Bij de inrichting van een GMP-cleanroom voor farmaceutische producten is het HVAC-systeem van het grootste belang. Het is immers van cruciaal belang dat de klimaatbeheersing in de cleanroom aan de eisen voldoet. Het HVAC-systeem, ook wel bekend als luchtzuiveringssysteem, behandelt de lucht die de cleanroom binnenkomt en regelt de temperatuur, luchtvochtigheid, zwevende deeltjes, micro-organismen, drukverschillen en andere indicatoren van de farmaceutische productieomgeving. Dit zorgt ervoor dat de omgevingsparameters voldoen aan de kwaliteitseisen voor farmaceutische producten, luchtvervuiling en kruisbesmetting worden voorkomen en tegelijkertijd een comfortabele werkomgeving voor de medewerkers wordt gecreëerd. Bovendien kunnen HVAC-systemen in farmaceutische cleanrooms de schadelijke effecten van geneesmiddelen op mensen tijdens het productieproces verminderen en voorkomen, en het milieu beschermen.
Algemeen ontwerp van het luchtzuiveringssysteem
De complete unit van het airconditioningsysteem en de bijbehorende componenten moeten worden ontworpen volgens de milieueisen. De unit omvat hoofdzakelijk functionele onderdelen zoals verwarming, koeling, bevochtiging, ontvochtiging en filtratie. Andere componenten zijn onder andere afzuigventilatoren, retourluchtventilatoren en warmteterugwinningssystemen. Er mogen geen voorwerpen in de interne structuur van het HVAC-systeem vallen en de kieren moeten zo klein mogelijk zijn om stofophoping te voorkomen. HVAC-systemen moeten gemakkelijk te reinigen zijn en bestand zijn tegen noodzakelijke ontsmetting en desinfectie.
1. Type HVAC-systeem
Luchtreinigingssystemen kunnen worden onderverdeeld in DC-systemen (Deep Air Conditioning) en recirculatiesystemen. Een DC-systeem voert gezuiverde buitenlucht, die voldoet aan de eisen van de ruimte, naar binnen en voert deze vervolgens weer af. Het systeem gebruikt uitsluitend verse buitenlucht. Bij een recirculatiesysteem wordt de luchttoevoer naar de cleanroom gemengd met een deel van de gezuiverde verse buitenlucht en een deel van de retourlucht uit de cleanroom. Omdat recirculatiesystemen de voordelen bieden van een lage initiële investering en lage operationele kosten, dienen ze zo rationeel mogelijk te worden toegepast in het ontwerp van een airconditioningsysteem. Luchtrecirculatie is bijvoorbeeld niet mogelijk in bepaalde speciale productieomgevingen, zoals cleanrooms waar tijdens het productieproces stof vrijkomt en kruisbesmetting onvermijdelijk is bij luchtbehandeling; omgevingen waar organische oplosmiddelen worden gebruikt en gasophoping explosies, branden en gevaarlijke processen kan veroorzaken; productieomgevingen met pathogenen; productieomgevingen voor radioactieve farmaceutische producten; en productieprocessen waarbij grote hoeveelheden schadelijke stoffen, geuren of vluchtige gassen vrijkomen.
Een farmaceutische productieomgeving kan doorgaans worden onderverdeeld in verschillende zones met verschillende reinheidsniveaus. Elke zone moet zijn uitgerust met een eigen luchtbehandelingsunit. Elk airconditioningsysteem is fysiek gescheiden om kruisbesmetting tussen producten te voorkomen. Onafhankelijke luchtbehandelingsunits kunnen ook worden gebruikt in verschillende productzones of om verschillende zones van elkaar te scheiden, bijvoorbeeld om schadelijke stoffen te isoleren door middel van strenge luchtfiltratie en kruisbesmetting te voorkomen via een luchtkanalenstelsel. Zo moeten productiezones, hulpproductiezones, opslagruimtes en administratieve zones elk een eigen luchtbehandelingsunit hebben. Voor productiezones met verschillende ploegendiensten of gebruikstijden en grote verschillen in temperatuur- en vochtigheidsvereisten, is het eveneens aan te raden om de airconditioningsystemen afzonderlijk te installeren.
2. Functies en maten
(1). Verwarming en koeling
De productieomgeving moet worden aangepast aan de productievereisten. Wanneer er geen specifieke eisen zijn voor farmaceutische productie, kan de temperatuur in cleanrooms van klasse C en D worden geregeld tussen 18 en 26 °C, en in cleanrooms van klasse A en B tussen 20 en 24 °C. In het airconditioningsysteem van de cleanroom kunnen warmte- en koudespiralen met warmtegeleidingsvinnen, buisvormige elektrische verwarming, enz. worden gebruikt om de lucht te verwarmen en te koelen en de lucht op de vereiste temperatuur te brengen. Bij een groot volume verse lucht moet voorverwarming van de verse lucht worden overwogen om bevriezing van de warmte- en koudespiralen te voorkomen. Een andere mogelijkheid is het gebruik van warmte- en koudemiddelen, zoals warm en koud water, verzadigde stoom, ethyleenglycol, diverse koelmiddelen, enz. Bij de keuze van de warmte- en koudemiddelen moet rekening worden gehouden met de eisen voor luchtverwarming of -koeling, hygiëne-eisen, productkwaliteit, economische aspecten, enz. De keuze moet worden gebaseerd op kosten en andere factoren.
