Clean Steam & Compressed Air di Pharma: Panduan Mutu yang Terukur, Teruji

Gagal jaga mutu clean steam atau compressed air, siap‑siap dengan autoclave rework, batch tertahan, hingga downtime. Data industri air bahkan menyebut 90% kegagalan tube boiler terkait kimia air umpan ([www.watertechnologies.com](https://www.watertechnologies.com/handbook/chapter-12-boiler-deposits-occurence-and-control#:~:text=Water%20Handbook%20,can%20cause%20overheating%20and%2For%20corrosion)). Di sisi lain, menerapkan spesifikasi ISO 8573‑1 [2:2:1] pada compressed air langsung memangkas nonconformance terkait partikel dan oil (>90% penurunan di satu pabrik, data internal) — dan tren dew point yang dijaga di –40 °C menyingkirkan ekskursi mikrobiologis di lini steril.

Artikel ini merangkum praktik terbaik yang diukur dan bisa diaudit: apa yang harus diuji, seberapa sering, dan angka batas yang berlaku—dengan rujukan standar seperti USP/Ph.Eur untuk pure steam, EN 285 untuk sterilizer, serta ISO 8573 untuk compressed air.

Kualitas Feedwater Boiler

Clean steam (uap murni untuk sterilization‑in‑place/SIP dan autoclave) menuntut feedwater berkemurnian tinggi. Banyak fasilitas memurnikan sampai level air minum (EPA–WHO) lalu dipoles lagi, misalnya dual‑pass RO (reverse osmosis) diikuti deionisasi mixed‑bed (pdfcoffee.com) (www.drugfuture.com). Implementasi RO untuk TDS hingga 10.000 mg/L lazim di utilitas industri, misalnya sistem brackish‑water RO. Pada banyak fasilitas, kekerasan (hardness) feedwater dipatok ≤≈0,5 ppm sebagai CaCO₃ (sementara sistem purified water farmasi sering menspesifikasi <500 ppm CaCO₃) (pdfcoffee.com).

Parameter kimia utama dipantau ketat: konduktivitas (σ) target <0,1–0,3 mS/cm dan TOC (Total Organic Carbon) <0,5 mg/L; ion spesifik (klorida, sulfat, silika) juga diawasi untuk mencegah carryover ke steam. Softener bertugas menahan Ca/Mg yang membentuk kerak—program regenerasi mingguan dan penggantian media/filtrasi yang disiplin membantu menjaga hardness <0,1 ppm dan silika rendah; softener seperti unit penghilang kesadahan lazim dipasang sebagai pretreatment. Untuk polishing akhir dengan target TDS sangat rendah, mixed‑bed deionizer seperti mixed‑bed kerap dipakai.

Konsekuensinya nyata saat mutu feedwater buruk: deposit garam Ca/Mg menutupi permukaan perpindahan panas dan memangkas efisiensi termal 10–20%; korosi serta foulant volatil/aerosol (silika, logam berat, organik) dapat ikut terdistilasi ke steam dan mencemari sterilizer/produk (www.watertechnologies.com). Karena itu, pretreatment preventif (termasuk deaerasi/filtrasi yang menurunkan oksigen terlarut dan debris) menjadi kritikal.

Regulasi dan Spesifikasi Steam

United States Pharmacopeia (USP) mendefinisikan “Pure Steam” sebagai uap dari air setara kualitas minum tanpa penambahan zat (www.drugfuture.com). Kondensat pure steam wajib memenuhi Water‑for‑Injection (WFI): konduktivitas dan TOC sesuai USP, serta endotoksin <0,25 EU/mL (www.drugfuture.com). Standar Eropa (Ph.Eur) mengharapkan kondensat pure steam comply dengan kriteria WFI (minus limit mikroba). Dalam praktik, FPOM/Kemenkes merujuk ke standar farmakope (USP/EP EN) untuk steam.

Untuk validasi sterilizer, EN 285 (sterilizer besar) dan ISO 17665 membatasi gas tak terkondensasi (NCG, non‑condensable gases) ≤3–3,5% volume dan menetapkan nilai “dryness” ≥0,95 (dekonsolutions.co.uk) (prewellabs.com).

Pengujian Kualitas Steam

Steam tidak diuji dalam fase uap secara langsung; sampel diambil sebagai kondensat atau via metode khusus.

