Kontrolle ist gut – Selbstkontrolle ist besser

Fertigungsautomation

Temperatur: SensorMessinstrumente müssen in Prozessen der Pharmaindustrie in festgelegenen Intervallen kalibriert und die Ergebnisse GMP-konform dokumentiert werden. Kurze Kalibrierintervalle reduzieren das Risiko fehlerhafter Messungen, allerdings steigt der Aufwand für den Betreiber. Mit dem selbstkalibrierenden Sensor I-Therm-Trustsens für hygienische und aseptische Anwendungen von Endress+Hauser sinkt dieser Aufwand deutlich.

29. März 2018
Die neue Sensor-Technologie ermöglicht erstmals eine prozessabhängige automatische Inline-Kalibrierung in sehr kurzen Kalibrierintervallen.
Bild 1: Kontrolle ist gut – Selbstkontrolle ist besser (Die neue Sensor-Technologie ermöglicht erstmals eine prozessabhängige automatische Inline-Kalibrierung in sehr kurzen Kalibrierintervallen. )

Messinstrumente sind regelmäßig innerhalb festgelegter und angemessener Intervalle, mit geeigneten Referenzmitteln, anhand von dokumentierten Verfahren und durch geschultes Personal zu kalibrieren. Die Kalibrierergebnisse sind GMP-konform zu dokumentieren und müssen durch eine ununterbrochene Kette von Kalibrierungen auf nationale oder auch internationale Normale rückführbar sein. Dies ist notwendig, da Messinstrumente einem Alterungsprozess unterliegen und im Laufe der Zeit zu fehlerhaften Messergebnissen führen können. Fehlerhafte Messergebnisse wiederum führen unter Umständen zu fehlerhafter Produktqualität und gefährden damit letztendlich die Patientensicherheit.

Kalibrierung und Rekalibrierung zeigen nur zum Zeitpunkt der Durchführung valide Ergebnisse. Unmittelbar nach der Durchführung der Vergleichsmessung kann nicht mehr behauptet werden, dass die Messergebnisse valide sind. Daher handelt es sich um ein retrospektiv bewertendes Verfahren. Wenn die Kalibrierungen des Messgerätes zum Zeitpunkt t(n) sowie die Rekalibrierung zum Zeitpunkt t (n+1) gültig sind, ist davon auszugehen, dass auch sämtliche Messwerte innerhalb dieses Zeitintervalls valide sind. Können Messergebnisse aufgrund ungültiger Kalibrierung nicht verifiziert werden, werden in der pharmazeutischen Industrie oft risikobasierte Bewertungen zur hergestellten Produktqualität vorgenommen, was je nach Kalibrierintervall einen erheblichen Aufwand bedeutet und sogar bis zum Produktrückruf führen kann.

Kurze Kalibrierintervalle reduzieren daher das Risiko fehlerhafter Messergebnisse und tragen damit zur Prozesssicherheit bei, jedoch erhöht sich der Aufwand für Kalibriertätigkeiten aufgrund der Vielzahl eingesetzter Sensoren zum Teil enorm. Da die Sensoren für die Kalibriertätigkeiten oft ausgebaut werden müssen, weil eine Inline-Kalibrierung aufgrund der Gegebenheiten vor Ort und der Anforderungen an die Kalibrierung nicht durchführbar ist, kann es in diesen Zeiträumen zum Produktionsstillstand kommen. Ferner bergen der Aus- und Einbau der Sensoren sowie Unterschiede zwischen Prozess- und Umgebungsbedingungen zusätzliche Fehlerquellen.

Inline-Selbstkalibrierung: Integrierter Referenzpunkt macht’s möglich

Der Parameter Temperatur spielt in der pharmazeutischen Industrie eine Schlüsselrolle, da zahlreiche Prozesse unter definierten Temperaturbedingungen ablaufen, etwa Sterilisationsverfahren, Analysen, Reinigungsprozesse, Lagerung von Ausgangsstoffen, Zwischenprodukten oder Produkten. Für qualitätsrelevante Temperaturmessungen werden häufig Widerstandsthermometer gemäß DIN EN 60 751 benutzt, da diese einerseits über eine hohe Genauigkeit verfügen und andererseits in einem breiten Messbereich von -196 bis 600 Grad Celsius eingesetzt werden können.

Integrierte Fixpunkt-Referenz

Der selbstkalibrierende Sensor I-Therm-Trustsens TM371 besteht aus einem Widerstandsthermometer PT100 mit einer integrierten Fixpunkt-Referenz, die sich direkt am Sensor befindet. Das Referenzelement – eine speziell entwickelte Keramikzelle – nutzt einen physikalischen Fixpunkt auf Basis der Curietemperatur und ermöglicht eine direkte automatisierte Inline-Kalibrierung des Primärsensors.

Der Sensor wird ab Werk mit einem Kalibrierschein für die integrierte Fixpunkt-Referenz ausgeliefert, wodurch die Rückführbarkeit der Kalibrierkette auf nationale beziehungsweise internationale Normale bis zur Internationalen Temperaturskala ITS-90 nachweislich und lückenlos gewährleistet wird. Langjährige ausgiebige Belastungstests über viele Tausende von Zyklen, sowohl im Labor als auch im Feld, bestätigen eine ausgereifte Lösung.

