GMP-Qualifizierung von Dosierpumpen
| von Andreas Mäckle, Vertriebsdirektor Industrie IWG, Grundfos
  • Der Prozessmanager eines Pharmaunternehmens wollte eine Verbesserung im Prozessablauf umsetzen; konnte aber für den relevanten Leistungsbereich keine pharmagerechte Dosierpumpe auf dem Markt finden.
  • Gemeinsam mit einem Pumpenhersteller entwickelte der Anwender daher eine pharmagerechte Produkt-Qualifizierung für eine - was die Leistungsparameter angeht - geeignete Dosierpumpe.
  • Der Pumpenhersteller konnte für alle medienberührten Werkstoffe die notwendigen Zertifikate beschaffen; zusätzlich fertigte er einige Teile aus FDA-konformen Edelstahl.

Für die unterschiedlichen Plasmaprotein-Produkte kombinieren die verantwortlichen Prozessmanager spezifische Verfahren zum Isolieren, Hochreinigen und Anreichern (Präzipitation und Adsorption, Tiefenfiltration, Zentrifugierung und Chromatografie) mit Verfahren zur Virusinaktivierung und Viruseliminierung (Pasteurisierung, Virusfiltration). Jedes Fertigungsverfahren berücksichtigt die wesenhaften Unterschiede zwischen den Proteinen. Schlussendlich verändern diese Prozesse die Bedingungen für die Zwischenprodukte so, dass Proteine unlöslich werden und ausfallen (beispielsweise durch Veränderung von Temperatur, Ionenstärke oder Azidität).

Problem erkannt, Lösung gesucht
Bernd Bäthge, Industriemeister im Fachbereich Pharmazie, ist als Prozessmanager zusammen mit der Betriebstechnik zuständig für die sicheren Produktionsabläufe bei der Herstellung von zwei Produktlinien im Geschäftsfeld Inhibitoren. Sein Augenmerk richtet sich dabei nicht allein auf den zuverlässigen Tagesbetrieb; er kümmert sich insbesondere auch um die Weiterentwicklung und Optimierung der Prozessabläufe. Vor etwa fünf Jahren identifizierte er im Prozess zur Produktion von Berinert – ein C1-Esterase-Inhibitor zur Behandlung von HAE (Hereditäres Angioödem), einer seltenen Erbkrankheit – die zum Dosieren eines Fällungsmittels installierte Dosierpumpe als Schwachstelle. Der Einsatz von Schlauchpumpen war zu Beginn der Produktion in den 1980er Jahren Stand der Technik. Mit solchen Pumpen ist es allerdings nicht möglich, zeitlich kontinuierliche Dosiermengen oder kontinuierliche Volumenströme präzise einzustellen; das Personal musste die Pumpen deshalb ständig überwachen. Bäthge suchte daher nach einer anderen Dosierlösung – dies auch vor dem Hintergrund wachsender Anforderungen der Behörden hinsichtlich der Reproduzierbarkeit von Prozessen. Konkret: Er suchte eine Pumpe, die eine einmal gewählte Dosiermenge zeitlich präzise einhält. Zudem musste sie selbstverständlich den Anforderungen eines Pharma-Unternehmens genügen (Dokumentation aller Werkstoffe, pharmagerechte Materialien und pharmagerechte Konstruktion).

Schritt für Schritt zum Optimum
Das stellte sich als nicht trivial heraus: Am Markt fand er entweder Lösungen für den Laborbereich oder Angebote für die Food-Industrie – also Pumpen für sehr kleine oder sehr große Dosiermengen. Der mittlere Förderbereich wurde von diesen Anbietern nicht abgedeckt. Fündig wurde er bei Grundfos: Eine probeweise installierte Dosierpumpe der Baureihe DDI erfüllte die erwarteten Funktionalitäten und Anforderungen. Überzeugend fand Bernd Bäthge insbesondere die Schrittmotor-Technologie. Speziell für das in der industriellen Praxis häufig genutzte impulsgesteuerte Dosieren ermöglicht diese Technologie gute Voraussetzungen: Sobald die gewünschte Dosiermenge pro Impuls eingestellt ist, sorgt die Pumpe für eine nahezu gleichmäßige Zufuhr des Additivs über den gesamten Zeitraum zwischen zwei Impulsen. Die Regelelektronik passt die Hubgeschwindigkeit dem Zeitraum zwischen zwei Impulsen und der eingestellten Dosiermenge pro Impuls an. Dadurch ist ein nahezu kontinuierliches Dosieren gesichert, im Gegensatz zu der üblichen Stoßdosierung bei magnetangetriebenen Membranpumpen. Auch bei kleinen Dosiermengen vermischt sich das Additiv an der Impfstelle gleichmäßig mit dem zu beaufschlagenden Medium.

