Как выбирать мембранный фильтр для стерилизующей фильтрации

Как выбирать мембранный фильтр для стерилизующей фильтрации

М. ТЕРЕНТЬЕВ, канд. биол. наук, CUNO Europe S. А.

Очертания фильтрационного патрона - одного их самых ходовых «рабочих инструментов» - хорошо знакомы каждому технологу фармацевтического производства. Но не каждый технолог может внятно рассказать, как этот патрон устроен, что за мембрана, как организован поток через патрон. Такую информацию Вы можете получить только у хорошего технолога. Компетентно посоветовать, какой патрон лучше применить в том или ином случае или, более того, чей из предлагаемых на рынке патронов лучше заказать и почему именно, может только технолог-асс, технолог-эксперт, который, кроме работы с грудой текущей производственной документации, интересуется еще и новинками рынка, последними технологическими успехами производителей фармоборудования. Редкий человек по нынешним временам. Для предприятия, где умеют ценить компетентность - на вес золота человек! Почему? Да хотя бы потому, что, по данным некоторых российских производителей фармацевтических препаратов, расходы на фильтрационные материалы для производства весьма существенны и стоят на 3-4 месте по объемам в структуре расходов предприятия. А существенного сокращения этих расходов можно добиться только за счет правильного выбора фильтров и их грамотной эксплуатации, если такой технолог-эксперт на предприятии имеется (везет же некоторым!) и активно работает в данном направлении.

Данная короткая справка призвана, хотя бы чуть-чуть, помочь просто технологам стать хорошими технологами по фильтрации, хорошим - экспертами.

Какие же основные свойства и характеристики патронов надо учитывать прежде всего?

1. Эффективность удаления микроорганизмов (ЭУМ)

Будьте внимательны! Далеко не всякий мембранный фильтр с размером пор 0,2 микрона является стерилизующим!

Основное, стандартное и международно-признанное требование к стерилизующему фильтру 0,2 микрона - доказанная и документированная способность обеспечивать полное удаление из фильтрата клеток бактерии Brevundimonas diminuta при нанесении их в количестве не менее 107 клеток на 1 см2 фильтрующей поверхности. Такой стандартный уровень содержания указанных стандартных бактерий с очень мелкими клетками моделирует случаи микробиологической загрязненности, во много раз превосходящие реально встречающиеся в практике.

Последнее время все большее распространение получают мембраны с размером пор 0,1 микрона. Они обеспечивают полное удаления микоплазм. Эти фильтры особенно востребованы производствами, работающими с биологическими препаратами и экстрактами тканей животных и человека. Такие фильтры проходят тестирование ЭУМ с использованием микоплазмы Acholeplasma laidlawii с той же нагрузкой клеток. Если документа, подтверждающего такие способности, нет, значит, фильтр не имеет права называться стерилизующим. Покупать такой фильтр, только называемый «стерилизующим», но в действительности им не являющийся - значит обрекать себя на постоянное ожидание проблем со стерильностью.

Данные по эффективности удаления микроорганизмов должны коррелировать с неразрушающим методом контроля целостности фильтра. Только документированные данные о такой жесткой корреляции позволяют Вам проверять стерилизующую способность фильтра самостоятельно путем стандартной процедуры. Критические численные значения для этого теста устанавливаются производителем и имеются в спецификации фильтра.

2. Конструкция патрона

Все имеющиеся на рынке патроны собираются из полипропиленовых деталей и мембраны. Как эти детали соединены друг с другом и мембраной? Именно особенности технологии сборки патрона определяют его конструкционную прочность и стойкость. Что толку в фильтре, удовлетворяющем Вас по пункту 1, если он «расклеивается» при общепринятых режимах термической стерилизации!? Документация, сопровождающая фильтр, должна подтверждать гарантированное число таких циклов автоклавирования или обработки текущим паром без снижения ЭУМ (см. пункт 1). Наилучшие результаты прочности показывают патроны, собранные по технологии термопластической сварки, а ни в коем случае не склеивания. Патрон должен выдерживать гарантированно минимум 10 раз стандартное стерилизующее воздействие в автоклаве, а еще лучше - текущим паром. Для элементарной промывки обратным потоком воды, которую обычно проводят как процедуру в конце фильтрации, обеспечивающую Вам «живучесть» патрона на линии при его многократном использовании, Вы должны быть уверены, что Ваш патрон выдерживает такой поток. Устойчивость к обратному потоку также определяется особенностями и прочностью конструкции патрона. Информацию об максимальных режимах обратной промывки обязан предоставить изготовитель фильтропатрона.