Dryness/Superheat. Uji kalorimetrik metode EN 285 (dryness test) memakai labu vakum; target dryness ≥0,95 untuk memastikan uap cukup “kering” (dekonsolutions.co.uk). Superheat (suhu uap di atas temperatur saturasi) juga dipantau; praktiknya standar mengizinkan ≤25 °C superheat agar tidak terlalu kering (prewellabs.com).

Non‑Condensable Gases (NCG). Udara/gas lain menghambat sterilitas; EN 285:2015 umumnya membatasi ≤3–3,5% volume. Uji dilakukan dengan mengondensasikan volume uap tertentu lalu mengukur gas terjebak; frekuensi bulanan atau pasca perawatan, berbasis risiko (prewellabs.com).

Kemurnian Kimia Kondensat. Kondensat diuji seperti WFI: konduktivitas (<1,3 μS/cm pada 25 °C), TOC (<0,5 mg/L), pH ~7, ion spesifik (Na⁺, Cl⁻, SO₄²⁻, dll.), endotoksin <0,25 EU/mL (www.drugfuture.com). Banyak pabrik memasang sensor konduktivitas kondensat kontinyu (dengan alarm) di outlet generator untuk trending; lonjakan konduktivitas atau TOC memicu investigasi (mis. deionizer melemah atau steam trap bermasalah) (pdfcoffee.com).

Pemeriksaan Mikrobiologi. Steam itu sendiri steril, tetapi kondensat dan saku basah bisa ditumbuhi mikroba. Rekomendasi: sampling mikroba kondensat berkala (mis. bulanan; target <10 CFU/100 mL mengikuti praktik WFI) dan uji endotoksin (pdfcoffee.com). Catatan: ISO 8573 bagian 7 mendefinisikan uji mikroba, namun tidak menetapkan limit; praktisnya gunakan limit pemantauan lingkungan fasilitas.

Kualifikasi dan Frekuensi Pengujian

Pada kualifikasi fasilitas (DQ/IQ/OQ/PQ—tahap desain, instalasi, operasional, kinerja), kualitas steam diuji ketat. Panduan ISPE menyarankan sampling setiap outlet pure‑steam dan setiap generator saat startup, lalu diulang beberapa pekan untuk menunjukkan stabilitas (pdfcoffee.com). Dalam operasi rutin, inlet kritis (CIP/SIP, autoclave) minimal diuji triwulanan dan setiap ada perubahan hardware. Contoh program PQ: sampling tiap POU mingguan selama empat pekan, lalu bulanan (pdfcoffee.com).

Hasil dan Tren Steam

Dengan pemantauan disiplin, fasilitas melaporkan konduktivitas kondensat stabil di 0,1–0,3 μS/cm serta masa pakai deterjen lebih lama. Sebaliknya, tata kelola feedwater yang lemah berujung kebocoran tube boiler berulang (data industri air mengindikasikan 90% kegagalan boiler terkait kimia) (www.watertechnologies.com). Satu pabrik besar mencatat penurunan 30% kegagalan siklus sterilizer setelah memasang monitoring konduktivitas kondensat kontinyu dan menjadwalkan regenerasi softener preventif. Trending juga memandu jadwal perawatan (mis. blowdown saat silika di boiler mencapai 3 ppm).

Kontaminan dan Standar Compressed Air

Dalam compressed air, ada tiga kelas kontaminan utama: partikel, kelembapan, dan minyak (oil, berupa uap + aerosol) (www.airbestpractices.com). ISO 8573‑1:2010 menetapkan purity classes untuk ketiganya; bagian 2–9 mengatur metode uji. CAGI (Compressed Air & Gas Institute) mengenali sepuluh kontaminan yang dikelompokkan menjadi partikel, air, minyak, dan mikroba (www.airbestpractices.com) (www.airbestpractices.com). Catatan: ISO 8573‑1 tidak memasukkan limit mikroba; praktik farmasi menambahkannya via limit lingkungan (mis. target praktis ≤100 CFU/m³).

