Qualität muss sein

Gilead Sciences ist ein biopharmazeutisches Unternehmen, das Medikamente erforscht, entwickelt und vermarktet. Der Schwerpunkt liegt auf Produkten, die zum Beispiel bei HIV-, Herz-Kreislauf- oder Atemwegs-Erkrankungen eingesetzt werden. Die amerikanische Firma wurde 1987 durch den Arzt Michael Riordan gegründet. Der Name Gilead bezieht sich auf eine biblische Landschaft östlich des Jordans, die in der Antike als Standort für die Herstellung heilender Substanzen bekannt wurde. Das Unternehmen mit Hauptsitz in Foster City, Kalifornien, beschäftigt in den USA, in Europa und Australien insgesamt rund 2700 Mitarbeiter.

Im irischen Cork befindet sich eine noch junge Produktionsstätte, die ursprünglich vom Pharmakonzern Altana Pharma errichtet wurde und 2006 in Betrieb ging. Gilead Sciences übernahm das Werk im September 2007 und produziert dort seither das Medikament Pantoprazol, das bei der Behandlung von säurebedingten Magen-Darm-Erkrankungen eingesetzt wird. Die internationalen Anforderungen an die Arzneimittelproduktion sind in den vergangenen Jahren ständig gestiegen. Deshalb setzt Gilead in Cork auf aktuelle Technologie zur Optimierung und Qualitätssicherung: Zur hochautomatisierten Produktionsausstattung gehört unter anderem eine Turnkey-Anlage von Christ. Diese erzeugt, lagert und verteilt Purified Water, das für die Tablettenherstellung und Reinigung des technischen Equipments zum Einsatz kommt. „Unser Christ-System nahm im April 2006 den Betrieb auf“, schildert John MacCarthy, Senior Manager Engineering bei Gilead. „Seither hat es Purified Water, ein wichtiges Rohmaterial, störungsfrei geliefert.“ MacCarthy kann als Mann der ersten Stunde bezeichnet werden. Er war dabei, als der Produktionsstandort Cork entstand und hatte – damals als Betriebsleiter – die Verantwortung für die Errichtung der PW-Wasservorsorgung.

Den Auftrag für den GMP-gerechten Bau der Wasseraufbereitungssysteme erhielt die Christ Pharma & Life Science (Deutschland) 2004. Der Reinstwasserspezialist bot die optimale Lösung mit einer kompakten Anlagenanordnung, die die Rohwasseraufbereitung, die Reinstwassererzeugung und zwei Verteilsysteme mit je einer Ringleitung umfasste. „Gilead fordert hohe Standards, damit die Herstellung unserer anspruchsvollen pharmazeutischen Produkte gewährleistet ist. Das Angebot von Christ hat die Vorgaben voll erfüllt“, begründet MacCarthy die Entscheidung, mit dem Reinstwasserspezialisten zusammenzuarbeiten.

Im Werk wird Wasser in den Qualitäten von Purified Water (PW) und ultrafiltriertem Wasser (UFW) benötigt. Die Kombination von verschiedenen, vorqualifizierten Christ-Kompaktanlagen macht dies möglich: Die Voraufbereitung des Rohwassers erfolgt durch eine Ultrafiltrationsanlage Ultrastil. Die Erzeugung von Purified Water (PW) übernimmt der Osmotron, bestehend aus Enthärtung, Umkehrosmose und Elektro-Deionisationsanlage. Die anschließende Lagerung und Verteilung des erzeugten Wassers erfolgt über zwei verschiedene Verteilsysteme (Christ-Loopo) in einem Kaltwasser-Loop und einem Heißwasser-Loop.

