Swan Analitica: analisi della conducibilità nelle acque farmaceutiche

di Giovanni Minarchi*, Giorgio Capodanno**, Valentina Zani***

*Tecnico Strumentista Senior, S.T.B. ValiTech Srl

**Sales and Technical Support, Swan Analitica Srl

***Service Manager, Swan Analitica Srl

AMI Inspector Pharmacon di Swan Analitica è un sistema portatile per l’analisi della conducibilità su acque pure espressamente progettato per le necessità dell’industria farmaceutica. Tale analizzatore è stato pensato in particolare per semplificare la verifica e la calibrazione delle sonde già presenti sugli impianti di produzione e distribuzione delle acque ad uso farmaceutico (PW e WFI).

Il sistema, assemblato su un piccolo supporto in alluminio, è dotato di un ampio display LCD, che permette di visualizzare tutti i parametri misurati, di una cella a deflusso in acciaio inox 316L con flussimetro digitale integrato e di una batteria al litio, che garantisce un’autonomia di 24 ore. La sonda di conducibilità presente è progettata per acque ultra pure ed è dotata di un sensore di temperatura Pt1000 integrato. L’analizzatore, inoltre, registra tutte le misure effettuate su un datalogger interno con una frequenza programmabile. 

Di seguito i parametri misurati:

• Conducibilità non compensata e compensata in temperatura.
• Temperatura.
• Flusso campione.

La conducibilità nelle acque farmaceutiche

Nel processo di produzione e distribuzione delle acque pure, la conducibilità viene monitorata costantemente attraverso apposite sonde installate direttamente a inserzione nelle tubazioni o nei serbatoi di stoccaggio: tale parametro riveste un ruolo cruciale, essendo un indicatore non specifico di inquinamento inorganico (ioni), che si traduce nella capacità dell’acqua di condurre una corrente elettrica. 

Come è noto, i requisiti delle acque ad uso farmaceutico sono dettati da norme della farmacopea: le più note, l’americana (USP) e l’europea (EP), prevedono precisi limiti sul parametro conducibilità, schematizzati in tabella 1. Con alcune variazioni, la conducibilità viene comunque adottata anche dalle altre principali farmacopee mondiali, sempre più importanti nel mercato globale, come quella giapponese (JP), cinese (ChP) e indiana (IP).  

Visti i limiti stringenti richiesti dalla normativa del settore, diventa fondamentale garantire il corretto funzionamento e calibrazione della strumentazione in linea: il controllo di tutta la catena di misura (trasmettitore, cavo, sonda) non è banale e richiede accorgimenti tecnici per evitare errori che potrebbero compromettere la qualità della misura. Come evidenziato nella farmacopea USP <645>, occorre distinguere le due possibili attività di verifica eseguibili sulle misure di conducibilità: 

1. Verifica del circuito di misura (trasmettitore), che comprende l’elettronica di misura ed eventualmente il cavo di collegamento con la sonda. Questa viene eseguita mediante decadi resistive, normalmente certificate dal produttore, che collegate all’elettronica permettono di simulare valori di conducibilità e temperatura standard. Questa procedura è sicuramente rapida e di facile attuazione, ma ignora completamente il sensore, che potrebbe aver subito un deterioramento di qualsiasi natura. 
2. Verifica dell’intera catena di misura della conducibilità: in questo caso l’obiettivo è verificare/calibrare il sistema di analisi nel suo complesso, circuito di misura della resistenza e sensore. Tale procedura può essere eseguita in modo semplice e veloce attraverso una misura comparativa con uno strumento di riferimento certificato; in alternativa, è possibile utilizzare una soluzione standard di conducibilità certificata. In entrambi i casi, se la verifica del sistema fallisce, dopo aver controllato l’elettronica come nel punto precedente, bisogna intervenire sul sensore, che deve essere necessariamente pulito, ricalibrato o eventualmente sostituito.

Per garantire la qualità della misura, quindi, è necessario non fermarsi alla sola verifica mediante decadi (punto a) ma verificare il sistema di analisi nel suo complesso. L’utilizzo di standard di conducibilità certificati genera una serie di difficoltà tecniche non facili da superare nell’industria farmaceutica: tra tutti, la temporanea rimozione del sensore installato a inserzione, che prevede a sua volta il fermo della produzione e compromette la sterilità dell’impianto acque, necessitando di una successiva fase di sanificazione. Ulteriore punto negativo nell’impiego di standard di conducibilità liquidi è la loro non facile gestione, in quanto i range più bassi disponibili (1,3 e 5 µS/cm) hanno una durata nel tempo estremamente limitata dopo il primo utilizzo. 

Pertanto, la soluzione più facile da adottare per una verifica completa delle misure di conducibilità risulta il confronto in parallelo con uno strumento certificato. Anche questa procedura richiede alcuni accorgimenti tecnici, soprattutto occorre evitare l’impiego di un semplice strumento da banco o portatile che richieda un campionamento manuale: infatti anche il semplice contatto dell’acqua pura con l’aria induce un incremento della conducibilità del campione dovuto alla CO₂ presente in atmosfera, che rapidamente entra in soluzione rendendo la verifica non attendibile.

Swan, prendendo spunto da queste osservazioni, ha progettato AMI Inspector Pharmacon, un analizzatore portatile dedicato alla verifica e calibrazione delle sonde di conducibilità installate in linea: l’acqua campione defluisce in continuo all’interno della cella in acciaio che contiene la sonda di conducibilità, azzerando così il rischio di un potenziale inquinamento. Inoltre, la presenza di un flussimetro digitale assicura che la velocità del flusso dell’acqua da analizzare sia adatto a garantire una misura stabile e affidabile. 

