Startseite / Fachartikel / Ohne Reinstwasser keine pharmazeutischen Produkte

Ohne Reinstwasser keine pharmazeutischen Produkte

Ohne Reinstwasser keine pharmazeutischen Produkte
Ohne Reinstwasser keine pharmazeutischen Produkte

Seit dem 1. März 2014 ist Jochen Schmidt-Nawrot Abteilungsleiter des Bereichs Energy & Infra bei Chemgineering In seinem Artikel erläutert er die wichtigsten Fragen rund um das Thema Reinstwasser und welche Kriterien ausschlaggebend sind für die erfolgreiche Planung und Realisierung eines Reinstwassersystems.

 

Warum benötigt man für die Herstellung von pharmazeutischen Produkten reines Wasser?
Bei Infusionen gelangt Wasser als Lösungsmittel von pharmazeutischen Wirkstoffen in den menschlichen Körper und muss deshalb höchsten Reinheitsansprüchen genügen. Darüber hinaus wird es beim Herstellungsprozess für Reinigungs- und Spülprozesse sowie für die Speisung der Reinstdampferzeugung und Luftbefeuchtung verwendet.

 

Was ist die Basis für die Planung eines Wassersystems?
Die Grundlage für das Design eines Reinstwassersystems ist eine vollständige Analyse des Rohwassers. Dabei muss bedacht werden, dass eine Trinkwasseranalyse nie alle Informationen enthält, die für die Auslegung einer Wasseraufbereitung benötigt werden. Die Ausgangswasserqualität und die Anforderungen an das Produktwasser bestimmen die optimale Verfahrensstufung. Für die Ermittlung der hydraulischen Leistung eines Systems wird eine Zapfstellenliste erstellt, in der die Bedarfsmengen jedes einzelnen Verbrauchers zeitabhängig aufgelistet werden. Daraus bestimmt man die optimale Erzeuger- und Verteilerleistung sowie die erforderliche Lagerkapazität zur Abdeckung von Verbrauchsspitzen. Die GMP-Forderung nach turbulenter Strömung in allen Betriebszuständen wird sinnvollerweise über die Reynoldszahl und nicht über die Fliessgeschwindigkeit definiert.

 

Wo liegen die Risiken in einem Wassersystem?
Eindeutig in mikrobiologischer Hinsicht. Die Forderung nach Reduktion des Salzgehaltes und der organischen Inhaltsstoffe im Pharmawasser zielt letztlich auch auf die Verringerung des Verkeimungspotentials.

 

Wie kann man das Risiko einer Verkeimung reduzieren?
Es ist wichtig, ein Lager- und Verteilsystem zu betreiben, das kontinuierlich oder periodisch mit Ozon oder thermisch sanitisiert wird. Bei Erzeugeranlagen für Purified Water ist das Thema Biofilmkontrolle ungleich komplexer. Da dort keine sterilen Bedingungen erreicht werden können, konzentriert man sich auf die Verschlechterung der Lebensbedingungen für die Mikroorganismen. Die «Antifouling»-Strategie umfasst in erster Linie Nährstoffreduktion und Temperaturkontrolle sowie regelmässige prophylaktische Sanitisierungen. Ein häufig unterschätzter Einflussfaktor auf die mikrobiologische Wasserqualität im Bereich der Erzeugung sind die Betriebsbedingungen. Die wenigsten Probleme verursachen Anlagen, die kontinuierlich produzieren. Hier muss jedoch unbedingt zwischen Produktion und Kreislaufbetrieb unterschieden werden. Anlagen, die über längere Zeit im Kreis fahren, ent- wickeln sich gelegentlich zu einem unerwünschten Fermenter.

 

Wo liegen die Ursachen für mikrobiologische Probleme?
Bei einem modernen Wassersystem kann mit hoher Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden, dass eine mikrobiologische Abweichung im Loop nicht durch das Wassersystem selbst verursacht wurde. Neben Fehlern bei der Probenahme liegt die Ursache meist im übergangsbereich zwischen dem Loopventil und dem angeschlossenen Equipment. Bei den Maschinenanschlüssen werden im Design und in der Handhabung noch zu viele Fehler gemacht.

 

Wie kann die Qualität zukünftig gesteigert werden?
Ohne die Notwendigkeit einer einwandfreien Dokumentation und Qualifizierung in Frage zu stellen, können Qualitätsprobleme nicht mit Papier gelöst werden. «Quality by Design» ist das Stichwort. Der Schwerpunkt muss wieder mehr auf die Ingenieurskunst gelegt werden. Für die Halbleiterproduktion wird beispielsweise eine Wasserqualität verwendet, die in allen Merkmalen ca. drei Zehnerpotenzen hochwertiger ist als die von WFI. Mikrobiologisches Wachstum ist bei diesem Reinheitsgrad nicht möglich, so dass der hohe Aufwand für das mikrobiologische Monitoring in Pharmawassersystemen zumindest fragwürdig erscheint. Beachtenswert ist auch, dass diese Qualität mit klassischen Membran- und Ionenaustauschertechnologien ohne Destillation erreicht wird. Als Werkstoffe kommen fast ausschliesslich Kunststoffe zum Einsatz.