Die Kalibrierung erfolgt bei einer Temperatur von etwa 118 Grad Celsius und erfasst in diesem Punkt die Unterschiede zwischen dem gemessenen Wert des PT100-Sensors und der Referenz. Sie findet bei Prozessen statt, die die Temperatur erreichen, überschreiten oder durchlaufen. Damit kann in diesem Temperaturpunkt gezeigt werden, ob der Sensor noch korrekt misst oder sich bereits außerhalb der zulässigen Toleranz befindet. Die Messunsicherheit der Kalibrierung nimmt erwartungsgemäß mit der Entfernung der Temperatur vom Referenztemperaturpunkt zu, jedoch sind die Messunsicherheiten in der Umgebung dieses Referenztemperaturpunktes vernachlässigbar.

Sie können je nach gefordertem Messintervall in einem technischen Datenblatt angegeben werden. Aufgrund des Referenztemperaturpunktes von 118 Grad Celsius bietet sich die Technologie besonders für Sterilisationsprozesse an, da bei diesen Prozessabläufen die Referenztemperatur mindestens einmal durchlaufen wird, wie bei der Kalibrierung während der Aufheiz- oder Abkühlphase. Beispiele sind die Sterilisation von Verteilsystemen wie Medien-Transferleitungen oder Ringleitungssysteme und die Sterilisation von Behältern und Versorgungssystemen. Derartige Prozesse finden meist periodisch statt. Somit wird die konstant hohe Messgenauigkeit des Temperaturfühlers während der gesamten Lebensdauer permanent überwacht.

Einsatz im pharmazeutischen Umfeld stellt hohe Anforderungen

Sensoren, Einbau- und Dichtungsmaterialien mit Produktkontakt müssen hygienische Anforderungen erfüllen, damit das pharmazeutische Produkt in seiner Qualität nicht beeinflusst wird. Zum Einsatz kommen hier oft Edelstähle mit Oberflächenrauigkeiten ? 0,8 oder ? 0,4µm. Dichtungsmaterialien sollten nachweislich FDA-konform gemäß 21 CFR 177.2600, also lebensmittelgeeignet, sein. Ferner sollten Materialien mit Produktkontakt auch eine Resistenz gegen Reinigungsmittel wie Natronlauge oder Salpetersäure aufweisen.

Handelt es sich bei dem Messsystem um ein computergestütztes System, sollte auch die eingesetzte Software valide sein. Das bedeutet, dass bereits bei der Entwicklung zahlreiche Qualitätsstandards auf Lieferantenseite einzuhalten sind. Einen guten Überblick dazu liefert der Leitfaden Good Automated Manufacturing Practice (GAMP 5).

Vor diesem Hintergrund verfügt das Gerät zudem über alle wichtigen internationalen Zulassungen und Zertifikate: Hygienerichtlinien nach EHEDG, ASME BPE, FDA, 3-A, 1935/2004, 2023/2006, 10/2011, CE, CRN, TSE Tierfettfrei sowie CSA General Purpose. Die integrierte intelligente Transmitterelektronik verfügt über vielfältige permanente Prozess- und Diagnose-funktionen, die gemäß der Namur-Empfehlung NE107 kategorisiert, und via Hart-Kommunikation übermittelt werden.

Sicher und transparent

Frei programmierbare Limit- und Alarmwerte bieten Kontrolle, Sicherheit und Prozesstransparenz. Zudem werden Statussignale über die im Gerät integrierte LED vor Ort signalisiert. Die Messstelle kann ohne Prozessunterbrechung im eingebauten Zustand jederzeit verifiziert und dokumentiert werden.

Neben der automatisierten Kalibrierung an sich werden die Daten der letzten 350 Kalibrierungen direkt im Gerät gespeichert. Dadurch kann auf eine langfristige Geräte- und Prozesshistorie zurückgegriffen werden, welche als Grundlage für eine frühzeitige Trendermittlung und Prädikation nutzbar ist. Dieses unter der Marke »Heartbeat Technology« geführte Diagnose- und Prüfkonzept erlaubt einen kosteneffektiven und sicheren Anlagenbetrieb während des gesamten Lebenszyklus, indem es Diagnose-, Verifikations- und Monitoringfunktionen sinnvoll kombiniert. Damit ist das Gerät bestens gerüstet für die Industrie 4.0.

Audit-sicheres Kalibrierprotokoll

Die Technologie ermöglicht erstmals einen Sensor, der eine prozessabhängige automatische Inline-Kalibrierung in sehr kurzen Kalibrierintervallen ermöglicht. Erstmals stehen auch Audit-konforme Kalibrierdaten für eine lückenlose Dokumentation jederzeit zur Verfügung: Für die Ausgabe eines gültigen Kalibrierzertifikats genügt künftig ein Mausklick, zum Beispiel mit der Fieldcare-Software.

Hannover Messe: Halle 11, Stand C43

Erschienen in Ausgabe: 02/2018

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