3. Площадь фильтрации, то есть площадь мембраны, уложенной в патроне

Большинство имеющихся на рынке стандартных 10-дюймовых (250 мм) фильтров хорошего уровня имеют площадь мембраны в диапазоне 0,75 м2 - 0,85 м2. Все производители фильтров

стремятся максимально увеличить ее. Это важно по нескольким причинам. Прежде всего, увеличивается производительность фильтрации в расчете на один патрон. Если производительность не является ограничивающим фактором, и Вы работаете при той же производительности, при увеличенной площади патрона сокращается значение удельного потока на единицу площади мембраны и ее общий ресурс значительно увеличивается. Причем эта зависимость не линейна. Например, при увеличении площади на 10% Вы можете получить выигрыш в общем ресурсе фильтра до 25% и более. Это происходит за счет снижения перепада давления на фильтре и улучшения условий фильтрации. Не забывайте золотое правило фильтрации: «Медленнее фильтруешь - больший объем продукта профильтруешь». При закупке нового оборудования такой фильтр с увеличенной площадью фильтрации позволит сэкономить средства за счет закупки более дешевого компактного варианта установки той же производительности.

Иногда изготовители фильтров так стараются увеличить площадь мембраны в патроне и укладывают складки, прилегающие к сердечнику патрона так плотно, что возникает проблема доступности мембраны для потока, он просто не может достигнуть поверхности мембраны и часть ее площади просто не работает. Если Вы посмотрите на мембрану полностью отработанного фильтра, разрезав его, и увидите параллельные ярко-белые полосы неиспользованных зон мембраны - это как раз тот самый случай. Уложена, казалось бы, хорошая площадь, а на самом деле, значительная часть мембраны просто выключена из работы.

4. Материал мембраны

Прочностные характеристики, химическая стойкость мембраны и ее смачиваемость определяется именно свойствами материала, из которого она изготовлена. Основными современными материалами для изготовления стерилизующих мембран являются: нейлон, фторопласт, полисульфон, эфиры целлюлозы. Каждый из них имеет свои преимущества. Устойчивость к множественным циклам смачивания - высушивания, устойчивость к множественным циклам промывки и регенерирующим воздействиям, в том числе, и растворами агрессивных жидкостей - все эти «возможности» фильтра необходимо выяснить у продавца. По химической стойкости материалами-лидерами среди имеющихся на рынке являются фторопласт (гидрофобный материал, незаменимый для стерильной фильтрации воздуха и газов), а также нейлон и полисульфон. Мембраны из эфиров целлюлозы менее прочны и нестойки к промывкам таким доступным, дешевым и эффективным регенерирующим средством, как раствор щелочи. Материал мембраны должен быть хорошо совместим с фильтруемым продуктом. Продукт не должен изменять фильтрационных свойств и ЭУМ мембраны. Мембрана не должна выделять в фильтрат сколько-нибудь значительного количества веществ, а также сорбировать на себе вещества из фильтрата. Уровень сорбции особенно существенен при фильтрации сильно разбавленных растворов с содержанием действующего вещества, измеряемого в долях микрограмма на миллилитр и менее.

5. Возможность многократного использования

Настоящий фильтр для финальной стерилизующей фильтрации - высокотехнологичный продукт. Это очень ответственный и надежный «инструмент» технолога. В цене патрона заложена не только стоимость материалов и технологий производства, но также и огромные затраты на исследовательские и валидационные усилия фирмы-производителя. Разработчик-изготовитель несет эти издержки для того, чтобы создать высочайший уровень надежности и уверенности потребителя фильтра в его гарантированных эксплуатационных качествах. Каждая цифра перепроверена многократно по результатам жестких испытательных тестов и документирована. Поэтому такой фильтропатрон не может быть дешевым. Однократное использование таких фильтров - слишком дорогое удовольствие. Это многоразовый продукт по определению. Хорошие фильтры обеспечены гарантией изготовителя, где установлено минимальное число циклов стерилизации в стандартных для фармпроизводств режимах, которые фильтр должен выдерживать. Практически всегда реальная стойкость фильтра к стерилизации выше гарантированной. Но, как и всякий инструмент, он может попасть в самые различные рабочие условия, в самые разные руки. Например, в разрегулированном автоклаве с манометром, не проходившим поверку давным-давно, режимы и время автоклавирования могут существенно отличаться от стандартных. Как убедиться в том, что фильтр после такого автоклава, или, например, после 70 циклов стерилизации в нормальном автоклаве работоспособен? Изготовитель должен предоставить вместе с фильтром и надежные численные значения для оперативной проверки работоспособности фильтра пользователем. Такая проверка - тест целостности - это несложная процедура, дающая Вам уверенность, что Ваш «инструмент» в порядке и сохраняет паспортные значения ЭУМ. Вы можете спокойно работать с фильтром так долго и так много раз, как долго он будет проходить проверку на целостность. Таким образом, практика постоянного контроля целостности фильтров на производстве - это не только очень эффективная мера в системе обеспечения качества продукции, необходимая по требованиям GMPs, но и важнейший фактор экономии средств на фильтрацию.

