BIBO Troubleshooting | Common Issues & Solutions

Bag-in-Bag-out (BIBO)-Systeme sind in der pharmazeutischen Produktion, in Nuklearanlagen und in Hochsicherheitslaboratorien von entscheidender Bedeutung für die Sicherheit. Wenn diese Systeme ausfallen, kommt der Betrieb zum Stillstand, die Zeitpläne geraten ins Wanken und es stellen sich Fragen zu den Vorschriften. Dieser Leitfaden zur Fehlerbehebung befasst sich mit den häufigsten Fehlerarten, die bei der Inbetriebnahme, der Qualifizierung und dem Routinebetrieb von BIBO-Filtrationssystemen auftreten.

Umfang Anmerkung: Dieser Leitfaden unterstützt die technische Planung und ersetzt nicht die standortspezifischen SOPs, Risikobewertungen oder gesetzlichen Anforderungen. Kritische Parameter müssen durch genehmigte Qualifizierungsprotokolle bestätigt werden.

Planung vor der Installation

Layout und Zugangsanforderungen

Die meisten Probleme bei der BIBO-Fehlerbehebung sind auf eine unzureichende Planung in der Entwurfsphase zurückzuführen. Die Mindestabstände für die Bedienung sollten einen vorderen Arbeitsabstand von ≥ 1,5 m, einen seitlichen Abstand von ≥ 0,6 m und einen Abstand über Kopf von ≥ 0,6 m für die Handhabung der Beutel und den Zugang zu den Werkzeugen umfassen. Die Breite des Abfallganges muss ≥ 1,2 m sein, ohne dass saubere Stufen überquert werden.

Anmerkung zum Fall: Während eines Pharmaprojekts in Deutschland im Jahr 2023 verhinderte ein unzureichender Freiraum über dem Kopf eine ordnungsgemäße Handhabung der Beutel während der Qualifizierung. Der Abstand von 0,4 m erforderte Änderungen an der Anlage, wodurch sich die Validierung um sechs Wochen verzögerte. Die Überprüfung des Luftstroms nach der Modifizierung bestätigte, dass die Konstruktionsparameter eingehalten wurden.

Versorgungsunternehmen und Stromqualität

Die Netzqualität wirkt sich direkt auf die Zuverlässigkeit des BIBO-Systems aus. Oberschwingungsverzerrungen können ein fehlerhaftes Steuerungsverhalten verursachen, insbesondere bei VFD-gesteuerten Ventilatorsystemen. Die Netzqualität sollte durch Messungen überprüft werden. Wenn Oberschwingungsverzerrungen die Steuerung beeinträchtigen, ist eine Isolierung oder Filterung vorzusehen und die Prüfung gemäß den Spezifikationen des Herstellers zu wiederholen.

Zu den grundlegenden Anforderungen an das Dienstprogramm gehören:

Eigene Stromkreise mit Trenntransformatoren, sofern angegeben
Druckluftqualität nach ISA-7.0.01 für pneumatische Antriebe
Heizstromkreise mit Erdschlussschutz abdichten
Notstromanschlüsse für Lebensrettungssysteme

Abfallbehandlung und Umrüstungsplanung

Bei der Berechnung der Häufigkeit des Filterwechsels müssen die tatsächlichen Belastungsbedingungen berücksichtigt werden, nicht die theoretischen Auslegungswerte. Dokumentieren Sie während der Planung die Abfallklassifizierung, die Verpackungsanforderungen und die Entsorgungswege. Viele Anlagen unterschätzen das Volumen und die Klassifizierung des verbrauchten Filterabfalls, was zu Lager- und Entsorgungsengpässen führt.

Fragen zur Installation und Inbetriebnahme

Strukturelle Unterstützung und Versiegelung

Die Unterstützung des BIBO-Gehäuses muss mit einem Sicherheitsfaktor ≥ 1,5 nachgewiesen werden, einschließlich der dynamischen Belastungen durch den Ventilatorbetrieb und die Filterbelastung. Die Kontinuität der Dichtung erfordert eine Sichtprüfung und einen Funktionstest vor der Inbetriebnahme des Systems.

Häufige Fehler bei der Abdichtung sind:

Unzureichende Kompression der Dichtung durch verzogene Dichtflächen
Falsche Auswahl des Dichtungsmaterials für Temperaturwechsel
Beschädigte Dichtungsflächen durch unsachgemäße Handhabung beim Einbau

Integration von Kanälen und Prüfanschlüssen

Leckdichte Kanalverbindungen sind für die Aufrechterhaltung des Unterdrucks im Gehäuse unerlässlich. Kanalherstellung und Dichtheitsprüfung sollten den SMACNA/ASHRAE-Praktiken folgen, es sei denn, eine geschweißte, leckfreie Konstruktion ist vorgeschrieben. Für die PAO/DEHS-Prüfung und die Differenzdruckmessung müssen stromaufwärts und stromabwärts Prüfanschlüsse installiert werden.

