Analizatory TOC i wykrywanie zanieczyszczeń mikrobiologicznych w czasie rzeczywistym

Dbałość o to, aby woda używana w produkcji i procesach przemysłowych spełniała zarówno normy produkcyjne, jak i wymogi prawne, ma kluczowe znaczenie dla prowadzonej działalności.. Odpowiednie rozwiązania on-line i at-line mogą zastąpić czasochłonne, kosztowne i narażone na błędy ręczne pobieranie próbek. Dwa krytyczne parametry związane z zanieczyszczeniem organicznym to obciążenie biologiczne i całkowita zawartość węgla organicznego. METTLER TOLEDO oferuje bogatą gamę działających w trybie pracy ciągłej czujników on-line do analizy całkowitej zawartości węgla organicznego oraz analizatorów typu at-line do wykrywania zanieczyszczeń mikrobiologicznych związanych z pomiarami obciążenia biologicznego.

Czym jest całkowita zawartość węgla organicznego?

Całkowita zawartość węgla organicznego (TOC) jest miarą ogółu zanieczyszczeń organicznych w instalacji wodnej. Jest to jeden ze wskaźników jakości wody w produkcji farmaceutycznej oraz w branży produkcji półprzewodników i energii.

Dlaczego należy mierzyć całkowitą zawartość węgla organicznego w wodzie?

Pomiar TOC w wodzie jest ważny, ponieważ wysoka całkowita zawartość węgla organicznego może powodować degradację systemów oczyszczania wody, zanieczyszczać partie, zmniejszać wydajność produkcji i niszczyć sprzęt.

Już mierzę przewodność; dlaczego powinienem mierzyć TOC?

Pomiary przewodności doskonale nadają się do identyfikacji zanieczyszczeń jonowych, ale zanieczyszczenia organiczne są zazwyczaj niejonowe. Dlatego też nie można ich wykryć, przeprowadzając standardowe pomiary przewodności.

Jak działa analizator całkowitej zawartości węgla organicznego (analizator TOC)?

Zazwyczaj pomiary TOC wykonywane są off-line w laboratorium w przypadku wysokich stężeń (>1 ppm), natomiast on-line dla stężeń niższych niż 1 ppm. Wykrywanie on-line jest szybsze niż metody laboratoryjne; dzięki temu w przypadku nieoczekiwanego wzrostu TOC można szybciej wprowadzić zmiany w obrębie procesu.

Analizatory TOC METTLER TOLEDO wykorzystują technologię utleniania UV i pomiar przewodności różnicowej. Wysokowydajne cyfrowe czujniki przewodności wykonują pomiar przewodności przed i po naświetleniu próbki wody światłem UV o długości fali wynoszącej 185 nanometrów. Promieniowanie UV rozbija wiązania w niejonowych związkach organicznych (utlenianie), prowadząc do powstania dwutlenku węgla i wody. Wskutek kolejnych reakcji powstaje kwas węglowy, który dysocjuje na jony przewodzące. Wzrost przewodności po utlenieniu jest wprost proporcjonalny do pomiaru TOC.

Gdzie należy mierzyć TOC?

Analizatory TOC są zazwyczaj używane do wykonywania pomiarów w obrębie całego procesu oczyszczania wody oraz w określonych punktach jej użycia Do najważniejszych zastosowań należą między innymi:

• Monitorowanie wydajności membran po procesie odwróconej osmozy
• Monitorowanie żywotności i wydajności żywicy po dejonizacji
  
• Zapewnienie niskiego stężenia substancji organicznych po przechowywaniu w zbiornikach czystej wody po ostatecznej obróbce
  
• Zapewnienie niskiego stężenia substancji organicznych przed powrotem wody, w obrębie procesów zawracania do obiegu i odzysku
  
• Monitorowanie skuteczności promieniowania UV po procesie destrukcji TOC podczas oczyszczania wody
  
• Zapewnianie należytej ostatecznej jakości wody przed liniami dystrybucji wody do punktów jej użycia

Czym jest obciążenie biologiczne?

Obciążenie biologiczne to liczba bakterii żyjących na powierzchni niesterylnej. W kontekście wody mówimy zazwyczaj o zanieczyszczeniu mikrobiologicznym, które jest miarą bakterii obecnych w wodzie. Przepisy dotyczące zanieczyszczenia mikrobiologicznego różnią się znacznie w zależności od sposobu wykorzystywania analizowanej wody – na przykład wobec ścieków i wody farmaceutycznej stawiane są skrajnie różne wymagania w zakresie eliminacji wspomnianego zanieczyszczenia.

Jak mierzyć zanieczyszczenie mikrobiologiczne wody?

Obecnie istnieje wiele sposobów mierzenia zanieczyszczenia mikrobiologicznego wody, jednak w przypadku wody farmaceutycznej USP zaleca konkretne metody jego pomiaru. Tradycyjnie powszechnie stosowana jest metoda płytkowa; wiąże się ona jednak z ryzykiem popełnienia błędu, a na wyniki trzeba czekać nawet 5–7 dni. Metoda płytkowa wymaga również utworzenia jednostki tworzącej kolonię (CFU) w celu oszacowania całkowitej liczby bakterii obecnych w próbce. Innym sposobem pomiaru zanieczyszczenia mikrobiologicznego wody jest fluorescencja wzbudzana laserowo z wykorzystaniem analizatora do wykrywania drobnoustrojów. Metoda ta umożliwia pomiar całkowitej liczby komórek obecnych w próbce. Systemy wykorzystujące ten typ technologii pozwalają na monitorowanie at-line zanieczyszczenia mikrobiologicznego wody farmaceutycznej w czasie rzeczywistym poprzez identyfikację jednostek autofluorescencji (AFU).

Czym są jednostki autofluorescencji?

Jednostki autofluorescencji są pojedynczymi drobnoustrojami oznaczanymi jako liczba komórek na mililitr. Analizator 7000RMS oświetla próbkę laserem, powodując fluorescencję metabolitów (NADH i ryboflawiny) obecnych we wszystkich bakteriach. Jednocześnie pomiary wykorzystujące rozwiązania Mie określają wielkość cząsteczki, która jest oświetlana przez laser. Za pośrednictwem algorytmów oraz metod przetwarzania próbek 7000RMS analizuje widmo fluorescencji i wielkość cząsteczek w celu potwierdzenia lub wykluczenia obecności drobnoustrojów. Cząsteczki uznane za drobnoustroje oznaczane są jako AFU.

Jakie są różne rodzaje wody używanej w produkcji farmaceutycznej?

Istnieje kilka różnych rodzajów wody wykorzystywanej w produkcji farmaceutycznej. Każdy z nich jest używany na różnych etapach procesu przemysłowego i ma inne specyfikacje czystości. Do najczęściej używanych należą

• Woda oczyszczona: woda, która została przetworzona w celu obniżenia poziomu zanieczyszczeń
• Woda do iniekcji: woda używana jako substancja pomocnicza w produkcji leków pozajelitowych
  
• Woda ultraczysta: woda oczyszczona w celu zapewnienia wyjątkowo niskiego poziomu zanieczyszczeń, która musi spełniać wymogi bardzo rygorystycznych specyfikacji. Przewodność wody ultraczystej wynosi w temperaturze 25ºC 0,055 µS/cm (18,2 megaoma)