Definition Reinraumtechnik
Definition Reinraum
Definition reiner Bereich
Reinraumtechnik = Kette aller Maßnahmen zur Verminderung oder Verhinderung unerwünschter Einflüsse auf das Produkt oder den Menschen
Reinraum = Raum, indem Anzahlkonzentration luftgetragener Partikel geregelt & klassifiziert wird und der zur Regelung der Einschleppung, Entstehung, Ablagerung von Partikeln im Raum konstruktiv geplant, baulich ausgeführt & betrieben wird
reiner Bereich = festgelegter Bereich, in dem die Konzentration luftgetragener Partikel geregelt & klassifiziert ist & der zur Regelung der Einschleppung, Entstehung, Ablagerung von Partikeln im Bereich baulich ausgeführt & betrieben wird
Welche 3 Aspekte werdem im reinen Bereich festgelegt & geregelt?
=> Im reinen Bereich wird festgelegt & geregelt:
1) Klasse der Konzentration luftgetragener Partikeln
2) Grade von weiteren Reinheitsmerkmalen (wie beim Reinraum)
3) Weitere relevante physikalische Parameter z.B. Temperatur, Feuchte, Druck, Vibration, Elektrostatik
-> reiner Bereich kann festgelegter Bereich im Reinraum sein, oder kann mithilfe eines SD-Moduls geschaffen werden
SD-Modul kann sich im Raum oder außerhalb eines Reinraums befinden
Nenne einige Kriterien der Reinheitstauglichkeit
Reinheitstauglichkeit & Reinraumtauglichkeit
= anhängig von vielen Parametern neben der
Luftverunreinigung, die im Reinraum wichtig sind & die bei Auswahl der Werkstoffe berücksichtigt werden müssen
wichtige Kriterien:
Reinigbarkeit = abhängig v. Oberflächenrauheit
-> glatte Oberflächen verschmutzen weniger als raue/ poröse Flächen
-> glatte Oberflächen daher leichter zu reinigen
Chemikalien-/ Korrosionsbeständigkeit
= bei Anwendung starker Reinigungs-/ Desinfektionsmittel wichtig
Emission molekularer Kontaminationen = Ausgasungsverhalten (bei Werkstoffen) wie viel AMC freigesetzt wird
Emissionsverhalten sedimentierender Partikel = Abriebfestigkeit der Stoffe der Werkstoffe (Menge der Partikelfreisetzung)
Elektrostatische Eigenschaften = ob Material elektrostatische Aufladung/ Entladung begünstigt
Thermische Eigenschaften = Wärmeleitfähigkeit usw.
Glas im Reinraum
Glas
= anorganisches Schmelzprodukt, das erstarrt ist, ohne zu kristallisieren
-> Hauptbestandteil: Siliciumdioxid
-> Häufigste Arten im Baubereich:
1) Kalk-Natron-Silikatglas
2) Borosilikatglas (Brandschutzverglasung)
Glas im Reinraum:
Verwendung für:
1) Reinraumwände
2) Reinraumfenster
3) Reinraumtüren
4) Reinraumleuchten (sandgestrahlt)
5) Spiegel
6) Primärpackmittel/ Flaschen etc.
Glasarten:
- Float-Glas (z.B. Fensterscheiben; hergestellt aus flüssiger Glasschmelze) -> Kratzstabil (nicht für RR geeignet!)
- ESG = Einscheiben-Sicherheitsglas (z.B. Glas in Türen/ Sichtfenster im Reinraum)
- VSG =Verbund-Sicherheitsglas (z.B. für RR-Wände) -> mechanisch stabil durch eingebaute Folie (siehe Abb.)
Welche Regelungen sind für Partikelzahl pr m^3 in Pharmabereich festgelegt?