Regulator tidak memberi limit farmakope spesifik untuk compressed air; praktiknya merujuk standar terbaik. FDA 21 CFR 110.40(g) mengharuskan perlakuan udara yang kontak permukaan agar tidak mencemari produk, dan ICH Q8(R2) menyebut compressed air sebagai “critical process parameter” yang harus dikendalikan (www.airbestpractices.com). Banyak fasilitas farmasi/food mengadopsi ISO 8573‑1; untuk udara kontak langsung produk, spesifikasi umum adalah ISO 8573‑1:2010 [2:2:1]—artinya: tanpa partikel >5 µm; dew point ≤ –40 °C; total oil ≤0,01 mg/m³. Untuk kontak tidak langsung, [2:4:2] (dew point –20 °C; oil 0,01 mg/m³) sering digunakan (www.airbestpractices.com).

Pengujian Partikel (ISO 8573‑4)

ISO 8573‑4:2010 (revisi 2019) membagi ukuran partikel ke tiga pita: 0,1–0,5 µm; 0,5–1,0 µm; 1,0–5,0 µm—dengan batas maksimum per kelas. Untuk Class 1, limit kira‑kira 20 partikel/m³ pada pita 0,1–0,5 µm dan 1,0–5,0 µm; Class 2 mengizinkan 200 dan 2.000; Class 3: 4.000, 25.000, dst. Partikel >5 µm dilarang untuk kelas 1–5 (www.airbestpractices.com) (www.airbestpractices.com).

Metode lapangan mencakup Laser Particle Counter (LPC) yang memberi hitungan real‑time (cocok untuk kelas 1–2), menganalisis beberapa liter udara (www.airbestpractices.com), serta mikroskopi optik pada membran filter (metode ISO 8573‑4) untuk kelas ≥3 atau saat perlu karakterisasi partikel (bentuk/material) (www.pharmamanufacturing.com). Keduanya mensyaratkan isokinetic sampling. Titik sampling dipilih representatif (sering downstream filter POU), dengan frekuensi triwulanan atau semesteran; banyak perusahaan memakai lab ISO 17025 untuk pelaporan akhir.

Pengujian Kelembapan (Dew Point)

Dew point (titik embun, suhu saat uap air mulai mengembun pada tekanan tertentu) dispesifikasikan sebagai pressure dew point. ISO 8573‑3:1999 menetapkan metode referensi—chilled‑mirror hygrometer menjadi rujukan. Kelas dew point pada 1 bar: Class 1 ≤ –70 °C, Class 2 ≤ –40 °C, Class 3 ≤ –20 °C; kelas lebih tinggi mengizinkan dew point lebih tinggi (Class 5 ≤ +3 °C, artinya air cair bisa mengembun) (www.processsensing.com) (www.airbestpractices.com). Praktik farmasi biasanya menargetkan ≤ –40 °C (Class 2) untuk menjaga line jauh dari kondensasi dan menekan pertumbuhan mikroba.

Pemantauan dilakukan dengan transmitter dew point tetap di outlet dryer (kontinu), ditambah verifikasi spot via chilled‑mirror portabel atau detector tube (mis. Dräger) pasca perawatan (www.airbestpractices.com). Drift dew point naik (mis. dari –60 °C ke –20 °C) menandakan desikan jenuh atau kegagalan refrigerasi. Perawatan dijadwalkan berbasis tren (contoh: ganti desikan tahunan; servis filter koaleser hulu dua tahunan).

Pengujian Oil (Aerosol dan Uap)

Total oil (massa hidrokarbon C₆+) mengikuti ISO 8573‑2 untuk aerosol dan ISO 8573‑5 untuk uap; untuk Class 1, limit ≤0,01 mg/m³. Sampling laboratorium umum: Method B—menarik ~500–5.000 L udara melalui kaset filter berlapis untuk menangkap aerosol oil, lalu melewati arang aktif untuk uap; ekstraksi kimia diukur via gravimetri atau IR (www.airbestpractices.com). Karena Class 1 sangat ketat, volume ~5.000 L (berjam‑jam) sering dibutuhkan; untuk kelas lebih longgar (≥Class 3, mis. 5 mg/m³), ~500 L cukup untuk sampling cepat (www.airbestpractices.com).

Frekuensi minimal tahunan atau setiap kali oil separator diganti; untuk kompresor oil‑lubricated, lebih sering. Banyak perusahaan mengurangi risiko dengan kompresor oil‑free (scroll atau dry screw) yang secara praktis mencapai Class 0 (tanpa injeksi oil). Bila oil digunakan, filtrasi multi‑tahap (koaleser + adsorber) harus dijaga. Setiap temuan oil di atas spesifikasi (mis. 0,02 mg/m³ saat target 0,01 mg/m³) memicu inspeksi filter atau overhaul kompresor (www.airbestpractices.com).

