Reinstwasser

abgEspeckt

10.02.2006 k

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Eines ist unumstritten: Wasseraufbereitungsanlagen für kritische Anwendungen wie zum Beispiel Parenteralia müssen sehr hohen Validierungs-, Qualitäts- und Sicherheitsmaßstäben entsprechen. Bei pharmazeutischer Wasseraufbereitung ist die Anwendung, für die das Wasser eingesetzt wird, ausschlaggebend. Eine kritische Anwendung wäre zum Beispiel eine Biotechnologieanlage, die Wasser kontinuierlich braucht, oder Highly Purified Water-Anlagen mit extrem niedrigen mikrobiologischen Grenzwerten. Um das Verkeimungsrisiko möglichst gering zu halten, sollten solche Anlagen grundsätzlich heißwassersanitisierbar sein. Aus diesem Grund sind sie normalerweise in Edelstahl gefertigt und verfügen in aller Regel über aufwendige Steuerungen.

Doch nicht immer muss ein Maximum an Funktionen und mikrobiologischer Sicherheit erbracht werden. Denn: Dieses Maximum kostet die Unternehmen bares Geld. Kernfrage ist deshalb: Wie viel Technik und wie viel Validierung ist tatsächlich notwendig? Bei einer richtigen Bewertung des Einsatzes der Anlage kann beispielsweise bei weniger kritischen Anwendungen – wie etwa Wasser für primäre Spülzwecke, einer Voraufbereitung für WFI-Destillen oder Wasser für die Kosmetik-Industrie – der Schluss gezogen werden, dass es sich lohnt, in eine weitaus weniger komplexe Anlage zu investieren mit vereinfachter Steuerung, weniger Betriebsmodi und „schlankerer“ Validierung. Ein Trend, für den die Industrie heute einen festen Begriff einsetzt „Lean Compliance“.:
Dahinter verbirgt sich der Gedanke, die behördlichen Vorgaben zu berücksichtigen – und zwar genau in den Punkten, die tatsächlich einer kritischen Betrachtung bedürfen. Lean Compliance ist damit ein moderner Begriff dafür, den Validierungsaufwand dem Grad des Risikos anzupassen. Ziel einer Risikoanalyse ist es, zunächst die kritischen Bereiche zu identifizieren, die analysiert und beobachtet werden müssen. Der Schwerpunkt der Validierung wird anschließend exakt auf diese kritischen Bereiche gelegt. Bereiche und Funktionen, die als nicht kritisch bewertet werden, benötigen weniger Validierung, also auch weniger Aufwand. Das spart Kosten.
Den Kerngedanken der heutigen Lean Compliance hat die FDA vor zwei Jahren durch die bedeutende Initiative „Pharmaceutical cGMPs for the 21st Century: A Risk-Based Approach“ ins Leben gerufen. Die FDA erkennt damit an, dass es aus Kapazitätsgründen nicht möglich ist, alle Produkte und Produktionsstätten gleichmäßig intensiv zu beobachten. Eine strenge, systematische Vorgehensweise, die auf Risikoerkennung basiert, ermöglicht eine effektivere Arbeitsweise. Weiterhin erkennt die FDA, dass bedeutende Schritte in der Verfahrenstechnik stattgefunden haben und dass diese technologischen Fortschritte bei der Regulierung der Produktqualität zur Anwendung kommen. Moderne Wissenschaft und Technologie leisten somit heute bereits wichtige Hilfestellung bei der Risikoerkennung, zum Beispiel durch PAT-Initiativen.

Ein Blick in die Praxis

Sind wir mal ehrlich: Pharmazeutische Wasseranlagen werden häufig eher durch die mitgelieferte Menge von Papier bemessen statt durch die eigentliche Anlagenleistung oder den Preis. Ein wesentlicher Aspekt und Vorteil der „schlanken Validierung“ ist hier, dass die Qualifizierungsdokumente des Lieferanten direkt vom Endkunden übernommen werden, anstelle das Rad immer wieder aufs Neue zu erfinden. Statt alle Funktionen einer Anlage gleichmäßig intensiv zu testen, werden bei Anwendung von Lean Compliance die kritischen Bereiche mit entsprechend hohem Aufwand, weniger kritische Funktionen dagegen mit ausreichend viel Aufwand getestet. Eine Vorgehensweise, die positiv zu Buche schlägt, denn das Pharmaunternehmen spart durch den reduzierten Validierungsaufwand erheblich Zeit und Personal ein.

