2012 e-ενημέρωση EΙΔΙΚΕΣ ΒΙΟΜ/ΚΕΣ ΜΕΛΕΤΕΣ & ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ Τηλ: 210-6526392 / Fax: 210-6547784 E-mail: info@chalimas.gr / www.chalimas.gr Έτος 4ο, τεύχος 5 Ημερομηνία ενημερωτικού δελτίου : Μάρτιος 2012 Καθαροί Χώροι ελεγχόμενης επιμόλυνσης (Clean Rooms) και πρότυπα FS209E και ISO 14644 Πρότυπα FS209E και ISO 14644 Πριν την παγκόσμια υιοθέτηση από τον οργανισμό ISO (International Standards Organization) η κατάταξη/ταξινόμηση των καθαρών χώρων ελεγχόμενης επιμόλυνσης ή απλά καθαρών χώρων (Clean rooms) με την η χρήση του προτύπου FS209E (U.S. Federal Service Administrators Standards) ήταν σχεδόν καθολική. Καθώς όμως η ανάγκη για διεθνώς αναγνωρισμένα πρότυπα μεγάλωνε, ο οργανισμός ISO ίδρυσε μία τεχνική επιτροπή και αρκετές ομάδες εργασίας για να περιγράψουν με λεπτομέρεια τα δικά τους πρότυπα. Το αρχικό FS209E περιλαμβάνει έξι (6) κατηγορίες ενώ το νέο πρότυπο ISO-14644-1 σύστημα ταξινόμησης προσθέτει δύο (2) επιπλέον βαθμίδες βελτιωμένης καθαρότητας και μία (1) βαθμίδα μειωμένης καθαρότητας όπως φαίνεται και στον πιο κάτω Πίνακα 1. Η «καθαρότερη» βαθμίδα των καθαρών χώρων κατά το πρότυπο FS209E αναφέρετε σαν κλάση 1 (Class 1) και η «πιο επιβαρημένη» από πλευράς καθαρότητας βαθμίδα αναφέρετε σαν κλάση 100.000 (Class 100.000).
Σελίδα 2 e Ενημέρωση Kατά το νέο πρότυπο ISO η διαβάθμιση των καθαρών χώρων γίνεται αναφορικά με τον αριθμό των μικροσωματιδίων συγκεκριμένων διαστάσεων (μm) τα οποία υπάρχουν ανά κυβικό μέτρο αέρα (m 3 ) όπως φαίνεται και στον πιο κάτω Πίνακα 2. Η «καθαρότερη» βαθμίδα των καθαρών χώρων κατά το πρότυπο ISO αναφέρετε σαν κλάση 1 (Class 1) και η «πιο επιβαρημένη» από πλευράς καθαρότητας βαθμίδα αναφέρετε σαν κλάση 9. H βαθμίδα καθαρότητας κλάσης 3 (Class 3) κατά το πρότυπο ISO είναι περίπου ίση με την βαθμίδα κλάσης 1 (Class 1) κατά το πρότυπο FS209E, ενώ η βαθμίδα καθαρότητας κλάσης 8 (Class 8) κατά το πρότυπο ISO είναι περίπου ίση με την βαθμίδα κλάσης 100.000 (Class 100.000) κατά το πρότυπο FS209E. Το πρότυπο FS209E πιστεύουμε ότι θα χρησιμοποιηθεί για μερικά χρόνια ακόμη μέχρι την πλήρη αντικατάσταση του από το νέο ISO όπως αναφέρεται και σε σχετικές οδηγίες. Στους καθαρούς χώρους η συγκέντρωση των μικροσωματιδίων αλλάζει με την πάροδο του χρόνου - από την κατασκευή τους και τοποθέτηση μέσα σε αυτούς των μηχανημάτων μέχρι την πλήρη λειτουργία τους σε συνθήκες παραγωγής. Το πρότυπο ISO καθορίζει τρεις (3) διαφορετικές ταξινομήσεις: «as-build» «at-rest» «at-operational» Η ταξινόμηση «as-build» αναφέρετε στην αρχική κατάσταση λειτουργίας του καθαρού χώρου. Καθώς εργαλεία και μηχανήματα παίρνουν την θέση τους μέσα στον καθαρό χώρο, το μικροσωματιδιακό φορτίο του χώρου αυξάνει και έτσι από την κατάσταση «as-build» μεταφερόμαστε στην κατάσταση «at-rest». Μόλις και οι άνθρωποι πάρουν την θέση τους στην παραγωγική διαδικασία, το μικροσωματιδιακό φορτίο του καθαρού χώρου αυξάνει περισσότερο και έτσι οδηγούμαστε στην κατάσταση «at-operational».
