De vier pijlers van farmaceutische waterkwaliteit

Geleidbaarheid meet het vermogen van water om elektriciteit te geleiden, wat indirect de aanwezigheid van opgeloste ionische verontreinigingen aangeeft. 

Zuiver water zelf is een slechte geleider van elektriciteit, zonder de geladen deeltjes die nodig zijn voor een efficiënte stroom. De aanwezigheid van opgeloste zouten, mineralen en wat organisch materiaal verstoort deze neutraliteit echter. Wanneer een elektrisch veld op het water wordt aangelegd, vallen deze opgeloste verbindingen uiteen in geladen ionen (kationen en anionen). Omdat zuiver watermoleculen (H2O) neutraal zijn, migreren deze ionen naar de tegengesteld geladen elektroden, waardoor de stroom van elektriciteit wordt vergemakkelijkt. Hoe meer ionen aanwezig zijn, hoe hoger de geleidbaarheid van het water. Een hoge geleidbaarheid kan dus duiden op problemen zoals een hoge mineraliteit of verontreiniging met industrieel afval.

Binnen het productieproces van farmaceutisch water is geleidbaarheidsmonitoring van cruciaal belang in verschillende stadia:

• Monitoring van voedingswater: Wanneer het onbehandelde water het zuiveringsproces ingaat, wordt de geleidbaarheid gemeten. Hoge waarden kunnen duiden op verontreiniging door mineralen die aanwezig zijn in het grondwater of industriële verontreinigende stoffen. Deze vroege detectie maakt het mogelijk om de juiste voorbehandelingsstappen te ondernemen voordat het water verder stroomt.

• Bewaking van omgekeerde osmose (RO) permeaat: Het RO-membraan fungeert als een fysieke barrière, die selectief watermoleculen doorlaat en grotere ionen afstoot. Realtime geleidbaarheidsmonitoring van het RO-permeaat – het gezuiverde water dat uit het membraan komt – dient als een cruciale prestatie-indicator. Een plotselinge stijging van de geleidbaarheid kan duiden op een aangetast membraan, waardoor ongewenste ionische verontreinigingen kunnen worden doorgelaten.

• Elektrodeïonisatie (EDI) Bewaking van afvalwater: EDI polijst het RO-permeaat verder door gebruik te maken van elektrisch geladen harsen om resterende ionen te verwijderen. Continue geleidbaarheidsbewaking van het EDI-effluent zorgt ervoor dat het proces optimaal functioneert en dat de kwaliteit van ultrapuur water (UPW) wordt bereikt die vereist is door verschillende farmacopees.

• Bewaking van opslag en distributie: De geleidbaarheid wordt bewaakt in opslagtanks en binnen de retourlus als laatste waarborg om de kwaliteit van ultrapuur water (UPW) in het hele distributiesysteem te waarborgen. Deze essentiële gegevens beschermen tegen mogelijke verontreiniging en voldoen aan strenge wettelijke vereisten.

Realtime geleidbaarheidsbewaking maakt onmiddellijke detectie van eventuele afwijkingen in deze kritieke fasen mogelijk, waardoor de waterkwaliteit gedurende het hele productieproces wordt gewaarborgd en een consistente levering van ongerept farmaceutisch water voor de productie van essentiële medicijnen wordt gegarandeerd.

Op het gebied van de farmaceutische waterproductie is de term "bioburden" van cruciaal belang. Het verwijst naar de kwantitatieve maat voor het totale aantal levensvatbare micro-organismen, waaronder bacteriën, schimmels en zelfs sommige protozoa, die in een bepaald watermonster aanwezig zijn. Een hoge bioburden betekent een potentieel gezondheidsrisico dat gepaard gaat met het binnendringen van deze ongewenste microben. Bovendien kan het duiden op inefficiënties binnen de waterzuiveringsprocessen die zijn ontworpen om ze te elimineren.

Het monitoren van bioburden is van het grootste belang voor:

• Het gehele waterproductieproces: Regelmatige bioburden-beoordelingen in verschillende stadia van het waterzuiveringsproces zijn cruciaal. Deze continue monitoring helpt bij het identificeren van potentiële bronnen van microbiële besmetting en zorgt ervoor dat consistente lage microbiële niveaus in het hele watersysteem worden gehandhaafd.

• Stadia na desinfectie: Desinfectieprocessen, zoals ultraviolette (UV) behandeling of ozontoepassing, worden gebruikt om micro-organismen uit het water te verwijderen. Bioburden-monitoring na deze desinfectiefasen dient als een kritische verificatiestap. Een lage bioburden-waarde na desinfectie bevestigt de effectiviteit van de gekozen techniek bij het bereiken van microbiële inactivering. Omgekeerd duidt een hoge bioburden-waarde op een mogelijke inbreuk op het desinfectieproces, waardoor onderzoek en corrigerende maatregelen nodig zijn.