Vier Schritte zum Reinstwasser

Standardisierte, kompakte Wasseraufbereitungsanlagen haben entgegen individuell montierten Anlagen folgende Vorteile: weniger Risiko bei der Anlieferung, Zeitersparnis bei der Installation und eine bessere Dokumentation. Und: Sie sind bereits in weiten Teilen vorqualifiziert und setzen GMP-Ansprüche um.

GMP-Bestimmungen sind nicht immer eindeutig. Um sich weitestgehend abzusichern, wählen Pharmaunternehmen deshalb oft ein Maximum an Sicherheit, was bei kritischen Anwendungen auch absolut richtig ist. Konjunkturstau und globaler Wettbewerb zwingen die Industrie jedoch immer stärker in den Preiskampf – die Suche nach kostengünstigen Lösungen, die dennoch den geforderten Ansprüchen genügen, wird immer stärker. Lean Compliance, Kostenbewusstsein und Qualitätsanspruch finden sich zum Beispiel in der modularen Wasseraufbereitungsanlage Quattro-S wieder. Die Anlage erzeugt Aqua Purificata und wurde speziell für Anwendungen konzipiert, die weniger kritisch sind. Der Anwendervorteil liegt in Kosteneffizienz, hochwertigen Komponenten mit vereinfachter Steuerung, einem schlanken Validierungsumfang und schneller Projektabwicklung. Technisch kombiniert die Anlage vier Wasseraufbereitungstechnologien: Enthärtung, Filtration, Umkehrosmose und Deionisation.
Das Grundkonzept der Quattro basiert auf guter Ingenieurpraxis, insbesondere hinsichtlich dem Vermeiden von mikrobiologischer Kontamination. Beispielsweise ist die Enthärtung als paralleler Duplex-Enthärter ausgeführt, damit die Behälter ständig durchströmt sind. Durch ein Dreiwegeventil für den Lagertank in Zusammenhang mit einem Vorlagetank wird sichergestellt, dass das Wasser in ständiger Rezirkulation innerhalb der Aufbereitungsstufen in der Anlage ist, was wiederum die Verkeimungsgefahr erheblich reduziert. Die Verrohrung wurde mit kurzen Verbindungsstücken auf die Minimierung von Toträumen hin optimiert. Vier wesentliche Verfahrensschritte geben der Anlage ihren Namen:

  • Schritt 1 ist die Enthärtung mit Hilfe einer Doppelenthärtungsanlage zur Vorbehandlung des Speisewassers. Kontinuierliche Resthärteüberwachung mittels Härtesensoren optimiert die Kapazität der Enthärter, reduziert den Salzverbrauch und damit die Betriebskosten.
  • Schritt 2 ist eine Filtration mit Hilfe einer 5-µm-Filterkartusche zur Entfernung von Partikeln oder alternativ mit einer Aktivkohlekartusche.
  • Schritt 3 ist die Entsalzung durch Umkehrosmose, wobei energie- und rückhaltungseffiziente Membranen über 95% der gelösten Stoffe und Organik sowie der Partikel zurückhalten.
  • Schritt 4 ist die Restentsalzung, wobei das System die CEDI (Continuous Electro Deionisation)-Technologie einsetzt. CEDI ist eine Ionenaustauschtechnologie, die auf kontinuierlicher Regeneration durch ein elektrisches Feld beruht und keine Regenerationschemikalien benötigt.

Die modulare Anlage verfügt über eine moderne Mikroprozessorsteuerung, kombiniert mit einem farbigen, berührungsempfindlichen Bildschirm, der neben einer Anlagenübersicht den Betriebsstatus und die Parameter wie auch die Alarme zentral anzeigt.

