Wasser ist ein wichtiger Rohsto für viele Industriezweige.

Eine stabile und kontrollierte Wasserqualität ist eine entscheidende Voraussetzung für die Herstellung von Pharmazeutika, Medizinprodukten, Nahrungsmitteln und Kosmetika.

Dieses Praxishandbuch für Anwender im Betrieb gibt einen Überblick über die relevanten Daten, Fakten und Bestimmungen für den Umgang mit Wasser in der industriellen Produktion, von der Auslegung der Komponenten bis zur Inbetriebnahme, einschließlich der Zertiÿ zierung und Überwachung der Anlagen im laufenden Betrieb.

Nach einer allgemeinen Einführung in die Grundlagen der Wasserchemie und Wassertech-nologie stellt der Autor die im industriellen Umfeld üblichen Verfahren und Anlagen zur Wasseraufbereitung vor, von der mechanischen über die thermische bis hin zur chemischen Aufbereitung.

Eingehend werden die besonderen Qualitätsanforderungen und Verfahren für hochreine Wässer wie Kesselspeisewasser und Pharmawasser beschrieben. Der letzte Teil des Buches widmet sich der Kontrolle und Vermeidung von mikrobiellen Verunreinigungen, die bei vielen Anwendungen das größte Problem für die Wasserqualität darstellen.

Walter Wiedenmannott verfügt über mehr als 30 Jahre Berufserfahrung in der Planung, Ausführung und Zertiÿ zierung von technischen Anlagen in der Medizin-, Pharma- und Nahrungsmittelbranche.

Nachdem er zehn Jahre lang ein von ihm gegründetes Planungs- und Beratungsunternehmen, 15 Jahre einen eigenen Behälter-, Apparate-, Anlagen- und Rohrleitungsbau leitete, arbeitet er seit vielen Jahren auf freiberu° icher Basis als Projekt- und Interimsmanager für international tätige Firmen, u. a. in den Bereichen des Anlagenbaus der Steriltechnik, Sterilisations- und Begasungstechnik, Lüftungs- und Reinraumtechnik, Medienversorgung und pharmazeutisch-, chemischer Verfahrenstechnik. Er ist außerdem Inhaber von Patenten für Gefriertrocknungsanlagen.

