daya. Proses sekali pakai dapat dijalankan selama waktu henti untuk peralatan baja tahan karat, berbagi utilitas seperti pasokan air dan mengurangi biaya infrastruktur [10]. Contoh yang menonjol adalah BioInno, CDMO yang berbasis di China, yang memasang bioreaktor sekali pakai berkapasitas 6.000 liter di samping infrastruktur yang ada. Pendekatan ini memberikan fleksibilitas multi-produk dan memecahkan batas ukuran tradisional 2.000 liter untuk sistem sekali pakai [9].
Tabel Perbandingan Desain Fasilitas
| Elemen Desain | Penggunaan Tunggal | Penggunaan Ganda (Baja Tahan Karat) | Hibrida |
|---|---|---|---|
| Pipa Tetap | Minimal; pipa fleksibel | Jaringan ekstensif diperlukan | Infrastruktur campuran |
| Grade Ruang Bersih | Grade C (biasanya) | Grade B (biasanya) | Bervariasi menurut area |
| Jejak Fasilitas | ~1,200 m² [5] | ~1,800 m² [5] | Menengah |
| Investasi Modal | £1.6M–£4M [8] | £8M–£20M [8] | Menengah |
| Waktu Konstruksi | 12–16 bulan [7][9] | 24+ bulan | 18–24 bulan |
| Kebutuhan Penyimpanan | Tinggi (barang habis pakai) | Rendah | Sedang |
| Kebutuhan Utilitas | 50% lebih rendah energi [5] | Kebutuhan air/uap tinggi | Campuran |
| Fleksibilitas Tata Letak | Tinggi; peralatan bergerak | Rendah; posisi tetap | Sedang |
sbb-itb-ffee270
Strategi Pengadaan untuk Peralatan Berkualitas GMP
Memilih Pemasok Peralatan Berkualitas GMP
Saat memilih pemasok untuk peralatan yang sesuai dengan GMP, penting untuk melihat lebih dari sekadar label harga.Fokus utama harus pada kualifikasi dan paket validasi pemasok. Dokumen-dokumen ini perlu mengonfirmasi bahwa peralatan sesuai dengan standar regulasi - apakah itu FDA, EMA, atau persyaratan food-grade lokal. Mereka juga harus mencakup faktor penting seperti ekstraktabel, leachables, dan validasi sterilitas untuk memastikan peralatan secara konsisten mematuhi standar GMP untuk produksi daging budidaya [10].
"Periksa ketahanan paket kualifikasi dan validasi yang disediakan, dan pastikan memenuhi semua persyaratan regulasi yang relevan", saran John Joseph, Pemimpin Proyek Teknik di GE Healthcare [10].
Transparansi dalam rantai pasokan adalah pertimbangan kunci lainnya. Pemasok harus memberikan pembaruan yang jelas dan proaktif tentang setiap perubahan pada bahan baku atau komponen.Pengadaan bahan yang konsisten membantu menghindari proses re-validasi yang mahal yang dipicu oleh perubahan komponen yang tidak terduga. Tantangan rantai pasokan saat ini semakin menyoroti pentingnya perencanaan untuk waktu pengadaan yang lebih lama [1].
Untuk mengelola biaya, produsen daging budidaya dapat mengevaluasi di mana standar food-grade dapat menggantikan spesifikasi pharmaceutical-grade tanpa mengorbankan keamanan atau kepatuhan. Misalnya, baja tahan karat 304 mungkin menjadi alternatif yang dapat diterima untuk grade 316 yang lebih mahal dalam aplikasi tertentu, dan air bersertifikat GRAS dapat digunakan sebagai pengganti air pharmaceutical-grade dalam beberapa kasus [6]. Namun, keputusan ini memerlukan penilaian risiko yang menyeluruh untuk memastikan mereka memenuhi semua standar keamanan dan regulasi.
Memenuhi kriteria ketat ini telah mengarah pada pengembangan platform khusus yang dirancang untuk menyederhanakan pengadaan peralatan GMP.