Hand in Hand mit dem Hersteller
Die gewählte Pumpe wies allerdings ein erhebliches Manko auf: Die Qualifizierung als Pharma-Pumpe fehlte. Statt allerdings eine alternative Lösung zu suchen, entschloss sich Bäthge aufgrund positiver Erfahrungen mit Hygienepumpen der früheren Grundfos-Marke Hilge dazu, gemeinsam mit dem Hersteller eine pharmagerechte Produkt-Qualifizierung für die gewählte Dosierpumpe der Baureihe zu realisieren. Zentraler Punkt für die Qualifikation der Pumpe in die Anlage war, die für den Einsatz in einem Pharma-Unternehmen unabdingbaren Dokumentationen und Materialanpassungen zu erfüllen. Hierzu beschaffte das Pumpenunternehmen für alle medienberührten Werkstoffe die notwendigen Zertifikate. Wichtig war, dass sowohl die medienberührten metallischen wie auch die medienberührten nicht-metallischen Werkstoffe entsprechend FDA-konform sind. Für die medienberührten Bauteile der DME-Baureihe (Dosierkopf / Saugventil / Druckventil = Edelstahl) erfolgte zusätzlich eine Oberflächenmessung. Außerdem mussten der Dosierkopf, das Saug- und Druckventil sowie die Verschraubungen aus einem FDA-konformen Edelstahl gefertigt werden (in der Standardausführung sind diese aus einem Kunststoff gefertigt, der nicht für den Pharmabereich zugelassen ist). Nach diesen Zertifizierungen und Anpassungen war die Dosierpumpe für den Einsatz in einer Pharmaproduktion geeignet.

Positives Fazit auf beiden Seiten
„Der Qualifizierungsaufwand war für CSL Behring wie auch für Grundfos recht hoch – das Ergebnis rechtfertigt den Aufwand aber“, resümiert Bäthge. Sein Unternehmen konnte den Behörden am Ende des Projektes einen sicheren, reproduzierbaren Prozess vorweisen – und der Pumpenhersteller verfügt nunmehr über eine pharmagerechte Dosierpumpe. Die in der Produktion beschäftigten Mitarbeiter sind mit der Lösung zufrieden, wie Bäthge berichtet: „Bei den Schlauchpumpen mussten sie regelmäßig überprüfen, ob die Dosiermenge korrekt eingestellt ist und der Prozess mit dem benötigten Fällungsmittel versorgt wird. Die neuen Dosierpumpen arbeiten hingegen zuverlässig und vollautomatisch ohne jede Kontrolle. Die Kollegen müssen nur noch sicherstellen, dass der Vorlagebehälter mit dem Fällungsmittel stets gut gefüllt ist.“ Und weiter: „Die Prozesssicherheit ist mit den neuen Dosierpumpen höher, der Personalaufwand geringer. Die Mitarbeiter können sich verstärkt anderen Überwachungsaufgaben in der Produktion widmen.“ Mittlerweile wurden die pharmagerechten Modifikationen auch für Pumpen der Baureihe DME umgesetzt, da der Pharmaproduzent aufgrund von erweiterten Produktionskapazitäten auch eine leistungsstärkere Dosierpumpe benötigte.

Brau Beviale 2015 Halle 7 – 561

 

ZUR TECHNIK
Digital Dosing

Im Gegensatz zu herkömmlichen Kompakt-Dosierpumpen mit ihrer traditionellen Hublängenverstellung können Digital Dosing-Dosierpumpen wie die DDI stets mit voller Hublänge arbeiten. Die Veränderung der Dosiermenge erfolgt allein über die Hubfrequenz und Variation der Hubgeschwindigkeit. Insbesondere im kontinuierlichen Betrieb bietet die Schrittmotorsteuerung mit konstanter Hublänge ein nahezu pulsationsfreies Dosieren ohne Druckspitzen. Das so realisierte sanfte Dosieren ermöglicht – bedingt durch die harmonisierte Ventilkinematik – nicht nur eine optimale Dosiergenauigkeit; sondern aufgrund der geringeren mechanischen Belastung auch eine erhöhte Lebensdauer der Membran und der gesamten Dosieranlage. Herkömmliche Dosierpumpen produzieren hingegen Druckstöße bis zum 2,5-fachen des Betriebsdruckes, was den Membranverschleiß erhöht (typische Ausfallursache).

 

 

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