Die Heissluft-Sterilisation ist zweifelsohne einer der anspruchsvollsten Prozessschritte in der sterilen Fertigung. Innerhalb der Sterilisationstunnel spielt die Luftfiltration mit HEPA-Filtern eine unentberliche Rolle bei der Kontaminationskontrolle des Sterilgutes.
Insbesondere die ständigen Temperaturwechsel zwischen Raumtemperatur und Betriebstemperaturen bis zu 350°C stellen die HEPA-Filter vor sehr anspruchsvolle Herausforderungen. Es bedarf einer besonderen Sorgfalt dementsprechende Hoch temperatur HEPA-Filter für den Prozess auszuwählen.

Der kritische Prozessschritt
Heissluft-Sterilisation und Depyrogenisierung gewährleisten Sterilität und Aseptik pharmazeutischer Rezepturen wie sie die FDA Vorschrift 21 CFR-211.94 fordert. Für Präparate wie Vials, Ampullen, Fertigspritzen oder Kanülen ist eine Sterilisation vor der Befüllung vorzunehmen. Nur so lässt sich eine mögliche Kontamination verhindern, welche die Wirkung des Medikaments negativ beeinflussen könnte. Die derzeitigen Anforderungen seitens der FDA an den Sterilisationsprozess verlangen Temperaturzyklus-Programme die sicherstellen, „dass Endotoxine auf weniger als 1/1000 der Ursprungskonzentration (3 log-Stufen) inaktiviert sind". [1] Diese Forderung führt maßgeblich zu einer höheren Prozesssicherheit mit schnellen und effizienten Heissluftsterilisationsprozessen inklusive einer gerichteten Luftströmung durch HEPA-Filter.

Die Schutzfunktion der HEPA-Filter
Die Heissluft-Sterilisation von Glasgefäßen erfolgt typischerweise in 3 Schritten - vorwärmen, erhitzen abkühlen. Sterilisationstunnel sind in der Regel in Zonen der GMP-Klasse C aufgestellt. Vorgabe der Pharmaindustrie ist für die gesamte Strecke zwischen dem Waschen und der Befüllung der Gläser eine Schutzzone der GMP-Klasse A. Deshalb muss das gesamte dort eingebrachte Luftvolumen durch HEPA-Filter strömen. [2]
Insbesondere der Sterilisationsprozess in der „heißen Zone" stellt besondere Anforderungen an die HEPA-Filter, da eine Erhitzung auf bis zu 350°C erfolgt. Allerdings haben HEPA Filter auch in der Abkühlzone der Sterilisationstunnel ggf. noch Temperaturen von 200°C bis 250°C zu widerstehen.
Die Luftfilter müssen selbst bei diesen enormen prozessbedingten Temperaturschwankungen leckfrei (innerhalb der Normvorgaben) bleiben. Eine Kontamination der Anlage durch Filterleckagen oder Partikelemmission mit dem daraus resultierendem Anlagenstillstand ist unbedingt zu vermeiden. Das Containment muss der Reinraumklasse ISO 5 entsprechen. Damit muss sowohl die Filterabscheideleistung als auch die Leckfreiheit insgesamt gewährleistet sein. Eine große Herausforderung stellt dabei die Kontaminationskontrolle in besonders kritischen Prozessphasen dar. Plötzliche Anlagenstillstände (Notaus, Stromunterbrechung, etc.) können zu Temperaturspitzen mit entsprechender Partikelfreisetzung führen.

HEPA-Filter Auswahl
Es gibt verschiedene, ganz spezielle Anforderungen an Hochtemperatur-HEPA-Filter, die die Produktivität der Sterilisationstunnel direkt beeinflussen. In ausführlichen Gesprächen mit Herstellern und Anwendern von Heissluft-Sterilisationstunneln haben sich zwei wesentliche Anforderungen herauskristalisiert:
1) Hohe Stabilität und Robustheit des Filteraufbaus
2) Verlässliche Effizienz während des gesamten Prozesses

Die hohen Anforderungen an die Stabilität und insgesamt robuste Ausführung sind notwendig, um die vielen Aufheiz- und Abkühlzyklen während der Betriebszeit zu überstehen. Dabei ist ein besonderes Augenmerk auf das Design und Materialauswahl zu legen, denn die Temperaturschwankungen stellen an beides extreme Anforderungen. Filterdesign und verwendete Materialien sind so auszuwählen, dass keine Schäden (Spannungsrisse) durch thermische Ausdehnungen entstehen.
Eine verlässliche Abscheideleistung sollte ebenfalls während der gesamten Betriebszeit gewährleistet sein. Eine stabile Effizienz ist während des Prozesses unerlässlich. Diese muss der ISO Klasse 5 gemäß ISO 14644-1:2005 entsprechen.

Das neue Filterdesign
Ein neues Filterdesign ist nun verfügbar, das die wohlbekannten Anforderungen erfüllt und dabei bekannte Probleme mit dem traditionellen Design verhindert. Wenngleich die traditionellen Hochtemperaturfilter über Jahrzehnte im Einsatz waren, haben die bekannten Schwachstellen immer wieder Probleme während des Betriebs bereitet. Diese resultierten insbesondere aus den unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Rahmen- und Vergussmaterial. Daher rührten Partikelemisionen die regelmäßig den Sterilisationsprozess
beeinträchtigt haben.
Verschiedene Testreihen haben gezeigt, dass die Resultate durch das neue Filterdesign wesentlich verbessert werden und eine verlässlich gleichbleibend hohe Effizienz im Prozess gegeben ist. Die gerippten Edelstahlseparatoren sorgen für höhere Stabilität, dabei sind sie gleichzeitig absolut korrosinsfrei und verhindern somit mögliche Freisetzungen von Oxidpartikeln. Mit der elastischen Vliespressdichtung ist die Konstuktion in der Lage die Kräfte der Wärmeausdehnung zu kompensieren. Materialbrüche sind damit ausgeschlossen.
Vergleichende Partikelmessungen haben bestätigt, dass die Filtereffizienz im Prozess auch währende der Aufheiz- und Abkühlphasen signifikant besser ist. Durch das Ausbleiben von Materialbrüchen wird die Partikelemmision deutlich reduziert.
Diese Ergebnisse wurden durch Feldversuche in bestehenden Anlagen eindeutig untermauert. Das Risiko der Prozesskontamination kann durch Einsatz der neuen HEPA-Filtertechnologie deutlich reduziert werden. Dies führt in zu einem besseren und sicheren Prozessergebnissen bei der Heissluft-Trockensterilisation.