· Reinräume & Reinluftanlagen sollten in Übereinstimmung mit der Norm EN ISO 14644-1 eingeteilt werden
· Klassifizierung (A-D) sollte deutlich von Überwachung der Umgebung im Betriebszustand abgegrenzt werden
· maximale erlaubte Zahl von Partikeln in der Umgebungsluft für jede Reinheitsklasse zeigt folgende Tabelle:
2 Partikelgrößen relevant: < 0,5 μm & < 5 μm)
-> Klasse A = Bereich mit aller höchstem Schutz
ohne Personal, deshalb kein Unterschied zw. Ruhe-/ Betriebszustand (Pharma!) (at rest = in operation)
= hoch kritischer Bereich (aseptisch)
Klasse B + C = Betriebszustand um 100- fache höher durch Personal
Klasse D = nichts festgelegt im Betriebszustand
Nenne die 4 Reinraumklassen & jeweils dessen Besonderheiten
Reinraumklassen:
A = alles was aseptisch ist (hohe Reinheit) z.B. Zytostatika
= keine Sterilisation im Endzustand nötig
-> Aseptische Abfüllung: steriles Produkt wird in
vorsterilisiertes Gefäß abgefüllt im offenen Prozess
ohne nachfolgende Sterilisation = hohe Reinraumklasse
B = wird als Umgebung für Klasse A eingesetzt (selten)
Ò dort bewegt sich Personal & bedient aus Klasse B die
Klasse A
C = Produkt wird im Endzustand sterilisiert
-> zur Herstellung v. Lösungen bei ungewöhnlichem Risiko,
die sterilfiltriert werden & in aseptisches Produkt münden
D = dreckige Klasse/ Reinigung -> für Reinigung v. Equipment
Was versteht man unter Bioburden?
Bioburden = Gesamtkeimanzahl (KBE) -> keimbildende Einheiten in 1m3 Luft: ca. 1000 Partikeln
Welche Techniken zu Kontaminationsbestimmungen im Betriebszustand im Pharma-Bereich gibt es?
-> in Pharma werden Warngrenzen & Aktionsgrenzen festgelegt
nach Keimanzahl
=> Kontaminationsbestimmungen: im Betriebszustand
- Luftproben (KBE/m3) mit Luftkeimsammlern: für Luft
- mittels Sedimentationsplatten (Agarplatten): für Luft
- mittels Kontaktplatten (Abklatschplatte): für Oberflächen
- Personal wird abgeklatscht (kritischer Pharmabereich A/B)
Zonen-/Schalenkonzept im Reinraum
Weitere Wasser-Inhaltsstoffe
Einteilung von Stahl in 3 Kategorien
Stahl = Eisen-Kohlenstoff-Legierung mit max. 2 % Kohlenstoff
Einteilung nach…
1) der chemischen Zusammensetzung (nach DIN EN 10020)
-> Unlegierte Stähle (nur Eisen & Kohlenstoff)
-> Legierte Stähle
-> Nichtrostende Stähle (>10,5 % Cr, < 1,2 % C)
2) Hauptgüterklassen
-> Qualitätsstähle
-> Edelstähle (max. Gehalt an Schwefel & Phosphor von jeweils 0,02%)
3) Verwendungsart -> z.B. Baustahl, Werkzeugstahl
Reinstdampf verteilsystem
allgemeine Eigenschaften von Kunststoffen
= Bestehen aus Polymeren (Polymer = aus mehreren, vielen Teilen bestehend)
Eigenschaften:
- Geringe Dichte
- Festigkeit & Steifigkeit gering (-> faserverstärkte Kunststoffe)
- Hohe Zähigkeit, geringe Bruchgefahr
- Gute Beständigkeit gegenüber anorganischen Substanzen
- Niedrige Wärmeleitfähigkeit & elektrische Leitfähigkeit
- Niedrige Verarbeitungstemperaturen
- Schnelle, kostengünstige Fertigung
z.B. Spritzguss, Blasformen, Extrudieren, Pressen, Schäumen)
Mikrobiologische Monitoring
Nachteile der Reinraumkleidung
Sanitisierung v. Wasser
Wasserherkunft
Was ist der Unterschied zwischen innerer & äußerer Kontamiantionsquelle
1) Luftgetragene Kontamination
2) Kontamination in Prozessmedien (Druckluft, Stickstoff) = Gase bei einer Produktion (müssen rein sein)
3) Kontamination in Materialien / Ausgangstoffen
Innere Kontaminationsquellen
Überschneidungen
Äußere Kontaminationsquellen
Entstehen durch innere Fertigungs-umgebung
entsteht durch Bewegung
Werden von außen in die Fertigungs-umgebung eingebracht
- Maschinen & andere Produktionsgeräte
- Menschen (Mitarbeiter, Wartungspersonal, Besucher)
- Einströmende Luft
- Rohstoffe & Halbfertigware
- Verpackungs-material
- Produktions- oder Reinigungsmittel
- Reinraum-bekleidung / Textilien
- Schreibutensilien
Ultrafiltration
Ozonisierung v. Wasser
Luftfiltration
OEB & OEL
Wasseraufbereitung
Ankleideprozedur Reinraumkleidung
2 Filtrationsarten
Welche 3 Aspekte werdem im Reinraum festgelegt & geregelt?
