Pharmatec Anlagen zur Herstellung von Purified Water (PW) und Highly Purified Water (HPW) Packaging Technology Anlagen für Reinstmedien von Pharmatec Pharmatec ist Ihr Ansprechpartner für die Konzeption, Entwicklung und Herstellung von: Anlagen zur Erzeugung von PW und HPW Reinstdampferzeugern Destillationsanlagen Lager- und Verteilsystemen für Reinstwasser und Reinstdampf Pharmazeutische Produktionsanlagen haben einen ständig steigenden Bedarf an hochreinen Medien wie gereinigtem Wasser, Wasser für Injektionszwecke und Reinstdampf. Qualitätsschwankungen oder Engpässe bei der Versorgung mit diesen sensiblen pharmazeutischen Rohstoffen sind für produzierende Unternehmen inakzeptabel. Das heißt, Reinstmedien systeme sind zentrale Versorgungssysteme, deren Ausfall oder Qualitätsverlust zu weitreichenden Konsequenzen in der Produktion führen kann. Überblick Unterstützende Planungsleistungen zur Entscheidung über die wirtschaftlichste Lösung (Wirtschaftlichkeitsberechnung auf Anfrage) Basic- und Detailengineering bis zur Qualifizierung (einschließlich Full-Loop-Kalibrierung) Kompletter FAT unter praxisnahen Betriebsbedingungen (auf Wunsch inklusive EndotoxinChallenge-Test) Sonderbaugrößen und -funktionen Anbindung an Prozessleitsysteme (PLS) Individuelle Softwareapplikationen User-ID-Passwortschutz gemäß 21 CFR Part 11 Systemintegration, z. B. Speisewasservorlage und WFI-Tank Unterstützung bei Vorortinstallation Fernwartung mittels Modem, VPN Wasser ist einer der wichtigsten Rohstoffe in der pharmazeutischen und biotechnologischen Industrie. Als Basis für die Erzeugung von pharmazeutischem Wasser ist Trinkwasser gemäß den lokalen Anforderungen zwingend vorgeschrieben. Anlagen für Reinstmedien von Pharmatec | 3 Einleitung Destillation WFI-USP RO 2 NaOH WFI-JP Trinkwasser Enthärter Gereinigtes Wasser RO 1 MDG WFI-EP EDI Antiscalant Ultrafiltration HPW-EP Vorbehandlung Aufbereitung Endreinigung Modul 1 Modul 2 Modul 3 Übersicht der Pharma-Wasseraufbereitungsprozesse Modul 1 – Enthärtung Modul 2 – Umkehrosmose (RO) und Elektro-Deionisation (EDI) Modul 3 – Ultrafiltration Vorbehandlung Modul 1 Enthärtung Bei der Enthärtung durch Ionenaustausch durchfließt Ca++ HCO3– Mg++ das Wasser ein Bett aus Austauscherharz, welches die Härtebildner (z. B. Ca++, Mg++) entnimmt und durch die äquivalente Menge Natriumionen ersetzt. Das enthärtete Wasser hat deshalb denselben Salzgehalt und Na+ praktisch die gleiche Leitfähigkeit. Die Enthärtungs- Cl– SO4– NO3– HCO3– Na+ Enthärtung Cl– SO4– NO3– anlage besteht aus zwei Enthärtersäulen in serieller oder paralleler Anordnung. Aufgrund dieser Schaltung Regeneration und Salzverbrauch Die Regeneration wird über eine Volumenmessung oder über Zeit ausgelöst. Als Regeneriermittel wird Salzsole eingesetzt. Ausschlaggebend für die Laufzeit sind der Durchfluss und die Härte des Speisewassers sowie der Aufwand an Regenerationsmitteln. Pro Liter Harz können bei einer Zulaufhärte von 1 mol/m 3 und einem Regenerationsmittelaufwand von 150 g NaCl 100 % ca. 0,65 m 3 Wasser enthärtet werden. wird eine permanente Durchströmung erreicht und die Gefahr von Verkeimung im Harzbett stark vermindert. Enthärter 