Isolator im Containment

Eine der technischen Möglichkeiten des Containment sind Isolatoren. (Bild: afishman64 – AdobeStock)

| von Redaktion

Beim Containment gilt es bei der Verarbeitung reaktiver oder toxischer Substanzen deren Austritt zu verhindern und dadurch Personal sowie Umgebung vor Kontaminationen zu schützen. Neben der Sicherheit des Personals spielt auch die Wirtschaftlichkeit des Prozesses eine Rolle. Wenn es sich um eine teure Substanz handelt, kann der Verlust von wenigen Gramm Wirkstoff auch den Verlust eines drei- bis vierstelligen Euro-Betrags bedeuten.

Die Nutzung von Containment-Lösungen dient der Vorbeugung von Kontaminationen in drei Richtungen: die des Produkts durch den Bediener, des Bedieners durch das Produkt und Kreuzkontaminationen zwischen verschiedenen Produkten. Neben dem Sicherheitsaspekt für die Arbeiter an der Produktionsstätte und wirtschaftlichen Einbußen durch Substanzverlust, trägt der Verbraucherschutz ebenfalls zur Notwendigkeit eines Containment-Systems bei. Durch ein geeignetes Containmentkonzept kann sichergestellt werden, dass Produkte in der Nahrungsmittelindustrie für Allergiker geeignet sind und keine Kreuzkontaminationen durch einen vorangegangenen Prozess stattgefunden haben. Örtlich getrennte Produktionslinien etwa kommen für viele Betreiber nicht in Frage, da eine Kombination aus Platzmangel und der seitens der Verbraucher geforderten Vielfalt an Nahrungs- und Genussmitteln es nötig macht, auf ein und derselben Linie im Wechsel mehrere Produkte herzustellen.

Wie wird die Wirksamkeit von Containment gemessen?

Die Effizienz des Containments wird maßgeblich durch zwei Klassifizierungen angegeben: das „Occupational Exposure Band“ (OEB) und das „Occupational Exposure Limit“ (OEL). Die OEB-Angabe beschreibt die Toxikologie des reinen Stoffs und das OEL die durchschnittliche Konzentrationsbelastung des Personals durch den Wirkstoff während einer 8-h-Schicht.

 OEB- und OEL-Klassifizierungspyramide
Die von Richard Denk entwickelte Containment-Pyramide zeigt den Zusammenhang zwischen OEB und OEL und die Klassifizierung in sechs Stufen. (Bild: Skan)

Ein Beispiel: OEB-5, der aktuelle Standard vieler Applikationen entspricht einer Belastung – und damit einem OEL – von weniger als 1 µg/m3. Würde man dies auf die Größe des Empire State Buildings in New York hochrechnen, so dürfte sich im gesamten Gebäude nicht mehr als der zwanzigste Teil eines Teelöffels des Wirkstoffs befinden.

Problematisch wird es jedoch, wenn einzelne Unternehmen eigene Standards entwickeln. Deren Anforderungen liegen teils über denen, die eine OEB-5-Lösung erfüllt. Um nur ein Beispiel zu nennen: Bei Roche trägt das Äquivalent zu OEB-5 den Namen 3B. Ohne einheitliche Standards lassen Prozesse sich schwerer vergleichen und es entstehen womöglich Falschinformationen.

Wie wird die Wirksamkeit von Containment dokumentiert?

Während OEB und OEL in der Regel Containment-Ziele konkretisieren, sind für die Messung der Wirksamkeit von Containment-Systemen sowie der Dokumentation der Wirksamkeit dieser Anlagen Messungen notwendig. Die Smepac-Systematik (Standardized Measurement for Equipment Particulate Airborne Concentrations) ist eine Methode mit der die Konzentration der Partikel gemessen wird, die aus einer Anlage austreten. Sie legt die wiederholbaren Testprozesse und -parameter fest, die benötigt werden, um verschiedene Containment-Prozesse in einem Werk zu beurteilen und Vergleiche zu ermöglichen.

Das akzeptierte Testverfahren nutzt Laktose eines definierten Gütegrads (andere Substanzen sind möglich), setzt die Ausrüstung in einer bestimmten Umgebung ein (Feuchtigkeit, Temperatur, Anzahl der Luftaustausche) und platziert die festgelegten Probenehmer an verschiedenen Positionen. Der Test umfasst die Durchführung des vorgesehenen Arbeitsgangs und das Sammeln von Luft (über die Filter der Probenehmer) über 15 min. Die Analyse der Filter ergibt die Menge an Laktose in einer gemessenen Luftmenge, was der Containment-Leistung der Ausrüstung entspricht. Da der Test über eine Durchschnittszeit von 15 min läuft, nennt sich diese Leistung STTWA (Short Term Time Weighted Average, kurzzeitgewichteter Mittelwert). Es ist wichtig zu beachten, dass dieses Verfahren die Gesamtmenge an entweichendem Pulver erfasst.

