ISPE-COP-Pharmawasser und -dampf
Good Practice Guide Ozone Sanitization of Pharmaceutical Water System Lounges 2014, ISPE , Marcel Zehnder
Good Practice Guide Ozone Sanitization of Pharmaceutical Water System
Chapter 1 – 8 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Introduction Use of Ozone in Pharmaceutical Industry Regulatory and Industry Guidance Ozone Characteristics Effectiveness of Ozone for Microbial Control Ozone Generation UV light for Ozone Destruction Ozone Sensors Ergänzende Informationen
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Good Practice Guide Ozone Sanitization of Pharmaceutical Water System
1. Introduction 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Use of Ozone in Pharmaceutical Industry Regulatory and Industry Guidance Ozone Characteristics Effectiveness of Ozone for Microbial Control Ozone Generation UV light for Ozone Destruction Ozone Sensors
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3
Punkt
Ozon Guide
Zweck
Der Zweck dieses Leitfadens ist es, eine detaillierte Anleitung für die Planung und den Betrieb von Pharmawasser. Das Verwendung von Ozon zur Desinfektion sowie deren Beschreibung.
Umfang
Der Umfang dieses Handbuchs enthält Ausführungen und Praktiken mit Ozon zur Desinfektion im GMP Umfeld. Pharmawasser Lagerung und Verteilung. Andere OzonAnwendungen werden nicht berücksichtigt (z. B. Trink Wasser, Kühltürme).
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4
Punkt
Hintergrund
Ozon Guide
Diese ISPE Good Practice Guide : Ozon Desinfektion von Pharmawasser-Systemen beschreibt Design und Methoden und den erweiterten Einsatz von Ozon basiert auf der Kenntnis der Prinzipien und deren Vorteile. Seit mehr als 100 Jahren wird Ozon verwendet um Trinkwasser zu desinfizieren und seinen organischen Anteil zu reduzieren. Die Verwendung in pharmazeutischen Wassersystemen erstreckt sich seit über 30 Jahren.
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Good Practice Guide Ozone Sanitization of Pharmaceutical Water System 1. Introduction
2. Use of Ozone in Pharmaceutical Industry 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Regulatory and Industry Guidance Ozone Characteristics Effectiveness of Ozone for Microbial Control Ozone Generation UV light for Ozone Destruction Ozone Sensors
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Anwendung von Ozon im Wasser •[ppb]
6000 5000 4000 3000 2000 1000 0
Ozonkonzentration im Wasser [ppb]
Industrieabwässer, Deponiesickerwasser oder vergleichbare
Allgemeine Abwässer, (z.B. Kommunal), stark belastetes Prozesswasser und Schwimmbadwasser
Trinkwasser, wenig belastetes Prozesswasser und Schwimmbadwasser
Pharmawasser (systemischer Schutz)
Pharmawasser (systemischer Schutz)
Leitwert > 1.000 µS/cm
Leitwert > 1.000 µS/cm
Leitwert ca. 1.000 µS/cm
Leitwert ca. 5 µS/cm
Leitwert < 1 µS/cm
ca. 5.000
ca. 2.000
Keimbelastung [KBE/ml]
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ca. 600 – 1.000
> 1.000
ca. 1.000
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ca. 20 – 50
ca. 20
Wasser für pharmazeutische Zwecke ISPE Baseline Leitfaden für Wasser-und Dampfsysteme (Second Edition) FDA Guide to Inspections of High Purity Water Systems FDA Consensus -Standard für AAMI / ANSI RD62 : 2006
Im Jahr 2005 hat die USP die Notwendigkeit erkannt und gab einen kurzen Kommentar auf seiner umstrittenen Text: " keine Zusatzstoffe " In der überarbeiteten Kapitel < 1231 > "Wasser für pharmazeutische Zwecke" heißt es: "Chemische Additive werden in Wassersystemen verwendet , um Mikroorganismen zu entfernen Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung, wird die Anwendung von Ozon in der aktuellen European Pharmacopoeia (EP) beschrieben. Japanese Pharmacopoeia (JP) oder die EMA haben keinen Ausschluss von Ozon. Es wird aber verwiesen, das Ozon entsprechend abgebaut werden muss. EU-Biozidverordnung: Seit 1. September 2013 ist Ozon als biozider Wirkstoff zu behandeln. Gemäß EU-Recht verlangt die Biozidverordnung, dass sowohl der Wirkstoff als auch Ozonerzeuger einer Zulassung unterworfen werden. „Ozone Registration Group” bestehend aus den Hersteller: BWT, Degrémont Technologies (Ozonia), ProMinent und Xylem (WEDECO) arbeiten zusammen für die neue Zulassung.