Έτος 4ο, τεύχος 5 Σελίδα 3 Το πρότυπο ISO-14644-2 περιγράφει τους τύπους και την συχνότητα των ελέγχων που απαιτούνται για την συμμόρφωση των καθαρών χώρων σε ορισμένα πρότυπα. Ο πιο κάτω Πίνακας 3 αναφέρει τους υποχρεωτικούς και ο Πίνακας 4 τους προαιρετικούς ελέγχους.
Σελίδα 4 e Ενημέρωση Σήμερα επιπλέον του προτύπου ISO 14644-1 και ISO 14644-2, έξι (6) ακόμη επιμέρους έγραφα (βλ. Πίνακα 5) έρχονται να συμπληρώσουν το πρότυπο ISO 14644. Αρκετά από αυτά έχουν ήδη γίνει αποδεκτά ή βρίσκονται στο τελικό στάδιο ψήφισης τους. Εναλλαγές αέρα για καθαρούς χώρους Κρίσιμος παράγοντας στο σχεδιασμό των καθαρών χώρων (Clean Rooms) είναι ο έλεγχος των εναλλαγών αέρα ανά ώρα (Air-Changes per Hour = ACH) ή πιο γνωστός και σαν ACR (Air Change Rate). Αυτός ο αριθμός αναφέρεται σε πόσες φορές ανά ώρα ο εξωτερικός φιλτραρισμένος αέρας αντικαθιστά τον υπάρχοντα όγκο του χώρου αναφοράς. Σε μία συνήθη κατοικία ο υπάρχον κλιματισμός αλλάζει τον αέρα του χώρου 0.5-2 φορές ανά ώρα. Σε ένα καθαρό χώρο - ανάλογα με την βαθμίδα καθαρότητας και την χρήση οι εναλλαγές του αέρα μπορεί να είναι από 10 ( προτεινόμενες >20) μέχρι περισσότερες από 600 φορές ανά ώρα. Η τιμή του ACR (Air Change Rate) είναι μία από την κύριες μεταβλητές στον καθορισμό των βαθμίδων καθαρότητας καθαρών χώρων κατά ISO και Federal Standards και πρέπει να ελέγχεται προσεκτικά αν και υπάρχει μία σχετική διαμάχη. Στο παράρτημα από το πρότυπο ISO 14644-1 γίνεται α- ναφορά σε εφαρμογές μικροηλεκτρονικών μόνο ( βαθμίδες < ΙSO 5 = FS209E Class 100) ενώ δεν γίνεται καμία αναφορά σε εφαρμογές παραγωγής Φαρμάκων, Υγείας και Βιοτεχνολογίας οι οποίες ίσως απαιτούν υψηλότερες τιμές ACR. Έτσι για τον υπολογισμό της βέλτιστης τιμής ACR, χρησιμοποιούνται οδηγίες βασισμένες σε ιστορικά δεδομένα αντίστοιχων εγκαταστάσεων (case studies) ή δοκιμών. Αυτό δίνει πολλά πλεονεκτήματα αφού στην πράξη η βέλτιστη τιμή του ACR διαφέρει από χώρο σε χώρο εξαρτώμενη από παράγοντες όπως εγκατεστημένες μηχανές, προσωπικό και σκοπό λειτουργίας.