1 Enthärter 2 Blockventil enthärtetes Wasser Trinkwasser HW-Sanitisierung Sole HW-Sanitisierung QISA Prinzipschema Enthärtung Sanitisierung Die Enthärtungsanlage ist mit der großen inneren Oberfläche des Harzbetts das mikrobiologisch Vorbehandlung Die Vorbehandlung ist der wichtigste Schritt in der Aufbereitungskette. Hier werden die verschiedenen (schwankenden) Eingangswasserqualitäten für die nachfolgenden Verfahren aufbereitet, sozusagen uniformiert. Wenn die Vorreinigung nicht die gewünschte Qualität liefert, sind betriebliche Probleme mit den nachfolgenden Verfahrensschritten vorausbestimmt. Außerdem sind die Aufbereitungsanlagen nicht in der Lage, die spezifische Leistung der Qualität konstant zu produzieren. kritischste Element der gesamten Aufbereitungskette. Eine periodische Sanitisierung der Enthärter mit Wasserstoffperoxid (H2O2) oder Natriumhypochlorit (NaOCl) respektive mit Heißwasser 80 °C hält die Keimzahlen auf tolerierbarem Niveau. Heute wird jedoch zunehmend die chemikalienfreie Maßnahme vorgezogen, da sie automatisch ablaufen und GMPkonform dokumentiert werden kann. sehr gut geeignet, nahezu vollständige Entfernung gut geeignet, Einsatzbedingungen sind zu überprüfen bedingt geeignet, bei sehr geringen Belastungen – kein Effekt Vorbehandlung – Modul 1 | 5 Enthärtungsanlage Kolloide Gelöste Kieselsäure (SiO2) Kohlensäure (CO2) Chlor und Ozon Organische Verunreinigungen (TOC) Keime (KBE) – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – Mehrschichtfiltration – Anschwemmfiltration – Mikrofiltration – – Ultrafiltration – – RohwasserInhaltsstoffe Rückspülfilter Schwebestoffe > 50 µm – Barium und Strontium – Calcium und Magnesium (Härtebildner) Eisen und Mangan Doppel-Ionenaustauscher-Station: Heißwasser sanitisierbar mit Blockventiltechnik Alternativen der Vorbehandlung – Enthärtung Säuredosierung (HCl, H2SO4 oder CO2) – – – Antiscalant-Dosierung Aktivkohlefiltration – – – Sulfitdosierung (NaHSO3, Na2SO3) – – – UV-Bestrahlung – – Laugedosierung (NaOH) – Membranentgasung – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – Aufbereitung Modul 2 Umkehrosmose (Reverse Osmosis, RO) Die Umkehrosmose ist das Verfahren der Wahl für den Die wirksamste Barriere gegen Verunreinigungen ersten Entsalzungsschritt in modernen Wasseraufbereitungsanlagen. Dies ist auf die Vielzahl der Vorteile gegenüber Ionenaustauschern zurückzuführen. Umkehr- Ionen 100 % osmose, ein Membranprozess, ist beides, ein mecha- Organika 100 % Kolloide Bakterien 100 % 100 % nischer und ein chemischer Filtrationsprozess. Dabei wird das Speisewasser mit einem höheren Druck als der osmotische Druck des Wassers durch die semipermeable Membran gepresst und dabei in einen Konzentratstrom aufgeteilt, welcher die abgeschiede- semi-permeable Membran nen Salze und andere Verunreinigungen enthält und einen Permeatstrom (Reinwasser) mit einem sehr geringen Salzanteil. Ionen 1–5 % FICA PW WW TIRSA enthärtetes Wasser Blockventil ROW SIC PI EU HWSanitisierung QIRSA HW-Sanitisierung WW EDIKonzentrat Prinzipschema RO MF UF NF Wirkung der verschiedenen Membranprozesse RO Schwebstoffe Makromoleküle Mehrwertige Ionen Einwertige Ionen