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Good Practice Guide Ozone Sanitization of Pharmaceutical Water System 1. Introduction 2. Use of Ozone in Pharmaceutical Industry 3. Regulatory and Industry Guidance
4. Ozone Characteristics 5. 6. 7. 8.
Effectiveness of Ozone for Microbial Control Ozone Generation UV light for Ozone Destruction Ozone Sensors
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Punkt
Ozon Eigenschaften
Risiko Minimierung
Ozon Guide • • • • •
•
hohe Oxidationskraft 2,08 V (H2O2 1.78 / Chlor 1.36 / O2 1.23) in kleinen Konzentrationen schnell und effizient wirksam kurze Halbwertszeit im Reinstwasser bei pH 7 und 25°C ca. 15-20 Min., abhängig von: pH / Temperatur / Qualität des Wassers (TOC) / UV zerfällt rückstandslos und/oder wird verbraucht Bildung von Radikalen bei falscher Auslegung von Ozonkonzentration und UV Intensität Halbwertszeit von 20 Minuten
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Good Practice Guide Ozone Sanitization of Pharmaceutical Water System 1. 2. 3. 4.
Introduction Use of Ozone in Pharmaceutical Industry Regulatory and Industry Guidance Ozone Characteristics
5. Effectiveness of Ozone for Microbial Control 6. Ozone Generation 7. UV light for Ozone Destruction 8. Ozone Sensors Lounges 2014, ISPE, Marcel Zehnder
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Punkt
Wirkungsweise
Ozon Guide • Ozon zerstört Zellwand und –Membran der Mikroorganismen • Zellen „platzen“ auf und verlieren Cytoplasma • Reaktivierung und Reproduktion der Zellen nicht möglich • Hohe Reaktionsgeschwindigkeit
• • Ozonkonzentration •
Bei einer Täglichen / Wöchentlichen Anwendung = 20 – 50 ppb Zum Eindringen in einen Biofilm sind Konzentrationen > 40 ppb notwendig (Anwendung wenn Ozon nicht Täglich / Wöchentlich eingesetzt wird) Bei hartnäckigen Biofilmen sind Konzentrationen von > 200 ppb über einen längeren Zeitraum notwendig
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Ozonkonzentration Wachstum wahrscheinlich
Wachstum möglich
Kein Wachstum
0
0.004
0.008
0.012
0.016
Ozonkonzentration mg/l (ppm) Hoffmann-La Roche (Swiss Pharma 1983)
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0.020
Sanitisierung erfolgt in der Regel bei 25ppb
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Introduction Use of Ozone in Pharmaceutical Industry Regulatory and Industry Guidance Ozone Characteristics Effectiveness of Ozone for Microbial Control
6. Ozone Generation 7. UV light for Ozone Destruction 8. Ozone Sensors
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Punkt Ozon Erzeugung Korona Stille elektrische Entladung
Ozon Guide 1. 2. 3.
Korona Entladung / stille elektrische Entladung UV Strahlung Elektrolytische Ozonerzeugung
Eine Korona Entladung ist eine elektrische Entladung, die durch Ionisation eines elektrisch nichtleitenden Fluids (Gas oder Flüssigkeit) entsteht, das einen elektrischen Leiter umgibt. Anwendung: Trinkwasser / Enthärtetes Wasser - für grössere Leistungsbereiche (>100 g Ozon/h) stellt diese Art der Ozonerzeugung die nach heutigem Stand einzig wirtschaftliche Verfahrensweise dar.
UV Strahlung
UV-Stationen welche mit einer “harten”, ozonerzeugenden Strahlung (185 nm Wellenlänge) arbeiten. Anwendung: Kleinsten Wasseraufbereitungsanlagen (Tischgerätegrösse) haben. Erfolgreich eingesetzt werden solche Anlagen z.B. in der Analytik (Wasser für die HPLC, ...