Menggunakan Cellbase untuk Pengadaan Peralatan
Setiap listing di
Untuk fasilitas yang mengadopsi pendekatan hibrida, pasar yang dikurasi dengan cermat oleh
Karakterisasi dan pertimbangan peningkatan skala bioreaktor sekali pakai
Kesimpulan
Saat merancang fasilitas daging budidaya, keputusan antara peralatan sekali pakai dan multi-pakai memainkan peran penting.Sistem sekali pakai membawa keuntungan seperti biaya modal 50% lebih rendah, waktu penyiapan lebih cepat, dan konsumsi energi yang berkurang [1]. Namun, mereka datang dengan biaya berulang yang lebih tinggi karena bahan habis pakai [8] dan umumnya terbatas pada volume sekitar 2.000 liter [1]. Di sisi lain, peralatan multi-pakai membutuhkan investasi awal yang lebih besar - berkisar antara sekitar £7,5 juta hingga £19 juta - tetapi menawarkan biaya produksi per unit yang lebih rendah ketika skala melebihi 10.000 liter [8] .
Bagi banyak produsen, pendekatan hibrida mencapai keseimbangan yang tepat. Sistem sekali pakai sangat cocok untuk rangkaian benih dan proses tahap awal di mana risiko kontaminasi lebih tinggi. Sementara itu, bejana baja tahan karat ideal untuk produksi skala besar, memanfaatkan skala ekonomi sambil memastikan kepatuhan dengan standar GMP. Kombinasi ini memungkinkan produsen untuk mempertahankan fleksibilitas sambil mengoptimalkan biaya jangka panjang [1][8] .
Seperti yang disoroti oleh pakar industri Chardonny Salisbury:
"Strategi manufaktur yang paling sukses adalah yang dengan bijaksana menyeimbangkan persyaratan operasional saat ini dengan fleksibilitas masa depan" [8].
Elemen desain fasilitas utama - seperti klasifikasi ruang bersih dan infrastruktur utilitas - juga sangat dipengaruhi oleh pilihan peralatan. Keputusan ini sangat penting untuk mencapai efisiensi operasional dan kepatuhan terhadap peraturan.
Mendapatkan peralatan berstandar GMP memerlukan penilaian pemasok yang menyeluruh dan rantai pasokan yang transparan. Platform seperti
FAQ
Kapan penggunaan multi-guna menjadi lebih murah daripada penggunaan sekali pakai?
Peralatan yang dapat digunakan kembali sering kali terbukti lebih ekonomis daripada sistem sekali pakai ketika berurusan dengan produksi skala besar dan analisis biaya jangka panjang. Meskipun bioreaktor yang dapat digunakan kembali memerlukan investasi awal yang lebih tinggi, mereka membantu mengurangi biaya berkelanjutan seperti bahan habis pakai, menjadikannya pilihan cerdas untuk fasilitas daging budidaya berkapasitas tinggi. Di sisi lain, sistem sekali pakai memiliki biaya awal yang lebih rendah dan lebih cocok untuk operasi yang lebih kecil atau lebih mudah beradaptasi. Namun, seiring dengan meningkatnya skala produksi, sistem ini dapat menjadi mahal karena meningkatnya biaya bahan habis pakai dan pengelolaan limbah.
Tes apa yang menggantikan validasi pembersihan untuk sekali pakai?
Tes yang dirancang untuk menggantikan validasi pembersihan untuk peralatan sekali pakai bertujuan untuk memastikan kontaminan tetap dalam batas aman. Metode ini termasuk pengujian residu analitik, pengambilan sampel swab, pengambilan sampel bilas, dan inspeksi visual. Metode ini memberikan bukti langsung bahwa residu dan kontaminan mematuhi standar keselamatan, menawarkan alternatif praktis untuk pendekatan validasi tradisional.
Seperti apa tata letak hibrida yang praktis?
Pendekatan hibrida dalam fasilitas produksi daging budidaya menggabungkan sistem baja tahan karat dengan teknologi sekali pakai untuk mencapai keseimbangan adaptabilitas, efisiensi, dan potensi pertumbuhan.Misalnya, bioreaktor stainless-steel ideal untuk produksi skala besar dan berkelanjutan, sementara sistem sekali pakai menawarkan fleksibilitas untuk batch yang lebih kecil atau penyesuaian cepat. Kombinasi ini memungkinkan fasilitas merespons dengan cepat terhadap perubahan permintaan, menurunkan biaya awal, dan menggabungkan sistem yang dapat digunakan kembali dan sekali pakai untuk operasi yang lebih lancar di bidang yang terus berkembang ini.
