Анализаторы ТОС и определение уровня микробиологического загрязнения в режиме реального времени

Качество используемой в производстве воды, ее соответствие производственным стандартам и нормативным требованиям имеет решающее значение. С помощью современных аналитических приборов можно избавиться от длительного, затратного и зачастую неточного ручного анализа. С органическими загрязнениями связаны два важных параметра: бионагрузка и концентрация общего органического углерода. Компания МЕТТЛЕР ТОЛЕДО выпускает ряд датчиков и и анализаторов для непрерывного контроля микробиологического загрязнения и уровня бионагрузки.

Что такое концентрация общего органического углерода?

Термин «концентрация общего органического углерода» относится к измерению суммы органических загрязнений в системе водоподготовки. Этот показатель качества воды применяется в производстве полупроводников и лекарственных препаратов, а также в электроэнергетике.

Для чего измеряют концентрацию общего органического углерода (TOC) в воде?

Измерять уровень TOC в воде важно, так как его повышение может привести к ухудшению работы системы очистки воды, снижению производительности, загрязнению партии продукции или повреждению оборудования.

Почему недостаточно измерять только электропроводность? Почему также необходимо измерять ТОС?

Измерение электропроводности служит прекрасным индикатором наличия ионных загрязнений, но органические примеси имеют другую природу. Их невозможно обнаружить обычными кондуктометрическими методами.

Как работает анализатор общего органического углерода (анализатор TOC)?

В области высоких концентраций (> 1 ppm) ТОС обычно измеряют на автономных приборах в лаборатории, а в области более низких концентраций — встроенными датчиками. Показания со встроенных датчиков можно получить намного раньше, чем результаты лабораторного анализа. Это позволяет быстрее реагировать на внезапные повышения уровня ТОС.

Анализаторы ТОС определяют концентрацию общего органического углерода путем окисления примесей УФ-излучением и дифференциального измерения электропроводности. Электропроводность измеряется высокоэффективными цифровыми датчиками до и после обработки пробы УФ-излучением с длиной волны 185 нанометров. Излучение разрушает (окисляет) неионные органические соединения с выделением двуокиси углерода и воды. При этом образуется угольная кислота, которая диссоциирует на ионы. Повышение электропроводности воды после окисления органики прямо пропорционально концентрации общего органического углерода.

В каких точках следует измерять ТОС?

Анализаторы TOC часто используются для поэтапного контроля очистки воды, а также в определенных точках использования воды. Основные примеры применения:

• контроль эффективности мембраны после обратного осмоса;
• контроль состояния ионообменной смолы после деионизации;
  
• контроль уровня органических загрязнений в воде на выходе из резервуаров для хранения окончательно очищенной воды;
  
• контроль уровня органических загрязнений оборотной и регенерируемой воды;
  
• контроль полноты окисления УФ-излучением в процессе очистки воды;
  
• контроль качества окончательно очищенной воды в линии распределения по точкам потребления.

Что такое бионагрузка?

Бионагрузка — это количество жизнеспособных микроорганизмов, присутствующих на нестерильной поверхности. Показателем бионагрузки в воде служит уровень микробиологического загрязнения. Нормативы относительно микробиологического загрязнения сильно зависят от назначения анализируемой воды. Так, предельные значения для сточных вод и для воды фармацевтического назначения существенно различаются.

Как измерить уровень микробиологического загрязнения воды?

В настоящее время существует множество способов измерения микробиологического загрязнения воды, а для контроля воды фармацевтического назначения Фармакопея США предписывает использовать специальные методики. Широко используются стандартные чашечные методы. Для этих методов характерна высокая вероятность ошибок. Кроме того, для получения результата требуется от 5 до 7 дней. Для чашечного подсчета необходимо установить колониеобразующую единицу (КОЕ) для оценки общего количества бактерий, присутствующих в образце. Другой способ оценки микробиологического загрязнения воды с помощью бактериологического анализатора основан на лазерно-индуцированной флуоресценции. Анализатор измеряет общее количество клеток в образце. Такая технология позволяет контролировать в режиме реального времени уровень микробиологического загрязнения фармацевтической воды в единицах автофлуоресценции (AFU).

Что такое единицы автофлуоресценции?

Единица автофлуоресценции — это количество отдельных микроорганизмов в миллилитре образца. Анализатор 7000RMS с помощью лазерного излучения возбуждает флуоресценцию метаболитов (НАДН и рибофлавина), присутствующих во всех бактериях. Одновременно методом дифракции плоской волны по теории Ми определяется размер частиц, облучаемых лазером. На основе результатов обработки спектра флуоресценции и измерения размера частиц анализатор 7000RMS сообщает о наличии или отсутствии микробиологического загрязнения. Уровень загрязнения выражается в единицах AFU.

Как классифицируется вода фармацевтического назначения?

В фармацевтическом производстве используется вода нескольких типов. Каждый из них имеет особые характеристики качества и используется на разных этапах процесса. Наиболее распространенные типы:

• Очищенная вода (Purified Water; PW): вода, подвергнутая глубокой очистке для снижения содержания примесей.
• Вода для инъекций (Water for Injection; WFI): вода, используемая в качестве вспомогательного вещества при производстве препаратов для парентерального введения.
  
• Сверхчистая вода (Ultrapure Water; UPW): вода высшей степени очистки согласно очень строгим требованиям. Электропроводность воды типа UPW составляет 0,055 мкСм/см при 25 °C (18,2 МОм).