Woda pitna niezmiennie zawiera pewne substancje, które należy usunąć do celów farmaceutycznych. Międzynarodowe farmakopee rozróżniają dwa poziomy wody farmaceutycznej: woda oczyszczona (PW) i woda do iniekcji (WFI). Podczas gdy PW jest przede wszystkim stosowana jako materiał podstawowy do uzyskania dalszych stopni wody farmaceutycznej i do produkcji czystej pary. WFI jest przeznaczona do stosowania w roztworach do iniekcji i infuzji pozajelitowej. Procesy produkcyjne stosowane dla PW i WFI są przepisywane przez odpowiednie farmakopee. Do 2017 r. przepisy europejskie znacznie różniły się od porównywalnych farmakopei, na przykład w Stanach Zjednoczonych lub Azji. Destylacja była jedynym procesem dopuszczonym w UE do produkcji WFI.

Gorące wykluczone, zimne dopuszczone – słusznie?

Rewizję monografii WFI 0169 w Farmakopei Europejskiej można słusznie uznać za małą rewolucję – od jej wejścia w życie 1 kwietnia 2017 r. dopuszczono w Europie również równowartościowe alternatywy dla destylacji, w tym „zimną” membranę w procesach odwróconej osmozy i elektrodejonizacji w połączeniu z dodatkowym etapem ultrafiltracji. W porównaniu do destylacji procesy membranowe są bardziej wydajne ekonomicznie i ekologicznie, ponieważ eliminują potrzebę dodatkowych instalacji, energii wymaganej do wytworzenia gorącej pary i związanych z tym kosztów. Jednak ostateczna decyzja rynkowa dotycząca optymalnego procesu produkcyjnego nie została jeszcze podjęta. W związku z tym firmy farmaceutyczne testują obecnie różne procesy zimnej membrany. Z reguły zmiany w przemyśle farmaceutycznym wymagają czasu – w końcu stawką jest bezpieczeństwo pacjentów. Wymagania prawne dotyczące WFI jako produktu są odpowiednio surowe. Chociaż organy, takie jak EMA i WHO, a także organizacje zawodowe, takie jak ISPE, intensywnie koncentrują się na tym temacie, wciąż nie ma szczegółowych przepisów ani zaleceń co do jednolitego procesu produkcyjnego. Jest jednak jeden punkt, w którym wszyscy się zgadzają: kluczowe znaczenie ma podejście uwzględniające ryzyko w zakresie planowania i eksploatacji instalacji. Jeśli obecne projekty pilotażowe przynoszą stabilne i opłacalne wyniki, nic nie stoi na przeszkodzie, aby były szeroko stosowane.

Osiągnięcie celu dzięki podejściu uwzględniającemu ryzyko

To, który proces produkcji WFI najlepiej nadaje się dla producentów farmaceutycznych, zależy przede wszystkim od przewidywanego ryzyka mikrobiologicznego – zanieczyszczenie może mieć fatalne konsekwencje. Dlatego kluczowe pytanie brzmi: jak osiągnąć optymalne bezpieczeństwo operacyjne? Aby zapewnić, że woda farmaceutyczna wytwarzana w zimnym procesie membranowym spełnia wszystkie kryteria jakości, potencjalne ryzyko zanieczyszczenia bakteryjnego musi zostać ocenione i zminimalizowane w możliwie największym stopniu.

Na początku łańcucha obróbki szczególnie ważna jest obróbka wstępna – usuwa ona z wody substancje, które mogą niekorzystnie wpływać na kolejne procesy membranowe lub tworzyć osady. Stosowane procesy obróbki wstępnej różnią się w zależności od substancji początkowo obecnych w wodzie i mogą być instalowane w układzie sekwencyjnym lub w kombinacjach. W celu usunięcia grubszych cząstek z wody, zaleca się stosowanie wielu etapów filtracji. Substancje utleniające, mikroorganizmy i węgiel organiczny (TOC) należy również usunąć z wody podczas wstępnego oczyszczania. Węgiel aktywny adsorbuje TOC, podczas gdy mikroorganizmy można zabić za pomocą utleniających substancji chemicznych, takich jak chlor, ozon lub unieszkodliwić za pomocą promieniowania UV.

Odkażanie jako czynnik decydujący

Późniejsze zmiękczenie wody pitnej zapobiega tworzeniu się w wodzie nierozpuszczalnych związków przez tzw. czynniki zwiększające twardość, takie jak wapń lub magnez. Alternatywnie do zmiękczania można zwiększyć limit rozpuszczalności utwardzaczy za pomocą chemikaliów zwanych antyskalantami. W niektórych przypadkach operatorzy muszą udowodnić władzom, że w produkcie końcowym nie ma antyskalantów. W związku z tym zmiękczanie wody za pomocą żywic kationowymiennych jest bardziej wskazane i niezawodne. Zmiękczanie wiąże się również z największym ryzykiem zanieczyszczenia wody farmaceutycznej. Dlatego zaleca się odkażanie żywicy gorącą wodą podczas produkcji.

