Wasser ist ein wichtiger Ausgangs- und Hilfsstoff bei der Herstellung von kosmetischen und pharmazeutischen Produkten. Zudem dient es als Spülmittel für die CIP Reinigung der produktberührten Oberflächen der Anlagenteile und der Rohrleitungen. Wassersysteme gehören daher zu den Schlüsselsystemen im Herstellungsprozess von Produkten.
In den einzelnen Industriezweigen werden unterschiedliche Anforderungen an die Wasserqualität gestellt.
Allgemeine Bezeichnungen für Wasserqualitäten:
- VE - Wasser (voll entsalztes / deionisiertes Wasser / Deionat)
- WFI - Water for Injection
- PW - Purified Water
- HPW - Highly Purified Water
Zur Bestimmung des Reinheitsgrades eines demineralisierten Wassers wird am häufigsten die elektrische Leitfähigkeit µS/cm, mit Leitwertmessgeräten gemessen.
Funktionsweise einer Wassererzeugung nach dem Umkehrosmose - Verfahren
Die Umkehrosmose dient zum weitgehenden Entfernen gelöster Inhaltstoffe des vorhandenen Rohwassers. Bei hohem Kalkgehalt des Rohwassers empfiehlt sich die Vorschaltung einer Enthärtungsanlage. Alle Wasseraufbereitungsanlagen starten mit einer Filtrationsstufe: Mehrschichtfilter, Kerzenfilter (mit Tiefenwirkung) oder neuerdings Ultrafiltrations- und Mikrofiltrationssysteme werden bei partikulärer Belastung oder Trübung eingesetzt. Nach dieser ersten Reinigungsstufe steht eine Reihe weiterer Verfahren zur Verfügung, mit denen bestimmte Wasserinhaltsstoffe entfernt werden können. Mit Hilfe von Aktivkohlefiltern können zum Beispiel Oxidationsmittel reduziert oder niedermolekulare organische Verunreinigungen adsorbiert und damit aus dem Wasser entfernt werden.
In einer Enthärtungsanlage werden Calcium (Ca2+) und Magnesium (Mg2+) oder auch Metalle, wie das zweiwertige Eisen (Fe2+), durch Natriumionen (Na+) ersetzt. Die Enthärtung ist mit der großen inneren Oberfläche des Harzbettes das mikrobiologisch kritischste Element der gesamten Aufbereitungskette. Eine chemische Desinfektion während der Regeneration hält die Keimzahlen auf tolerierbarem Niveau. Heute werden zunehmend Heißwasser sanitisierbare Anlagen vorgezogen. In modernen Wasseraufbereitungsanlagen ist die Umkehrosmose das Verfahren der Wahl für die Entsalzung. Dies lässt sich auf die zahlreichen Vorteile gegenüber Ionenaustauschern zurückführen. Die Umkehrosmose, ein Membranprozess, ist sowohl ein mechanischer als auch ein chemischer Filtrationsprozess. Dabei wird das Speisewasser mit einem höheren als dem osmotischen Druck durch die semipermeable Membran gepresst und dabei in einen Konzentratstrom, der die abgeschiedenen Salze und andere Verunreinigungen enthält, und einen Permeatstrom (Reinwasser mit einem sehr geringen Salzanteil) aufgeteilt. Die Membranen der Umkehrosmose sind empfindlich gegenüber Fouling, Scaling und Oxidationsmitteln. Mit der Umkehrosmose lassen sich hervorragende Abscheideraten für Salze, Partikel, Mikroorganismen, Pyrogene und andere Inhaltsstoffe erreichen. Um die geforderte Leitfähigkeit des Reinwassers zu erreichen, wird entweder eine zweite Stufe oder eine Elektrodeionisationsanlage (EDI) nachgeschaltet, welche tiefere Restsalzgehalte und damit mehr Sicherheitsmarge zu den Grenzwerten liefern.
Die Steuerung ist dabei so einzustellen, dass bei Einzel-Enthärtungsanlagen die Regeneration in der Nacht durchgeführt wird. Durch die Vorbehandlung erhöht sich der Wirkungsgrad (Ausbeute) der Umkehrosmoseanlage beträchtlich von ca. 50% auf ca. 75%. In der Umkehrosmoseanlage wird das Weichwasser von seinen gelösten Bestandteilen befreit. Das konzentrierte, belastete Restwasser aus der Umkehrosmoseanlage wird in den angeschlossenen Kanal geleitet. Das gereinigte Wasser (VE-Wasser) in einen Pufferbehälter gespeichert. Der Füllstand dieses Pufferbehälters wird überwacht, die direkt in die Steuerung der Umkehrosmoseanlage eingreifen. Die Steuerung ist so zu programmieren, dass die Umkehrosmoseanlage bei unterschreiten des vorgegebenen Minimum Füllstandes mit der Wasserproduktion beginnt, und bei Erreichen des Maximum Füllstandes wieder stoppt. Diese Einstellung gewährleistet eine optimale Auslastung der Umkehrosmoseanlage.