Containment Der Bedarf an Containmentsystemen wächst

Schon seit jeher gilt das Containment von pharmazeutischen Anlagen als schwierige Aufgabe. Neue Wirkstoffe und veränderte gesetzliche Rahmenbedingungen fordern Entwickler und Anwender, die aus den unterschiedlichsten Lösungen auswählen können. Unabhängig davon, welches System zum Einsatz kommt – für den reibungslosen Ablauf ist die Integration in den Gesamtprozess entscheidend.

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Der Umgang mit hochaktiven Wirkstoffen ist sowohl für die Mitarbeiter als auch für die Umwelt ungleich gefährlicher als noch vor ein paar Jahren. Die Gründe hierfür sind vielschichtig: „Die neue AMWHV (Arzeimittel-Wirkstoff-Herstellverordnung ist seit Ende 2006 für die Pharma- und Wirkstoffindustrie gültig. Hier wird von den Behörden gefordert, das Risiko einer Kreuz-Kontamination auf das Minimum zu reduzieren“, erklärt Richard Denk, Leiter der Pharmasparte der Firma Hecht Anlagenbau. „Seit Ende 2005 ist überdies die neue Gefahrstoffverordnung gültig und diese fordert explizit für CMR-Stoffe (Cancerogenic – Mutagenic und Reproduktionstoxischen Stoffen) ein geschlossenes Pulverhandling.“ Zudem sind die Wirkstoffe in modernen pharmazeutischen Produkten inzwischen konzentrierter als früher. „Die Entwicklung in der Wirkstoff/Pharmaindustrie geht in Richtung kleinerer Mengen mit hochpotenten Substanzen, die ein erhöhtes Maß an Containment fordert“, beschreibt Denk die Folgen für den Apparatebau. „Diese hochaktiven Substanzen, können die Gesundheit des Bedieners schädigen. Deshalb sollten die Substanzen ab einem OEL < 10 - 1µg/m³, möglichst in geschlossenen Systemen verarbeitet werden. Wegen der optimalen Reinigbarkeit der Containment Systeme vermeidet man zudem Cross-Kontaminationen“, ergänzt Dirk Collins, zuständig für Isolatoren / Containmentsysteme bei Hermann Waldner Process Systems. Es sind also dringend Lösungen gefordert, die sowohl das Personal und die Umwelt vor den Produkten schützen, aber auch die Arzneimittel vor Verunreinigungen. Neben Reinräumen inklusive aufwändigen Schleusenkonzepten und Vollschutz-Anzügen sind vor allem Isolatoren und Containmentlösungen für den innerbetrieblichen Transport, also beim Um- oder Abfüllen, geeignete Mittel.

Genaue Planung nötig

Dabei ist die Entscheidung, mit welchen Mitteln der Schutz ausgeführt werden soll, nicht immer ganz einfach. Die Isolatortechnik erhöht ohne Zweifel das Sterilitätslevel. Aufgrund des kleineren Raumvolumens ist der Aufwand für die Luftaufbereitung und der Ausbaustandard für die Aufstellräume geringer als im Reinraum. Zu den Nachteilen zählt, dass Isolatoren nicht sehr flexibel sind, da sie spezifisch auf eine Anlage angepasst wurden und eine beträchtliche Investitionssumme erfordern. Generell ist der Aufbau eines Isolators erheblich aufwändiger und dadurch höchst unflexibel. Bei Produktionslinien, die bereits im herkömmlichen Betrieb ständig mit Störungen kämpfen, werden in der Isolator-Ausführung ebenfalls schwer zu beherrschen sein.