Bei der Planung fand die mikrobiologische Sicherheit aller Anlagenteile besondere Beachtung. Die Ultrafiltration dient hauptsächlich zur Reduktion von organischen Belastungen sowie Eliminierung von kolloidalen Feinstpartikeln. In Cork ist eine UF-Anlage Christ Ultrastil TW mit einer Leistung von 5 m³/h im Einsatz. Nach der Ultrafiltration wird das Wasser in einem Filtrattank gespeichert. Frequenzgeregelte Pumpen leiten einen Teil direkt in die Laborräume, beziehungsweise in die nachfolgende PW-Erzeugungsanlage Osmotron Select weiter. Als erste Verfahrensstufe durchfließt das vorbehandelte Ultrafiltrat eine serielle Enthärtungseinheit. Permanente Durchströmung, hohe Fließgeschwindigkeiten und kurze Regenerationszyklen reduzieren mikrobiologisches Wachstum in diesem Schritt. Das enthärtete Wasser kommt anschließend durch einen 5-µm-Filter, der feinste Verunreinigungen entfernt. In der nachgeschalteten Umkehrosmosestufe wird das Wasser teilentsalzt und mikrobiologisch weiter aufbereitet, indem man es mittels einer Hochdruckpumpe durch eine semipermeable Membran presst. Im nächsten Schritt fließt das Permeat zur Elektrodeionisationsstufe und durch das Herzstück der Anlage – die Septron EDI-Modul-Einheit – wo es vollständig entsalzt und auf Endqualität gebracht wird. Die Wassergüte liegt nach dem Durchlauf in der Regel unter 0,1 µS/cm. Das Elektrodeionisationsmodul ist bereits bei einer Gleichstromspannung von lediglich 40 V betriebsbereit. Alle Teile der Christ Osmotron Anlage (Enthärtungsstufe, Umkehrosmose, EDI Septron) sind bei >80 °C totraumarm und vollständig bis zu den nachgeschalteten Lagerbehältern heißwassersanitisierbar. Der gesamte Prozess kann über die integrierten und kalibrierten Temperaturmessungen einfach überwacht und dokumentiert werden. Mikrobiologisches Wachstum hat so keine Chance. Die Leitfähigkeit des Wassers beträgt dann <0,1 µS/cm. Die TOC-Werte liegen bei <20 ppb.

Generell gilt, dass besonders die Bereiche Lagerung und Verteilung des erzeugten Reinstwassers anfällig gegenüber Verkeimung sind. Der Kaltwasser-Loop ist deshalb mit einer elektrolytischen Ozonisierung sowie einer im Vorlauf der Ringleitung integrierten UV-Anlage ausgerüstet. Ozon vernichtet sicher Mikroorganismen und vermindert darüber hinaus mit seinen passivierenden Eigenschaften die Gefahr von Rouging für Lagertank und Verteilsystem. Der Reinstwassertank wird für diesen Loop permanent ozonisiert; außerhalb der Produktionszeiten ebenso das gesamte Ringleitungssystem bis zu den Entnahmepunkten. Das Purified Water kommt mittels einer frequenzgesteuerten Druckerhöhungspumpe (10 m³/h) zu den Verbraucherstellen. Ein Wärmetauscher kühlt es dabei auf 20 °C ab, um die Wirksamkeit des Ozoneintrags zu erhöhen. Der Heißwasser-Loop wird konstant mit einer Temperatur von >80 °C betrieben. Die Nachspeisung des PW-Wassers erfolgt über einen zusätzlichen Wärmetauscher. So ist gewährleistet, dass die Wassertemperatur im Tank auch während der Nachspeisung nicht unter 80 °C absinken kann. Ein TOC-Messgerät (Total Organic Carbon) beurteilt online die organische Qualität des Purified Water, die neben der elektrischen Leitfähigkeit und mikrobiologischen Qualität einen wesentlichen qualitätsrelevanten Parameter darstellt. Eine frequenzgesteuerte Druckerhöhungspumpe (15 m³/h) leitet das Reinstwasser über eine Ringleitung zu den Verbrauchern. Der Einsatz umfangreicher Sicherheitsmessstellen gewährleistet, dass nur dann Wasser an den Zapfstellen entnommen werden kann, wenn alle Qualitätsparameter innerhalb der Spezifikation liegen.

Die Purified-Water-Versorgung wird vollautomatisch gesteuert und überwacht. Die Einbindung der Wasseraufbereitung in die zentrale Leittechnik des Betriebs wurde durch ein Bussystem gelöst. Die Steuerung erfolgt über eine Simatic-S7-SPS, die Bedienung über ein WinCC-HMI (Human Machine Interface), das über einen modernen Panel-PC eine vollgrafische und komfortable Prozessvisualisierung und Überwachung aller Betriebsparameter ermöglicht. Die behördlich vorgeschriebene Archivierung der qualitätsrelevanten Parameter erfolgt über einen 21 CFR Part 11-konformen Bildschirmschreiber. Änderungen können nur durch autorisierte Personen erfolgen. MacCarthy legt großen Wert auf einen optimalen und reibungslosen Anlagenbetrieb und betont deshalb: „Alle Wasseraufbereitungssysteme sind bekanntlich schwierig nachzuregeln, wenn Qualitätsabweichungen auftreten. Wir sind sicher, dass unser umfassendes, vorbeugendes Wartungsprogramm und die Servicebetreuung von Christ die Schlüssel sind, um Qualität langfristig zu sichern.“ Die Fernwartung durch den Kundendienst via Modemanbindung bietet zudem zusätzliche Sicherheit.

cav 461

Gilead im Überblick

Wasseraufbereitung für die Life-Science-Industrie