  
  

• Bewaking van opslag en distributie: Fungerend als de laatste verdedigingslinie, wordt bioburden-monitoring uitgevoerd bij opslagtanks en binnen de retourlus. De focus ligt nu op het detecteren van micro-organismen die mogelijk door het systeem zijn geslopen. De beste plaats om dit te meten is in de retourlus, omdat deze het reeds geproduceerde water meet en tegelijkertijd wordt gebruikt. Regelmatige controle hier en het nemen van de nodige corrigerende maatregelen zorgt voor productveiligheid en naleving van de regelgeving.

  
  

Snelle en constante monitoring van bioburden stelt bedrijven in staat om preventieve maatregelen te nemen om microbiële groei te beheersen. Deze proactieve aanpak minimaliseert het risico op besmetting en zorgt voor een betrouwbare naleving van strenge microbiologische kwaliteitsnormen die zijn uiteengezet door farmacopees zoals de USP.

Opgeloste ozon (O3) komt naar voren als een krachtig wapen in de strijd voor microbiologisch zuiver farmaceutisch water. Zijn kracht ligt in zijn unieke chemie: ozon fungeert als een krachtig oxidatiemiddel, verstoort de integriteit en doodt bacteriën en virussen door gemakkelijk te reageren met elektronenrijke moleculen in hun celwanden. Deze oxiderende kracht strekt zich zelfs uit tot chloorbestendige vijanden zoals cysten en bepaalde virussen. Bovendien heeft ozon een snelle desinfectiekinetiek, waardoor het een snelle werking biedt in vergelijking met sommige traditionele methoden. Ten slotte sluit het perfect aan bij het principe "geen toegevoegde stoffen", omdat het op natuurlijke wijze weer uiteenvalt in zuurstof (O2) bij blootstelling aan ultraviolet (UV) licht, waardoor er geen restproblemen in het behandelde water achterblijven.

Het monitoren van opgeloste ozon is essentieel voor het volgende:

• Desinfectieprocescontrole: Het handhaven van een optimale ozonconcentratie is een delicate evenwichtsoefening. Hoewel een te laag niveau microben onaangedaan kan laten, kunnen te hoge niveaus schadelijke derivaten genereren. Door rekening te houden met waterkwaliteitsparameters zoals pH, temperatuur en organisch gehalte, kunnen aanpassingen aan de ozondosering of contacttijd worden aangebracht om een zo effectief mogelijke desinfectie te garanderen.

  
  

• Naleving van de voorschriften voor residuen van desinfectiemiddelen: Farmacopees en regelgevende instanties stellen beperkingen aan de resterende niveaus van desinfectiemiddelen in behandeld water. Voor ozon zijn deze beperkingen bedoeld om een evenwicht te vinden tussen de behoefte aan microbiële controle en het minimaliseren van mogelijke bijproductvorming. Voortdurende monitoring van opgeloste ozon maakt aanpassingen in het desinfectieproces mogelijk om de resterende ozonniveaus binnen aanvaardbare grenzen te houden.

  
  

Realtime monitoring van opgeloste ozon biedt continu inzicht in ozonniveaus, waardoor operators realtime gegevens kunnen gebruiken om ozondoseringen of contacttijd onmiddellijk af te stemmen, waardoor effectieve desinfectie en naleving van de regelgeving worden gegarandeerd.

Al tientallen jaren is de hoeksteen van de farmaceutische waterkwaliteitscontrole de "grijpbemonstering"-methode. Hier worden watermonsters met vooraf bepaalde tussenpozen zorgvuldig verzameld en voor analyse naar een laboratorium gebracht. Hoewel deze aanpak waardevolle gegevens biedt, kunnen de inherente beperkingen ervan een aanzienlijke bedreiging vormen voor de waterzuiverheid.

De tijd tussen het verzamelen van monsters en het ontvangen van de resultaten kan aanzienlijk zijn. Deze kritieke vertraging kan voorbijgaande besmettingsgebeurtenissen of kwaliteitsexcursies tussen bemonsteringspunten maskeren. Tegen de tijd dat een probleem wordt vastgesteld, kan er al een aanzienlijke hoeveelheid mogelijk verontreinigd water zijn geproduceerd.

Bovendien biedt grab sampling een beperkte momentopname van de waterkwaliteit op een specifiek tijdstip en op een specifieke locatie. Het slaagt er niet in om de dynamische aard van waterzuiveringsprocessen vast te leggen, waardoor mogelijk kritieke momenten van kwetsbaarheid voor verontreiniging worden gemist.

Realtime monitoring biedt een nieuw tijdperk van waterkwaliteitscontrole en biedt een dynamisch en continu venster op de ingewikkelde werking van farmaceutische waterzuivering. Deze aanpak zet online analysers strategisch in op kritieke punten binnen het systeem, waardoor de monitoring van de waterkwaliteit wordt getransformeerd van een reactieve naar een proactieve onderneming. Deze analysers fungeren als waakzame schildwachten en meten continu essentiële watertestparameters.