Im Reinraum wird festgelegt & geregelt:
2) Weitere relevante physikalische Parameter, z.B. Temperatur, Feuchte, Druck, Vibration, Elektrostatik
3) Grade von Reinheitsmerkmalen z.B.: - die chemische Konzentration
- Konzentrationen lebensfähiger oder nanoskaliger Partikeln in der Luft
- Oberflächenreinheit auf (Nano-) Partikel-/ chem. Konzentrationen u.a.
- Konzentrationen v. lebensfähigen Partikeln
EDI - Funktionsprinzip
Unterschiede Thermoplast / Elastomere / Duroplaste
2 Strömungsarten
Nenne 3 Anwendungsbereiche von Reinraumtechnik
Anwendungsbereiche der Reinraumtechnik:
1) zentrales Werkzeug zur Kontaminationskontrolle & Qualitätssicherung z.B. bei Herstellung von Hochleistungshalbleiterelementen müssen Partikeln im Submikrometer-Bereich wie schädliche Ausgangsstoffe (Atome/ Moleküle bestimmter Stoffgruppen) im Prozessumfeld entfernt werden
2) Schutz: zum Schutz von Produkten, Prozessen, Mensch, Umwelt
3) in Produktionsbetrieben: als technische & organisatorische Um-/ Teilsysteme der Reinraum-/ Reinheitstechnik
Nenne einige kontrolliertbare Umfeld Paramter im Reinraum
Beleuchtung = zur Herstellung sonnenähnlicher Belichtung (LED)
= Anforderungen an Helligkeit erfüllen zum Wohl an Mitarbeiter
-> lichtempfindliche Substanzen
Schwingungen = luftgefederte Tische & Schritte
Lufttemperatur & -feuchte
= Schutz v. Mitarbeiter (Haut/ Schweiß)
= Prävention v. Schimmelbildung/ MO
= statische Ladungen verhindern
= Verklumpen von Pulver verhindern
-> Schimmelbildung bei Luftfeuchte über 65%
Lufthygiene = mittels Raumlufttechnik/ Belüftungssystem
-> VDI 6022 Richtlinie für gesunde Atemluft (Reinraumanlage)
gasförmige Substanzen = molekulare Verunreinigungen
-> AMC = airborn molecular contamination
= einzelne Moleküle (relevant in Optik/ Halbleiterindustrie)
Endotoxine bestimmen
Hygienegerechte gestaltung Reinraum
Hochdrucklaminat (HLP)
Reinraumlayout
EU-GMP Annex 1:
„Angrenzende Räume unterschiedlicher Reinheitsgrade sollten Druck-Unterschied von 10-15 Pascal (Richtwert im Schnitt 12,5 Pa) aufweisen“
=> Falls 2 Türen offen wären, verhindert der Druck die Kontamination
2 Membraarten
Kolloide
gereinigtes Wasser
5 verfahren zur Tröpfchenabscheidung - Dampf
Einschleuseprozess Material
-> Händische Oberflächendesinfektion
-> Mehrfachverpackungen nach dem Zwiebelschalen-Prinzip (Bag-in-Bag)
=> Entfernung der äußeren Verpackung in der Materialschleuse
=> zur Überwindung einer Reinraumklasse wird äußere Packung entfernt & steriles Material wird in nächste Zone weitergegeben
=> Einsatz von speziellen Transfersystem, z.B. Rapid Transfer Ports (RTP)
=> Einsatz von Doppeltürsterilisatoren
=> Einsatz von Tunnelsystemen zur Desinfektion / Sterilisation
Was ist AMC? Welche Quellen davon gibt es?
