Mithilfe von Riboflavin, das sich unter UV-Licht fluoreszierend verfärbt, lassen sich Durchströmbarkeit und Reinigbarkeit fluidischer Systeme zuverlässig nachweisen.

Bild: Bürkert

Rohrleitungssysteme & Dichtungen Leuchtendes Beispiel der Sauberkeit

18.02.2015

Wie gut lässt sich eine Anlage reinigen? In der Food- und Pharmaindustrie ist diese Frage elementar. Die Reinigbarkeit von Fluidiksystemen kann man mit gelb fluoreszierendem Riboflavin zweifelsfrei nachweisen. Wer zudem bestimmte Funktionsgrenzwerte ermitteln kann, hat einen ordentlichen Hebel, um die Anlageneffizienz zu steigern – über mehrere Standorte hinweg.

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Für die Betreiber hygienischer Produktionsanlagen, wie sie etwa in der Lebensmittel-, der pharmazeutischen oder der Biotech-Industrie im Einsatz sind, ist die Reinigbarkeit bzw. die Effektivität des jeweils gewählten Reinigungsverfahrens für Komponenten, Apparaten, Maschinen und Anlagen von elementarer Bedeutung. Die Gewährleistung einer für den Verbraucher geeigneten und hygienisch unbedenklichen Produktqualität steht dabei immer im Vordergrund und folgt den Richtlinien des GMP (Good Manufacturing Practice). Die gute Durchströmung der Leitungs- und Ventilknotenbereiche ist aber noch aus einem anderen Grund wichtig, denn bei ungenügender Durchströmung können sich in der Anlage undefiniert Ablagerungen bilden oder es entsteht Korrosion. Die Reinigung oder der Austausch der korrodierten Anlagenteile ist mit hohen Kosten und einem langen Ausfall der Anlage verbunden und daher möglichst zu vermeiden.

Mit verbindlichen Tests zur Reinigbarkeit und Ermittlung der ausreichend sicheren Durchströmung von Anlagen lassen sich Reinigungsprozesse optimieren. Kürzere Reinigungszyklen, eine schnellere Reinigung und so wenig Reinigungsmedien wie möglich senken nicht nur die Betriebskosten, sondern steigern durch kürzere Stillstandzeiten auch die Anlageneffizienz. Weiterhin kann das Design komplexer Ventilknoten in der Erprobungsphase durch Riboflavintests überprüft und optimiert werden. Der Fluidspezialist Bürkert unterstützt seine Kunden umfassend: Neben der Konzeption und Herstellung von Ventilknoten und damit der fluidischen Umsetzung von Verfahren und Prozessen innerhalb hygienischer Produktionsanlagen, stellen die Spezialisten ihr gesamtes Detailwissen zur Reinigbarkeit solcher Anlagen und den dazu erforderlichen Test zur Verfügung.

Im Rahmen der Reinigungsvalidierung für keimarme oder sterile Verfahrenstechnik wird dieses Fachwissen interessant, um das Anlagendesign gezielt zu optimieren und damit Produkte mit gleichbleibend hoher Qualität herzustellen. Eine enge Kooperation aller am Produktionsprozess Beteiligten wie Planer, Fachgremien, Gesetzgeber und Behörden, Hersteller von Komponenten und Systemen sowie Anlagenbauer ist dazu unerlässlich.

Harmonisierung von 
Equipment und Anlagen

Oft geht es um die Frage, wie sich die Fertigungsqualität an verschiedenen Produktionsstandorten standardisieren lässt –
selbstverständlich unter Einhaltung aller gesetzlichen Vorgaben und unabhängig von der regionalen Qualifikation der Mitarbeiter. Die Fluid-Experten aus Ingelfingen empfehlen eine Vereinheitlichung von Ausrüstung und Anlagen. Während Produktionsverfahren, Rezepturen und Validierungsregularien in den Unternehmen weitestgehend entwickelt und definiert wurden, bestehen gerade in der Planungs- und Bauphase immer noch Unklarheiten bezüglich der Umsetzung und Einbindung des Equipments und der Anlagen selbst. Wenn möglichst viele Geräte, Komponenten und Apparate definierte Anforderungen und Eigenschaften einhalten, verbessern sich naturgemäß Sicherheit, Effizienz und die Qualität der erzeugten Produkte. Die dabei gestellten Anforderungen sind vielfältig: Regularien der behördlichen Lebensmittelüberwachung gehören ebenso dazu wie verfahrenstechnische Eigenschaften (zum Beispiel der GMP-Qualifizierung), fluidische Merkmale, Vorgaben durch Normen oder des Anlagendesigns, Sicherheitskonzepte oder entsprechende Kundenspezifikationen.

