PAA Laboratories: Alles aus einer Hand

Der Autor: Dipl.-Ing. Manfred Seifert, Area Sales Manager, BWT Pharma & Biotech

Die pharmazeutische Industrie hat einen ständigen Bedarf an hochreinen Medien wie gereinigtes Wasser (PW), Wasser für Injektionszwecke (WFI) oder Reinstdampf. Die Versorgung mit diesen Rohstoffen muss so zuverlässig garantiert sein wie deren Qualität. Dafür kommen zentrale Versorgungssysteme, sogenannte Reinstmediensysteme, zum Einsatz. Mit einer steigenden Anzahl an Produkten werden immer mehr Reinstmedien für deren Herstellung benötigt. Deshalb beschloss die österreichische PAA Laboratories die Erweiterung ihrer bestehenden Anlagen zur Wasseraufbereitung.

PAA Laboratories wurde 1988 von Magister Rainer C. Burian gegründet. Eine kleine Gruppe von Mitarbeitern beschäftigte sich damals in einem Linzer Labor mit Blut und Zellen. Heute hat das Unternehmen 200 Mitarbeiter. Produktionsstätten befinden sich in Österreich, Kanada und Australien; Niederlassungen in Deutschland, Großbritannien, Frankreich und den USA. PAA stellt Seren und Medien, Pulvermedien und Laborwarenprodukte her und versorgt damit beispielsweise Universitäten, Kliniken, Krankenhäuser, Forschungsinstitute und die biopharmazeutische Industrie.

Aufgrund der stark steigenden Absätze der Seren und Medien entstand 2003 ein neues Werk in Pasching, dem heutigen Hauptsitz des Unternehmens. In Pasching investierte PAA im Jahr 2009 circa elf Millionen Euro in ein Neubauprojekt, weil die bestehenden Anlagen an der Kapazitätsgrenze angelangt waren.

Es entstanden eine Pulvermühle, ein modernes Logistik- und Hochregallager und die Erweiterung der Abfüllstation. Die Reinstmediensysteme mussten komplett neu von Christ Aqua geplant werden. In der Koordination von Architekt, Anlagenplaner und -bauer sah Matthias Haidinger, Production Manager bei PAA, dabei eine große Anforderung an das mittelständische Unternehmen mit begrenzter Personalkapazität: „Deshalb wurden Planung und Ausführung aller Reinstmediensysteme in die Hand des erfahrenen Turnkey-Partners Christ Aqua gelegt.“

Am Standort Pasching wird PW (Purified Water) für die Produktion, den Final Rinse und die Erzeugung von Reinstdampf beziehungsweise WFI (Water for Injection) benötigt und im Werk selbst hergestellt.

Das neue Anlagen-Equipment umfasst neben der Erweiterung des bestehenden PW-Loops einen zusätzlichen PW-Loop. Die bereits im Werk vorhandene Anlage zur Erzeugung von 1000 l/h PW musste durch eine redundante Erzeugeranlage mit einer Leistung von 6000 l/h PW (Osmotron 6000 pharmaline) erweitert und an den gemeinsamen Lagerbehälter für PW mit einem Fassungsvermögen von 6000 l angebunden werden. Die beiden Loops werden aus diesem Tank mit PW versorgt.

Eine weitere neue Anlage von Christ Aqua (Combitron CT 500-1-400), mit der sowohl bis zu 500 l/h WFI (Water for Injection) als auch Reinstdampf mit einer Leistung von 300 kg/h bei 2,7 bar erzeugt und verteilt werden kann, ergänzt die Reinstmediensysteme ebenso wie eine CIP/DIP-Einbehälteranlage mit 5000 l zur Cleaning-in-Place-Reinigung des Solidabereiches. Diese vollautomatisierte Anlage wurde erforderlich zur reproduzierbaren Reinigung und Trocknung der neuen bauseitigen Solida-anlage beziehungsweise Pulvermühlenanlage.

Die neue Osmotron arbeitet nach dem gleichen Verfahren, das im Werk bereits verwendet wird: Enthärtung, Umkehrosmose und Elektrodeionisation (EDI). Zur Reduktion von unerwünschtem CO2 im Wasser wurde anstelle der NaOH-Dosiereinheit ein Membranentgasungsmodul integriert. Dieses einfache und verlässliche Verfahren zur Abscheidung von CO2 macht den Einsatz von Chemikalien überflüssig. Sämtliche Teile der Anlage sind regelmäßig mittels einer zweiprozentigen H2O2-Lösung chemisch kalt sanitisierbar. H2O2 (Wasserstoffperoxid) besitzt eine hohe bakterizide Wirkung. Dieses Desinfektionsverfahren lässt sich technisch einfach durchführen und ist von der Investition günstiger als das Heißwassersanitisierungsverfahren.

Das Monitoring erfolgt durch eine wöchentliche Beprobung zur Keimzahlbestimmung. Über das vorhandene Automatisierungssystem wird eine kontinuierliche Leitfähigkeits-, Temperatur- und TOC-Messung ermöglicht. Alle qualitätsrelevanten Parameter werden über Ethernetanbindung an ein übergeordnetes PLS-System weitergegeben und gespeichert.