Έτος 4ο, τεύχος 5 Σελίδα 5 Όλα φυσικά εξαρτώνται από το επίπεδο της εξωτερικής μικροσωματιδιακής επιμόλυνσης που προσπαθεί να εισβάλει στην εγκατάσταση (γειτονικοί χώροι) ενάντια το επίπεδο της εσωτερικής μικροσωματιδιακής επιμόλυνσης που παράγεται στην εγκατάσταση και πρέπει να απορριφτεί προς τα έξω. Το εύρος των τιμών ACR αντανακλά πόσο δραματικά, οι άνθρωποι κι οι παραγωγικές διαδικασίες, επηρεάζουν την μικροσωματιδιακή καθαρότητα των χώρων αυτών. Έτσι χαμηλές τιμές του ACR αναφέρονται σε καταστάσεις «as-build» & «at rest» και αυξημένες σε «at-operational». O Rajan Jaisinghani το 2003 προτείνει στο άρθρο του «Energy Efficient Lοw Operating Cost Cleanroom Airflow Design» τις παρακάτω τιμές ACR βάση του προτύπου FS209E (Πίνακας 6). Φυσικά στη τελική τιμή του ACR θα πρέπει λαμβάνονται υπόψη όλοι οι πιθανοί παράγοντες που θα μπορούσαν να επηρεάσουν την κλάση καθαρότητας του υπάρχοντος χώρου. Ποσοστό Κάλυψης φίλτρων HEPA της οροφής του καθαρού χώρου. Για την επιτυχία της βέλτιστης τιμής ACR (εναλλαγών αέρα ανά ώρα) απαιτείτε η κατάλληλη κάλυψη της οροφής του χώρου με φίλτρα HEPA. Έτσι π.χ. η κάλυψη κατά 100% της οροφής του θαλάμου παρέχει μία σταθερή γραμμική ροή (laminar flow) καθαρού φιλτραρισμένου αέρα για την γρήγορη α- πομάκρυνση μικροσωματιδιακής επιμόλυνσης του χώρου σύμφωνα με την κλάση 10 (Class 10) κατά FS209E ή κλάση ISO 4 κατά το πρότυπο ISO. Αυτό το ποσοστό κάλυψης όμως ειδικά σε μεγάλους χώρους μπορεί να οδηγήσει σε πολύ μεγάλες καταναλώσεις ενέργειας αυξάνοντας έτσι και το κόστος κατασκευής αλλά και λειτουργίας της μονάδας. Στις περισσότερες περιπτώσεις υιοθετείτε ένα μικρότερο ποσοστό κάλυψης της οροφής
Σελίδα 6 e Ενημέρωση Στον πιο κάτω Πίνακα 7 παρουσιάζεται το εύρος κάλυψης του χώρου με φίλτρα ανάλογα με την ζητούμενη κλάση καθαρότητας. Ταχύτητα αέρα (Airflow) για καθαρούς χώρους Επιπλέον των εναλλαγών αέρα (ACR) και του Ποσοστό Κάλυψης (%) φίλτρων HEPA της οροφής του καθαρού χώρου ένας τρίτος αναπόσπαστος παράγοντας διατήρησης της καθαρότητας του χώρου ελεγχόμενης επιμόλυνσης είναι η ταχύτητα του αέρα. Η ταχύτητα του αέρα αναφέρεται στην τιμή της ταχύτητας του φιλτραρισμένου αέρα ο οποίος περνάει από την επιφάνεια του καθαρού χώρου για να δώσει τις ζητούμενες εναλλαγές (ACR) και αναφέρεται και σαν «Ventilation Efficiency». To εύρος της ταχύτητας αυτής εξαρτάται από τις εκάστοτε συνθήκες του χώρου (as-build, at rest, at operational) και αναφέρεται στον πιο κάτω Πίνακα 8 σε συνάρτηση της τιμής ACR και του ποσοστού κάλυψης της οροφής με HEPA.
Έτος 4ο, τεύχος 5 Σελίδα 7 Φυσικά πρέπει να λαμβάνονται υπόψη και οι ελάχιστες συνιστώμενες ταχύτητες του αέρα στην επιφάνεια των φίλτρων στα σημεία LAF. Υπερπίεση (positive pressure) για καθαρούς χώρους Οι χώροι ελεγχόμενης επιμόλυνσης ή καθαροί χώροι (Clean rooms) σχεδιάζονται έτσι ώστε να διατηρούν κατά την λειτουργία τους μία μικρή υπερπίεση αποτρέποντας έτσι την πιθανή είσοδο αέρα άρα και μικροσωματιδίων από γειτονικούς χώρους χαμηλότερης καθαρότητας. Η γενική αρχή είναι ότι ο καθαρός φιλτραρισμένος αέρα πάντα έχει ροή από τον πιο καθαρό χώρο προς τον λιγότερο καθαρό. Έτσι σε μία εγκατάσταση με πολλαπλούς καθαρούς χώρους οι καθαροί χώρου με την υψηλότερη κλάση καθαρότητας διατηρούνται σε υψηλότερη πίεση ενώ η ροή του αέρα είναι πάντα από τον πιο καθαρό χώρο (υψηλότερη κλάση καθαρότητας) προς τον λιγότερο καθαρό (χαμηλότερη κλάση καθαρότητας). Σε αυτή την περίπτωση χρειάζονται διαβαθμίσεις της υπερπίεσης ανάμεσα στους καθαρούς χώρους. Μια διαφορική πίεση Δ(p) της τάξης των 10-15 Pascal προτείνεται να διατηρείται ανάμεσα σε κάθε κλάση καθαρότητας των χώρων. Επιπλέον για να εξασφαλίζουμε την διαφορά πίεσης κατά την φάση της λειτουργίας των χώρων όπου π.