Sull’analizzatore è già presente un allarme di conformità alla USP <645> che si attiva quando la coppia di valori, conducibilità non compensata e temperatura, non rientra nei limiti imposti dalla farmacopea. Tutte le misure e gli eventuali errori vengono quindi registrati sul datalogger dello strumento. Oltre a ciò, il sistema Swan è dotato di audit trial integrato.

Utilizzo dell’AMI Inspector Pharmacon per la verifica delle sonde in linea

Attraverso l’analizzatore AMI Inspector Pharmacon, l’attività di verifica e calibrazione di una sonda di conducibilità installata in linea può essere svolta in modo estremamente semplice. In figura 1 è schematizzato il posizionamento dello strumento di riferimento (A – AMI Inspector Pharmacon), che viene collegato a monte della misura in linea (F) utilizzando un punto di campionamento manuale. Il collegamento viene realizzato attraverso il tubo in FEP (D) fornito in dotazione. La valvola a spillo presente sullo strumento (C) permette di regolare il flusso del campione: il valore viene visualizzato a display e registrato. Dopo un tempo di attesa di circa 15 minuti, è possibile eseguire una comparazione con la misura della sonda installata a inserzione: in base alle eventuali differenze riscontrate, è possibile procedere con la conferma o la calibrazione del sensore in linea.  

Certificazione come strumento di riferimento

Per l’impiego dell’AMI Inspector Pharmacon come strumento di riferimento è disponibile un’apposita procedura di verifica e certificazione, anche in questo caso, come per le sonde in linea è possibile un controllo del solo circuito di misura o dell’intera catena di misura. Nel primo caso, seguendo le indicazioni riportate a display, è possibile sostituire il sensore con una coppia di resistori ad alta precisione certificati forniti da Swan (figura 2), confrontando in automatico i valori di conducibilità e temperatura letti dall’AMI Inspector Pharmacon con quelli dei resistori stessi. Nel secondo caso, sono disponibili due differenti certificazioni in base alle preferenze del cliente; la prima, Accredia, viene realizzata in Italia su due differenti punti di conducibilità (1,3 e 5 µS). La seconda certificazione, realizzata direttamente in Svizzera presso la casa madre, viene ottenuta confrontando il valore dell’AMI Inspector Pharmacon con quello di un analizzatore primario certificato installato a inserzione su un circuito in cui circola acqua ultrapura (circa 0,056 µS/cm).

Applicazione sul campo: un esempio pratico

Nella figura 3 viene mostrato il collegamento dello strumento, eseguito da S.T.B. ValiTech, su un impianto acqua ad altissima qualità con assenza di una significativa contaminazione (WFI) per la verifica della conducibilità dell’acqua presente nello stesso. L’attività ha lo scopo di verificare la taratura delle sonde per il monitoraggio continuo della conducibilità installate in impianto.

L’AMI Inspector Pharmacon viene quindi collegato dall’ingresso campione (Particolare F, figura 4) al prelievo del punto d’uso del LOOP WFI; l’uscita campione (Particolare E, figura 4) va collegato allo scarico del punto d’uso dell’impianto WFI, per lo smaltimento del campione dopo la misurazione della conducibilità.

Regolando il flusso con la valvola a spillo dedicata (Particolare G, figura 4), il campione fluisce nella cella a deflusso in acciaio inox (Particolare C, figura 4); la portata è misurata tramite flussimetro realizzato in materiale idoneo per resistere ad elevate temperature (Particolare D, figura 4), come nel caso dell’analisi su acque per iniettabili (WFI) dove possiamo superare i 90°C. La conducibilità viene rilevata dal sensore ad elevata precisione Swansensor UP-Con1000-SL, fissato nella cella a deflusso con il sistema brevettato ad attacco rapido “slot lock”.

L’AMI Inspector Pharmacon permette di visualizzare a display (figura 5) diversi importanti parametri, tra cui:

• tc: conducibilità con compensazione della temperatura;
• uc: conducibilità senza compensazione;
• usp: valore massimo della conducibilità ad una determinata temperatura, secondo la USP.

Durante la fase di verifica in linea, la compensazione della temperatura viene disattivata, pertanto i valori tc e uc coincidono.

Trascorso un tempo di almeno quindici minuti, necessario alla stabilizzazione della temperatura e della misura, il valore riportato sul trasmettitore dell’AMI Inspector Pharmacon va confrontato con quello rilevato dal sensore in linea e in caso di scostamenti rilevanti, in base all’accuratezza della sonda da verificare, si procede con una calibrazione. Nel caso invece lo scostamento rientri nel range di accuratezza viene confermata la calibrazione presente.

Conclusioni

AMI Inspector Pharmacon, grazie alle sue caratteristiche costruttive e alla precisione della misura, è la soluzione ideale per monitorare e calibrare agevolmente, con un solo strumento certificato, tutte le sonde di conducibilità online presenti su impianti di produzione e distribuzione delle acque pure.

L’impiego di questo analizzatore garantisce un forte risparmio economico e di tempo in quanto tutta la procedura di verifica e calibrazione viene eseguita senza dover smontare le sonde a inserzione presenti, evitando i costi legati alla fermata dell’impianto e alla sua sanificazione, sottraendosi inoltre alla complicata gestione degli standard liquidi per bassi valori. 

In aggiunta, il sistema Swan può essere impiegato anche in caso di guasti improvvisi su una delle sonde presenti sull’impianto, garantendo una misura della conducibilità in parallelo di facile e rapida installazione.