Sanitisierungskonzepte in der Pharmaindustrie

Sanitisierung bezeichnet die Reduzierung von Mikroorganismen auf Oberflächen oder in Flüssigkeiten auf ein sicheres Niveau, das als gesundheitlich unbedenklich gilt. Anders als bei der Sterilisation, die eine vollständige Keimfreiheit anstrebt, reduziert die Sanitisierung die Dichte der Mikroorganismen lediglich auf ein akzeptables Maß und wird vor allem in Bereichen eingesetzt, in denen eine vollständige Sterilität nicht notwendig ist, wie in der Lebensmittelverarbeitung oder Gastronomie. Methoden zur Sanitisierung können chemische Mittel, wie Desinfektionsmittel, oder physikalische Verfahren, wie Hitze, umfassen.

Besonders die für das Enthärten verwendeten Ionenaustauscherharze sind in der Praxis aufgrund ihrer großen Oberfläche als Risikoquelle für Verkeimung und Biofouling bekannt. Neben den etablierten chemischen Desinfektionsmitteln wie Chlor und Peroxid oder der thermischen Sanitisierung stehen nun für diese Aufbereitungsstufe auch Produkte auf Basis von Chlordioxid zur Verfügung. Diese, beispielsweise in Form des Produkts Sanisal P, ermöglichen Anlagenbetreibern größere Flexibilität bei der Durchführung von Sanitisierungen im laufenden Betrieb. Eine Modifikation des Systems ist nicht notwendig.

Die Sanitisierung bewirkt eine weitgehende oder sogar vollständige Keimreduktion, wobei letzteres nicht gewährleistet werden kann. Sie dient somit auch der Prävention und kommt in regelmäßigen Intervallen oder bei Überschreiten der Grenzwerte zur Anwendung. In der pharmazeutischen Industrie sind die Heißwasser-Sanitisierung bei einer Temperatur von 80 bis 85 °C und die Kaltsanitisierung von Lager- und Verteilsystemen mit Ozon die am weitesten verbreiteten Methoden. Auch die Desinfektion des Rohwassers oder der einzelnen Aufbereitungsstufen fällt unter den Begriff Sanitisierung. Die am häufigsten verwendeten Biozide zur chemischen Anwendung sind Wasserstoffperoxid, Chlor oder Peressigsäure.

In der pharmazeutischen Wasseraufbereitung stellt das Enthärten die größte Herausforderung für das Sicherstellen hygienischer Reinheit dar. Die Ionentauscherharze haben eine sehr große Oberfläche. Da die Enthärtung im Gegensatz zur Elektrodeionisation im neutralen pH-Bereich erfolgt und alle im Rohwasser enthaltenen Nährstoffe noch vorhanden sind, herrschen günstige Bedingungen für die Bildung sowie das Wachstum von Biofilmen. Die Anwendung von Heißwasser mit einer Temperatur über 80°C wird daher in Übereinstimmung mit den Regelwerken auch zur Sanitisierung von Enthärtern angewandt.

In der modernen Wasseraufbereitung kommt neben den genannten Chemikalien verstärkt Chlordioxid (ClO₂) als Desinfektionsmittel zum Einsatz. Dieses verfügt neben einem weiten pH-Bereich von 6 bis 9 auch über eine sehr gute Reinigungswirkung. Bei einem pH-Wert von 7,5 ist es etwa 20- bis 30-mal besser als Chlor. Denn Chlordioxid kann auch Biofilme durchdringen und abbauen. Im Gegensatz zu Chlor bildet es keine Nebenprodukte wie Trihalomethane (THM). Die Anwendung dieses Desinfektionsmittels war allerdings bisher dadurch limitiert, dass es nicht gelagert werden kann, sondern unmittelbar vor Ort herzustellen ist.

Diese Nachteile erübrigen sich durch Sanisal P. Es enthält Vorstufen von Chlordioxid und wird wie konventionelles Regeneriersalz in den Soletank eingefüllt. Durch eine chemische Reaktion entsteht dort Chlordioxid. So erfolgt bei jeder Regeneration zugleich eine Desinfektion des Enthärters. Demnach erfolgen die Anwendung und das Ausspülen bei jeder Regeneration im normalen Betriebszyklus des Enthärters, so dass keine zusätzliche Unterbrechung erfolgt. Der Soletank ist permanent durch Chlordioxid geschützt und eine zusätzliche Desinfektion ist nicht erforderlich.

