Nachrichten aus der Chemie | 56 | Juni 2008 | www.gdch.de/nachrichten

�Analytik�

Leitfähigkeit automatisch messen

Schlüsselindikator für die Verwendbarkeit von hochreinem Wasser in der Pharma -

produktion ist die Leitfähigkeit. Das Standardmessverfahren dazu lässt sich automatisieren.

� Hochreines Wasser für die Phar-maproduktion muss die Anforderun-gen der US-Pharmacopöe (USP) 26<654> erfüllen. Dieses Standardver-fahren spezifiziert einen dreistufigen Prozess, der die Leitfähigkeit misst: • Leitfähigkeitsmessung (intrinsi-

sche und extrinsische) und Tem-peratur (Stufe 1),

• Einfluss der Kohlendioxid-Ab-sorption (intrinsische Leitfähig-keit, Stufe 2),

• Kombinierter Effekt von pH-Wert und Kohlendioxid (Stufe 3). In der ersten Stufe werden Tem-

peratur und Leitfähigkeit der Was-serprobe ohne zu rühren und ohne Temperaturkompensation gemes-sen. Wenn die Leitfähigkeit den Grenzwert der USP-Tabelle nicht überschreitet, gilt der Test als be-standen und das Wasser eignet sich für den Herstellungsprozess.

Die zweite Stufe untersucht dieje-nigen Proben erneut, die den Anfor-derungen der ersten Stufe nicht ge-nügen. Gemessen wird der CO2-Ein-fluss. Dafür wird die Probe bei kon-stanter Temperatur (25 °C ±1 °C) ge-halten und kräftig gerührt, damit sie so viel CO2 wie möglich aufnimmt. Die Leitfähigkeit wird während des Rührens überwacht und wenn der gemessene Wert sich während fünf Minuten um nicht mehr als 0,1 µS·cm–1 ändert, wird der End-wert übernommen. Mit Werten un-terhalb von 2,1 µS·cm–1 haben die Proben den Test bestanden.

Die letzte Stufe durchlaufen die Proben, welche die zweite Stufe nicht bestanden haben. Diese Mes-sungen müssen innerhalb von fünf Minuten nach der zweiten Stufe

erfolgen. Dazu wird zunächst gesät-tigte KCl-Lösung zugegeben (0,3 mL in 100 mL Probenflüssigkeit). Die Temperatur wird wiederum konstant bei 25 °C ±1 °C gehalten und der pH-Wert gemessen. Bei pH-Werten zwi-schen 5,0 und 7,0 muss das Wasser einen Grenzwert für die Leitfähig-keit einhalten. Wenn nicht, gilt es als unbrauchbar für die Herstellung pharmazeutischer Produkte.

Automatisierter Messablauf

� Der USP-Standard stellt hohe Anforderungen an die Leistungs-fähigkeit eines Messsystems. Des-halb war bis vor Kurzem die Auto-matisierung des Testablaufes schwierig. Mit dem T90-Excellen-ce-Titrator in Kombination mit ei-nem Probenwechsler Rondo 20 und der Software LabX Titration lässt

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Abb. 1. Methoden-Flussdiagramm des

Messablaufs.

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sich der gesamte Messprozess nun automatisieren. Einer der größten Vorteile der Automatisierung ist die Zeitersparnis.

Die Analysestufen werden in zwei Schritte unterteilt: automati-sche Ausführung für jede Probe (Stufe 1 und 2) sowie manuelle Ausführung nach Bedarf (Stufe 3). Die Temperaturkontrolle für beide Titrierstände übernimmt ein Kryos-tat. Ein Wärmetauscher, der in die Probe eintaucht, bringt sie auf eine stabile Temperatur, unabhängig von der Ausgangstemperatur.

Die Abläufe der automatischen Leitfähigkeitsmessung fasst das Flussdiagramm in Abbildung 1 zu-sammen: Zunächst werden sämtli-che Elektroden im fixen Spülbe-cher in drei Zyklen mit jeweils 25 mL hochreinem Wasser für In-jektionen gespült. Eine zweite Pumpe saugt das Spülwasser in den Abfallbehälter, um ein Überlaufen des Spülbechers zu verhindern. Diese Vorbehandlung verhindert zu hohe Ergebnisse während der ers-ten Stufe.

Dann entfernt eine CoverUp-Entdeckelungseinheit den Deckel der ersten Probe. Dies geschieht erst unmittelbar vor der Messung, so dass die Proben auf dem Proben-wechsler kein CO2 aus der Atmo-sphäre aufnehmen (Abbildung 2). Ein DT1000-Sensor misst die Tem-peratur. Wenn diese stimmt, misst eine InLab740-Elektrode die Leit-fähigkeit. Temperaturwerte und Leitfähigkeit in der ersten Stufe speichert die Software LabX Titrati-on.

Erfüllt die Probe die Anforde-rungen der ersten Stufe nicht, ver-fährt die Methode nach den Vor-gaben für Stufe 2. Entspricht die Probe den Anforderungen, lässt das System alle Schritte der Stufe 2 (ausgenommen den Spülvorgang) aus. Dazu wird bei einem T90-Ex-cellence-Titrator eine Bedingung zu allen nachfolgenden Methoden-funktionen bis zur Spülfunktion hinzugefügt.

In Stufe 2 misst die Elektrode die Leitfähigkeit der Probe, wäh-rend diese gerührt wird. Tempera-

tur und Messwerte werden an die Software übermittelt. Ist die Leit-fähigkeit zu hoch, zeigt eine Mel-dung auf dem Bildschirm an, dass ein separater Test der Stufe 3 durchzuführen ist.

Schließlich setzt die CoverUp-Einheit den Deckel wieder auf den Probenbecher und wechselt zur nächsten Probe.

Abbildung 2 zeigt einen Aus-schnitt aus dem Aufbau für die auto-matisierte Leitfähigkeitsmessung.

Fazit

� Die Resultate der Probenserien sind so präzise, dass sie das Wasser für die nachfolgende Verwendung zuverlässig charakterisieren. Durch multizyklisches Sprüh- und Tauch-reinigen zwischen den Proben, den Schutz der Proben vor CO2-Aufnah-me, Temperaturkontrolle und logi-sche Bedingungen erfüllt der Excel-lence Titrator die extrem strikten Anforderungen.

Steve Vincent, Eva Vogel

Mettler-Toledo

Eva.Vogel@mt.com

�Blickpunkt� Analytik|Wasser 684

Abb. 2. Ausschnitt aus dem Aufbau für die

automatisierte Leitfähigkeitsmessung mit

Wärmetauscher, Sensoren für Leitfähikeit

und pH-Wert, Probenwechsler und Ent-

deckelungseinheit. (Foto: Mettler-Toledo)