Systemy bag-in-bag-out (BIBO) są krytycznymi narzędziami hermetyzacji w produkcji farmaceutycznej, obiektach jądrowych i laboratoriach o wysokim stopniu hermetyzacji. Gdy systemy te ulegają awarii, operacje zostają wstrzymane, harmonogramy się przesuwają i pojawiają się pytania dotyczące przepisów. Niniejszy przewodnik rozwiązywania problemów dotyczy najczęstszych trybów awarii napotykanych podczas uruchamiania, kwalifikacji i rutynowej eksploatacji systemów filtracji BIBO.

Zakres Uwaga: Niniejsze wytyczne wspierają planowanie inżynieryjne i nie zastępują SOP specyficznych dla danego miejsca, ocen ryzyka ani wymogów prawnych. Parametry krytyczne muszą zostać potwierdzone przez zatwierdzone protokoły kwalifikacji.

Planowanie przed instalacją

Wymagania dotyczące układu i dostępu

Większość problemów związanych z usuwaniem usterek BIBO wynika z nieodpowiedniego planowania na etapie projektowania. Minimalne prześwity serwisowe powinny obejmować prześwit roboczy z przodu ≥ 1,5 m, prześwit boczny ≥ 0,6 m i prześwit nad głową ≥ 0,6 m dla manipulacji workami i dostępu do narzędzi. Szerokość korytarza wyjściowego odpadów musi wynosić ≥ 1,2 m bez przekraczania stopni oczyszczania.

Uwaga do sprawy: Podczas projektu farmaceutycznego w Niemczech w 2023 r. niewystarczający prześwit nad głową uniemożliwiał prawidłową manipulację workami podczas kwalifikacji. Prześwit 0,4 m wymagał modyfikacji obiektu, co opóźniło walidację o sześć tygodni. Weryfikacja przepływu powietrza po modyfikacji potwierdziła, że parametry projektowe zostały zachowane.

Media i jakość zasilania

Jakość zasilania ma bezpośredni wpływ na niezawodność systemu BIBO. Zniekształcenia harmoniczne mogą powodować nieregularne działanie sterowania, szczególnie w systemach wentylatorów napędzanych przez VFD. Jakość zasilania powinna być weryfikowana poprzez pomiar; jeśli zniekształcenia harmoniczne wpływają na sterowanie, należy określić izolację lub filtrowanie i ponownie przetestować zgodnie ze specyfikacjami producenta.

Podstawowe wymagania użytkowe obejmują:

• Dedykowane obwody elektryczne z transformatorami separacyjnymi, jeśli określono inaczej
• Jakość sprężonego powietrza zgodna z normami ISA-7.0.01 dla siłowników pneumatycznych
• Obwody zasilania nagrzewnicy z zabezpieczeniem ziemnozwarciowym
• Podłączenia zasilania awaryjnego dla systemów bezpieczeństwa

Obsługa odpadów i planowanie zmian

Obliczenia częstotliwości wymiany filtrów muszą uwzględniać rzeczywiste warunki obciążenia, a nie teoretyczne wartości projektowe. Podczas projektowania należy udokumentować klasyfikację odpadów, wymagania dotyczące pakowania i ścieżki utylizacji. Wiele zakładów nie docenia objętości i klasyfikacji zużytych filtrów, co prowadzi do wąskich gardeł w ich składowaniu i utylizacji.

Kwestie związane z instalacją i uruchomieniem

Wsparcie strukturalne i uszczelnianie

Wspornik obudowy BIBO musi być zweryfikowany ze współczynnikiem bezpieczeństwa ≥ 1,5, w tym obciążeniami dynamicznymi wynikającymi z pracy wentylatora i obciążenia filtra. Ciągłość uszczelki wymaga kontroli wzrokowej i testów funkcjonalnych przed uruchomieniem systemu.

Typowe usterki uszczelnienia obejmują:

• Niewystarczająca kompresja uszczelki z powodu wypaczonych powierzchni uszczelniających
• Nieprawidłowy dobór materiału uszczelki do cyklicznych zmian temperatury
• Uszkodzone powierzchnie uszczelniające w wyniku niewłaściwej obsługi podczas instalacji

Integracja kanałów i porty testowe

Szczelne połączenia kanałów są niezbędne do utrzymania podciśnienia w obudowie. Produkcja kanałów i testy szczelności powinny być zgodne z praktykami SMACNA/ASHRAE, chyba że określono konstrukcję spawaną, bez wycieków. Porty testowe muszą być zainstalowane przed i za urządzeniem w celu testowania PAO/DEHS i pomiaru różnicy ciśnień.

Specyfikacja krytyczna: Ciśnienie statyczne w obudowie BIBO zazwyczaj utrzymuje się na poziomie od -250 do -500 Pa, aby zapewnić szczelność wewnętrzną. Rzeczywiste wartości zadane należy zweryfikować w odniesieniu do konkretnego projektu urządzenia i wymagań dotyczących przepływu powietrza.