 

Wie können die Kosten reduziert werden?
Bei den Betriebskosten eines Wassersystems stellen Wasserund Energiekosten den grössten Kostenblock dar. Intelligente Lösungen und höhere Wirkungsgrade führen direkt zu Kosteneinsparungen. Im Rahmen der Planung sind überdimensionierte Anlagen ein weit verbreitetes Problem. Das Streben nach maximaler Versorgungssicherheit führt häufig zu Systemen, die den tatsächlichen Bedarf um ein Vielfaches überschreiten. Die geringe Auslastung der Anlagen führt dann zu schlechten Wirkungsgraden und mikrobiologischen Problemen. Deshalb sollten flexible Systeme geplant werden, die mit wenig Aufwand an veränderte Bedarfsmengen angepasst werden können. Ein vielversprechender Ansatz zur Reduktion der Investitions- und Betriebskosten ist die bewusste Verwendung von nur einer Reinstwasserqualität in der gesamten Produktion, wodurch unter anderem ein komplettes Lager- und Verteilsystem eingespart wird. Die Qualität der Planung eines Wassersystems hat einen höheren Einfluss auf die Life-Cycle-Kosten als allgemein angenommen.

Sind bei den Grenzwerten Änderungen absehbar?
Hinsichtlich der physikalisch-chemischen Qualitätsanforderungen an Pharmawasser ist keine weitere Verschärfung zu erwarten. Anders verhält es sich mit den organischen Inhaltsstoffen, die über den TOC-Wert gemessen werden. Da organische Substanzen, sofern sie mikrobiologisch verfügbar sind, als Kohlenstoffquelle für die Mikroorganismen einen wesentlichen Einfluss auf das Verkeimungspotential haben, erscheint der derzeitige Grenzwert von 500 ppb verhältnismässig hoch. Insbesondere da in Anlagen mit einer Umkehrosmosestufe bereits problemlos Werte unterhalb von 50 ppb erreicht werden. Hier ist in absehbarer Zeit eine deutliche Verschärfung der Anforderungen zu erwarten. Ein weiteres Diskussionsthema sind Nanopartikel. Diese werden zunehmend kritischer betrachtet, was über kurz oder lang zu einer Partikelspezifikation für Pharmawasser führen könnte.

Wann ist die Freigabe von Membranverfahren für die WFI-Herstellung durch die EMA zu erwarten?
Seit dem EMA-Experten-Workshop in Strassburg zum Thema «Potential use of Membrane Systems for WFI-production» im März 2011 hat es keine wesentlichen Entwicklungen in diese Richtung gegeben. Dies liegt zum einen an der abwartenden Haltung der pharmazeutischen Industrie und zum anderen an der ablehnenden Haltung der verantwortlichen Protagonisten in der EMA selbst.

Was bietet die Chemgineering ihren Kunden?
Chemgineering hat langjährige Erfahrung mit allen Planungsphasen von Reinstwasserprojekten und eine Vielzahl von namhaften Referenzen. Das Wissen und die Marktkenntnis basieren auf vielen Jahren Berufserfahrung bei führenden Anlagenbauunternehmen. Damit bieten wir unseren Kunden einen Mehrwert, sowohl in der Qualität unserer Planungen als auch bei der Realisierung. Wir konzentrieren uns auf folgende Kriterien:
· Ein Systemdesign unter Berücksichtigung der lokalen Voraussetzungen
· Eine bedarfsoptimierte Planung unter Berücksichtigung zukünftiger Änderungen
· Die nachhaltige Vermeidung einer Biofilmbildung
· Ein schlüssiges und wirksames Sanitisierungskonzept
· Die Konzentration auf Qualität und Verlässlichkeit
· Ganzheitliche überlegungen zur Reduzierung des Ressourcenverbrauchs
· Eine «Total Cost of Ownership»-Betrachtung für den gesamten Lebenszyklus
· Eine risikobasierte Herangehensweise bei der Qualifizierung und Validierung

Darüber hinaus erweitert Chemgineering das Portfolio in Richtung GMP/QS-Auditierung von Bestandssystemen, Fehler-Ursachen-Analysen (RCA), Energie- und Wassermanagement sowie Wartungsplanung.

Jochen Schmidt-Nawrot |Abteilungsleiter Energy & Infra |Chemgineering – The Technology Designers
jochen.schmidt-nawrot@chemgineering.com

Kommentare

Zu diesem Artikel gibt es keine Kommentare

Chemgineering Holding AG | Binningerstrasse 2 | 4142 Münchenstein | T +41 61 467 54 00 | F +41 61 467 54 01 | www.chemgineering.com | info@chemgineering.com