Um den steigenden Ansprüchen an die Wasserqualität auf lange Sicht gerecht zu werden, investierte die Rastatter Firma Weimer Pharma in ein neues Wasseraufbereitungssystem zur Erzeugung, Lagerung und Verteilung von Highly Purified Water (HPW). Seit 2009 sorgen zwei GMP-gerechte Kompaktanlagen zuverlässig für mehr Qualität und Sicherheit sowie modifizierte Betriebskosten am Standort Rastatt.

Ohne Wasser geht es nicht. Welchen Stellenwert das Element im Unternehmen Weimer Pharma hat, verdeutlicht Kurt Axtmann, Leiter Betriebstechnik: „Wasser ist wesentlicher Ausgangsstoff für die pharmazeutische Produktion." Aufgrund der sich stetig verändernden Anforderungen an Prozesse und Rezepturen entschied sich Weimer Pharma für die Investition in ein modernes System zur Erzeugung, Lagerung und Verteilung von Highly Purified Water (HPW) gemäß Ph. Eur. (European Pharmacopoeia) und USP (United States Pharmacopoeia). „Unsere Anlage war 26 Jahre alt und produzierte nur Gereinigtes Wasser", so Axtmann. Ziel war es, die Wasserspezifikation von Aqua Purificata auf HPW zu ändern. An die neue Reinstwasserversorgung wurden klare Erwartungen gestellt. Neben einer Möglichkeit zur Heißwassersanitisierung, der Ozonisierung des Lagerbehälters und der Ringleitung zählte die kontinuierliche Wasserproduktion mit einwandfreier Qualität zu den wesentlichen Anforderungen.

Gesamtsystem aus einer Hand
Nach einem intensiven Auswahlverfahren entschieden sich die Verantwortlichen für Christ Pharma & Life Science. „Neben den Referenzen, einer kurzen Lieferzeit und den Kosten gab das Gesamtsystem aus einer Hand den Ausschlag", begründet Axtmann die Entscheidung für den Turnkey-Anbieter. „Die Errichtung einer weiteren Halle wurde erforderlich, um den parallelen Aufbau und die Qualifizierung der neuen Anlagen samt Ringleitung zu realisieren, ohne dass es notwendig war, den laufenden Produktionsbetrieb zu unterbrechen", berichtet Axtmann.
Der Reinstwasserspezialist Christ lieferte eine vorqualifizierte Kompaktanlage zur Produktion von HPW: den Osmotron 6.000 select soft select in heißwassersanitisierbarer Ausführung. Zusammen mit dem Verteilsystem Christ Loopo, dem Tank und der Ringleitung sorgen die aufeinander abgestimmten Elemente dafür, dass sich Weimer Pharma weder über Anschlussstellen noch Werkstoffkombinationen Gedanken machen musste.

Mikrobiologische Sicherheit bei der HPW-Erzeugung
Der Osmotron von Christ erzeugt 6.000 l/h HPW in einer Qualität mit Werten von < 1,3 µS/cm, TOC < 100 ppb sowie Endotoxine < 0,25 EU/ml. Er besteht aus den Komponenten Enthärtung, Umkehrosmose und Elektrodeionisation (EDI) mit einer zusätzlichen Ultrafiltrationsstufe. Die gesamte Anlage ist als Package-Unit in einem Edelstahlrahmen installiert. Als Rohwasser für die Erzeugung von HPW dient Trinkwasser. Dies gelangt über eine Vorfiltration mit Rückspüleinrichtung in die Enthärtungsanlage, welche nach dem Ionenaustauschverfahren arbeitet. Um mikrobiologisches Wachstum zu minimieren, erfolgt automatisch ein permanenter Durchfluss der beiden im Gleichstromverfahren durchströmten Enthärtungsfilter.
Nach der Enthärtung wird das entstandene Weichwasser durch einen Sicherheitsfilter geleitet, der feinste Verunreinigungen entfernt, und gelangt zur Umkehrosmosestufe. Im Membrantrennverfahren erfolgt nun eine Teilentsalzung des Mediums. Hierfür wird es unter großem Druck mittels einer frequenzgeregelten Pumpe zu den Permeatoren geführt. Ein Teil des Wassers passiert unter Zurücklassen der gelösten Stoffe die semipermeable Membran und erreicht als Permeat die Reinwasserseite. Ein Teilstrom des Konzentrats auf der Rohwasserseite wird als Abwasser abgeleitet, der Großteil rezirkuliert. Dies führt zu einem verbesserten Wirkungsgrad. Die Ausbeute an Permeat (WCF) erhöht sich durch die Konzentrataufbereitung von 75 auf 95 % des Rohwasser­einsatzes. Die Betriebskosten werden aufgrund des geringen Abwasseranfalls erheblich reduziert.
Um eine Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit des EDI-Moduls durch Kohlenstoffdioxid im Wasser zu verhindern, ist eine Vorbehandlung zur Reduktion des Gases notwendig. Der Osmotron 6.000 select soft select in Rastatt verfügt daher über eine Membranentgasung, die der Umkehrosmose nachgeschaltet ist. Das gelöste CO₂ diffundiert aus dem Permeat in den Stickstoff und wird kontrolliert abgeführt.

