Wichtige Überlegungen zur Auswahl der Reinraum-Isoklasse
ISO-Klassifizierungsstandards und ihre Bedeutung
ISO 14644-1 legt den globalen Standard für die ISO-Reinraumklassifizierung fest. Er ordnet Räume nach der Partikelanzahl pro Kubikmeter Luft.
Das System verwendet die Zahlen 1 bis 9. Niedrigere Zahlen bedeuten sauberere Luft. Ein Reinraum der ISO-Klasse 1 ist der sauberste (und teuerste). Ein Reinraum der ISO-Klasse 9 entspricht im Wesentlichen normaler Raumluft.
Diese Zahlen messen Folgendes: Partikel mit einer Größe von 0,5 Mikrometern oder mehr. Stellen Sie sich das so vor: Ein menschliches Haar ist etwa 70 Mikrometer dick. Diese Partikel sind winzig .
ISO-Klasse 5 erlaubt bis zu 3.520 Partikel (0,5 Mikrometer) pro Kubikmeter. ISO-Klasse 7 hingegen erlaubt 352.000 Partikel pro Kubikmeter. Das entspricht einem hundertfachen Unterschied im Verschmutzungsgrad.
Die pharmazeutische Produktion findet größtenteils in ISO-5-, -6- oder -7 -Räumen statt. Die Herstellung von Medizinprodukten erfordert typischerweise ISO 7 oder 8. Halbleiterfabriken benötigen für kritische Prozesse häufig ISO 3 oder 4.
Das Klassifizierungssystem erfasst auch größere Partikel. ISO-Normen messen Partikel mit 1,0 Mikrometer, 5,0 Mikrometer und mitunter sogar 0,1 Mikrometer. Strengere Klassen legen Grenzwerte für all diese Größen fest.
Diese Zahlen lassen sich nicht fälschen. Externe Prüfer testen Ihren Reinraum mit Partikelzählern an mehreren Stellen. Sie entnehmen Luftproben während des Betriebs (dynamischer Zustand) und im Ruhezustand (leerer Zustand).
Ihre ISO-Klasse bestimmt alles, was danach kommt: Luftwechselrate, Filtereffizienz, Schutzkleidungsvorschriften und sogar die Art der Bodenreinigung.
Die Zertifizierung bedeutet, dass Ihr Raum die maximale Partikelkonzentration für die jeweilige Klasse einhält. Bleiben Sie während des Betriebs unter diesen Grenzwerten, erfüllen Sie die Vorschriften. Überschreiten Sie diese, drohen Kontaminationsprobleme, die die Produktion zum Erliegen bringen können.
Die FDA, die EMA und andere Aufsichtsbehörden orientieren sich bei ihren Anforderungen an diesen ISO-Normen. Wählt man die falsche Klasse, hat man nicht nur mit verschmutzter Luft zu kämpfen, sondern sieht sich auch mit Verstößen gegen gesetzliche Bestimmungen konfrontiert.
Die richtige Klasse für Ihre Bewerbung finden
Ihr Produkt bestimmt Ihre ISO-Klasse. Nicht umgekehrt.
Beginnen wir mit den regulatorischen Anforderungen. Die FDA erwartet für die Herstellung steriler Injektionspräparate ISO-5-Umgebungen. Für die Herstellung nicht-steriler Arzneimittel reichen ISO 7 oder 8 aus. Die Montage von Medizinprodukten erfordert in der Regel ISO 7, implantierbare Geräte hingegen oft ISO 5 oder 6.
Hier liegt der Fehler vieler Unternehmen. Sie überdimensionieren ihre Reinräume „nur um auf Nummer sicher zu gehen“. Für Verpackungsprozesse, die lediglich ISO 8 erfordern, benötigt man keinen Reinraum der ISO-Klasse 5. Das ist reine Geldverschwendung für Luftwechsel und Wartung.
Ordnen Sie diese Anwendungen ihren typischen Klassen zu:
● Sterile Arzneimittelabfüllung und -herstellung: ISO 5
● Aseptische Verarbeitung und kritische Fertigung: ISO 5 oder 6
● Herstellung von pharmazeutischen Tabletten: ISO 7 oder 8
● Montage von Medizinprodukten (nicht implantierbar): ISO 7 oder 8
● Herstellung implantierbarer Medizinprodukte: ISO 5 oder 6
● Elektronikmontage: ISO 6 oder 7
● Optische Linsenproduktion: ISO 5 oder 6
● Fertigung von Luft- und Raumfahrtkomponenten: ISO 7 oder 8
Die Risikobewertung ist die Grundlage dieser Entscheidungen. Fragen Sie sich: Was passiert, wenn das Produkt kontaminiert wird? Patientenschäden erfordern strengere Risikoklassen. Werden Produktfehler vor dem Vertrieb entdeckt? Dann kann wahrscheinlich eine weniger strenge Risikoklasse gewählt werden.