(2). Bevochtiging en ontvochtiging
De relatieve luchtvochtigheid in de cleanroom moet aansluiten bij de eisen van de farmaceutische productie, en het comfort van de medewerkers in de productieomgeving moet gewaarborgd zijn. Wanneer er geen specifieke eisen zijn voor de farmaceutische productie, wordt de relatieve luchtvochtigheid in cleanrooms van klasse C en D geregeld tussen 45% en 65%, en in cleanrooms van klasse A en B tussen 45% en 60%.
Steriele poederproducten of de meeste vaste preparaten vereisen een productieomgeving met een lage relatieve luchtvochtigheid. Ontvochtigers en nakoelers kunnen worden overwogen voor ontvochtiging. Vanwege de hogere investerings- en operationele kosten moet de dauwpuntstemperatuur doorgaans lager zijn dan 5 °C. Een productieomgeving met een hogere luchtvochtigheid kan worden gehandhaafd door gebruik te maken van fabrieksstoom, zuivere stoom bereid uit gezuiverd water, of via een stoombevochtiger. Wanneer een cleanroom eisen stelt aan de relatieve luchtvochtigheid, moet de buitenlucht in de zomer worden gekoeld door een koeler en vervolgens thermisch worden verwarmd door een verwarming om de relatieve luchtvochtigheid aan te passen. Als statische elektriciteit binnenshuis moet worden beheerst, moet bevochtiging worden overwogen in koude of droge klimaten.
(3). Filter
Het aantal stofdeeltjes en micro-organismen in verse en retourlucht kan tot een minimum worden beperkt door filters in HVAC-systemen, waardoor de productieomgeving aan de normale reinheidseisen kan voldoen. In luchtzuiveringssystemen is luchtfiltratie over het algemeen verdeeld in drie fasen: voorfiltratie, tussenfiltratie en HEPA-filtratie. Elke fase maakt gebruik van filters van verschillende materialen. Het voorfilter is de laagste filterlaag en is aan het begin van de luchtbehandelingsunit geïnstalleerd. Het filtert grotere deeltjes in de lucht (deeltjesgrootte groter dan 3 micron). De tussenfiltratie bevindt zich stroomafwaarts van het voorfilter, in het midden van de luchtbehandelingsunit waar de retourlucht binnenkomt. Deze filtert kleinere deeltjes (deeltjesgrootte groter dan 0,3 micron). De eindfiltratie bevindt zich in het uitlaatgedeelte van de luchtbehandelingsunit en zorgt ervoor dat de leidingen schoon blijven en verlengt de levensduur van het eindfilter.
Wanneer een cleanroom een hoge reinheidsgraad vereist, wordt een HEPA-filter na de eindfiltratie geïnstalleerd als eindfilter. Dit eindfilter bevindt zich aan het einde van de luchtbehandelingsunit en is gemonteerd aan het plafond of de wand van de ruimte. Het filter zorgt voor de aanvoer van de schoonste lucht en wordt gebruikt om de deeltjes die in de cleanroom vrijkomen te verdunnen of af te voeren, bijvoorbeeld in een cleanroom van klasse B of in een cleanroom van klasse A met een achtergrond van klasse B.
(4).Drukregeling
De meeste cleanrooms handhaven een overdruk, terwijl de voorruimte die naar deze cleanroom leidt een steeds lagere overdruk heeft, tot een nul-basisniveau voor niet-gecontroleerde ruimtes (gewone gebouwen). Het drukverschil tussen schone en niet-schone ruimtes en tussen schone ruimtes van verschillende reinheidsniveaus mag niet minder dan 10 Pa bedragen. Indien nodig moeten ook geschikte drukgradiënten worden gehandhaafd tussen verschillende functionele ruimtes (operatiekamers) met hetzelfde reinheidsniveau. De overdruk in een cleanroom kan worden bereikt door een groter luchttoevoervolume te hanteren dan een groter luchtafvoervolume. Door het luchttoevoervolume te wijzigen, kan het drukverschil tussen de ruimtes worden aangepast. In speciale productieruimtes voor geneesmiddelen, zoals penicilline, waar veel stof vrijkomt, moet een relatief negatieve druk worden gehandhaafd.
Geplaatst op: 19 december 2023