Das Modell Quattro-S wird mit einem Qualifizierungspaket geliefert. Die Unterlagen beinhalten Stücklisten, Designspezifizierungen, die belegen, dass die Auslegung geeignet ist, sowie IQ- und OQ-Protokolle für die Verifizierung der korrekten Montage und des ordnungsgemäßen Betriebs. Ein Werksabnahmeprotokoll (FAT) belegt, dass die Funktionen der Anlage vor Verlassen des Werks geprüft wurden, um so das Risiko von Fehlfunktionen vor Ort zu reduzieren.
Die Produktwasserqualität dieser Anlage entspricht bzw. übertrifft sogar die Anforderungen von USP und Ph Eur Aqua Purificata. GMP erfordert, dass die Anlagenkomponenten nach schriftlichen Anweisungen gereinigt, in Stand gehalten und in angemessenen Intervallen sanitisiert werden können. Um den Aufwand für den Anlagenbetreiber zu minimieren, wurden Diagnosefunktionen und Wartungshilfen in der Steuerung vorprogrammiert. Die Steuerung der Quattro berechnet und überwacht beispielsweise den Flux über die Umkehrosmosemembranen, damit für den Betreiber ersichtlich wird, wann eine chemische Reinigung erforderlich ist. Dies stellt sicher, dass die Reinigungen in angemessenen und effizienten Intervallen durchgeführt werden. Da die Reinigungsmethoden bereits durch die Mikroprozessorsteuerung vorgegeben sind, wird sicher gestellt, dass dem korrekten Vorgehen gefolgt wird – und das verringert das Risiko von Fehlern und fungiert somit wie ein eingebautes SOP.

Kosten sparen

Richtig ist: Durch den hohen Standardisierungsgrad wird die Qualifizierung vereinfacht. Die Anlage hat viele verfahrenstechnische Optionen, die in der Anzahl jedoch nicht unbegrenzt sind. Bei einer speicherprogrammierbaren Steuerung – wie sie üblicherweise in pharmazeutischen Anlagen eingesetzt wird – sind die Optionen nie begrenzt, weil die Steuerung immer angepasst werden kann. Eine Mikroprozessorsteuerung vereinfacht dagegen den Validierungsaufwand, weil die Software nicht ohne weiteres abgeändert werden kann.

Die Mikroprozessorsteuerung der Quattro wurde nach GAMP entwickelt und fällt unter GAMP Kategorie 2. Betriebsparameter können via Bedienoberfläche direkt am Bildschirm eingegeben werden, im Grundsatz aber sind keine Programmänderungen möglich. Daher ist es bei der Validierung nur notwendig, die Software-Version und die Konfiguration zu protokollieren und die Funktion hinsichtlich der Benutzeranforderungen zu überprüfen. Da die Software bei der Produktentwicklung ausführlich getestet wurde, sind wiederholte Tests für die einzelne Anlage überflüssig. Auch hier schlagen sich wesentliche Einsparungen in der Qualifizierung nieder. Die Dokumentation der Master-Software kann eingesehen und auditiert werden, wird aber nicht für jede neue Anlage aufs Neue überprüft. Darüber hinaus kann der Umfang des FAT und der OQ angepasst werden, damit nur kritische Parameter und Funktionen geprüft werden.

Auf die Werkstoffe kommt es an

GMP erfordert, dass die verwendeten Materialien, die mit dem Produktwasser oder dem pharmazeutischen Erzeugnis selbst in Kontakt kommen, diese weder verändern noch Stoffe hinzufügen oder herausnehmen und so die Sicherheit, die Reinheit oder andere Eigenschaften des Erzeugnisses beeinflussen. Die Wasserqualität, die nach USP bzw. Ph Eur vorgeschrieben ist, wird nach der CEDI-Aufbereitungsstufe erreicht. In den vorherigen Aufbereitungsstufen werden Kunststoffe hoher Qualität sowie Edelstahl verwendet. Hier ist eine Rückverfolgbarkeit der betreffenden Zusammensetzung nicht notwendig, da die Materialien nicht für die Produktqualität kritisch sind. Das System verfügt über eine produktseitige Verrohrung in Edelstahl mit vollständiger Materialrückverfolgbarkeit.

Heftausgabe: Januar-Februar 2006
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Über den Autor

Tanja Löhe , Market Manager Global Pharmaceutical Group, Elga Process Water
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