Effiziente Lufttrocknung im
Impfstoff-Tiefkältelager
Die Voraussetzung für die Wirksamkeit und Sicherheit von hochsensiblen pharmazeutischen Produkten ist deren sachgerechte Lagerung und Handhabung. Insbesondere mRNA-basierte Wirkstoffe stellen diesbezüglich sehr hohe Anforderungen. Niedrige Temperaturen bei der Lagerung der mRNA verlangsamen deren Abbau und bewahren so ihre Wirksamkeit.
Condair GmbH
Ein Beispiel hierfür ist Comirnaty von BioNTech/Pfizer, welches bei -90 bis -60 Grad Celsius sechs Monate haltbar ist. Darüber hinaus gibt es weitere pharmazeutische Wirkstoffe wie monoklonale Antikörper und Zelltherapien, deren Lagerung noch niedrigere Temperaturen erfordert.
Diese Lagertemperaturen setzen eine präzise Kontrolle und Regelung der Luftfeuchte voraus. Wie dies erreicht werden kann und welche Technologie hierzu eingesetzt wird, wird im Folgenden auf der Grundlage von Erfahrungen mit einem Lager für den Comirnaty Impfstoff von BioNTech/Pfizer beschrieben.
Bis zum Beginn der Corona-Pandemie wurde das Thema „Impfstofflogistik“ nur unter wenigen Expert:innen der Pharmaindustrie diskutiert. Plötzlich galt es, für Millionen von Impfstoffdosen flächendeckend stabile Versorgungsketten und (Zwischen-) Lager-möglichkeiten bei Tief- und Tiefstkälte bis herab zu -70 Grad Celsius sicherzustellen.
Als Herausforderung war diese Art der Lagerung von Zwischen- und Endprodukten der Pharmaproduktion schon immer präsent. Neben den genannten Impfstoffen gibt es auch andere Wirkstoffe wie monoklonale Antikörper und Zelltherapien, die unter entsprechend tiefen Temperaturen gelagert werden müssen, damit ihre Wirksamkeit erhalten bleibt.
Trocknertechnologie für Kühllager
Die übliche Umlufttrocknung über Kühlung eignet sich bei den geforderten niedrigen Temperaturen in Kühllagern nur bedingt zur Feuchteregulierung, denn der Energieverbrauch ist hoch und der Platzbedarf ist erheblich. Als wesentlich vorteilhafter hat sich der Einsatz von Adsorptionstrocknern erwiesen. Dieser zieht kontinuierlich Raumluft aus dem Kühlraum selbst oder einer Schleuse an, entfeuchtet sie unter den Taupunkt und führt dann die getrocknete Luft in den Raum, idealerweise über eine Luftschleieranlage im Bereich der Öffnungen oder direkt an die Umluftkühler, zurück. Dadurch wird eine unerwünschte Kondensation von Wasser aus der Luft und die Bildung von Eis im Lager sicher und dauerhaft verhindert. Selbst große Lagerbereiche können so zuverlässig und effektiv getrocknet werden. Diese Technologie eignet sich nicht nur für die Lagerung, sondern bietet sich in der Pharmaindustrie auch für den Einsatz in vielfältigen, teils sehr sensiblen Anwendungen im Produktionsumfeld an.
Adsorptionstrockner mit Sorptionsrotor
Da die herkömmliche Regelung der Luftfeuchte bei den Herausforderungen der Impfstoff-Tiefkühllagerung an ihre Grenzen stieß, wurde ein Adsorptionstrockner aus der DA Freezer-Serie ausgewählt, der die Luft auch in diesem extremen Temperaturbereich kontinuierlich entfeuchtet. Die Funktionsweise: Der Prozessluftventilator fördert die zu trocknende Luft in das Gerät. Dort durchläuft sie nach einem Luftfilter den sich langsam drehenden Sorptionsrotor, der zu mehr als 82 Prozent aus dem Adsorbens Silikagel auf einer Glasfaser-Wabenstruktur besteht.
Während die Luft durch den Sorptionsrotor strömt finden gleichzeitig zwei Prozesse statt: Die Prozessluft wird sehr stark entfeuchtet, und je nach Entfeuchtungsintensität steigt dabei die Lufttemperatur an, denn thermodynamisch führt die Entfeuchtung zu einer Erwärmung der Luft. Zusätzlich findet auch eine Erwärmung aufgrund von Schleppwärme statt. Die entfeuchtete und in diesem Fall erwärmte Luft wird in den Tiefkühlbereich eingebracht und über dezentrale Kühlkassetten nachgekühlt.
Kontinuierliche Regeneration des Trockenmittels
Für einen unterbrechungsfreien Entfeuchtungsprozess muss der Sorptionsrotor kontinuierlich regeneriert werden. Dazu wird Regenerationsluft im Gegenstrom durch den Sorptionsrotor geführt. Diese wird wahlweise über elektrische Heizungen, Heißwasser, Dampf oder bei größeren Anlagen durch Gasbrenner erhitzt, sodass eine Desorption stattfindet. Durch die Erwärmung wird die relative Luftfeuchte so weit gesenkt, dass Wasser aus dem Silicagel ausgetrieben und die Wassermoleküle in der Feuchtluftluft gebunden werden. Die warme Feuchtluft kann gegebenenfalls zur Wärmerückgewinnung genutzt und anschließend nach außen abgeführt werden. Silikagel ist äußerst effektiv als stark hygroskopisches Sorptionsmittel, da es eine enorme innere Oberfläche von bis zu 800 m² pro Gramm besitzt. Aufgrund dieser Eigenschaft kann es große Mengen an Wasser aus der Prozessluft aufnehmen und in seiner Oberfläche speichern.
Vollisolierte Adsorptionstrockner
Aufgrund der hohen Temperaturunterschiede zwischen der Außenluft und dem Kühlraum ist eine Aufstellung des Trockners im Kühlraum oft schwer realisierbar, da die Gefahr von Kondensat- und Eisbildung im Regenerationsbereich hoch ist. Dies hat direkten Einfluss auf die Betriebssicherheit.
Die DA Freezer Adsorptionstrockner mit einer 100 Millimeter starken Isolierung, die speziell gegen Wärmebrücken optimiert sind, ermöglichen eine problemlose Installation des Trockners außerhalb des Tiefkühlraums. Die starke Dämmung des Edelstahlgehäuses verhindert das Eindringen von Wärme in den ablaufenden Trocknungsprozess, und gewährleistet so einen sicheren und effizienten Betrieb, ohne Vereisung am Gehäuse.
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