Auch Ihre Prozessschritte sind wichtig. Sie benötigen möglicherweise einen ISO-5-Kernbereich für Abfüllvorgänge, aber ISO-7-Bereiche für die Vorbereitungsarbeiten. Dieser gestaffelte Ansatz spart Kosten und gewährleistet gleichzeitig die Produktsicherheit.
Prüfen Sie Ihre Standardarbeitsanweisungen. Für einige Produkte gelten spezifische Partikelgrenzwerte, die sich nach Oberfläche oder Darreichungsform richten. Inhalationsmedikamente unterliegen strengeren Anforderungen als orale Tabletten, da sie bestimmte körpereigene Abwehrmechanismen umgehen.
Regionale Vorschriften stellen eine zusätzliche Komplexität dar. EU-GMP-Klasse A entspricht im Betrieb ISO 5. Klasse B entspricht im Ruhezustand ISO 5, im Betrieb jedoch ISO 7. Informieren Sie sich vor Baubeginn über die spezifischen Anforderungen Ihres Marktes.
Kostenunterschiede zwischen den Klassifizierungen
Die Entwicklung und der Betrieb von ISO 5-Systemen sind 3- bis 5-mal so teuer wie die von ISO 8-Systemen. Diese Differenz vergrößert sich schnell.
Die Luftwechselrate ist der Hauptkostenfaktor. ISO 5 erfordert 240 bis 480 Luftwechsel pro Stunde. ISO 7 benötigt 60 bis 90. Bei ISO 8 sinkt der Bedarf auf 20 bis 40 Luftwechsel pro Stunde.
Mehr Luftwechsel bedeuten größere Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen. Größere Anlagen verbrauchen mehr Energie. Das spiegelt sich sofort in Ihrer Stromrechnung wider.
Hier die Kosten pro Quadratfuß für den Bau:
● ISO 5: 500 bis 1.200 US-Dollar pro Quadratfuß
● ISO 6: 400 bis 900 US-Dollar pro Quadratfuß
● ISO 7: 250 bis 600 US-Dollar pro Quadratfuß
● ISO 8: 150 bis 400 US-Dollar pro Quadratfuß
HEPA-Filter stellen einen weiteren bedeutenden Kostenfaktor dar. In Räumen der ISO-Klasse 5 werden Filter mit einem Wirkungsgrad von 99,999 % eingesetzt , die die gesamte Decke abdecken. Räume der ISO-Klasse 7 kommen mit weniger Filtern und einem Wirkungsgrad von 99,97 % aus.
Der Austausch des Filters kostet 500 bis 2.000 US-Dollar pro Einheit. Multipliziert man das mit der Deckenfläche und der Austauschhäufigkeit (alle 2 bis 5 Jahre), summiert sich das schnell.
Auch die Betriebskosten fallen anders aus. Der Energieverbrauch für einen Raum der ISO-Klasse 5 kann jährlich 50 bis 100 US-Dollar pro Quadratfuß betragen . Bei ISO 7 sinkt er auf 20 bis 40 US-Dollar pro Quadratfuß. Das sind wiederkehrende Kosten, die Sie dauerhaft tragen müssen.
Die Anforderungen an die Schutzkleidung richten sich nach der ISO-Klasse. ISO 5 erfordert sterile Vollanzüge, Hauben, Schutzbrillen und Handschuhe. ISO 8 benötigt einfache Laborkittel und Haarnetze. Komplexere Schutzkleidung bedeutet höhere Kosten und längere Umrüstzeiten.
Die Personalschulung ist bei strengeren Schulungsstufen teurer. Ihre Mitarbeiter benötigen für ISO-5-Betriebe eine umfassende Schulung zum Thema Kontaminationskontrolle. ISO-8-Schulungen sind weniger zeitaufwendig und weniger detailliert.
Die Häufigkeit der Tests wirkt sich auch auf Ihr Budget aus. Räume der ISO-Klasse 5 müssen vierteljährlich auf Partikelanzahl untersucht werden . Bei ISO 7 und 8 können halbjährliche oder jährliche Tests erforderlich sein. Die Kosten pro Test liegen je nach Raumgröße zwischen 1.500 und 5.000 US-Dollar.
Kluge Unternehmen bauen, was sie brauchen, nicht, was beeindruckend klingt. Jede niedrigere Qualitätsstufe spart erhebliche Kapital- und Betriebskosten.