W kontekście farmaceutycznego uzdatniania wody odkażanie ma zasadnicze znaczenie dla zminimalizowania ryzyka zanieczyszczenia na wszystkich etapach procesu. Można to zrobić za pomocą gorącej wody lub chemikaliów, chociaż odkażanie chemiczne wiąże się z niższymi kosztami inwestycji, jest tylko częściowo zautomatyzowane i mniej skuteczne niż odkażanie gorącą wodą.
Od RO do EDI do UF

Kolejny etap obróbki, odwrócona osmoza (RO), jest przeznaczony wyłącznie do usuwania jonów, cząstek, mikroorganizmów i innych niepożądanych substancji. RO zawsze wytwarza pewną ilość ścieków, którą można zredukować do minimum za pomocą rozwiązań inżynierii procesowej. W związku z tym firmy farmaceutyczne mogą zająć się takimi aspektami, jak zrównoważony rozwój i efektywna – pod względem zasobów – produkcja za pomocą odpowiednich urządzeń. RO nie usuwa rozpuszczonego dwutlenku węgla, co zwiększa przewodność wody. Odgazowywanie membran oparte na usuwaniu powietrza jest często wybieraną metodą usuwania tego wolnego CO2. Procedura jest stosunkowo prosta i opłacalna, ponieważ zwykle nie wymaga użycia dodatkowego azotu lub próżni.

Metoda ciągłej elektrodejonizacji (EDI) obejmuje połączenie procesów membranowych oraz elektrodializy i może zmniejszyć przewodność wody do poziomu poniżej 0,2 μS/cm. Moduły ultrafiltracji, które są instalowane w dole, służą do usuwania endotoksyn i bakterii, dzięki czemu woda spełnia dopuszczalne limity. Skoncentrowany produkt uboczny, powstały w wyniku ultrafiltracji (UF), może następnie zostać ponownie wprowadzony do obiegu przed RO, dzięki czemu nie powstają ścieki. Regularne kontrole ciśnienia transmembranowego i testy integralności pozwalają uzyskać wgląd w stan modułów filtrujących i skuteczność filtrowania.

Połączenie przezorności i know-how dla sukcesu

Zakładając, że wszystkie etapy procesu produkcyjnego WFI są optymalnie zaplanowane i skoordynowane, firmy farmaceutyczne mogą skorzystać z ogromnych oszczędności energii, nie wspominając już o lepszej równowadze środowiskowej, dlatego też poprawka do monografii WFI 0169 w Europie nie mogła nastąpić w lepszej porze. W żadnym innym regionie koszty energii nie rosną tak szybko, jednocześnie żaden inny region nie jest tak zaangażowany w osiągnięcie bardziej zrównoważonych procesów produkcyjnych. Jeśli zimny proces membranowy okaże się tutaj sukcesem, firmy transkontynentalne z pewnością rozszerzą go również na inne regiony. Ale to jeszcze odległa przyszłość. Zadania, którymi się kierujemy, to wyciąganie właściwych wniosków z bieżących projektów, wprowadzanie niezbędnych zmian i organizowanie wdrażania w lokalizacjach. Będzie to wymagało odwagi, by zainwestować w nowy proces. Będzie to również wymagało zdrowej przezorności, ponieważ – jak już wspomniano – zmiany w przemyśle farmaceutycznym wymagają czasu i bardzo dokładnego podejścia.

Ponadto producenci będą potrzebować niezawodnego partnera, który nie tylko dostarczy odpowiedni sprzęt, ale także będzie posiadał wieloletnie know-how w zakresie procesów
i pomoże w ocenie ryzyka, planowaniu, walidacji i dokumentacji. Na tej podstawie inwestycje w przyszłościowe technologie się opłacą, torując drogę do powszechnego i znormalizowanego zastosowania zimnego procesu membranowego.

---------------------

Syntegon Technology jest wiodącym globalnym dostawcą technologii procesów i opakowań. Poprzednio dział opakowań grupy Bosch, firma z siedzibą w Waiblingen (Niemcy), oferuje od ponad 50 lat kompletne rozwiązania dla przemysłu farmaceutycznego i spożywczego. Ponad 6100 pracowników w 30 lokalizacjach w ponad 15 krajach wygenerowało całkowity przychód w wysokości 1,3 mld euro w 2018 r. Portfolio inteligentnych i zrównoważonych technologii obejmuje pojedyncze maszyny, a także kompletne systemy i usługi. Obszary zastosowania w przemyśle farmaceutycznym to produkcja, przetwarzanie, napełnianie, kontrola i pakowanie płynnych i stałych środków farmaceutycznych (np. strzykawek i kapsułek). W przemyśle spożywczym portfolio obejmuje technologie przetwórstwa słodyczy, a także rozwiązania w zakresie pakowania produktów suchych (np. batoników, wyrobów piekarniczych i kawy), produktów mrożonych i produktów mlecznych.

Przedstawiciel firmy Syntegon Technology:
www.GALpp.pl • gal@galpp.pl

Autorzy
Susanne Handrick
Dipl.-Ing. Nils Em
Pharmatec GmbH,
a Syntegon Technology
Company

------------------------------------------------------------------------------------

Artykuł pochodzi z najnowszego wydania kwartalnika Biotechnologiia.pl nr 1/2020.
Cały kwartalnik dostępny jest TUTAJ