Der steigende Bedarf an Reinstdampf und WFI im Werk wird durch die kombinierte Reinstdampf- und Destillationsanlage Combitron abgedeckt. Statt in zwei Systemen können Reinstdampf und WFI entweder gleichzeitig (parallel) oder hintereinander (seriell) in einer Anlage erzeugt werden. Die Reinstmedien (RD und WFI) werden bei PAA seriell nach dem Naturumlaufverfahren hergestellt. Die Produktion kann gleichzeitig oder unabhängig voneinander in allen Kolonnen erfolgen. Eine Anlage, die zwei verschiedene Reinstmedien herstellt, reduziert die Investitionskosten um bis zu 30 % und benötigt deutlich weniger Raum als zwei getrennte Anlagen. Combitron entspricht den Anforderungen nach GMP, die produzierten Reinstmedien denen der aktuellen Pharmakopöen (Ph.Eur).

Die neu gebaute Pulvermühle am Standort Pasching zog die Planung und Anschaffung einer Reinigungsanlage nach sich: Die CIP/DIP-Anlage ist eine kompakte Einbehälteranlage (Zirkulationsbehälter) für Cleaning in Place (CIP), reproduzierbare Reinigung sowie Trocknung der Pulvermühlenanlage mit mehreren CIP-Zielen. Die CIP/DIP-Anlage ist fest mit den CIP-Zielen über CIP-Rohrleitungen verbunden.

Das Reinigungskonzept der konzipierten und realisierten CIP-Anlage ist ein kombiniertes Verfahren. Das heißt, die verschiedenen Reinigungslösungen werden im Zirkulationstank der Einbehälteranlage angesetzt, innerhalb der Reinigungsschrittfolgen eines Reinigungsprogrammes wird über das CIP-Ziel rezirkuliert und nach Beendigung einer Reinigungsschrittfolge verloren gefahren. Die Zugabe von konzentrierter Lauge erfolgt über eine Membrandosierpumpe in die Zirkulationsleitung der Einbehälteranlage.

Im Rezept sind die Dosierkonzentration, die Temperatur sowie die Einsatzdauer der Reinigungslösung festgelegt. Sie wird in jedem Reinigungsschritt zwischen der Anlage und dem CIP-Ziel rezirkuliert und anschließend verworfen. Die frequenzgesteuerte Vorlaufpumpe befindet sich direkt an der Kompaktanlage. Die frequenzgeregelte Rücklaufpumpe ist im Technikbereich am tiefsten Punkt der Pulveranlage installiert. Das Aufheizen der Reinigungslösungen erfolgt über einen internen Kreislauf innerhalb der CIP Package Unit mittels DTS-Wärmeaustauscher. Nach Erreichen der Zieltemperatur werden die Spülschritte im CIP-Ziel gestartet. Während des Ablaufs der Spülschritte am CIP-Ziel wird die Reinigungslösung weiter reproduzierbar temperiert. Zur Kontrolle des Reinigungserfolges im letzten Spülschritt (Final Rinse) werden der Leitwert und die Temperatur am Rücklauf des verwendeten PW reproduzierbar gemessen und dokumentiert.

Neben der Erweiterung des bereits bestehenden PW-Loops war es für PAA erforderlich, auch hier in eine separate neue Anlage zu investieren. Lagerung, Verteilung, Sanitisierung und Überwachung des aufbereiteten Wassers erfolgen über das neue Loopo-System von Christ. Aus dem zum Verteilsystem gehörenden Lagertank gelangt das zwischengespeicherte PW mittels einer Zirkulationspumpe in der Ringleitung zu den einzelnen Entnahmestellen. Mit der als Package Unit gefertigten Anlage kann das gesamte Lagerungs- und Verteilsystem mit Heißwasser bei +80 bis +85 °C über eine Stunde sanitisiert werden. Eine Ozonisierung des Systems erfolgt nicht. Neben der Heißwassersanitisierung des Loops besteht die Möglichkeit, den PW-Loop bei Nacht- oder Wochenendbetrieb über UV-Strahler zu fahren.

Automationstechnik sorgt dafür, dass die verfahrenstechnischen Abläufe und Funktionen aller Reinstmediensysteme reproduzierbar funktionieren. In Pasching wurden an die Lösung für die Automation der Anlagen besonders hohe Ansprüche gestellt. Jede Erzeugeranlage von Christ – Osmotron, Combitron und Loopo PW kalt/heiß – besitzt ihre eigene CPU-Steuerung. Die Visualisierung erfolgt auf einem gemeinsamen PC 477 12 Zoll im Technikbereich für das PW-System. Die Kommunikation zwischen der alten PW-1000-l/h- und der neuen PW-6000-l/h-Anlage ist über eine MPI-Bus-Schnittstelle realisiert, wobei die neue Anlage den Master übernimmt und in Abhängigkeit des bauseitigen PW-Lagerbehälters über Füllstand kommuniziert. Der hohe Stellenwert der Automation in einem Produktionsunternehmen wie PAA trug letztendlich dazu bei, sich für eine Turnkey-Lösung zu entscheiden.

Online-Info www.pharmaproduktion.com/0111423