Häufige Auswahlfehler, die das Budget belasten
Übermäßige Klassifizierung sprengt Budgets schneller als alles andere. Unternehmen geraten in Panik und bauen nach ISO 5, obwohl ISO 7 für die Inspektion ausreichen würde. Angst führt zu kostspieligen Entscheidungen.
Die Devise „Vorsicht ist besser als Nachsicht“ kostet Sie Hunderttausende. Sie zahlen für Luftwechsel, Filter und Energie, die Sie gar nicht benötigen. Den Aufsichtsbehörden ist wichtig, dass die Vorgaben eingehalten werden, nicht dass sie um drei Klassen überschritten werden.
Hier sind die Fehler, die wir immer wieder beobachten:
● Klassifizierung der gesamten Anlage nach Ihren höchsten Anforderungen
● Ignorieren des Kaskadendesigns, das ISO-Klassen herabstuft
● Die Risikobewertungsphase vollständig überspringen
● Kopieren von Konkurrenzeinrichtungen ohne Berücksichtigung ihrer spezifischen Bedürfnisse
● Entwicklung für zukünftige Produkte, die möglicherweise nie realisiert werden
● Vernachlässigung der Trennung von Prozessen, die unterschiedliche Klassen benötigen
● Wahl des Unterrichts nach Marketingkriterien statt nach gesetzlichen Bestimmungen
Der Ansatz „Einheitslösung“ ist Geldverschwendung. Ihre Materiallagerung benötigt nicht dieselbe Klasse wie Ihre Abfüllanlage. Trennen Sie diese Bereiche und senken Sie Ihre Kosten.
Manche Unternehmen errichten modulare Reinräume innerhalb von Lagerhallen nach ISO 5, obwohl der eigentliche Prozess nur für eine einzige Abfüllstation ISO 5 erfordert . Der Rest des Raumes könnte problemlos nach ISO 7 betrieben werden.
Zukunftssicherheit klingt klug, bis man die Kosten berechnet. Für Produkte zu entwickeln, die man vielleicht erst in fünf Jahren auf den Markt bringt, bedeutet, jetzt zu viel auszugeben. Das Geld ist in der Infrastruktur gebunden, anstatt Rendite zu erwirtschaften.
Berater drängen mitunter auf strengere Risikoklassen, um Haftungsrisiken abzudecken. Sie gehen lieber zu hohe Anforderungen, als zu riskieren, dass Ihre Anlage bei der Inspektion durchfällt. Holen Sie sich Zweitmeinungen von Ingenieuren mit Erfahrung in den regulatorischen Bestimmungen Ihrer Branche ein.
Auch geografische Fehler kommen vor. Beispielsweise, wenn man nach FDA-Standards baut, obwohl die Anforderungen in Märkten mit weniger strengen Vorgaben gelten. Kennen Sie Ihre Zielmärkte, bevor Sie mit dem Bau beginnen.
Der größte Fehler? Die Begründung für Ihre Klassifizierung nicht zu dokumentieren. Wenn Auditoren fragen, warum Sie ISO 6 gewählt haben, benötigen Sie datengestützte Antworten. Ohne Dokumentation werden sie alles infrage stellen und möglicherweise Upgrades fordern.
Beginnen Sie mit den Mindestanforderungen. Bauen Sie genau das, was die Vorschriften vorschreiben. Erweitern Sie später bei Bedarf. Das ist der finanziell klügste Ansatz.
Test- und Validierungsanforderungen
Eine ISO-Klasse kann nicht ohne Nachweis beansprucht werden. Tests bestätigen, dass Ihr Reinraum tatsächlich die geforderte Leistung erbringt.
Die Partikelzählung bildet die Grundlage. Techniker platzieren Partikelzähler an festgelegten Messpunkten im gesamten Raum. Die Anzahl der Messpunkte hängt von der Raumgröße ab. Größere Räume benötigen mehr Messpunkte.
ISO 14644-2 beschreibt die Prüfprotokolle. Gemessen werden Partikel mit einer Größe von 0,5 Mikrometern und gegebenenfalls auch größere Partikel, abhängig von Ihrer Prüfungsklasse. An jedem Standort wird über einen Mindestzeitraum Probe genommen, um die statistische Aussagekraft zu gewährleisten.
Die Tests finden in drei Bundesstaaten statt:
● Ist-Zustand: Der Raum ist fertiggestellt, aber die Geräte sind noch nicht installiert.
● Im Ruhezustand: Die Ausrüstung ist installiert, aber nicht in Betrieb; es befindet sich kein Personal im Inneren.
