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Reinraumklassen
Reinraumklassen definieren, wie sauber ein kontrollierter Bereich sein muss – gemessen an der Anzahl und Größe luftgetragener Partikel pro Kubikmeter Luft. Sie sind keine optionalen Gütemerkmale, sondern regulatorische Vorgaben: Wer in der Pharmaindustrie Arzneimittel herstellt, in der Halbleiterfertigung Chips produziert oder in der Medizintechnik Implantate verpackt, muss die vorgeschriebene Reinraumklasse nachweisbar einhalten und regelmäßig qualifizieren.
Die Klassifizierung erfolgt nach international anerkannten Normen, von denen zwei den Markt dominieren: die ISO 14644-1 mit neun Klassen (ISO 1 bis ISO 9) und der GMP-Leitfaden Annex 1 der EU mit vier Klassen (A bis D). Beide Normen messen Partikelkonzentrationen, unterscheiden sich aber in Bezugsgrößen, Messzeitpunkten und Branchenfokus. FASTER unterstützt Reinraumbetreiber mit dem passenden Gerätesortiment – von der Partikelmessung über Sicherheitswerkbänke und Isolatoren bis zum flexiblen Reinraum.
Reinraumklassen nach ISO 14644-1
Die ISO-Norm 14644-1 ist der internationale Standard zur Klassifizierung von Reinräumen und reinraumtechnisch kontrollierten Umgebungen. Sie wurde vom Technischen Komitee ISO/TC 209 erarbeitet und in Deutschland als DIN EN ISO 14644-1 übernommen. Ihr Fokus liegt ausschließlich auf luftgetragenen Partikeln – mikrobiologische Verunreinigungen sind kein Bestandteil dieser Norm. Daher findet sie ihren Haupteinsatz in der Halbleiterfertigung, der Optik, der Luft- und Raumfahrttechnik sowie in allen Branchen, in denen Partikeln – nicht Keime – die größte Kontaminationsgefahr darstellen.
Die Norm unterteilt Reinräume in neun Klassen, von ISO 1 (extremste Reinheit) bis ISO 9 (weitgehend Umgebungsluft). Die Klassifikation basiert auf der maximal zulässigen Partikelanzahl pro Kubikmeter für definierte Partikelgrößen zwischen 0,1 und 5,0 Mikrometern. Eine mathematische Formel – CN = 10^N × (0,1/D)^2,08 – legt die Grenzwerte fest, wobei N die ISO-Klasse und D die Partikelgröße in Mikrometern beschreibt. Felder ohne Wert in der Tabelle bedeuten, dass diese Partikelgröße für die jeweilige Klasse nicht relevant oder messtechnisch nicht sinnvoll erfassbar ist.
| Klasse | ≥ 0,1 µm | ≥ 0,2 µm | ≥ 0,3 µm | ≥ 0,5 µm | ≥ 1,0 µm | ≥ 5,0 µm |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ISO 1 | 10 | |||||
| ISO 2 | 100 | 24 | 10 | |||
| ISO 3 | 1.000 | 237 | 102 | 35 | ||
| ISO 4 | 10.000 | 2.370 | 1.020 | 352 | 83 | |
| ISO 5 | 100.000 | 23.700 | 10.200 | 3.520 | 832 | |
| ISO 6 | 1.000.000 | 237.000 | 102.000 | 35.200 | 8.320 | 293 |
| ISO 7 | 352.000 | 83.200 | 2.930 | |||
| ISO 8 | 3.520.000 | 832.000 | 29.300 | |||
| ISO 9 | 35.200.000 | 8.320.000 | 293.000 |
ISO Klasse 5 – der pharmazeutische Referenzwert
ISO 5 entspricht dem häufig zitierten früheren US-Standard „Class 100“ und ist der Grenzwert, den die EU GMP Annex 1 für aseptische Arbeitsbereiche (Klasse A) bei 0,5-µm-Partikeln vorschreibt. Mit maximal 3.520 Partikeln ≥ 0,5 µm pro m³ ist ISO 5 für die kritischen Bereiche der Sterilherstellung Maßstab. Isolatoren und biologische Sicherheitswerkbänke der Klasse II erzeugen in ihrem Arbeitsbereich typischerweise ISO-5-Bedingungen.
ISO Klasse 7 und 8 – Hintergrundumgebungen für aseptische Prozesse
ISO 7 (max. 352.000 Partikel ≥ 0,5 µm/m³) entspricht GMP-Klasse C im Betriebszustand, ISO 8 (max. 3.520.000 Partikel) entspricht GMP-Klasse D. Diese Klassen bilden die Hintergrundumgebung für aseptische Prozesse: Die Klasse-A-Werkbank oder der Isolator steht in einem ISO-7- oder ISO-8-Raum, der seinerseits regulatorisch qualifiziert sein muss. Für viele Labore und Produktionsbetriebe ist der Aufbau oder die Nachrüstung auf ISO 7/8 der praktisch relevanteste Schritt zur GMP-Compliance.
