Die Erzeugung von Wasser für Injektionszwecke (WFI) war bisher für den europäischen Markt nur durch Destillationsverfahren möglich. Ab dem 1. April 2017 erlaubt die revidierte Pharmakopöe der Europäischen Arzneimittelagentur (EMA) erstmals, WFI auch mit anderen, der Destillation gleichwertigen Methoden zu gewinnen. Das öffnet die Tür für ein kombiniertes Membranverfahren.

WFI dient in erster Linie zur Herstellung von Injektions- und Infusionslösungen und gehört damit zu den Schlüsselkomponenten der pharmazeutischen Produktion. Eine neue Anlage zur Erzeugung von Wasser für Injektionszwecke ist genau auf die Anforderungen der EMA ausgelegt.

WFI für den europäischen Markt

Die Erzeugeranlage bringt die „kalten“ Membranverfahren Umkehrosmose und Elektrodeionisation mit einer zusätzlichen Ultrafiltrationsstufe zum Einsatz. Die Umkehrosmose ist ein physikalischer Filtrationsprozess, der dem Wasser die Ionen entzieht. Die anschließende Elektrodeionisation mindert den Restsalzgehalt weiter durch eine Kombination von Ionenaustausch und Elektrodialyse. Die Ultrafiltrationsmodule der Anlage trennen schließlich Partikel wie beispielsweise Keime oder Pyrogene aufgrund ihres Gewichts oder Molekulargröße ab. In der Europäischen Union waren diese Verfahren bisher nur für die Herstellung von Reinstwasser zulässig, während die USA oder Japan bereits in der Vergangenheit erlaubt haben, auf diese Weise WFI zu gewinnen. In Zukunft ermöglichen dies auch die europäischen Behörden, die dafür jedoch besondere Anforderungen stellen.

Thermische und chemische Sanitisierung

Grundsätzlich muss die Anlage das Wasser unter Bedingungen erzeugen, die das Wachstum von Mikroorganismen und anderen Verunreinigungen vermeiden. Für Umkehrosmose-Anlagen schreibt die EMA eine regelmäßige Sanitisierung der Anlage durch Heißwasser vor – in erster Linie, um zu vermeiden, dass sich Biofilme bilden. Biofilme entstehen durch Mikroorganismen, bspw. Bakterien, und sind in Industrieanlagen nur schwer zu entfernen. Als zusätzliche Sicherheit soll eine chemische Sanitisierung möglich sein.

Die neue Anlage lässt eine routinemäßige thermische Sanitisierung zu bei  Heißwassertemperaturen von bis zu 85°C. Die EMA empfiehlt außerdem Ozon als chemisches Sanitisierungsverfahren, um das Risiko einer Verkeimung zu minimieren. Die Anlage bietet auch diese Option. Um einer Kontamination aufgrund mangelnder Barriereeigenschaften der Membrane vorzubeugen, werden diese regelmäßig auf Dichtigkeit geprüft.

Zu den besonderen technischen Merkmalen der WFI-Anlage von Bosch gehört sowohl ein hygienisches Design als auch die eingebaute Messtechnologie zur Prozessüberwachung. Der für die Lager- und Verteilsysteme verwendete Edelstahl hat keinen Einfluss auf die Wasserqualität. Die Anlage ist zudem so konzipiert, dass die thermische Sanitisierung sämtlicher Komponenten jederzeit möglich ist.

Prozessüberwachung für Wasserqualität

Die Überwachung sämtlicher Prozesse in der Aufbereitungskette ist essentiell, um die mikrobielle Qualität des Wassers sicherzustellen. Deshalb hat Bosch die Erzeugeranlage mit verschiedenen Sensoren und Messgeräten ausgestattet, um die Wasserqualität über den gesamten Prozess zu überwachen und einzelne Verfahrensschritte zu kontrollieren. Ein Schlüsselindikator zur Qualitätsbestimmung ist der gesamte organische Kohlenstoffanteil (TOC) im Wasser. Da der TOC zugleich eine Messgröße für das Verkeimungsrisiko der Gesamtanlage ist, muss er kontinuierlich gemessen werden.

Ein weiterer wichtiger Parameter ist die Leitfähigkeit des Wassers. Dafür schreibt die EMA eine Inline-Prozesskontrolle vor. Die Anlage ist online mit Messtechniken zur Überwachung der spezifischen Leitfähigkeit ausgestattet. Um das Wasser routinemäßig in Echtzeit zu testen, setzt Bosch zudem ein Online-Keimzählergerät ein. Das System erfasst und quantifiziert Mikroorganismen und inerte Partikel mithilfe von lichtinduzierten Fluoreszenzmessungen und Algorithmen kontinuierlich. Alle Parameter werden in der zentralen und intuitiv zu bedienenden Steuerung überwacht und geregelt.