● Betriebsbereit: Voller Produktionsmodus mit laufendem Personal und laufenden Prozessen.
Den meisten Aufsichtsbehörden ist die operative Leistungsfähigkeit des Systems wichtig . Dann ist das Kontaminationsrisiko am höchsten. Personenbewegungen, Gerätebetrieb und Materialtransport erzeugen Partikel.
Ihr Raum muss an jeder Probenahmestelle die Prüfung bestehen. Ein einziger Fehler führt zum Nichtbestehen der Zertifizierung für den gesamten Raum. Sie müssen die Kontaminationsquelle identifizieren, beheben und die Prüfung wiederholen.
Als nächstes folgt die Messung der Luftgeschwindigkeit. Dabei wird die Anströmgeschwindigkeit an den HEPA-Filtern gemessen, um einen ordnungsgemäßen Luftstrom zu bestätigen.ISO 5 Typischerweise werden 0,36 bis 0,54 Meter pro Sekunde benötigt. Für die unteren Klassen gelten andere Zielvorgaben.
Die Integritätsprüfung von HEPA-Filtern erfolgt mittels Aerosoltests. Techniker bringen Partikel stromaufwärts ein und scannen die Filterfläche stromabwärts. Jede Penetration von über 0,01 % deutet auf einen Filterausfall oder eine Leckage hin.
Die Druckdifferenzmessung bestätigt Ihren Kaskadendruck. Sauberere Räume weisen im Vergleich zu angrenzenden Räumen einen positiven Druck auf. Typische Druckdifferenzen liegen zwischen 5 und 20 Pascal.
Die Wiederherstellungsprüfung misst, wie schnell Ihr Raum nach einem Kontaminationsereignis wieder den Spezifikationen entspricht. Dazu werden Partikel eingebracht und die Zeit gemessen, bis die Partikelanzahl wieder auf ein akzeptables Niveau sinkt.
Temperatur und Luftfeuchtigkeit werden ebenfalls überprüft. Die meisten Reinräume halten 20 bis 22 °C und 30 bis 50 % relative Luftfeuchtigkeit aufrecht. Engere Toleranzen sind zwar mit höheren Kosten verbunden, aber für manche Prozesse unerlässlich.
Die Häufigkeit der Rezertifizierung hängt von Ihrer Branche ab. Pharmazeutische Unternehmen müssen sich in der Regel alle 6 bis 12 Monate erneut zertifizieren lassen. Bei Medizinprodukten kann eine jährliche Prüfung erforderlich sein. Rechnen Sie mit 3.000 bis 8.000 US-Dollar pro Zertifizierungszyklus für mittelgroße Räume.
Klug entscheiden, richtig bauen
Die Wahl der ISO-Klasse Ihres Reinraums hängt von drei Faktoren ab: den gesetzlichen Anforderungen, dem tatsächlichen Kontaminationsrisiko und den Budgetvorgaben.
Richten Sie sich zunächst nach den regulatorischen Anforderungen für Ihr spezifisches Produkt. Vermeiden Sie es, zu raten oder bestehende Produkte zu kopieren. Lesen Sie die Leitlinien. Sprechen Sie mit Compliance-Experten, die Ihre Branche kennen.
Errichten Sie einen minimalen Reinraum. Ein Upgrade ist später jederzeit möglich. Eine Herabstufung von ISO 5 auf ISO 7 nach dem Bau? Das ist reine Geldverschwendung.
Trennen Sie Ihre wichtigsten Prozesse mithilfe eines Kaskadendesigns. Halten Sie Ihre ISO-5-Zone klein und kompakt. Unterstützende Bereiche können auf ISO 7 oder 8 arbeiten. Mit diesem Ansatz senken Sie die Baukosten um 40 % oder mehr und gewährleisten gleichzeitig die vollständige Einhaltung der Vorschriften.
Dokumentieren Sie alles. Ihre Klassifizierungsbegründung muss für jede Entscheidung durch Daten gestützt werden. Bei einer Prüfung benötigen Sie den Nachweis, dass Ihre Entscheidungen den regulatorischen Standards und Risikobewertungen entsprechen.
Führen Sie gründliche Tests durch, bevor Sie die Zertifizierung beantragen. Ein einziger fehlgeschlagener Probenahmepunkt bedeutet, dass Sie von vorne beginnen müssen. Planen Sie ein Budget für professionelle Prüfdienstleistungen ein und verzichten Sie nicht auf die Validierung des Betriebszustands.
Die richtige ISO-Klasse schützt Ihr Produkt und Ihr Budget. Die falsche schützt beides nicht.
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