Integracja systemów sterowania i BMS

Integracja systemu sterowania wymaga kompleksowej weryfikacji IO i testów funkcjonalnych. Niezbędne punkty monitorowania obejmują:

• Ciśnienie statyczne w obudowie z nastawami alarmowymi
• Różnica ciśnień HEPA przed i za urządzeniem
• Różnica ciśnień w pomieszczeniu (zazwyczaj 10-30 Pa między obszarami czystszymi i mniej czystymi)
• Status wentylatora/VFD i pozycje przepustnicy
• Blokady drzwi/portów i zezwolenia na tryb wymiany worków

Zmiany w systemie kontroli są zarządzane zgodnie z wytycznymi GAMP dotyczącymi kategorii i oceny wpływu, z zachowaniem udokumentowanych dowodów IQ/OQ.

Optymalizacja wydajności i diagnostyka

Rozwiązywanie problemów z kontrolą ciśnienia

Niestabilność ciśnienia w obudowie jest najczęstszym problemem operacyjnym BIBO. Przyczyny źródłowe zazwyczaj obejmują:

• Nieodpowiednie dostrojenie pętli sterowania
• Niewymiarowe lub przewymiarowane przepustnice
• Nieszczelność przewodów przekraczająca założenia projektowe
• Zakłócenia między sterowaniem ciśnieniem w pomieszczeniu a sterowaniem obudową BIBO

Podejście diagnostyczne: Zmierz rzeczywiste natężenie przepływu powietrza i porównaj z wartościami projektowymi. Ciśnienie różnicowe filtra HEPA dla czystych filtrów zwykle wynosi 250-450 Pa przy przepływie znamionowym, a próg końca okresu eksploatacji często wynosi 600-1000 Pa. Ustaw alarm wstępny na 80-90% wartości końca okresu eksploatacji.

Weryfikacja i wyważenie przepływu powietrza

Ciśnienie w pomieszczeniu i obudowie musi pozostawać w zakresie wartości zadanych w zmiennych warunkach obciążenia. Przepływ powietrza powinien mieścić się w zakresie projektowym ± 10%, chyba że ocena ryzyka uzasadnia inaczej. Należy używać skalibrowanych przyrządów z certyfikatami kalibracji zgodnymi z normą ISO 17025.

Wydajność filtra i testowanie szczelności

Testy szczelności należy przeprowadzać zgodnie z zainstalowanymi metodami skanowania filtrów, o których mowa w normach ISO 14644-3 i EN 1822 dla określonej klasy HEPA. Filtry H13 wymagają skuteczności ≥ 99,95% przy MPPS, podczas gdy filtry H14 wymagają skuteczności ≥ 99,995%.

Protokół testowania: Przeprowadzić test aerozolowy przed skanowaniem z wykorzystaniem fotometrów skalibrowanych dla określonego aerozolu testowego. Przed rozpoczęciem testów należy udokumentować prędkość skanowania, odległość sondy i kryteria akceptacji.

Typowe awarie operacyjne

Usterki systemu uszczelnień

Systemy uszczelnień żelowych i pneumatycznych wymagają specyficznego podejścia do rozwiązywania problemów:

Problemy z uszczelnieniem żelowym:

• Niewystarczająca objętość żelu lub pogorszona konsystencja żelu
• Awaria elementu grzejnego uniemożliwiająca prawidłową płynność żelu
• Dryft czujnika temperatury wpływający na dokładność sterowania

Problemy z uszczelnieniem pneumatycznym:

• Problemy z jakością powietrza powodujące nieprawidłowe działanie siłownika
• Dryft regulatora ciśnienia wpływający na siłę uszczelnienia
• Degradacja membrany lub o-ringu w siłownikach

Awarie systemu blokującego

Awarie blokad bezpieczeństwa mogą uniemożliwić normalne działanie lub stworzyć niebezpieczne warunki. Należy zweryfikować logikę blokady poprzez jej przetestowanie:

• Przełączniki pozycji drzwi i zamki magnetyczne
• Alarmy różnicy ciśnień i sekwencje wyłączania wentylatora
• Integracja alarmu przeciwpożarowego i tryby wentylacji awaryjnej
• Funkcje ręcznego sterowania i przełączniki kluczykowe

Lista kontrolna kryteriów akceptacji

Weryfikacja mechaniczna

• [ ] Nośność zweryfikowana przy współczynniku bezpieczeństwa ≥ 1,5
• [ ] Ciągłość uszczelki potwierdzona testami wizualnymi i funkcjonalnymi
• [ ] Szczelne połączenia kanałów zgodnie z określoną klasą
• [ ] Odstępy dostępu spełniają minimalne wymagania

Elektryka i sterowanie

• [ ] Kontrola IO zakończona weryfikacją przez świadka
• [ ] Przetestowano logikę alarmu, w tym funkcje blokowania i resetowania
• [ ] Działanie w stanie bezpiecznym potwierdzone podczas symulacji zaniku zasilania
• [ ] Funkcjonalne rejestrowanie zdarzeń ze znacznikami czasu