При выборе фильтропатронов для стерилизующей фильтрации, по крайней мере, эти 5 пунктов необходимо обсудить с продавцом фильтра в деталях. Руководство по валидации стерилизующих фильтров должно содержать практически всю указанную выше информацию. Такое руководство, а также помощь в проведении валидации, или полный пакет вали дационных действий, применительно к стерилизующей фильтрации, предлагают некоторые поставщики фильтров. Это, безусловно, знак профессионализма и надежности фирмы-поставщика.

Только после того, как Вы полностью убедились в том, что Вам предлагают стоящее изделие, а может быть, еще лучше, после его испытаний начинайте торговаться. Здесь прошу внимания! Никогда не ориентируйтесь на цену патрона, а всегда оценивайте стоимость фильтрации и стоимость надежной стерильности фильтрата. Например, на патроне, который стоит вдвое дороже, Вы сможете профильтровать втрое - вчетверо больший объем Вашего продукта. К тому же работа на дешевом патроне, бывает, ведет и к необходимости переработки Вашего продукта. Сколько стоит такая перефильтрация некондиционной по стерильности партии? Ведь это тоже ложится на цену этого «дешевого» патрона. Что выгоднее? Ясно - более дорогой, но качественный патрон! А если этот патрон еще и не так уж сильно дороже? Теперь делайте Ваш выбор.

После этой «общечеловеческой» информации. позвольте представить Вам краткую информацию по новым изделиям производства фирмы CUNO. Своего рода практикум по использованию приведенных рекомендаций на конкретных примерах.

В этом году наша фирма предложила на рынок два замечательных мембранных фильтра, которые заняли почетное место в ряду наших товаров.

Прежде всего, о стерилизующем фильтре для жидких продуктов СтерАШУР (SterASSURE). В переводе с английского на русский язык «Гарант стерильности».

Что же нового в этом «Гаранте» по сравнению с имевшимися на рынке нашими изделиями и моделями конкурентов? А вот и давайте пройдемся по этим пяти ступеням, чтобы сразу применить наши знания к реальным предложениям.

По первому пункту - определенно фильтр СтерАШУР удовлетворяет указанным рекомендациям. Выпускается с порами и 0,2 мкм, и 0,1 мкм. Для каждого фильтра имеются паспортные данные, которые подтверждают указанную эффективность удаления поименованных тестовых микроорганизмов. Фильтры эти по-настоящему стерилизующие. Это доказано, подтверждено и документировано. В этом плане никаких специальных новшеств нет. Высокая эффективность и надежность стерилизации определяется тем, что мембрана имеет двойной фильтрующий слой. Корреляция данных по ЭУМ и неразрушающему тесту целостности документирована.

По второму пункту - фильтропатрон собран при помощи термопластической сварки, рассчитан на перепад рабочего давления до 5,5 бар при комнатной температуре. Максимальная рабочая температура 80°С, наибольший перепад давления при этой температуре 1,7 бар. Устойчивость к термической стерилизации паром на линии или автоклавированию очень хорошая, гораздо лучше, чем у ряда конкурентных моделей. Фильтропатрон сохраняет высокую ЭУМ минимум после 15 и даже 60 циклов стерилизации паром на линии при температуре 135°С. С этой точки зрения патрон очень прочный. Фильтр выдерживает обратный поток воды на максимальном перепаде давления 3,4 бара при комнатной температуре. Обратная промывка, таким образом, вполне применима.