Kritische Spezifikation: Der statische Druck des BIBO-Gehäuses beträgt normalerweise -250 bis -500 Pa, um eine Leckage nach innen zu gewährleisten. Die tatsächlichen Sollwerte müssen anhand der spezifischen Gerätekonstruktion und der Luftstromanforderungen überprüft werden.

Steuerungen und BMS-Integration

Die Integration von Steuerungssystemen erfordert eine umfassende IO-Verifizierung und Funktionsprüfung. Zu den wesentlichen Überwachungspunkten gehören:

Statischer Gehäusedruck mit Alarmsollwerten
Vorgeschalteter/nachgeschalteter HEPA-Differenzdruck
Differenzdruck im Raum (normalerweise 10-30 Pa zwischen sauberen und weniger sauberen Bereichen)
Ventilator-/VFD-Status und Klappenstellungen
Tür-/Pfortenverriegelungen und Zulässigkeit des Beutelwechsels

Änderungen am Kontrollsystem werden gemäß den GAMP-Leitlinien für Kategorie- und Folgenabschätzungen verwaltet, wobei dokumentierte IQ/OQ-Nachweise aufbewahrt werden.

Leistungsoptimierung und -diagnose

Fehlerbehebung bei der Druckregelung

Die Instabilität des Gehäusedrucks ist das häufigste betriebliche Problem bei BIBO. Zu den Grundursachen gehören typischerweise

Unzureichende Abstimmung des Regelkreises
Unterdimensionierte oder überdimensionierte Dämpfer
Leckagen im Kanalsystem übersteigen die Planungsannahmen
Interferenz zwischen Raumdruckregelung und BIBO-Gehäusesteuerung

Diagnostischer Ansatz: Messen Sie die tatsächlichen Luftstromraten und vergleichen Sie sie mit den Auslegungswerten. Der Differenzdruck von HEPA-Filtern liegt bei sauberen Filtern typischerweise zwischen 250 und 450 Pa bei Nenndurchfluss, wobei der Grenzwert für das Ende der Lebensdauer häufig bei 600 bis 1000 Pa liegt. Stellen Sie einen Voralarm bei 80-90% des End-of-Life-Wertes ein.

Luftstromüberprüfung und -bilanzierung

Raum- und Gehäusedruck müssen bei unterschiedlichen Lastbedingungen innerhalb der Sollwerte bleiben. Der Luftstrom sollte innerhalb der Auslegungswerte ± 10% liegen, es sei denn, eine Risikobewertung rechtfertigt etwas anderes. Verwenden Sie kalibrierte Instrumente mit nach ISO 17025 rückführbaren Kalibrierungszertifikaten.

Filterleistung und Dichtheitsprüfung

Die Dichtheitsprüfung ist nach den in ISO 14644-3 und EN 1822 für die angegebene HEPA-Klasse genannten Verfahren für installierte Filter durchzuführen. H13-Filter erfordern einen Wirkungsgrad von ≥ 99,95% bei MPPS, während H14-Filter einen Wirkungsgrad von ≥ 99,995% erfordern.

Prüfprotokoll: Führen Sie eine Aerosolprüfung mit nachgeschaltetem Scannen unter Verwendung von Photometern durch, die für das spezifische Prüfaerosol kalibriert sind. Dokumentieren Sie die Scangeschwindigkeit, den Sondenabstand und die Akzeptanzkriterien vor Beginn der Prüfung.

Häufige betriebliche Fehler

Fehlfunktionen des Dichtungssystems

Gel-Dichtungen und pneumatische Dichtungssysteme erfordern eine spezielle Vorgehensweise bei der Fehlersuche:

Probleme mit der Gelversiegelung:

Unzureichendes Gelvolumen oder verschlechterte Gelkonsistenz
Versagen des Heizelements verhindert die richtige Fließfähigkeit des Gels
Drift des Temperaturfühlers beeinträchtigt die Regelgenauigkeit

Probleme mit der pneumatischen Dichtung:

Probleme mit der Luftqualität führen zu Fehlfunktionen des Stellantriebs
Drift des Druckreglers beeinflusst die Dichtkraft
Beschädigung von Membranen oder O-Ringen in Antrieben

Ausfälle von Verriegelungssystemen

Fehler in der Sicherheitsverriegelung können den normalen Betrieb verhindern oder unsichere Bedingungen schaffen. Überprüfen Sie die Verriegelungslogik durch Tests vor Ort:

Türpositionsschalter und Magnetschlösser
Differenzdruckalarme und Ventilatorabschaltungen
Integration von Feueralarm und Notlüftungsmodi
Manuelle Überbrückungsfunktionen und Schlüsselschalter

Checkliste der Akzeptanzkriterien

Mechanische Verifizierung

[ ] Tragfähigkeit geprüft mit Sicherheitsfaktor ≥ 1,5
[ ] Dichtungsdurchgängigkeit durch Sicht- und Funktionsprüfung bestätigt
[ ] Kanalanschlüsse leckdicht gemäß angegebener Klasse
[ ] Zugangsfreiräume entsprechen den Mindestanforderungen