Testowanie wydajności

• [ ] Ciśnienie w obudowie w zakresie od -250 do -500 Pa (lub zgodnie z projektem)
• [ ] Różnica ciśnień w pomieszczeniu 10-30 Pa (lub zgodnie z projektem)
• [ ] Natężenie przepływu powietrza w zakresie projektowym ± 10%
• [ ] Wydajność HEPA zgodna ze specyfikacją H13/H14

Gotowość operacyjna

• [ ] Pomyślnie zademonstrowano procedurę wkładania/wyciągania torby
• [ ] Operatorzy wykazują się kompetencjami w zakresie SOP
• [ ] Części zapasowe rozłożone zgodnie z planem konserwacji
• [ ] Komplet dokumentacji do kwalifikacji

Konserwacja i niezawodność

Częstotliwość konserwacji zapobiegawczej

Zadania miesięczne:

• Kontrole działania grzałek uszczelnienia i siłowników
• Weryfikacja systemu blokady
• Kontrola wzrokowa uszczelek i powierzchni uszczelniających

Zadania kwartalne:

• Wymiana worka na sucho z niezanieczyszczonymi filtrami
• Weryfikacja kalibracji czujnika ciśnienia
• Kopia zapasowa logiki sterowania i przegląd dokumentacji

Zadania roczne:

• Pełna kalibracja oprzyrządowania
• Kompleksowe testy blokad
• Ocena obciążenia filtra i planowanie wymiany

Strategia dotycząca części zamiennych

Krytyczne części zamienne powinny obejmować elementy systemu uszczelnień, czujniki ciśnienia i moduły systemu sterowania. Czas oczekiwania na specjalistyczne komponenty może przekroczyć 12 tygodni, szczególnie w przypadku systemów konfigurowanych na zamówienie.

Często zadawane pytania

P: Co powoduje wahania ciśnienia w obudowie BIBO podczas pracy?
O: Typowe przyczyny obejmują niestabilność pętli sterowania, nieszczelność przewodów lub zakłócenia z systemów sterowania ciśnieniem w pomieszczeniu. Należy zweryfikować parametry regulacji i zmierzyć rzeczywiste wskaźniki wycieków w stosunku do założeń projektowych.

P: Jak często należy wymieniać filtry HEPA w systemach BIBO?
O: Częstotliwość wymiany zależy od warunków obciążenia i trendów ciśnienia różnicowego. Monitoruj różnicę ciśnień w sposób ciągły; wymień, gdy zbliża się 80-90% do progu końca okresu eksploatacji lub zgodnie z zatwierdzonymi procedurami konserwacji.

P: Jaka dokumentacja jest wymagana do uzyskania kwalifikacji farmaceutycznej BIBO?
O: Protokoły IQ/OQ zgodne z wytycznymi GAMP 5, w tym specyfikacje sprzętu, certyfikaty kalibracji, wyniki testów funkcjonalnych i zapisy dotyczące szkoleń operatorów. Prowadzenie dokumentacji kontroli zmian dla wszelkich modyfikacji.

P: Czy systemy BIBO mogą działać podczas przerw w dostawie prądu?
O: Podłączenie zasilania awaryjnego może być wymagane dla funkcji bezpieczeństwa życia. Działanie w trybie awaryjnym powinno zostać zweryfikowane podczas rozruchu, z udokumentowanymi procedurami bezpiecznego wyłączania w przypadku dłuższej utraty zasilania.

Zgodność z przepisami i kwestie regulacyjne

Systemy BIBO w produkcji farmaceutycznej muszą spełniać wymagania GMP, w tym dotyczące kontroli zanieczyszczeń, dokumentacji kwalifikacyjnej i standardów integralności danych. Załącznik 1 do GMP UE zawiera szczegółowe wytyczne dotyczące sterylnych środowisk produkcyjnych.

Protokoły walidacji powinny wykazywać stałą wydajność w najgorszych warunkach, w tym w scenariuszach maksymalnego obciążenia filtra i minimalnego przepływu powietrza. Procedury kontroli zmian muszą dotyczyć zarówno modyfikacji sprzętu, jak i aktualizacji oprogramowania systemów sterowania.

Regularna weryfikacja wydajności zapewnia stałą zgodność z zatwierdzonymi parametrami. Trendy kluczowych wskaźników wydajności pomagają przewidzieć wymagania konserwacyjne i zapobiegają nieoczekiwanym awariom podczas krytycznych operacji.

Odpowiednio zaplanowane, zainstalowane i konserwowane systemy BIBO zapewniają niezawodne zabezpieczenie procesów produkcyjnych wysokiego ryzyka. Sukces zależy od dokładnego zrozumienia wymagań systemowych, właściwych praktyk instalacyjnych i zdyscyplinowanej konserwacji. Każdy scenariusz rozwiązywania problemów zapewnia możliwości uczenia się, które poprawiają ogólną niezawodność systemu i pewność działania.