EDI mit integrierter Ultrafiltrationsstufe
Im nächsten Schritt gelangt das CO₂-freie Permeat zur EDI-Stufe, wo es vollständig entsalzt wird. Diese Aufbereitung erfolgt durch elektrischen Strom ohne Einsatz von Chemikalien. Hierbei kommt der Septron Biosafe, das weltweit erste Elektrodeionisationsmodul mit integrierter Ultrafiltrationsstufe, zum Einsatz. Es basiert auf einer patentierten Spiralwickeltechnik, die um eine zusätzliche Ultrafiltrationsstufe zur Endotoxin- und Keimabscheidung erweitert wurde. Mit vorgeschalteter Umkehrosmose lässt sich so HPW-Qualität mit Keimwerten von ≤ 10 KBE/100 ml und einer Endotoxinkonzentration von < 0,25 EU/ml erzeugen. Eine separate Ultrafiltrationsanlage entfällt.
Eine weitere Anforderung von Weimer Pharma an die neue Erzeugeranlage betraf die Heißwassersanitisierung. Diese hat die Aufgabe, Mikroorganismen im Wasser weitgehend zu eliminieren. Über die speicherprogrammierbare Steuerung läuft die Sanitisierung der gesamte Anlage bei > 80 °C über mindestens 30 Minuten vollautomatisch ab. Wahlweise können die Enthärtung, die komplette Entsalzung (Umkehrosmose und EDI) oder nur die Umkehrosmose allein sanitisiert werden.
Auch Dieter Zimmer, Gruppenleiter Medienversorgung bei Weimer Pharma, zeigt sich von der Wahl des Osmotron überzeugt: „Die wichtigsten Anlagedaten werden an das bereits vorhandene Gebäudeleitsystem übertragen und dokumentiert. Bei Störungen gelangt kein fehlerhaftes Wasser ins Verteilsystem."

Sichere Lagerung und Verteilung von HPW
Die Lagerung, Verteilung, Sanitisierung und Überwachung des hochaufbereiteten Wassers erfolgen schließlich über eine zweite Kompaktanlage, den sogenannten Christ Loopo. Zum Verteilsystem gehört ein 4.000 l fassender Lagertank, in dem das erzeugte HPW zwischengespeichert wird. Anschließend transportiert eine Zirkulationspumpe in der Ringleitung das Reinstwasser zu den einzelnen Entnahmestellen. „Der Lagertank wird permanent mit Ozon beaufschlagt", beschreibt Zimmer das Verfahren. „Ein Wärmetauscher hält die Temperatur konstant bei 20 °C." Die Anreicherung des Wassers mit Ozon bildet einen aktiven Schutz vor organischen Substanzen, die das Reinstwasser während der Lagerung verunreinigen könnten. Bevor das HPW durch die Ringleitung die Entnahmestellen erreicht, wird das Ozon im Wasser durch UV-Bestrahlung wieder abgebaut. Eine Sanitisierung der gesamten Ringleitung mit Ozon ist während der Nacht beziehungsweise den Produktionspausen durch Ausschalten der UV-Anlage möglich.
Maximale Sicherheit bietet die Prozessüberwachung der Loopo-Anlage. „Ich schätze insbesondere die Möglichkeit der kontinuierlichen Messung von qualitätsrelevanten Parametern wie TOC, Leitfähigkeit und Temperatur sowie Überwachung der Ozon-Konzentration", so Zimmer.

Bereits im Vorfeld getestet und ­qualifiziert
Vor Auslieferung der Anlagen fanden bereits bei der Werksabnahme umfangreiche Tests statt. Dafür wurden die Anlagen bei Christ komplett vormontiert und so weit als möglich im Werk vorqualifiziert. Auf die Probe gestellt wurden unter anderem die korrekte Installation aller Komponenten, die Funktionsweise der Anlagen sowie die Dokumentation. Die Inbetriebnahme beim Kunden wurde dadurch erheblich verkürzt. Zudem konnten die beiden vollautomatisch geregelten Kompaktanlagen problemlos an das bei Weimer Pharma vorhandene Gebäudeleitsystem angebunden werden.

Firmeninfo
Waldemar Weimer gründete 1939 aus einer Apotheke im baden-württembergischen Rastatt die „Waldemar Weimer, chem.-pharm. kosmet. Präparate". Daraus ging 1989 die Weimer Pharma GmbH hervor. Heute werden am Standort Rastatt Produkte wie Solida, Liquida und Sterilia nicht nur hergestellt, sondern auch entwickelt, konfektioniert und europaweit vertrieben.