Wasser RO-Module Organika 5% Kolloide Bakterien 0% 0% Aufbereitung – Modul 2 | 7 Umkehrosmose (RO) Produktionsleistung [m3/h] Anlagenabmessungen* [in mm] Enthärterabmessungen* [in mm], Angaben ohne Salzvorlagebehälter PW 16500 H PW 13300 H PW 9900 H PW 8400 H PW 6600 H PW 5600 H PW 3300 H PW 2800 H PW 2000 H PW 400 H Abmessungen für die heißwassersanitisierbaren PW-Anlagen (RO, EDI) PW 1100 H RO-Module min. 0,22 0,55 1,10 1,40 1,65 2,80 3,30 4,20 4,95 6,60 8,25 nominal 0,44 1,10 2,00 2,80 3,30 5,60 6,60 8,40 9,90 13,20 16,45 25,55 max. 0,66 1,65 3,10 4,20 5,11 8,40 10,22 12,60 15,33 22,44 Breite (Front) 3.100 3.100 3.600 3.600 3.600 3.800 3.800 3.800 3.800 5.150 5.500 Tiefe 1.700 1.700 1.700 1.700 1.700 1.680 1.680 1.680 1.680 1.680 1.680 Höhe 2.160 2.160 2.160 2.160 2.160 2.160 2.160 2.160 2.160 2.300 2.300 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 1.530 1.530 1.530 1.530 1.630 1.630 2.675 2.675 2.675 2.675 2.675 2.675 Breite (Front) Tiefe integriert ins Gesamtsystem Höhe * Die Abmessungen können durch technisch bedingte Änderungen variieren. Aufbereitung Modul 2 Elektro-Deionisation (EDI) Entgasung Die nachgeschaltete Elektro-Deionisation (EDI), ein Das im Speisewasser vorkommende elektrochemischer Prozess, produziert ein Diluat, das freie CO2, ein Gas, kann mit der die Anforderungen an gereinigtes Wasser problemlos Umkehrosmose nicht abgeschieden und mit großer Qualitätsreserve erfüllt. Die treibende werden und erhöht dadurch die Kraft bei diesem Verfahren ist ein konstantes elek- Leitfähigkeit des Permeats. Damit trisches Feld, das die geladenen Wasserinhaltsstoffe es abgebunden und in abscheid- mittels Ionenaustauscherharz in den Kammern zum bares Bicarbonat (HCO3) überführt Wandern bringt. Das Anlegen des elektrischen Felds werden kann, wird pH-geregelt bewirkt zusätzlich die Spaltung des Wassers in Wasser- Natronlauge (NaOH) vor der stoff- und Hydroxidionen, die das Ionenaustauschharz Umkehrosmose zudosiert. kontinuierlich regenerieren. Die Ionen werden in die jeweiligen Konzentratkammern transportiert und dort Als eleganteres Verfahren wird abgeführt. Das Diluat (Reinstwasser) wird an die Lage- heute zunehmend das CO2 chemi- rung weitergeleitet. EDI-Systeme zeichnen sich dadurch kalienfrei mittels einer Membran- aus, dass sie in der Zusammensetzung des Speise- entgasung reduziert. Zum Einsatz wassers unempfindlich gegen Schwankungen sind und gelangen Membran-Kontaktoren neben der Reduktion des Salzgehalts auch CO2, SiO2 mit hydrophoben Hohlfaser- und TOC zu über 90 % reduziert werden. membranen. Die Reduktion findet rein physikalisch nach dem Membrandiffusionsverfahren durch das Anlegen eines Partialdruckgefälles statt. Diese Maßnahmen PW entlasten die nachgeschaltete FICA Membranentgasung Luft Pi EDI EDI-Anlage. TIRSA Pi QIRSA zur RO PW Probe Blockventil Probe FICA Abwasser ROW EDI Probe PW FICA Pi PIRA Prinzipschema EDI Parameter TOC (Total Organic Carbon) [ppb C] EP (Bulk) USP (Bulk) < 500 < 500 Leitfähigkeit [20 °C µS/cm] < 4,3 – Leitfähigkeit [25 °C µS/cm] – < 1,3 Nitrat [ppm] < 0,2 – Schwermetalle [ppm als Pb] < 0,1 – Gesamtkeimzahl [KBE/ml] < 100 < 100 Qualitätsparameter für