Kontaminationsquellen
1) Chemische Kontamination (AMC) = Airbone molecular contamination: molekulare Partikeln
= Luftgetragene Kontamination, die molekular (gasförmig und nicht als Partikel oder Aerosol) vorliegt
-> Wichtig für Halbleiterindustrie, Satellitentechnik, Oberflächenanwendungen
Einteilung (nach SEMI F21-95) & Beispielsubstanzen:
-> Dopants = Dotierstoffe: kritische Stoffe, die bei kleinen Mengen
wie bei feiner Heileiterproduktion, schaden
-> Condensables = kondensierbare Stoffe
AMC-Quellen
1) Außenluft (zur Versorgung der Anlage mit Frischluft)
2) In Anlage verbaute Werkstoffe
-> die mit Umluft- & Frischluftströmen in Kontakt sind
-> Ausgasen z.B. riechende Plastik/ Käse
3) Querkontaminationen, die in der Anlage auftreten können
4) Betrieb & Wartung der Anlage
5) Personal, Reinraumgeräte & Hilfsmaterialien Ò Personal setzt Ammoniak frei
6) Prozessmedien & Werkzeugbestückung
Druckluft
Hygiene
Keimzahl in Wasser bestimmen
Beschichteter Stahl
Beschichteter Stahl:
-> Beschichtung mit metallischen Überzügen als Vorbehandlung
- Schmelztauchbeschichtung, z.B. Feuerverzinken
- Elektrolytische Verzinkung
=> Zink dient als zusätzlicher Korrosionsschutz (Vorbehandlung)
-> Anschließend folgt Beschichtung mit organischen Überzügen
- Bandbeschichtung (Coil Coating)
- Pulverbeschichtung
Umkehrosmose
Stickstoff & weitere Gase
Nenne die 3 Betreibszustände & jeweils dessen Besonderheiten
1) as built = Bereitstellung eines Reinraums
2) at rest = Leerlauf/ Ruhezustand: Zustand in dem Produktionsausrüstung installiert wird ohne Personal
=> nur Messpersonal erlaubt zur Kontrolle der Anschaltung von Anlagen
3) in operation = Reinraum im Betrieb
Verhaltensregeln Reinraum
Wo wird Edelstahl im Rainraum verwendet?
Edelstahl
=> meist austenitische Edelstähle im Einsatz
-> Austenit = bestimmte Kristallform des Edelstahls
= Hauptgefüge-Bestandteil vieler nichtrostender Stähle
Vorteile: Gute Verarbeitbarkeit, Korrosionsbeständigkeit
& mechanische Eigenschaften
-> Edelstahl hat hohen Chrom-Anteil (min. 10,5%), was eine hohe Korrosionsbeständigkeit verleiht
-> durch Kontakt mit O2 bildet sich an Stahloberfläche eine Schutzschicht aus Chromoxid
Edelstahl-Verwendung für:
1) Reinraum- & Putzwägen
2) Reinraumregale
3) Reinraumtische
4) Reinraumwände
5) Anlagen
6) Rohrleitungen
Clean & Dirty Corridor
Aluminium im Reinraum
Wo wird beschichteter Stahl & Aluminium im Reinraum verwendet?
Metallische Werkstoffe – Aluminium
-> Aluminium kommt eloxiert oder mit organischen Überzügen beschichtet zum Einsatz
Eloxieren = elektrolytische Oxidation von Aluminium
Stahl (beschichtet) & Aluminium (beschichtet, eloxiert) im Reinraum
Verwendung v.a. für:
2) Reinraumdecken
4) Aluminiumprofile
Nenne 4 Größenkategorien pertikulärer Luftverunreinigung
4 Größenkategorien: PM = Particulate matter
1) Makropartikel = größer als 10 μm -> Haare/ Sandkörner
2) PM 10 = kleiner als 10 μm -> Nasenhöhle/ Luftröhre/ Staub/ Pollen
3) PM 2,5 = kleiner als 2,5 μm -> Bronchien/ Bronchiolen/ Verbrennungsstaub
4) PM 1 = Ultrafein kleiner als 1 μm -> Lungenbläschen/ Blutkreislauf/ Viren
Kriterien an Schleusen im Reinraum
=> Klare Trennung in reinen / unreinen Bereich
=> in Personalschleusen Trennung mittels Sit-over-Bank
= Umschwenkbank
=> Keine gleichzeitige Öffnung der Schleusentüren
=> „letzte Zone des Umkleideraums sollte im Ruhezustand dieselbe Reinheitsklasse aufweisen wie
der anschließende Bereich“
Staubbindematten
-> Partikel bleiben hängen
-> Kontamination sofort erkennbar
Qualifizierung & Monitoring
Nenne unerwünschte Einflüsse der Reinraumtechnik?