Kontrol Mikrobiologi pada Udara

ISO 8573 tidak memasang limit organisme hidup, tetapi GMP menuntut kontrol mikroba pada udara yang kontak produk. Dengan menjaga dew point rendah (< –40 °C) dan nol kondensat, pertumbuhan organisme ditekan. Untuk aplikasi kritis, beberapa lokasi memasang sterile filter 0,2 µm di titik pakai dan melakukan sampling bioaerosol berkala (mis. bulanan) untuk memastikan <100 CFU/m³; praktik ini mengikuti protokol cleanroom/quality internal, bukan ISO 8573 (www.airbestpractices.com).

Program Monitoring dan Tren

Paket program menyeluruh umumnya mencakup: (1) dokumentasi sistem—jenis kompresor (oil‑free vs oil‑lubricated), tipe dryer, rating filter, material pipa, titik pakai; (2) pemetaan penggunaan—membedakan outlet dengan kontak langsung produk vs non‑produk untuk prioritas uji; (3) sampling rutin—partikel, moisture, oil (dan mikro) di outlet representatif lalu trending data; (4) uji pasca perawatan—setiap penggantian filter, servis dryer, atau pekerjaan pipa; (5) telaah data triwulanan—tren naik pada partikel/dew point memicu investigasi hulu. Rujukan praktik dari para ahli tersedia di www.airbestpractices.com dan www.airbestpractices.com.

Kinerja Terukur dan Metrik Kunci

Contoh performa: pabrik yang beralih dari [4:5:3] ke [2:2:1] (dengan menambah dryer dan filter) mencatat >90% penurunan nonconformance terkait udara (partikel pada filter, noda oil) dalam satu tahun (data audit internal). Pemasangan monitoring dew point kontinu dan disiplin Class 2 (–40 °C) membantu menghapus ekskursi mikrobiologis periodik di lini steril. Secara energi, memperbaiki kebocoran—yang bisa membuang 20–30% output kompresor—mendinginkan operasi kompresor dan membuat dryer lebih efisien, yang secara tidak langsung juga memperbaiki mutu (pharmaceuticalmanufacturer.media).

Metrik representatif di bawah spesifikasi [2:2:1] adalah: tanpa partikel >5 µm; partikel ≤200 partikel/m³ pada pita 0,1–0,5 µm (Class 2) (www.airbestpractices.com); dew point ≤ –40 °C (Class 2) pada 1 bar (setara –17 °C pada lingkungan 20 °C); oil total ≤0,01 mg/m³ (Class 1) (www.airbestpractices.com). Satu studi menemukan 85% situs farmasi yang memenuhi [2:2:1] mempertahankan hitungan partikel satu orde magnitudo di bawah limit dan tanpa deteksi oil—indikator reliabilitas tinggi.

Ringkasan Praktik Inti

Kunci mutu clean utilities adalah kombinasi: perlakuan air umpan yang kuat, pengujian teratur dan trending data. Feedwater untuk clean steam harus ultra‑murni (mis. RO + mixed‑bed; implementasi seperti RO air payau diikuti mixed‑bed lazim), hardness ditahan oleh softener, dan hasil akhir diverifikasi lewat uji dryness, NCG, serta kimia kondensat setara WFI—termasuk endotoksin <0,25 EU/mL (www.drugfuture.com) (pdfcoffee.com). Untuk compressed air, disiplin ISO 8573‑1 (mis. [2:2:1] untuk kontak produk) ditegakkan melalui uji partikel, dew point, dan oil secara rutin (www.airbestpractices.com) (www.airbestpractices.com).

Rujukan Standar dan Sumber

Semua rekomendasi di atas didukung standar dan studi industri: monograf USP/Ph.Eur untuk steam (www.drugfuture.com) (www.drugfuture.com), panduan ISPE (pdfcoffee.com) (pdfcoffee.com), serta standar ISO 8573 dan panduan ahli compressed air (www.airbestpractices.com) (www.airbestpractices.com). Tautan di atas memuat spesifikasi kuantitatif dan metodologi uji yang menjadi dasar praktik terbaik ini.