χ. πόρτες μπορούν να ανοίξουν, προτείνεται ένα αντίστοιχο σύστημα ελέγχου να υπάρχει εγκατεστημένο. Γραμμική (Laminar) και Τυρβώδη (Turbulent) ροή αέρα στους καθαρούς χώρους Οι βαθμίδες καθαρότητας ISO 5 (Class 100) και υψηλότερης καθαρότητας, αναφέρονται σε εγκαταστάσεις με γραμμική ροή αέρα (Unidirectional or Laminar airflow). Σαν γραμμική ροή εννοούμε την ροή του φιλτραρισμένου αέρα που παρέχεται ομοιόμορφα σε μία κατεύθυνση με σταθερή ταχύτητα και σε παράλληλα ρεύματα (ροή) η οποία συνήθως έχει φορά κατακόρυφη. Ο αέρας συνήθως εισέρχεται από την οροφή του θαλάμου και ανακυκλώνεται από σημεία στην βάση των τοίχων επιστρέφοντας στο σύστημα επεξεργασίας/φιλτραρίσματος του αέρα. Έτσι σαρώνοντας όλο τον καθαρό χώρο παρασύρει και απομακρύνει τυχών επιμόλυνση που δημιουργείται από την λειτουργία του χώρου (μηχανές, χειριστές, μεταφορά υλικών,..).
Έτος 4ο, τεύχος 5 Σελίδα 8 Οι βαθμίδες καθαρότητας ISO 6 (Class 1.000) και χαμηλότερης καθαρότητας, συνήθως αναφέρονται σε εγκαταστάσεις μη-γραμμικής ροής αέρα ή αλλιώς τυρβώδους ροής. Αυτό σημαίνει ότι ο εισερχόμενος αέρα στον χώρο δεν έχει σταθερή ταχύτητα και κατεύθυνση. Το πλεονέκτημα της γραμμικής ροής αέρα (laminar airflow) σε σχέση με την μη-γραμμική ροή αέρα (turbulent airflow) είναι ότι παρέχει ομοιομορφία του περιβάλλοντος αερισμού αποτρέποντας «τυφλά σημεία» όπου η επιμόλυνση μπορεί να συγκεντρώνεται. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Αρθρου: 1. Federal Standard FS209E 2. International Standards Organization ISO 14644 3. TERRA Universal Publication FS209 & ISO Cleanroom Standards 4. EU guide to GMP, Annex 1 / Feb 08. 5. W. Whyte, University of Glasgow UK - Cleanroom Technology, Fundamentals of Design, Testing & Operation, WILEY Publ./2008 6. Sterile Manufacturing Facilities / Pharmaceutical Engineering Guides - ISPE Publications Vol.3 ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΕΤΑΙΡΙΑΣ Η εταιρεία Θ. ΧΑΛΙΜΑΣ Ε.Π.Ε. δραστηριοποιείται στον χώρο των μελετών και εγκαταστάσεων μηχανολογικού εξοπλισμού και ολοκληρωμένων μονάδων διήθησης στις βιομηχανίες Φαρμάκων, Καλλυντικών και Βιοτεχνολογίας (PALL filters). Ιδρύθηκε το 1967 ενώ πήρε τη σημερινή της μορφή (Θ. ΧΑΛΙΜΑΣ Ε.Π.Ε.) το 1984. H εταιρία μας ασχολείται και με τον σχεδιασμό και κατασκευή καθαρών χώρων (Pharmaceutical Engineering, Clean rooms), ολοκληρωμένα συστήματα δόμησης καθαρών χώρων (Partition walls, false ceilings, doors,...), isolators, φίλτρα HEPA, συστήματα monitoring καθαρών χώρων, υλικά καθαρισμού και απολύμανσης ειδικά για καθαρούς χώρους παραγωγής φαρμάκων, πάντα σε συνεργασία με εξειδικευμένους Οίκους του εξωτερικού. Όλα τα συστήματα αυτά είναι Ευρωπαϊκής προέλευσης και ειδικά σχεδιασμένα ώστε να καλύπτουν τις απαιτήσεις της US & EU Pharmacopeia. Επισκεφτείτε την διεύθυνση μας στο Web Τηλ: 210-6526392 (3 γραμμές) Fax: 210-6547784 E-mail: info@chalimas.gr apostolos@chalimas.gr www.chalimas.gr www.aseptictechnologies.com