1) Funktionsbeeinträchtigung
2) Ästhetikfehler (z.B. beim Lackieren von Autos; Displays)
3) Akustische Beeinträchtigung (z.B. Kopfhörer; Staubpartikel im PC)
4) Crash
5) Gesundheitliche Gefährdung (Patient & Personal betreffend)
6) Ausfall (z.B. Milchprodukte: Schimmel)
7) Unsterilität (z.B. Wundspülung)
8) Umweltgefährdung (z.B. toxische Stoffe, Viren, pathogene Organismen)
) Haltbarkeit vom Produkt beeinträchtigt
Destillation
Anwendungen der Kunststoffe im Reinraum
Welche 3 Arten von Kontaminationen gibt es?
Kontaminationsarten
- Partikel: Particulate matter (PM)
- Aerosol = Zweistoffsystem Gas-Partikel
- Unterscheidungen:
1) Feste oder flüssige luftgetragene Teilchen
2) Non-viable oder viable (= lebensfähig)
Beschreibe die 4 Effekte der Luftfiltration
Nenne die 4 allgemeinen Partikelquellen & dessen Auswirkungen auf die Partikelkonzentration in der Luft
1) Dispergierung = abgelagerte Partikel gelangen wieder in Luft (Husten) => Partikelkonzentration steigt
= vorhandene Partikel werden wieder in den gasgetragenen Zustand
gebracht durch Aufwirbeln
=> vermeiden: - schnelle Bewegungen im Reinraum & schließen der Türen
- Über-/ Unterdrücke in verschiedenen Reinraumzonen
2) Zerkleinerung = Partikelbildung durch Reibung & Stöße
=> Partikelkonzetration steigt
3) Koagulation = Partikelvergrößerung durch Zusammenstöße von Partikeln (Agglomeration)
= „Wachstum“ von Partikeln durch Zusammenstöße
-> verklumpen => Partikelkonzentration sinkt
4) Nukleation / Kondensation = Partikelvergrößerung in dampfübersättigten Atmosphäre
= „Wachstum“ von Partikeln in einer dampfübersättigten Atmosphäre (selten) -> abgelagerte Partikeln werden in die Luft gebracht=> Partikelkonzentration steigt
Barrieresysteme im Reinraum
4 Kunststoffklassen & dessen Unterschiede
Wasserinhaltsstoffe
Biofilm - Kontrollstrategien
Welche Physikalische Risikofaktoren (Kontaminationsquellen) gibt es?
Physikalische Risikofaktoren
= Primär relevant für Halbleiterindustrie
hysikalische Risikofaktoren sind:
1) Mechanische Schwingungen: z.B. spezielle Tische
2) Elektromagnetische Felder: bei Mikroskopen
3) Elektrostatische Entladungen: Aufladung durch Reibung bei niedriger Luftfeuchtigkeit
Reinraumbekleidung
Wofür steht ESA und ESD?
Elektrostatische Entladungen
-> elektrostatische Aufladung entsteht i. d. R. durch Reibung
-> Hauptauswirkungen elektrostatischer Aufladungen
1) Elektrostatische Anziehung (ESA = electrostatic attraction)
-> begünstigt Ablagerung von Partikeln auf Oberflächen (Anziehung in der Luft)
2) Elektrostatische Entladung (ESD = electrostatic discharge)
-> Entstehung hoher Stromstärken = zerstören Halbleiterstrukturen; Explosionsgefahr (im Labor)
=> Gegenwirkung/ vermeiden durch: Erdung (Ableitungsmaterial), höhere Luftfeuchtigkeit, Ionisierung, Reibung vermeiden
Reinraumkleidung nach Reinraumklassen
Wickelmodul - Funktionsprinzip
Wasserenthärtung
Leifähigkeit v. Wasser bestimmen
Wasserhärte
Scaling
Druckluftaufbereitung
organische Wasserinhaltsstoffe
Fouling
Biofouling
Wasser für Injektionszwecke
2 Dampfarten
Reinstadampf Erzeugung
Drucklufterzeugung
Membranentgasung
2 Arten der Wasserlagerung
Klausur Fragen
Vorfiltration wasser
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