Das Monitoring einer Anlage zur Herstellung von Aqua Purificata (AP) bei einem Schweizer Pharma-Hersteller zeigte regelmäßig erhöhte Keimzahlen nach erfolgter Enthärtung. Der Grenzwert für Trinkwasser nach Schweizer Lebensmittelbuch wurde dadurch mehrmals überschritten. Die Anwendung von Hypochlorit brachte zwar eine Verbesserung. Den manuellen Gebrauch und die Handhabung sowie die Lagerung von Chemikalien empfand der Betreiber allerdings als nachteilig. In dieser Anlage wurde über einen Zeitraum von mehr als sechs Monaten Sanisal P im laufenden Betrieb getestet. Die Regeneration des Enthärters erfolgte zweimal pro Woche – montags und donnerstags. Zeitgleich wurden Keimzahlproben entnommen und analysiert.

In den einzelnen Versuchsabschnitten kamen unterschiedliche Dosierungen zum Einsatz. Im ersten Durchlauf ergab sich eine Konzentration von rund 10 mg/l ClO₂ im Soletank. Dies führte zu einer Stabilisierung der Keimzahlen auf Werte von 200 bis 300 KBE/ml. Auch nach einer längeren Zeit wurde dieser Gehalt nicht unterschritten. Die Proben von Montag lagen aber tendenziell höher als die Proben von Donnerstag. Im zweiten Versuchsabschnitt kam ein höher dosiertes Produkt zum Einsatz, so dass die Chlordioxid-Konzentrationen im Soletank auf 20 bis 30 mg/l anstiegen. Daraufhin sanken die Keimzahlen auf Werte um 100 KBE/ml ab. Diese blieben auch zum Ende des Versuches stabil, obwohl die Chordioxid-Konzentrationen im Verlauf dessen auf einen Gehalt von 10 mg/l zurückgingen.

In einer zweiten Anwendung erfolgte die Erprobung von Chlordioxid in einem System, das zuvor einmal pro Woche mit Heißwasser sanitisiert wurde. In diesem Fall sollten die Anzahl der Betriebsunterbrechungen und der Aufwand an thermischer Energie reduziert werden. Der Betreiber wollte jedoch auf eine wöchentliche Sanitisierung nicht verzichten.

Wie bereits in Vorversuchen zeigte sich auch hier, dass nach der Anwendung von Chlordioxid praktisch keine Unterschiede in der Keimzahl vor und nach Enthärter festzustellen waren. Alle aufgenommenen Messwerte bewegten sich im normalen Toleranzbereich der Rohwasserqualität. Das Produkt Sanisal P hat auch in diesem Fall die Anforderungen während und nach dem Versuchszeitraum erfüllt.

Wasseraufbereitungssysteme mit kurzer beziehungsweise unregelmäßiger Betriebszeit sind bekanntermaßen sehr sensibel im Bezug auf Einhaltung mikrobiologischer Grenzwerte. Auch regelmäßiges Sanitisieren verhindert nicht die normale Stillstandverkeimung, also das Keimwachstum in stehendem Wasser. Von großer Bedeutung sind in solchen Fällen eine regelmäßige Anlagenspülung und eine repräsentative Probenahme, die ebenfalls nur durch ausreichendes Vorspülen sichergestellt werden kann.

Daher war ein Konzept, das das Reinigen vor dem Anlagenstart sowie in regelmäßigen Zeitabständen sicherstellt, wesentliche Voraussetzung. Auch für die Probenahme wurden Vorspülintervalle eingeführt, um die Bedingungen in diesem Bereich ebenfalls den Betriebsgegebenheiten anzupassen. Nach diesen Maßnahmen zeigte sich ein sehr viel positiveres Bild. Obwohl die Keimzahlen nach Enthärten und Feinfilter zwar noch deutlich über denjenigen des Zulaufgehaltes lagen, traten keine extremen Ausreißer auf, und die Werte liegen nun innerhalb der vorgegebenen Toleranzschwellen.