TOC-analysers en realtime microbiële detectie

Het is voor uw activiteiten van cruciaal belang dat het water dat u in uw productie en processen gebruikt, voldoet aan zowel uw productienormen als de wettelijke voorschriften. De juiste online apparatuur en apparatuur in de productielijn kunnen tijdrovende, kostelijke en foutgevoelige handmatige bemonstering vervangen. Twee cruciale metingen in verband met organische verontreiniging zijn bioburden en totaal organische koolstof. METTLER TOLEDO biedt  een reeks van continue online sensoren voor de analyse van totaal organische koolstof, evenals analysers in de productielijn voor de detectie van microbiële verontreiniging, gerelateerd aan bioburdenmetingen.

Wat is totaal organische koolstof?

Totale hoeveelheid organische koolstof, of TOC, is een meting van alle organische verontreinigende stoffen in een watersysteem. Het is een van de indicatoren voor waterkwaliteit in de productie van farmaceutica, halfgeleiders en elektriciteit.

Waarom meten we de totaal organische koolstof in water?

Het is belangrijk om TOC in water te meten omdat een hoog TOC-gehalte in water de waterzuiveringssystemen kan aantasten, batches kan verontreinigen, het productierendement kan verlagen en de apparatuur kan beschadigen.

Ik meet al de geleidbaarheid; waarom moet ik TOC meten?

Geleidbaarheidsmetingen zijn goed om ionische verontreiniging vast te stellen, maar organische verontreinigende stoffen zijn doorgaans niet-ionisch. Daarom kunnen zij niet met standaardgeleidbaarheidsmetingen worden opgespoord.

Hoe werkt een Totaal organische koolstof analyser (TOC)?

Normaal gezien wordt TOC offline in een laboratorium gemeten voor hoge concentraties (> 1 ppm) en online voor concentraties lager dan 1 ppm. Online detectie verloopt sneller dan laboratoriummethodes, zodat u sneller een verandering in uw proces kunt doorvoeren wanneer er sprake is van een onverwachte toename van TOC.

TOC-analysers van METTLER TOLEDO gebruiken uv-oxidatie en differentiële geleidbaarheidsmeting. Hoogwaardige digitale geleidbaarheidssensoren nemen een geleidbaarheidsmeting voor en na een watermonster aan uv-licht van 185 nanometer is blootgesteld. Blootstelling aan UV-licht breekt de bindingen af in niet-ionaire, organische verbindingen (oxidatie) die kooldioxide en water produceren. Vervolgens wordt er koolzuur gevormd dat in geleidende ionische stoffen uiteenvalt. De toename van geleidbaarheid na oxidatie is recht evenredig met de TOC-meting.

Waar moet ik TOC meten?

TOC-analysers worden gewoonlijk gebruikt om tijdens het hele waterzuiveringsproces en op specifieke punten tijdens het watergebruik metingen uit te voeren. Enkele van de belangrijkste toepassingen zijn:

• Bewaking van de efficiëntie van het membraan na omgekeerde osmose
• Bewaking van levensduur van hars en efficiëntie na de-ionisatie
  
• Garanderen van lage organische niveaus na opslag in tanks voor zuiver water na laatste polijstproces
  
• Garanderen van lage organische niveaus vóór waterretour tijdens recycling- en terugwinningsprocessen
  
• Bewaking van uv-lichtefficiëntie na TOC-vernietiging in de waterzuivering
  
• Garanderen van uiteindelijke waterkwaliteit vóór de distributieleidingen op de gebruikslocatie

Wat is bioburden?

Bioburden is het aantal bacteriën dat op een niet-steriel oppervlak leeft. Wanneer we het over water hebben, spreken we doorgaans over microbiële verontreiniging, wat een meting is van de bacteriën in het water. Voorschriften op het vlak van microbiële verontreiniging verschillen aanzienlijk naargelang het gebruik van het te analyseren water; zo gelden er voor afvalwater en farmaceutisch water zeer verschillende voorschriften voor de eliminatie van microbiële verontreiniging.

Hoe meet ik de microbiële verontreiniging van water?

Op dit ogenblik zijn er tal van manieren om de microbiële verontreiniging van water te meten en USP beveelt in het geval van water voor farmaceutische toepassingen  enkele specifieke manieren aan. Van oudsher worden vooral methoden op basis van het kiemgetal gebruikt. Deze zijn echter vatbaar voor fouten en het kan 5 tot 7 dagen duren voordat de resultaten bekend zijn. Om het kiemgetal te bepalen moet er bovendien een kolonievormende eenheid (CFU) worden gevormd, wat een schatting is van de totale hoeveelheid bacteriën in het monster. Een andere manier om de microbiële verontreiniging in water te meten, is door middel van lasergeïnduceerde fluorescentie, met name met een analyser voor microbiële detectie. Deze meet het totale aantal cellen dat in het monster aanwezig is. Systemen op basis van dit type van technologie zijn geschikt voor realtime bewaking in de productielijn van microbiële verontreiniging in water voor farmaceutische toepassingen door de identificatie van autofluorescerende eenheden (AFU's).

Wat zijn autofluorescerende eenheden?

Autofluorescerende eenheden zijn individuele micro-organismen en worden in cellen/ml weergegeven. De 7000RMS belicht het monster met een laser, waardoor de metabolieten (NADH en riboflavine) die in alle bacteriën aanwezig zijn, fluoresceren. Tegelijkertijd bepalen Mie-verstrooiingsmetingen de grootte van het deeltje dat door de laser wordt belicht. Met behulp van algoritmen en monsterverwerking analyseert de 7000RMS het fluorescentiespectrum en de grootte van het deeltje om te bepalen of er al dan niet een micro-organisme aanwezig is. Indien aanwezig, wordt deze als een AFU gerapporteerd.

Wat zijn de verschillende soorten water die in de productie van farmaceutica worden gebruikt?

Er worden verschillende soorten water in de productie van farmaceutica gebruikt. Elke soort wordt in andere stappen tijdens het proces gebruikt en wordt door andere zuiverheidsspecificaties gekenmerkt. Enkele van de meest voorkomende zijn:

• Gezuiverd water (PW): water dat is bewerkt om onzuiverheden tot een laag niveau te verwijderen
• Water voor injectie (WFI): water dat wordt gebruikt als een hulpstof in de productie van parenterale geneesmiddelen
  
• Ultrapuur water (UPW): water dat tot een extreem laag niveau is gezuiverd van alle onzuiverheden en dat aan zeer strenge specificaties moet voldoen. Geleidbaarheid van UPW bedraagt 0,055 µS/cm bij 25 °C (18,2 MOhm)