Elektrolytische Ozonerzeugung
Elektrolytisch mit der einzige Bedingung die an das Wasser gestellt wird ist ein Leitwert von < 20 µS/cm. Anwendung: Pharmazeutischen Wasseraufbereitung
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Korona Entladung
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Korona Entladung
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Elektrolytische Erzeugung
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Kalte Lagerung mit Ozon
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Sanitisierung mit Ozon
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Punkt Auslegung Abhängig von:
O3 Rechner
Design Faktoren
Ozon Guide • • •
Menge von Ozon welches vom Generator im Wasser gelöst wird Dimensionierung von Tank und Rohrleitungen Durchfluss und Druck
Ozone (g/h)= [[Make-up flow (m3/h) + Recirculation flow (m3/h)] × Concentration(ppb)] × [Design Factor] × (1/transfer efficiency factor) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Temperatur Mischung Ozon Konzentration im Wasser Ausgasung im Tank Abbau von Ozon im System Ozon Erzeugung Wasser Qualität
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Ozon Auslegung
Ozone (g/h)= + Recirculation flow (11.4 m3/h)] × Concentration(50 ppb)] [[Make-up flow ( 2.27 × [Design Factor] 5 × (1/ 0.95 transfer efficiency factor) --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1000 m3/h)
= 3.59
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g/h
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Introduktion Use of Ozone in Pharmaceutical Industry Regulatory and Industry Guidance Ozone Characteristics Effectiveness of Ozone for Microbial Control Ozone Generation
7. UV light for Ozone Destruction 8. Ozone Sensors
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Punkt
Ozon Guide •
185 nm zur Abreicherung von Organischen Stoffen (TOC)
Beschrieb UVSystem
•
254 nm zur Abreicherung von Mikrobiologie und Ozon mit einer Strahlungsintensität (Dosis) von: >600 J/m²
Anwendung
•
Technische + Pharma Anwendung
Vorteile
• •
Einfaches Design Kein Abwasser
Nachteile
• •
Kein 100% Mikrobiologischer Schutz Keine Abreicherung von Ionen und Endotoxinen
UV Lampen
• •
Quecksilberlampen Niederdruck Lampen
Pharma Einsatz
•
Validierte Lampen
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Punkt UV Auslegung
Ozon Guide •
EOLL = End-of-Lamp-Life
• • • • •
Wasserqualität UV% Transmission Ozon Wert Temperatur Durchfluss
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UV Lampen
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UV Lampen
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UV Lampen
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Introduction Use of Ozone in Pharmaceutical Industry Regulatory and Industry Guidance Ozone Characteristics Effectiveness of Ozone for Microbial Control Ozone Generation UV light for Ozone Destruction
8. Ozone Sensors
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Punkt Polarographisch (Elektrochemische Sensor)
UV Photometer
Ozon Guide Der Sensor besteht aus 2 Metallelektroden, einer Messelektrode (Kathode) aus Edelmetall und einer Referenzelektrode (Anode). Beide Elektroden sind in einer Elektrolytlösung und durch eine Membran vom Messmedium getrennt. Eine Guard-Ring Hilfselektrode umgibt die Messelektrode, zur Verbesserung der Messstabilität und als Abschirmung gegen Interferenzen durch andere Gase. Das Prinzip der UV-Photometer ist, das UV-Licht wird durch eine Küvette mit der Probe geleitet. Die Menge des absorbierten UV-Licht ist eine Funktion der Menge von Ozon in der Probe.
Messbereich
Gelöstem Ozon = 5 – 200 ppm
Kalibrierung
Die Luft- oder Direktwertkalibrierung kannn für elektrochemische Sensoren verwendetwerden.
Nachweisgrenze
Die zuverlässige Nachweisgrenze für Ozon im Wasser liegt bei heutigen Messverfahren bei ca. 5 ppb
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Ozon Sensor
•Gold Kathode
•Platin Guard Ring
•Silber Anode
Orbisphaere Sensor
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Mettler Toldedo Sensor
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Ozon Sensor •
PO3
•
Differenz Partialdruck lässt Gas durch die Membrane diffundieren O3 wird reduziert an elektrochemischer Zelle
•O3 Verbrauch !!
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Ozon Sensor
•Off line
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•In line
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•In line
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ISPE-COP-Pharmawasser und -dampf
Vielen Dank! Marcel Zehnder BWT AQUA AG Hauptstrasse 192 4147 Aesch Tel. +41 61 755 85 34
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