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Inhaltsverzeichnis

Cover	1
Titelseite	5
Impressum	6
Inhaltsverzeichnis	7
1 Einführung	13
1.1 Allgemeine Grundlagen	13
1.1.1 Von den Ozeanen zum Trinkwasser	13
1.2 Chemisch-physikalische Eigenschaften des Wassers	24
1.3 Stoffe	24
1.3.1 Reine Stoffe	26
1.3.2 Heterogene und homogene Mischungen	33
2 Wasserchemie	35
2.1 Einheiten in der Wasserchemie	35
2.2 Wasserchemie – Definition und Begriffe	42
2.3 Wasser und Lösevermögen	53
3 Wasserarten und Wasserqualitäten	61
3.1 Rohwasser	61
3.2 Trinkwasser	62
3.3 Grundwasser	64
3.4 Oberflächenwasser	64
3.5 Kolloidindex	65
3.6 Wasserinhaltsstoffe	66
4 Entfernung von Feststoffen und gelösten Stoffen	69
4.1 Sieben	69
4.2 Sichten	69
4.3 Adsorption	70
4.4 Sedimentation	70
4.4.1 Absink-/Absetzgeschwindigkeit	72
4.4.2 Konzentrationsmaße in Sedimenten	75
4.5 Flotation	76
4.6 Entsäuerung	77
4.7 Enteisenung	78
4.8 Entmanganung	79
4.9 Enthärtung	79
4.10 Filtration	79
4.10.1 Physikalische Grundlagen einer Filtration	81
4.11 Flockung und Flockungsmittel	81
4.12 Flockungshilfsmittel	82
4.13 Aktivkohle und Aktivkohlefilter	82
4.13.1 Einsatz von Aktivkohlefiltern	84
4.13.2 Beschreibung von Adsorptionsvorgängen	85
4.13.3 Kenndaten zu Aktivkohlen	87
4.13.4 Auslegung eines Aktivkohlefilters	87
4.13.5 Adsorptionszone	88
4.13.6 Adsorption im Aktivkohlefilter	88
4.13.7 Aktivkohleverbrauch	90
4.13.8 Regeneration einer Aktivkohle	92
4.13.9 Anwendungsbeispiele in der Wassertechnik	93
4.14 Adsorption	93
4.15 Verdampfung	94
5 Rohrleitungen	97
5.1 Strömungstechnische und physikalische Grundlagen	97
5.2 Strömungsformen	98
5.2.1 Volumenstrom	98
5.2.2 Laminare Strömung	99
5.2.3 Turbulente Strömung	99
5.2.4 Mittlere Fließgeschwindigkeit	99
5.2.5 Rohrrauheiten	100
5.2.6 Relative Rauheit	101
5.2.7 Viskosität	101
5.2.8 Reynolds-Zahl	102
5.2.9 Rohrreibungszahl	103
5.2.10 Rohrreibungs- und Widerstandszahl	104
5.3 Größen und Kennzahlen	106
5.3.1 Hydraulischer Durchmesser	106
5.4 Berechnung von Druckverlusten	106
5.5 Druckverlust bei laminarer Strömung	107
5.5.1 Druckverluste durch Richtungsänderung	109
5.5.2 Richtwerte für Strömungsgeschwindigkeiten	112
5.6 Isolierstoffe und Isolierung von Rohrleitungen	112
5.6.1 Einteilung von Dämmstoffen	114
5.6.2 Rohrleitungsdämmung	115
5.6.3 Isolierung von Behältern und Rohrleitungen	115
5.6.4 Wärmeleitfähigkeit	118
5.6.5 Temperatur- und Speicherfähigkeit	118
5.6.6 Feuchteschutz	119
5.6.7 Brandschutz	119
5.6.8 Berechnung des U-Wertes	120
5.6.9 Auslegung einer Rohrleitungsisolierung	121
6 Armaturen, Verbindungen, Rohre und Rohrformteile	123
6.1 Armaturen	123
6.2 Rohrverbindungen	125
6.3 Rohre	128
6.4 Rohrformstücke	133
7 Pumpen	135
7.1 Physikalische Grundlagen	135
7.2 Abhängigkeit Druck und Förderhöhe	138
7.3 Installation	140
7.4 Auslegung von Kreiselpumpen	147
7.5 Pumpenanschlussarten	150
7.6 Anforderungen an Pumpen für Sterilsysteme	151
7.7 Hygienedesign	151
7.8 Bauformen	154
8 Dampf	157
8.1 Wassererwärmung mit direktem Dampfeintrag	158
8.2 Dampfspeicherung	159
8.3 Wasserdampf	160
8.4 Dampfkühlung	166
8.5 Kondensation	170
8.6 Kondensatableitung	171
8.7 Dampfleitung	175
8.8 Entlüftung des Dampfraums	180
9 Wärmetauscher	183
9.1 Gesetzmäßigkeiten von Wärmeüberträgern	184
9.2 Wärmeübertragung	186
9.3 Wirkungsgrad	189
9.4 Wärmetechnische Auslegung	191
9.5 Wärmetauscherarten	195
9.6 Einsatzgebiete von Wärmeüberträgern	195
9.7 Rohrbündelwärmetauscher	195
9.8 Doppelrohrwärmetauscher	206
9.9 Kreuzstromwärmetauscher	207
9.10 Plattenwärmetauscher	208
9.11 Sterilwärmetauscher	210
9.12 Bau und Design eines Rohrwärmetauschers	212
9.12.1 Anwendungsanalyse	212
9.12.2 Definition der Wärmetauschergeometrie	213
9.12.3 Thermische Auslegung	213
9.12.4 Interpretation der Ergebnisse	213
9.13 Rohrteilungen und Bohrungen in Rohrböden	214
10 Kessel- und Speisewasser	217
10.1 Speisewasseraufbereitung	217
10.2 Richtlinien für Kessel- und Speisewasser	220
10.3 Entgasung von Speisewasser	220
10.4 Behandlung von Speisewasser	226
10.5 Komponenten zur Wasseraufbereitung	227