Elektrik und Steuerungen

[ ] IO-Check abgeschlossen mit bezeugter Überprüfung
[ ] Getestete Alarmlogik einschließlich Verriegelungs- und Rücksetzfunktionen
[ ] Sicherer Betrieb während der Simulation eines Stromausfalls bestätigt
[ ] Ereignisprotokollierung mit Zeitstempeln

Leistungsprüfung

[ ] Gehäusedruck im Bereich von -250 bis -500 Pa (oder gemäß Auslegung)
[ ] Raumdruckdifferenz 10-30 Pa (oder gemäß Auslegung)
[ ] Luftdurchsatz innerhalb der Auslegungswerte ± 10%
[ ] HEPA-Effizienz entspricht H13/H14-Spezifikation

Operative Bereitschaft

[ ] Bag-in/Bag-out-Verfahren erfolgreich demonstriert
[ ] Bediener demonstrieren Kompetenz in Bezug auf SOPs
[ ] Ersatzteile gemäß Wartungsplan bereitstellen
[ ] Dokumentationspaket für die Qualifikation vollständig

Wartung und Verlässlichkeit

Kadenz der vorbeugenden Wartung

Monatliche Aufgaben:

Funktionsprüfungen von Dichtungsheizungen und Stellantrieben
Überprüfung des Verriegelungssystems
Sichtprüfung von Dichtungen und Dichtflächen

Vierteljährliche Aufgaben:

Trockenlaufbeutelwechsel mit nicht kontaminierten Filtern
Überprüfung der Kalibrierung des Drucksensors
Sicherung der Steuerungslogik und Überprüfung der Dokumentation

Jährliche Aufgaben:

Vollständige Kalibrierung der Messgeräte
Umfassende Verriegelungstests
Bewertung der Filterbelastung und Planung des Austauschs

Ersatzteilstrategie

Zu den kritischen Ersatzteilen sollten Komponenten des Dichtungssystems, Drucksensoren und Steuersystemmodule gehören. Die Lieferzeiten für spezielle Komponenten können 12 Wochen überschreiten, insbesondere bei kundenspezifisch konfigurierten Systemen.

Häufig gestellte Fragen

F: Wodurch schwankt der Druck im BIBO-Gehäuse während des Betriebs?
A: Typische Ursachen sind Instabilität des Regelkreises, Leckagen in der Kanalisation oder Störungen durch Raumdruckregelsysteme. Überprüfen Sie die Einstellparameter der Regelung und messen Sie die tatsächlichen Leckageraten im Vergleich zu den Planungsannahmen.

F: Wie oft sollten die HEPA-Filter in BIBO-Systemen ausgetauscht werden?
A: Die Austauschintervalle hängen von den Belastungsbedingungen und der Entwicklung des Differenzdrucks ab. Differenzdruck kontinuierlich überwachen; bei Erreichen der 80-90%-Lebensdauergrenze oder gemäß validierten Wartungsverfahren austauschen.

F: Welche Unterlagen sind für die pharmazeutische BIBO-Qualifizierung erforderlich?
A: IQ/OQ-Protokolle gemäß GAMP 5-Leitfaden, einschließlich Gerätespezifikationen, Kalibrierungszertifikate, Ergebnisse von Funktionstests und Aufzeichnungen über Bedienerschulungen. Führen Sie eine Änderungskontrolldokumentation für alle Änderungen.

F: Können BIBO-Systeme bei Stromausfällen betrieben werden?
A: Notstromanschlüsse können für lebensrettende Funktionen erforderlich sein. Der ausfallsichere Betrieb sollte während der Inbetriebnahme mit dokumentierten sicheren Abschaltverfahren für längere Stromausfälle validiert werden.

Überlegungen zur Einhaltung von Vorschriften und gesetzlichen Bestimmungen

BIBO-Systeme in der pharmazeutischen Produktion müssen die GMP-Anforderungen erfüllen, einschließlich Kontaminationskontrolle, Qualifikationsdokumentation und Datenintegritätsstandards. EU-GMP-Anhang 1 enthält spezifische Leitlinien für sterile Produktionsumgebungen.

Validierungsprotokolle sollten eine gleichbleibende Leistung unter den ungünstigsten Bedingungen, einschließlich maximaler Filterbelastung und minimalem Luftstrom, nachweisen. Änderungskontrollverfahren müssen sowohl Hardwareänderungen als auch Software-Updates von Steuerungssystemen berücksichtigen.

Eine regelmäßige Leistungsüberprüfung gewährleistet die kontinuierliche Einhaltung der validierten Parameter. Das Trending der wichtigsten Leistungsindikatoren hilft bei der Vorhersage des Wartungsbedarfs und verhindert unerwartete Ausfälle während kritischer Vorgänge.

Wenn sie richtig geplant, installiert und gewartet werden, bieten BIBO-Systeme einen zuverlässigen Schutz für risikoreiche Fertigungsprozesse. Der Erfolg hängt von einem gründlichen Verständnis der Systemanforderungen, ordnungsgemäßen Installationspraktiken und einer disziplinierten Durchführung der Wartung ab. Jedes Szenario zur Fehlerbehebung bietet Lernmöglichkeiten, die die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems und das Vertrauen in den Betrieb verbessern.