Worst-Case als Basis der 
Vereinheitlichung

Um das Produktionsequipment zu vereinheitlichen, sollte man alle Grenzdaten und Parameter der relevanten Produktionsstätten ermitteln, in denen die zu standardisierende Technik eingesetzt werden soll. Die Abbildung der Worst-Case-Daten umfasst zum Beispiel den Standort mit der geringsten Pumpenleistung, die Produktionsstätte mit dem kleinsten Reinstmedium-Reservoir oder mit den höchsten Sicherheitsvorgaben. Der Riboflavintest erbringt den Nachweis, dass fluidische Systeme die im Worst Case definierten Bedingungen und Parameter unter Vergleichsbedingungen erfüllen.

Oft ist es nicht möglich, reale Prozessbedingungen am Prüfstand nachzubilden. Deshalb sind vergleichbare Kriterien zu definieren, die als Basis für eine Bewertung geeignet sind und die typischen Qualifizierungen von Anlagen (OQ – Funktionsqualifizierung, PQ – Leistungsqualifizierung) ermöglichen und unterstützen.

Riboflavin ist ein wasserlösliches Vitamin der B-Gruppe, das sich aufgrund seiner intensiven gelb fluoreszierenden Farbe hervorragend für den Test auf Reinigbarkeit fluidischer Systeme eignet. Entsprechend der VDMA-Richtlinie wird dabei das Innere des Ventilknotens mithilfe eines Zerstäubers vollständig mit einer riboflavinhaltigen Testlösung benetzt, die bei der Bestrahlung durch UV-Licht fluoresziert. Anschließend wird das zu prüfende Teil in den betriebsgemäßen Zustand gebracht und mit Wasser durchströmt. Die Testlösung wird dabei durch das Reinigungsmedium entfernt. Gemäß Kundenvorgaben werden die Anzahl der Testdurchläufe, die Laufzeit pro Test und die entsprechenden Parameter (Druckdifferenz und Flowrate) eingestellt.

Nachdem der Prüfling in der vorgegebenen Zeit mit VE (vollentsalztem) Wasser oder WFI (Wasser für Injektionen) durchströmt wurde, wird der Ventilknoten demontiert und mit einer UV-Lampe bestrahlt. Wenn alle zu durchströmenden Teile ausreichend benetzt wurden, ist bei der Sichtprüfung mit der UV-Lampe keinerlei Fluoreszenz erkennbar. Wird das zu testende Fluidiksystem ungenügend durchströmt (Durchflussrate pro Zeiteinheit), muss man davon ausgehen, dass keine sichere Abreinigung möglich ist.

Bottom-up zur notwendigen Durchflussrate

Zur Ermittlung des unteren Arbeitsbereichs des Ventilknotens, also des Funktionsgrenzwerts, wendet Bürkert die sogenannte Bottom-up-Methode des Tests an. Dazu wird der Prüfling mit minimal notwendigem Flow durchströmt, welcher anschließend in Zehn-Prozent-Abstufungen oder gemäß Vorgabe erhöht wird (zum Beispiel Erhöhung der Durchflussrate um 10 l/min). Diese Prozedur wird so lange wiederholt, bis keine Riboflavin-Anhaftungen unter UV-Licht mehr sichtbar sind. So lässt sich der Funktionsgrenzwert des Systems exakt ermitteln.

Bildergalerie

  • In Worst-Case-Anordnungen werden Grenzdaten und Parameter der relevanten Produktionsstätten ermittelt.

    Bild: Bürkert

  • Bei ungenügender Durchströmung des Fluidiksystems lässt sich das eingebrachte Riboflavin durch die Reinigungslösung nicht sicher abreinigen.

    Bild: Bürkert

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