Dreh- und Angelpunkt ist Übergabe in den Isolator

Entscheidender Dreh- und Angelpunkt ist die Übergabe in den Isolator. Für das kontaminationsfreie Ein- und Ausschleusen von Gegenständen oder Produkten in einen Isolator haben sich Rapid Transfer Ports bewährt. Das Doppeldeckelprinzip von Waldner gewährleistet etwa, dass sich die beiden Deckel beim Öffnen gegenseitig schützen und so ein absolut kontaminationsfreier Transfer möglich ist. Der Rapid-Transfer-Container (RTC) wird von außen am Isolator angedockt. Das Anheben und Andocken kann mit einem dazugehörigen Hebesystem geschehen. Der RTC wird automatisch mit dem Doppeldeckel verriegelt und wird dann über einen Handschuh im Inneren des Isolators geöffnet. Nach innen schwenkend wird der Doppeldeckel aufgeklappt und so schützen sich die beiden Deckel gegenseitig vor Kontaminationen.

Der Rapid Transfer Port (RTP) von M+W Zander Products wurde in verschiedenen Baugrößen und Durchmessern zur Anpassung an unterschiedliche Transfer-Anforderungen entwickelt. Die Sicherheit des Gesamtsystems beruht auf der Kombination von Alpha- und Beta-Komponenten. Die im Alpha-Teil integrierte Tür lässt sich nur in Verbindung mit einem angedockten Beta-Teil öffnen. Ein Abdocken des Beta-Teils ist wiederum nur nach dem Schließen des Alpha-Teils möglich. Neben verschiedenen standardisierten Lösungen auf der Beta-Seite können kundenspezifische Transfer-Aufgaben umgesetzt werden.

Die Prozesse, die mit Isolatoren realisiert werden sind ganz unterschiedlich und reichen von der Probenahme über Mahlprozesse, Wirbelschichtverfahren bis zur Abfüllung und Verschließung von Vials.

Den Gesamtprozess im Blick

Entscheidend bei der Integration von Prozess-Anlagen in Isolatoren ist der Gesamtprozess. Es gilt daher, die Prozessstufe vor und nach dem Isolator zu betrachten. Eine der großen Herausforderungen bei der Integration von Prozessen in Isolatoren besteht darin, das Gesamtsystem komfortabel bedienbar – also ergonomisch – auszuführen. Diese einfache Aussage stellt die Hersteller von komplexen Systemen vor größte Herausforderungen in Bezug auf das Design der Prozesskomponenten sowie bei der Gestaltung der Isolatoren. „Die Anpassung des Prozesses an die Anforderungen eines Isolators hängt unter anderem von der Größe und Komplexität der Anlagen, die man integrieren möchte, ab“, führt Collins aus. „Bei großen und schweren Produktmengen müssen unter Umständen Handlingssysteme oder automatische Andocksysteme integriert werden.“ Ob das Zusammenspiel der Komponenten funktioniert, sollte sich bereits im Vorfeld zeigen: „Die Integration der Anlagen wird im Detail in einer Mock up-Studie, also einer Machbarkeitsstudie, anhand eines Modells untersucht“, ergänzt Collins.

Innerbetrieblicher Transport

Zwischen den Arbeitsschritten der Arzneimittelherstellung Einwaage, Mischen, Granulieren, Pressen, Beschichten und Verpacken sind oft innerbetriebliche Transporte notwendig. Die Zwischenprodukte müssen in Gebinde abgefüllt werden, ohne dass gefährliche Stoffe in die Umgebung gelangen, und ohne Kontamination der Zwischenprodukte. „Containment-Lösungen sind an allen Stellen in einem Unternehmen gefragt, an denen Feststoffe gehandhabt werden“, führt Denk aus. Dies kann im Pharma/Wirkstoffbereich bei der Bemusterung der Eingangsstoffe sein, sowie bei der anschließenden Entleerung oder Befüllung der Feststoffe im Betrieb. Die kritische Schnittstelle liegt dabei häufig beim Übergang von Transportbehälter (Container, Fässer, Säcke oder Big-Bags) auf Prozessanlagen. So wird Pulver heute meistens noch in Fässern transportiert und gelagert. Und das scheinbare einfache Entleeren eines Fasses wird bei hochaktiven Wirkstoffen plötzlich zum komplizierten Unterfangen, vor allem bei nichtrieselfähigem Pulver und Gewichten von mehr als 50 Kilogramm.

