Reinstwasser ist in der Pharmaproduktion Rohstoff und Reinigungsmedium zugleich, und seine Qualität hängt unmittelbar an der Leitung, durch die es fließt. Eine Reinstwasser-Leitung für PW oder WFI muss das aufbereitete Wasser so verteilen, dass es seine Reinheit bis zur letzten Entnahmestelle behält. Dieser Beitrag erklärt die beiden zentralen Wasserqualitäten, ihre Erzeugung und die Anforderungen an Verteilung, Sanitisierung und Werkstoffe.
Zwei Wasserqualitäten: PW und WFI
In der pharmazeutischen Wasseraufbereitung werden mehrere Qualitäten unterschieden. Die beiden wichtigsten für Rohrleitungen sind Purified Water (PW, gereinigtes Wasser, Aqua purificata) und Water for Injection (WFI, Wasser für Injektionszwecke). PW dient unter anderem als Ausgangswasser, für Reinigungen und für nicht sterile Zubereitungen. WFI ist die höchste Qualität und Voraussetzung für Injektabilia und für die letzten Spülschritte steriler Anlagen.
- PW und WFI tragen vergleichbare chemische Grenzwerte, etwa bei Leitfähigkeit und organischem Kohlenstoff.
- WFI unterliegt zusätzlich strengen mikrobiologischen Anforderungen und einem niedrigen Endotoxin-Grenzwert.
- Beide Qualitäten werden in der Europäischen Pharmakopöe (Ph. Eur.) beschrieben (Stand 2026, im Einzelfall prüfen).
| Parameter | Richtwert (Stand 2026, im Einzelfall prüfen) | Gilt für |
|---|---|---|
| Leitfähigkeit bei 25 Grad C | Stufe-1-Grenze inline häufig bis 1,3 µS/cm | PW und WFI |
| TOC (organischer Kohlenstoff) | häufig bis 500 ppb, also 0,5 mg/l | PW und WFI |
| Mikrobiologie | für WFI deutlich strenger | PW und WFI |
| Endotoxine | niedriger Grenzwert | nur WFI |
Erzeugung: heiß destilliert oder kalt über Membranen
Lange galt die Destillation als einziger zugelassener Weg, WFI herzustellen. Mit der Änderung der Ph.-Eur.-Monografie zu Wasser für Injektionszwecke, in Kraft seit dem 1. April 2017, ist auch die kalte Erzeugung über ein Membranverfahren zulässig (Stand 2026, im Einzelfall prüfen). Damit lässt sich WFI ohne kontinuierliche Dampferzeugung gewinnen, was Aufbau und Energiebedarf der Anlage reduziert.
Ein kaltes Membranverfahren kombiniert in der Regel mehrere Stufen:
- Umkehrosmose (RO), ein- oder zweistufig, als zentrale Entsalzungsstufe.
- Elektrodeionisation (EDI) zur weiteren Reduktion gelöster Ionen.
- Ultrafiltration (UF) als letzter Schritt, der Endotoxine und Mikroorganismen zurückhält und die nachgelagerten Stufen schützt.
Welcher Weg sinnvoll ist, hängt von Bedarf, vorhandener Infrastruktur und der Risikobewertung ab. Unabhängig vom Verfahren entscheidet danach die Verteilung darüber, ob die erzeugte Qualität auch an der Zapfstelle ankommt.
Anforderungen an die Verteilung: die Ringleitung
Reinstwasser wird nicht in Stichleitungen geführt, sondern in einer Ringleitung (Loop), in der das Wasser ständig umgewälzt wird. Stehendes Wasser ist der Hauptfeind jeder Reinstwasseranlage, weil sich dort innerhalb von Stunden Biofilm bilden kann. Eine kontinuierliche, turbulente Strömung verhindert das und hält das System hygienisch stabil.
- Kein Stillstand: Das Wasser zirkuliert permanent vom Vorlagebehälter durch den Ring und zurück.
- Totraumarm: Abzweige zu Entnahmestellen werden kurz gehalten, ein häufiger Richtwert ist ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von etwa 1,5 (im Einzelfall prüfen).
- Restlos entleerbar: Durchgehendes Gefälle, keine Tiefpunkte, in denen Wasser stehen bleibt.
- Ausreichende Strömung: Schon bei niedrigen Geschwindigkeiten begünstigt eine zu schwache Strömung die Biofilmbildung, daher wird auf turbulente Verhältnisse ausgelegt.