Bei der Arbeit mit potenten Wirkstoffen ist oftmals nur ein kleiner prozentualer Anteil des Pulvergemisches aktiv, während der Rest Trägerstoff ist. Es ist darum wichtig zu unterscheiden, ob eine intermittierende Exposition vorliegt, die beispielsweise beim Andocken eines Behälters mit Rohstoffen an ein Wirbelbett entsteht, oder eine dauerhafte Exposition beispielsweise von einer Tablettenpresse ausgeht, die nicht vollkommen sicher ist.

Arbeiter mit Schutzmaske
Containment-Richtlinien sollen unter anderem den Arbeitsschutz des Personals sicherstellen. (Bild: Gecko Studio – AdobeStock)

Die korrekte Durchführung von Containment-Expositionsmessungen ist der Schlüssel zur sicheren Handhabung hochgefährlicher pharmazeutischer Substanzen. Die Firma Fette Compacting hat ein Containment Guard Verfahren für die Expositionsmessung an einer Tablettenpresse entwickelt, diese Methode basiert auf der bekannten ISPE-Richtlinie (International Society for Pharmaceutical Engineering). Die Richtlinie wurde speziell für die Anwendung an Tablettenpressen deutlich genauer spezifiziert, um wiederholbare und vor allem vergleichbare Messungen zu ermöglichen Die Grundlage für die Zertifizierung ist ein standardisiertes Testverfahren, bei dem auf Basis der Smepac-Richtlinie die Rückhalteleistung der Gesamtanlage inklusive der Prozess- und Sicherheitsausstattung ermittelt wird.

Weitere Faktoren beim Containment Guard sind die Positionierung der Mess-Sonden, der Aufenthaltsort der Bediener während des Messvorgangs, die Anzahl der Tablettenmuster und die möglichen Betriebszustände, inklusive potenzieller Fehlersituationen. Dieses erweiterte Verfahren ermöglicht eine reproduzierbare Bewertung speziell für Containment-Tablettiersysteme. In der Folge sinkt der Aufwand von Pharmaproduzenten für die Einrichtung, den Testaufbau und eventuelle Nachbesserungen vor der Inbetriebnahme. Nach erfolgreicher Prüfung erhalten die Anlagen das Containment Guard-Zertifikat. Die Stufen des Zertifikats orientieren sich an den OEB-Grenzwerten der Containmentpyramide und den Werten für die erlaubte tägliche Exposition (PDE). Die Messprotokolle bilden die Grundlage für die Risikobeurteilung seitens der Betreiber und reduzieren auch den laufenden Aufwand nach der Inbetriebnahme der Anlage deutlich.

Wie sieht Containment in der Praxis aus?

Arbeiter in Schutzkleidung an Anlage
Welche Containment-Lösung für eine spezifische Anwendung besser geeignet ist, hängt von vielen Parametern ab. (Bild: Ivan Traimak – AdobeStock)

Bei der Betrachtung einer Anlage und ihrer Komponenten wird klar, dass Containment vor allem eine Frage der Schnittstellen bzw. deren Vermeidung ist. Denn jeder Übergang zwischen einem Bauteil und dem nächsten ist eine potentiell undichte Stelle. Eine für die Anwendung passende und wirtschaftliche Containment-Lösung auszuwählen erfordert Know-how. Beispielsweise um die Frage zu beantworten, ob der Prozess klassisch in Edelstahl oder aber mit Single-Use-Technik aufgebaut werden soll. Denn neben fest installierten Isolatoren und Produktionssystemen, die nach Gebrauch gereinigt werden müssen, lassen sich komplette Prozesse inzwischen auch mit flexiblen Foliensystemen aufbauen, die nach der Nutzung nicht gereinigt, sondern entsorgt werden. Betreiber, die ihre Komponenten wiederverwenden möchten, müssen diese zuverlässig reinigen. Auch hier stehen dann wieder zwei Möglichkeiten beziehungsweise Philosophien bereit: Alles ausbauen und säubern oder inline reinigbare Systeme realisieren. Alle Varianten haben Vor- und Nachteile. Welche Lösung für eine spezifische Anwendung besser geeignet ist, hängt von vielen Parametern ab – etwa den Produkteigenschaften, den Produktionsvolumina oder wirtschaftlichen Überlegungen. Im regulierten Umfeld der Pharmaproduktion kommt dazu, dass jede Änderung am Prozess eine Neuvalidierung erfordert – ein Aufwand, den die Pharmazeuten zu vermeiden suchen.

Unternehmen haben beim Thema Containment eine Auswahl an Möglichkeiten, zwischen denen sie entscheiden müssen welche für ihre individuelle Produktion geeignet sind. Dabei gilt grundsätzlich, die Menge der aus der Produktionsanlage austretenden Substanzen verschwindend gering zu halten. Vornehmlich für die Gesundheit der Arbeiter und im Falle von ungefährlichen Substanzen aufgrund der Wirtschaftlichkeit.

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