Dr. Karin Koller
Die gründliche Reinigung von Bioreaktoren verhindert nicht nur Kreuzkontaminationen bei Mehrzweckanlagen, sondern ist auch der erste Schritt zu reproduzierbaren Fermentationen. In der Biotechnologie, Lebensmittel- und Pharmaindustrie unterliegt die Anlagenreinigung den Vorgaben der current Good Manufacturing Practice (cGMP), der FDA, der EHEDG oder anderen regionalen oder überregionalen Zulassungsbehörden.
Bei der Anlagenreinigung wird nicht nur der Reaktorkessel mit geeigneten Medien gespült, sondern auch alle Dosierleitungen, Zu- und Abluftrohre mit den entsprechenden Ventilen und Filtern. Auch Ernte- und Probenahmeventile müssen reproduzierbar gereinigt werden.
Bei validierten Systemen dürfen nach der Reinigung nachweislich keine Reste der Ausgangsstoffe oder des Produkts sowie Spuren des Reinigungsmittels, die über den definierten, zulässigen Konzentrationsgrenzen liegen, vorhanden sein. Der Sauberkeitsgrad muss in engen, genau definierten Grenzen reproduzierbar erreicht und nachgewiesen werden. Dazu entnimmt man am Ende der Reinigung Proben durch Abwischen der Oberfläche (Swab-Test). Daneben geben Proben aus der Spüllösung Aufschluss über den Reinheitsgrad in schwer zugänglichen Bereichen.
Für die Validierung müssen schwer zu reinigende Stellen der Anlage definiert werden. Zu diesem Zweck wird die Anlage mit Proteinen verunreinigt. Nach Einfärben der Proteine und einem Spülgang lassen sich die schwer reinigbaren Stellen visuell identifizieren. Nach der CIP-Reinigung werden die definierten Stellen genau untersucht. Nach der Validierung ist vollständig zu dokumentieren, dass kritische Parameter, wie Temperatur, Reinigungsmittelkonzentration, Einwirkzeit, Anzahl der Spülgänge und Flussrate bei jeder Reinigung reproduzierbar erreicht werden. Die Reinigung der Anlage kann über mobile Behälter und Verbindungen, oder voll automatisiert über feste Rohrleitungen und Tanks erfolgen. Die erste Methode ist Platz sparend und flexibel. Sie kommt hauptsächlich in kleineren Anlagen zur Anwendung.
Ein automatisierter CIP-Prozess erleichtert die Reproduzierbarkeit und ermöglicht die Validierung des Reinigungsprozesses. Die Integration des Reinigungskreislaufs in vollständig geschlossen betriebene Anlagen erhöht außerdem die Betriebssicherheit. Die Wahl der Reinigungsmittel stellt einen zentralen Faktor in der Planung des CIP-Prozesses dar. Da die Verunreinigungen immer organischer Natur und durch den Sterilisationsprozess häufig an den Rändern eingetrocknet oder eingebrannt sind, erfolgt die Reinigung in der Regel mit verschiedenen, sukzessiv verwendeten Lösemitteln, die nach dem Reinigungsschritt auch oft neutralisiert werden müssen. Die Effizienz des Reinigungsprozesses hängt aber auch von der Temperatur, von der Einwirkzeit und von hydromechanischen Faktoren ab. Die Reinigung von Reaktoren kann mit Niederdruck-CIP bis 3 bar, Mitteldruck-CIP bis 10 bar oder mit Hochdruck-CIP in einem Bereich von 25 bis 60 bar erfolgen. In biotechnologischen Anlagen kommt meistens die Niederducktechnik zum Einsatz, um Sonden, Berstscheiben oder andere Installationen zu schonen und Aerosole zu vermeiden.