Diese Prinzipien decken sich mit dem hygienegerechten Rohrleitungsbau, werden bei Reinstwasser aber besonders streng gehandhabt, weil das Wasser selbst das Produkt schützt oder gefährdet.
Sanitisierung: heiß oder mit Ozon
Damit keine Keime nachwachsen, wird das Verteilsystem regelmäßig sanitisiert. Zwei Wege sind verbreitet, und die Wahl bestimmt die Auslegung der Leitung mit.
| Verfahren | Bedingung | Eignung |
|---|---|---|
| Heißwasser oder Dampf | Lagerung und Umlauf dauerhaft über 80 Grad C wirken selbstsanitisierend | heiße Systeme |
| Ozon mit UV-Abbau | nur in kalten Systemen, meist bis etwa 35 Grad C, UV zerstört das Ozon vor der Entnahme | kalte Systeme |
Heiß gelagerte und umgewälzte Systeme oberhalb von rund 80 Grad Celsius unterdrücken Keimwachstum von selbst und gelten als besonders robust. Kalt betriebene Systeme arbeiten häufig mit Ozon, das kontinuierlich oder periodisch zugesetzt und vor der Entnahmestelle durch UV-Licht wieder abgebaut wird. Ozon eignet sich nur für kalte oder gemäßigt temperierte Systeme; in heißen Systemen ist es weder nötig noch sinnvoll. Die Häufigkeit der Sanitisierung wird im Validierungskonzept festgelegt.
Werkstoffe, Oberfläche und Rouging
Standardwerkstoff ist austenitischer Edelstahl 1.4404 (316L), meist elektropoliert. Eine glatte, elektropolierte Oberfläche, häufig mit einem Mittenrauwert im Bereich von Ra kleiner gleich 0,4 bis 0,6 µm (im Einzelfall prüfen), erschwert Anhaftungen und erleichtert die Sanitisierung. Alle Verbindungen werden orbital geschweißt und totraumarm ausgeführt, damit keine Spalte entstehen.
Ein typisches Thema heißer WFI-Systeme ist das Rouging: eine dünne, meist rötlich-braune Eisenoxidschicht, die sich trotz Edelstahl über die Zeit bildet. Rouging ist zunächst ein optisches und überwachungspflichtiges Phänomen, kann aber bei Fortschreiten Partikel freisetzen. Deshalb werden betroffene Systeme regelmäßig überwacht und bei Bedarf durch ein Derouging gereinigt und neu passiviert. Eine saubere Ausführung von Anfang an, mit Formieren beim Schweißen und korrekter Passivierung, hält das Risiko klein. Die Planung solcher Systeme gehört in den Anlagenbau, die Ausführung in einen sauber dokumentierten Rohrleitungsbau.
Häufige Fragen
Worin unterscheiden sich PW und WFI?
PW (gereinigtes Wasser) und WFI (Wasser für Injektionszwecke) haben vergleichbare chemische Grenzwerte für Leitfähigkeit und organischen Kohlenstoff. WFI ist die höhere Qualität: Es unterliegt zusätzlich strengen mikrobiologischen Anforderungen und einem niedrigen Endotoxin-Grenzwert und ist Voraussetzung für injizierbare Zubereitungen.
Darf WFI heute auch ohne Destillation hergestellt werden?
Ja. Seit der Änderung der Ph.-Eur.-Monografie, in Kraft seit dem 1. April 2017, ist neben der Destillation auch die kalte Erzeugung über ein geeignetes Membranverfahren zulässig, üblicherweise Umkehrosmose in Verbindung mit Elektrodeionisation und Ultrafiltration (Stand 2026, im Einzelfall prüfen).
Warum wird Reinstwasser ständig im Kreis gepumpt?
Stehendes Reinstwasser begünstigt die Bildung von Biofilm, der sich innerhalb von Stunden ansiedeln kann. Eine permanente, turbulente Zirkulation in der Ringleitung verhindert das und hält die Qualität stabil. Stichleitungen und Toträume werden deshalb so weit wie möglich vermieden.
Was bedeutet Rouging und ist es gefährlich?
Rouging ist eine dünne Eisenoxidschicht, die sich vor allem in heißen WFI-Systemen auf Edelstahl bilden kann. In frühen Stadien ist sie vor allem ein optisches und überwachungspflichtiges Phänomen. Schreitet sie fort, kann sie Partikel freisetzen, weshalb betroffene Systeme überwacht und bei Bedarf durch Derouging gereinigt und neu passiviert werden.