Unterschiedliche Stufen des Containments

„Beim innerbetrieblichen Abfüllen von Feststoffen ist es wichtig, ein geeignetes Containmentsystem zu integrieren, um den Feststoff komplett geschlossen in ein innerbetriebliches Gebinde oder Verpackungsgebinde für den Verkauf abzufüllen“, nennt Denk den entscheidenden Aspekt. „Dies kann mit einem Endloslinersystem oder mit einem Liner-Befüll-System stattfinden. Wichtig ist dabei, ein primäres Containmentsystem zu integrieren, das vom Design so ausgeführt ist, dass kein sekundäres Containment wie zum Beispiel ein kontrollierter Raum nötig wird.“ Unter dem Konzept Proclean bietet Hecht ganz unterschiedliche Ansätze zum Containment. Diese reichen von Schutzfolienkonzepten bis zur Isolatortechnologie und berücksichtigen die unterschiedlichen Stufen des Containments. Für einen wirksamen Bedienerschutz ist es besonders wichtig das Produkt dort einzuschließen, wo es hergestellt wird, durchgängig vom ersten Schritt des Prozesses bis zur abschließenden Verpackung. Nicht immer stechen die Schwachpunkte für eine Kontamination gleich ins Auge. „Neben den Anschlussadaptern, an denen der Feststoff in einen Prozess befüllt oder aus einem Prozess entleert wird, muss der ganze Prozess im Bereich Containment betrachtet werden, wie zum Beispiel bei Wellendurchführungen“, beschreibt Denk die kritischen Punkte.

Spezielle Containment-Systeme

In Fällen, wenn ein Pulver in ein Gerät mit limitiertem Platzangebot (z. B. einen Reaktor, Trockner usw.) befördert werden muss, kommen spezielle Containment-Systeme zum Einsatz. Hier hat beispielweise das Schweizer Unternehmen Dec das DCS – Drum Containment System entwickelt, das in Kombination mit einem Pulverfördersystem-PTS (Powder Transfer System) eingesetzt wird, um Fässer völlig geschlossen zu entleeren und das Pulver sicher und ohne Kontamination direkt in einen Behälter umzuladen. Dafür befindet sich das PTS-System oberhalb der Anlage. Das System saugt das Pulver aus einer beliebigen Prozessanlage an, wie aus z.B. einen Trockner und entleert es dann in einen Aufgabetrichter. Im Anschluss an den Trichter wird eine konische Siebmühle geschaltet, die das Produkt inline zerkleinert. Danach erfolgt die direkte, absolut kontaminationsfreie Abfüllung in Fässer mit doppeltem Inliner. Dabei wird das Fass an das DCS Drum Containment System angeschlossen.

Darüber hinaus existieren noch weitere Übergabekonzepte, wie etwa Doppelklappensysteme oder Auslaufkegel an Containern. Ein wichtiges Entscheidungskriterium, welche Containment-Lösung geeignet ist, ist die OEL-Einstufung (Operator Exposure Limit/). Wer Containment-Lösungen anbietet, sollte zudem ein breit gefächertes Programm aufeinander abgestimmter Komponenten inklusive der entsprechenden Automatisierung anbieten. Neben Ports, Schleusen und Einhausung sind etwa auch Lüftungselemente, Dichtungsmodule, pneumatisch abgedichtete Front-glasscheiben, Schiebetüren oder Handschuhtestgeräte gefragt. Darüber hinaus müssen sowohl Anwender als auch Apparatebauer den Prozess genau hinsichtlich des Produktes, des Anlagentyps und der Automatisierung betrachten, wie Denk abschließen fest hält:„Bei jeder Installation eines Containmentsystems muss eine Risikobetrachtung gemacht werden, um ein geeignetes Containmentsystem zu integrieren.“

Die Autorin ist redaktionelle Mitarbeiterin bei PharmaTEC

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