gereinigtes Wasser EDI-Stacks Aufbereitung – Modul 2 | 9 Elektro-Deionisation (EDI) EDI-Module Spülwasser – Ca++ – Kathode SO4 Mg++ – – – Na Cl– + Konzentrat H+ Diluat (gereinigtes Wasser) Kationenaustauscher-Membran Permeat Cl– HCO3– Na+ CO2 SiO2 Mg++ Ca++ H 2O SO4– H 2O Anionenaustauscher-Membran Cl– SO4– + Prinzipschema des EDI-Prozesses HCO3– + CO3– Na+ Anode + HSiO2– + OH– Endreinigung Modul 3 Ultrafiltration Einsatz von Hochleistungs- Die Ultrafiltration (UF) ist ein Membrantrennverfahren kunststoffen wie PVDF zur Abtrennung partikulärer Verunreinigungen oder Die UF-Module werden durch gelöster Stoffe aufgrund des Molekulargewichts oder Einsatz von PVDF-Rohrleitungs- der Größe (Siebeffekt). Im Pharmabereich gelangen komponenten in das System Hohlfaser-Polysulfon-Membranen mit einer Trenngrenze integriert. Durch die spezielle von 6000 Dalton zum Einsatz – einer Trenngrenze, die WNF-Schweißtechnik wird höchste weit unter der Größe der zu entfernenden Verunreini- Sicherheit in Sachen Restent- gungen wie Bakterien, Viren und Pyrogenen liegt. In der leerung gewährleistet. Die Verbin- Ultrafiltrationsanlage wird das einfließende Wasser, dungen sind glatt, weisen keinen welches die Anforderungen bezüglich Leitfähigkeit und Versatz auf und verfügen darüber TOC-Wert erfüllt, zu apyrogenem und keimfreiem hinaus über die gleichen Material- Wasser weiter aufbereitet. Die Integrität der UF-Module eigenschaften wie die Module. kann mit einem „Bubble-Test“ in situ, d. h. in der Neben den Rohrleitungskompo- Anlage, geprüft werden. Auch UF-Anlagen lassen sich nenten stehen auch Blockventile im mit Heißwasser (80 °C) sanitisieren. Damit steht ein gleichen Werkstoff zur Verfügung. zuverlässiges und weit kostengünstigeres Verfahren (im Vergleich zur Destillation) zur Verfügung, das aus dem gereinigten Wasser Highly Purified Water (HPW) herstellt. Blockventil TIRSA QIRSA Pi Pi zur RO Probe HPW Pi HPW Lagertank Abwasser Prinzipschema UF Parameter TOC (Total Organic Carbon) [ppb C] EP (Bulk) USP (Bulk) < 500 n.a. Leitfähigkeit [20°C µS/cm] < 1,1 n.a. Nitrat [ppm] < 0,2 n.a. Schwermetalle [ppm als Pb] < 0,1 n.a. Gesamtkeimzahl [KBE/100 ml] < 10 n.a. Bakterielle Endotoxine [EU/ml] < 0,25 n.a. Qualitätsparameter für Highly Purified Water UF-Module Endreinigung – Modul 3 | 11 Ultrafiltration (UF) Kontinuierliche Ultrafiltration über Hohlfasermodule Auf einen Blick M odulare Struktur komplett vormontierter Teilanlagen (Modul 1 bis 3) Aufbau in einem oder nach Bedarf in getrennten Anlagesegmenten Kompakter bediener- und servicefreundlicher Aufbau A nschlussfertig geprüft und vorqualifiziert Sanitisierung durch Heißwasserbehandlung oder chemische Behandlung B lockventiltechnik im geringsten Todraumdesign M arktgängige Einzelkomponenten weltweit verfügbar Automatisierungskonzept auf Basis Siemens S7 mit WinCC flexible als Standard-Software-Design Faber & Marke | 32142 Pharmatec GmbH A Bosch Packaging Technology Company Elisabeth-Boer-Straße 3 01099 Dresden Deutschland Tel. +49 351 2 82 78-0 Fax +49 351 2 82 78-662 www.pharmatec.de Printed in Germany 100 % chlorine free paper
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