Auf Herz und Nieren geprüft

Die Autorin Elke Vöhringer-Klein Market Unit Manager Chemical and Processing Technology, Parker Dichtungsgruppe

Die von der Parker Dichtungsgruppe entwickelte 2K-Dichtungslösung wird sowohl in den pharmazeutischen Kernprozessen wie z. B. der Wirkstoffsynthese (API) oder der biologischen Fermentation als auch in den Begleitprozessen wie in „Cleaning-In-Place“ (CIP) oder „Sterilisation-in-Place“ (SIP) den hohen Qualitätsanforderungen dauerhaft gerecht. Die schnellen und effizienten Reinigungs- und Sterilisationszyklen, bis zu 20 bis 30 pro Produktionsbatch, stellen sicher, dass weder Keime noch Schmutz ganze Chargen der hygienisch sensiblen und wertvollen Arzneimittel oder Wirkstoffe unbrauchbar machen. Dabei stellen die Reinigungsmittel in Verbindung mit Hitze und Druck für die Dichtungselemente in den Pharmaanlagen eine große Herausforderung dar. Die Dichtungen müssen sowohl den alkalischen und sauren Reinigungsmedien als auch den polaren und unpolaren Lösemitteln möglichst lange standhalten und ihre Funktion und Dichtheit gewährleisten.

Im Kernprozess der chemischen Wirkstofferzeugung erfordern die höchst unterschiedlichen Reaktionen, Reaktortypen und Reaktionsgeschwindigkeiten ein Maximum an Sicherheit und Zuverlässigkeit der Dichtsysteme.

Die 2K-Flanschdichtung HD (Hygienic Design) ist eine Zweikomponentenflanschdichtung, die durch totraumfreies Design das Wachstum von Mikroorganismen vermeidet. Sie zeichnet sich durch langfristige Dichtwirkung, hohe chemische Beständigkeit, lückenlose Rückverfolgbarkeit der Werkstoffkomponenten sowie leichte Montage und Demontage aus. Die Konstruktion entspricht den Vorgaben der gängigen Rohrverbindungen nach American Society of Mechanical Engineers (ASME) BioProcessing Equipment (BPE).

Jede 2K-Flanschdichtung HD wird mit einer Lasermarkierung zur kompletten Rückverfolgbarkeit versehen. Diese Markierung beinhaltet den Werkstoff, das Herstelldatum und die Batchnummer. Aufgrund hauseigener Herstellung der Rezepturen und Werkstoffe ist eine lückenlose Rückverfolgbarkeit bis hin zu den eingesetzten Rohmaterialen gewährleistet und bietet eine absolute Qualitätssicherheit.

Hergestellt wird die 2K-Flanschdichtung HD aus dem Hochleistungskunststoff Polyphenylsulfon (PPSU) und einem Elastomerformteil, das in verschiedenen Werkstoffen wie zwei Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuken (EPDM), einem Nitril-Butadien (NBR), zwei Silikon-Kautschuken (VMQ) und einem Fluorkarbon (FKM) geliefert wird. Der große Vorteil dieser Elastomerwerkstoffe gegenüber Dichtungselementen aus Polytetrafluorethylen (PTFE) besteht in der großen Elastizität und hohen Rückstellkraft. Je höher die Rückstellkraft ist, desto weniger müssen die Flanschdichtungen nachgezogen werden.

Alle von Parker-Prädifa hergestellten und verkauften Dichtungen erfüllen die europäische Reach-Verordnung. Die von der European Hygienic Engineering and Design Group (EHEDG) erarbeiteten und veröffentlichten Gestaltungskriterien für hygienegerechte Maschinen, Apparate und Komponenten werden von der 2K-Flanschdichtung HD ebenfalls eingehalten. Die Konformität der einzelnen Werkstoffe ist in der Tabelle dargestellt.

Die ASME umreißt die allgemein gültigen Praktiken im ASME BioProcessing Equipment Standard (BPE) für Produktionsanlagen, mit denen Pharmawirkstoffe hergestellt werden. Der spezielle Abschnitt über Dichtungselemente beinhaltet Designvoraussetzungen aus Sicht des Anwenders, um die Dichtungen leicht sterilisieren und reinigen zu können, z. B. die Vermeidung von Leckage und Intrusion. Dazu kommen Anforderungen an die Konstruktion zur Vermeidung von Wechselwirkungen. Hierzu gehören z. B. Biokompatibilität, Prozesskompatibilität, Oberflächenbeschaffenheit, Partikelerzeugung und extrahierbare Stoffe. Nicht zuletzt wird die Konformität mit den richtigen Testmethoden und der Zulieferkette z. B. durch ein Zertifikat der Konformität, Verpackungs- und Lagerempfehlungen gefordert.

Der 2009/2012-BPE-Standard empfiehlt Testbedingungen für Dichtungselemente in typischen Cleaning-In-Place(CIP)- oder Sterilisation-in-Place-(SIP)-Zyklen. Ein gutes Dichtelement erhält den Systemdruck ohne Leckage aufrecht, zeigt minimale Intrusion und so gut wie keine Veränderungen nach den Prozesszyklen. Testergebnisse geben dem Anwender wertvolle Informationen über das Dichtungsdesign und über die Lebensdauer. Die Benchmarktests gehen noch einen Schritt weiter, weil sie nicht nur wichtige Informationen über die Dichtung liefern, sondern auch als Qualifizierung für ein Anwendersystem herangezogen werden können.

Das Standardwerk ASME BPE beschreibt ein Testprogramm für Flanschdichtungen. Dieses Testverfahren kann zwar keine grundsätzliche Aussage über die Lebensdauer eines Dichtelements in einem speziellen Pharmaprozess liefern, aber als Basis für den Vergleich verschiedener Dichtungen herangezogen werden.

Mit nahezu keinerlei Intrusion und exzellentem Dichtverhalten haben die 2K-Flanschdichtungen HD das Testprogramm erfolgreich bestanden. Testbedingungen waren 500 Zyklen mit Wasserdampf bei +130 °C für 1 Stunde, 15 Minuten Abkühlung und Systemdruck von 3,1 bar. Die Vorgaben für Intrusion der ASME BPE für aseptische Flanschverbindungen in der Kategorie I (maximale Intrusion von 0,025“ radial) und der Kategorie II (maximale Intrusion von 0,008“ radial) wurden mit einem Ergebnis von 0,003“ bei weitem übertroffen. Die 2K-Flanschdichtungen HD mussten während der gesamten Testdauer von 500 SIP-Zyklen nicht nachgezogen werden und blieben leckagefrei.

Die 2K-Flanschdichtung HD zeigte im Riboflavintest keine sichtbare Fluoreszenz und damit eine sehr gute Reinigbarkeit. Dieser Test ist ein Prüfverfahren, bei dem mit einer Riboflavinlösung, die sich unter UV-Licht fluoreszierend verfärbt, die Reinigbarkeit der Oberflächen eines Dichtelements geprüft wird. Dabei darf keine sichtbare Fluoreszenz auftreten. Mit dem Riboflavintest werden Komponenten, Behälter und Anlagen für keimarme und sterile Verfahren in der Pharmazie und Chemie, wo höchste Reinheit gefordert ist, überprüft. Somit bieten die 2K-Flanschdichtungen absolute Prozesssicherheit in anspruchsvollen pharmazeutischen Prozessen. Da vielen Herstellern von Pharmawirkstoffen Ressourcen und Zeit fehlen, um Dichtungen aufwendig zu testen, sind diese Testergebnisse eine wertvolle Entscheidungshilfe.

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