11 Schweißtechnik	231
11.1 Schweißnähte und deren Hygieneeinfluss	233
12 Messtechnik	237
12.1 Für welche Anwendung welche Messzelle	238
12.2 Leitfähigkeitsmessung (pH-Wert)	239
12.3 Leitfähigkeitsmesszellen	239
12.4 pH-Wert-Messung und -Regelung	242
12.5 Temperaturmessung	243
12.6 Füllstandsmesstechnik	245
12.6.1 Kapazitive Füllstandsmesstechnik	248
12.7 Druckmessung	250
12.8 Durchflussmesstechnik	251
12.9 Unterschied Durchflussmessung und Durchflusszähler	252
12.10 Messverfahren	253
12.10.1 Mechanisch-volumetrische Durchflussmesser	256
12.11 Ozonmessung und Ozongeneratoren	257
12.12 Leitfähigkeitsbestimmung in der Praxis und Pharmazie	261
12.13 Einflussgrößen auf Messwerte	265
12.13.1 TOC-Wert	265
12.13.2 Nitratwert	267
12.13.3 Metalle und Schwermetalle	267
12.13.4 Nicht sichtbare Partikel	267
12.14 Darstellung von Messgeräten in P&ID	268
12.14.1 Darstellung von Signalen	272
13 Wasser in der Pharmazie und Medizintechnik	283
13.1 Gereinigtes Wasser (PW)	283
13.2 Abgefülltes gereinigtes Wasser	284
13.3 Hochgereinigtes Wasser (HPW)	285
13.4 Wasser für Injektionszwecke (WFI)	285
13.5 Sterilisiertes Wasser für Injektionszwecke	287
13.6 Wasser für Dialyseeinrichtungen	290
13.7 Gereinigtes Wasser als Bulkware	294
13.8 Wasser in Laboren	295
14 Wasseraufbereitung in der pharmazeutischen Industrie	301
14.1 Planung	301
14.2 Technische Dokumentation	303
14.3 Beschriftung von Zeichnungen	307
14.4 Pharmagerechte Ausführung	310
14.4.1 Filter	310
14.4.2 Anschwemmfiltration	314
14.4.3 Chlorentfernung	314
14.4.4 Ultrafiltration	315
14.4.5 Enthärtung	320
14.4.6 Umkehrosmose	322
14.4.7 Membranentgasung	328
14.4.8 Elektrodeionisation (EDI)	328
14.4.9 Destillation	329
14.4.10 Mehrstufendruckkolonnen	331
14.4.11 Lagerung von Pharmawasser	334
14.4.12 Heißlagerung von Destillat	336
14.4.13 Kaltlagerung von Destillat	336
14.4.14 Behälterausführung	337
14.4.15 Oberflächengüte von Behältern und Bauteilen	338
14.4.16 Innenreinigung des Behälters	340
14.4.17 AD-Merkblätter	345
14.4.18 Druckbehälterberechnung nach AD	350
14.5 Grundbegriffe im Behälter- und Apparatebau	355
14.5.1 Zulässiger Betriebsüberdruck	355
14.6 Mechanische Sicherheitseinrichtungen	360
14.6.1 Sicherheitsventil	360
14.6.2 Berstscheibe	361
15 Verteilung von Pharmawasser	365
15.1 Stichleitungssystem	365
15.2 Ringleitungssysteme	365
15.3 Direktverteilung	367
15.4 Parallelleitungen	368
15.5 Produktionsverteilring	368
15.6 Heißzapfstelle/Entnahmekühler	370
15.7 Kaltzapfstelle/Entnahmekühler	370
16 Reinigung, Hygiene und Desinfektion	373
16.1 Hygiene	373
16.2 Branchenspezifische Anforderungen an Hygiene	374
16.3 Reinigung	376
16.4 Desinfektion	376
16.5 Abkochen	377
16.6 Chlorung	377
16.7 Sterilisation	380
16.8 Oxidation	380
16.9 UV-Entkeimung	380
16.10 Hygienetechnische Begriffe und Bedeutung	381
16.11 Hygienedesign	382
16.12 Hygienedesign und deren Regelwerke	384
16.13 Regelwerke und Organisationen	385
16.14 Hygiene in der Trinkwasserinstallation	388
16.15 Hygienedesign von Anlagen und Anlagenkomponenten	389
16.16 Testmethoden zur Überprüfung der Reinigungsqualität	393
16.17 Personalhygiene	394
17 Die wichtigsten Wasserkeime	395
17.1 Kolonie bildende Einheiten (KBE)	397
17.2 Pseudomonas aeruginosa	398
17.3 Proteus mirabilis	400
17.4 Klebsiella	401
17.5 Acinetobacter	402
17.6 Stenotrophomonas maltophilia	404
17.7 Legionella pneumophila	405
17.8 E . coli, coliforme Bakterien	406
17.9 Enterokokken	407
17.10 Biofilme	408
17.11 Biokorrosion	414
17.12 Biofouling in der Wasseraufbereitung	414
17.13 Exponentielle Wachstumsprozesse	416
18 Edelstahl rostfrei, Eigenschaften und Korrosionsarten	421
18.1 Eigenschaften der austenitischen Stähle	421
18.2 Eigenschaften der ferritischen-martensitischen Stähle	422
19 Rouging	423
20 Qualifizierung und Validierung	433
20.1 Definition Qualifizierung	433
20.2 Definition Validierung	435
20.3 Inspektionen von Pharmawassersystemen	436
21 Mikrobiologisches Monitoring und Probennahmen	443
21.1 Probennahmen	444
Weiterführende Literatur	449
Stichwortverzeichnis	453
EULA	459