Materialschleuse mit H2O2-Dekontaminationsprozess und integrierter Katalysatortechnologie

Sichere Dekontamination in der Schleuse

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24.01.2018 Wasserstoffperoxid wird in der pharmazeutischen Industrie zur Dekontamination eingesetzt. Das äusserst reaktive Oxidationsmittel darf jedoch nicht mit Mensch, Reagenzien oder pharmazeutischen Produkten in Kontakt kommen.

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Entscheider-Facts für Betreiber und Planer

  • Materialschleusen zwischen Reinraumbereichen werden immer wichtiger.
  • In die Materialschleusen Skanfog Sara wurde ein schneller und sicherer H2O2-Dekontaminationsprozess integriert.
  • Der Prozess verwendet moderne Katalysatoren und ein energieeffizientes Lüftungskonzept
Materialschleuse_preview_1

Die Materialschleusen werden für den kontrollierten Transfer von Produkten, Werkstoffen und Ausrüstung in einen Reinraum höherer Reinheitsklasse eingesetzt.

Materialschleusen mit eingebautem Katalysator sind hier eine elegante Lösung.

Um Wasserstoffperoxid (H2O2) effizient und sicher abzubauen, werden bei Skan eigens dazu entwickelte Katalysatoren eingesetzt. Die metallbasierten, nano-strukturierten Katalysatoren sind auf einem stabilen und wasserrückhaltenden Substrat aufgebracht und werden beispielsweise in dekontaminierbaren Materialschleusen eingesetzt.

Zwei Trends sorgen für eine erhöhte Nachfrage solcher Materialschleusen. Zum einen müssen immer mehr biotechnologisch entwickelte Pharmazeutika und Arzneimittel aseptisch hergestellt werden, da die pharmazeutischen Produkte nicht endsterilisiert werden können, wodurch die Anforderungen bei der aseptischen Produktion steigen. Zum anderen zeichnet sich die Entwicklung von patientenspezifischen, individuell angefertigten Produkten ab, welche häufig auch unter aseptischen Bedingungen produziert werden müssen.

Die integrierte Katalysatortechnologie ermöglicht den effizienten Abbau von H2O2 sowie einen Betrieb mit Zu- und Abluft, unabhängig von der Reinraumlüftungsanlage. Das Luftführungskonzept ist energie- und kosteneffizient.

Materialschleusen mit integriertem Dekontaminationsprozess

In die Materialschleuse Skanfog wurde ein schneller und sicherer H2O2-Dekontaminationsprozess integriert. Sie wird für den kontrollierten Transfer von hitzeunbeständigen Produkten, empfindlichen Werkstoffen und Ausrüstung in einen Reinraum höherer Reinheitsklasse eingesetzt und dient in Pharmabetrieben als Barriere zwischen Reinräumen mit unterschiedlichen Reinheitsklassen. Die Materialschleuse eignet sich auch für das aseptische Einbringen von Material in einen Pharma-Isolator oder RABS.

Die Materialschleuse ist für verschiedene Reinraumklassen geeignet. Die Edelstahlkonstruktion kann mit ihrem modularen Aufbau an die Anforderungen der Kunden angepasst werden und ist auf maximale Prozesssicherheit ausgerichtet. Auch in bestehenden Gebäuden kann die Schleuse nachgerüstet werden.

Sicherer Prozessablauf beim Materialtransfer

Katalytischer Konverter_preview

Die Abluft durchströmt für den H2O2-Abbau ein Katalysatormodul, das sich durch einen vergleichsweise geringen Druckverlust auszeichnet.

Die Materialschleuse ist mit zwei pneumatisch gedichteten und gegenseitig verriegelten Schleusentüren aus Sicherheitsglas ausgestattet, welche sensorisch überwacht werden. Die Beladung mit Material erfolgt von der Seite mit der geringeren Reinraumklassifizierung (z.B. ISO 8), die Tür zur Seite mit der höheren Reinraumklassifizierung (z.B. ISO 6) ist dabei geschlossen.

Nach der Beladung mit dem zu schleusenden Material kann der Transfer in einem vollautomatisierten und validierten Dekontaminationsprozess starten. Vor dem Start des Dekontaminationsprozesses wird ein automatischer Druckhaltetest durchgeführt, um die Dichtigkeit der Schleuse zu verifizieren.

Die Dekontaminationstechnologie beruht auf der Zerstäubung von flüssigem H2O2 mit definierter Konzentration. Zwei Düsen in den Kammerecken sprühen einen Nebel mit sehr fein verteilten Tröpfchen auf die Innenwände der Kammer, das zu schleusende Material oder Produkt und den Schleusenraum. Die dadurch erreichte komplette Abtötung einer 106 Population Geobazillus Stearothermophilus in einem vollautomatisierten Dekontaminationsprozess ist vollumfänglich validiert und reproduzierbar.

Nach der Dekontamination wird das H2O2 über das Lüftungskonzept aus der Kammerluft ausgespült. Die Kammerluft wird dabei über einen Katalysator geführt, der das H2O2 in Wasser und Sauerstoff zersetzt. Nach der Belüftung kann die Tür von der reineren Seite aus geöffnet und das geschleuste Material sicher entnommen werden.

Katalysator aus hochporösem Substrat sorgt für geringen Druckverlust

Während herkömmliche Katalysatoren auf einem festen Trägermaterial aufgetragen werden, besteht der hier verwendete Katalysator aus einem hochporösen keramischen Substrat, welches mit katalytisch aktiven Nanopartikeln aus Metall beschichtet ist. Dieses zeichnet sich durch ein großes Verhältnis zwischen Oberfläche und Volumen aus, wodurch eine optimale katalytische Wirkung erreicht wird. Die Nanostruktur verstärkt zusätzlich die katalytische Wirkung und sorgt für einen erhöhten Umsatz beim Abbau des Wasserstoffperoxids.

Das Materialsystem ist kraftschlüssig in einem aus Edelstahl gefertigten Modul gepackt. Im Vergleich zu herkömmlichen Katalysatoren ist der Druckverlust, der beim Durchströmen der Abluft durch das Katalysatormodul entsteht, um den Faktor Fünf geringer. Die Kombination aus nanostrukturiertem, katalytisch aktiven Material, dem porösen Trägersubstrat und der Packungsdichte sorgt für eine hohe Energieeffizienz. Denn die Prozesszuluft, welche aus dem umgebenden Raum entnommen wird, kann nach der katalytischen Reaktion als Abluft in den gleichen Raum zurückgeführt werden. Dadurch arbeitet die Schleuse unabhängig von einem sonst aufwendig zu installierenden Reinraum-Luftführungssystem. Da kein separater Abluftstrang benötigt wird, hat die Schleuse weniger Schnittstellen, ist einfacher zu installieren und kann flexibler eingesetzt werden.

Heftausgabe: Februar 2018
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Über den Autor

Dr.-Ing., Dureid Qazzazie, Product Manager; Mustafa Andisha, Application Development Engineer, Skan
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