Reinraumklassen nach EU GMP Annex 1
Der EU-GMP-Leitfaden Annex 1 „Herstellung steriler Arzneimittel“ (aktuell revidierte Fassung von 2022) definiert vier Reinraumklassen für die pharmazeutische Produktion: A, B, C und D. Im Gegensatz zur ISO-Norm berücksichtigt GMP Annex 1 nicht nur Partikelkonzentrationen, sondern auch mikrobiologische Grenzwerte für Luftkeime, Sedimentationskeime und Oberflächenkeime. Das macht GMP Annex 1 zum maßgeblichen Regelwerk für alle Betriebe, die sterile Arzneimittel, Biologika oder Medizinprodukte herstellen.
Ein zentrales Merkmal von GMP Annex 1 ist die Unterscheidung zwischen Ruhezustand („at rest“ – Anlage betriebsbereit, kein Personal anwesend) und Betriebszustand („in operation“ – Anlage in Betrieb mit Personal). Diese Differenzierung ist entscheidend, weil Menschen die größte Partikelquelle in einem Reinraum sind: Eine Klasse-B-Umgebung hat im Ruhezustand dieselben Partikelgrenzwerte wie Klasse A, im Betrieb aber erheblich höhere.
Reinraumklassen nach GMP-Leitfaden Annex 1, maximal erlaubte Partikelzahl pro m³
| Klasse | Ruhezustand ≥ 0,5 µm | Ruhezustand ≥ 5 µm | Betriebszustand ≥ 0,5 µm | Betriebszustand ≥ 5 µm |
|---|---|---|---|---|
| A | 3.520 | 20 | 3.520 | 20 |
| B | 3.520 | 29 | 352.000 | 2.900 |
| C | 352.000 | 2.900 | 3.520.000 | 29.000 |
| D | 3.520.000 | 29.000 | nicht festgelegt | nicht festgelegt |
Klasse A – die kritische Zone
Klasse A ist die höchste Reinheitsstufe nach GMP Annex 1 und gilt für lokale Zonen mit höchstem Risiko, z. B. die unmittelbare Füllöffnung eines Behälters oder den Arbeitsbereich einer biologischen Sicherheitswerkbank. Die Partikelgrenzwerte sind sowohl im Ruhe- als auch im Betriebszustand identisch und entsprechen ISO 5. Klasse-A-Bedingungen werden typischerweise durch laminare Strömung – entweder in einer Werkbank oder in einem Isolator – erzeugt. Mikrobiologisch gelten äußerst strenge Grenzwerte: weniger als 1 KBE/m³ Luft.
Klasse B – die Hintergrundumgebung für aseptische Prozesse
Klasse B bildet die direkte Umgebung für Klasse-A-Bereiche bei aseptischer Herstellung ohne Schutzsystem. Sie ist im Ruhezustand identisch mit Klasse A (ISO 5), erlaubt im Betriebszustand aber bis zu 352.000 Partikel ≥ 0,5 µm/m³ (ISO 7). Dieser Sprung verdeutlicht, wie stark Bedienpersonal die Partikelbelastung erhöht. Bei Einsatz von Isolatoren kann der umgebende Reinraum unter bestimmten Voraussetzungen auf Klasse-C-Niveau abgesenkt werden – ein wesentlicher Kostenvorteil von Isolatorsystemen.
Klasse C und D – weniger kritische Bereiche
Klasse C (ISO 7 im Ruhezustand) dient als Hintergrundumgebung für weniger kritische Schritte der aseptischen Herstellung – etwa für Lösungen, die noch sterilfiltriert werden. Klasse D (ISO 8 im Ruhezustand) gilt für Bereiche, in denen unkritische Arbeitsgänge wie das Reinigen von Ausrüstung oder das Lagern von Ausgangsmaterialien stattfinden. Für den Betriebszustand in Klasse D legt GMP Annex 1 keine festen Partikelgrenzwerte fest – eine risikobasierte Bewertung ist hier gefordert.
ISO 14644-1 und GMP Annex 1 im Vergleich – was sind die Unterschiede?
Eine häufige Frage in der Praxis: Entspricht ISO 5 der GMP-Klasse A? Die Antwort ist: teilweise. Was die Partikelgrenzwerte bei 0,5 µm angeht, sind ISO 5 und GMP-Klasse A identisch – 3.520 Partikel/m³. GMP Annex 1 geht jedoch über die reine Partikelzählung hinaus und stellt zusätzliche Anforderungen an mikrobiologische Grenzwerte, Luftströmungsprofile, Raumdruckgefälle, Personalverhalten und Dokumentation. ISO 14644-1 definiert keine mikrobiologischen Grenzwerte.
Ein weiterer wesentlicher Unterschied betrifft den Anwendungsbereich: ISO 14644-1 ist branchenneutral und gilt für jeden Reinraum, unabhängig von der Industrie. GMP Annex 1 ist speziell auf die Herstellung steriler Arzneimittel zugeschnitten und enthält darüber hinaus Anforderungen an Qualifizierung, Validierung, Prozesskontrollen und Abweichungsmanagement, die über eine reine Raumklassifizierung weit hinausgehen. Für pharmazeutische Betriebe in der EU ist GMP Annex 1 verbindlich – ISO 14644-1 kann zusätzlich als technisches Messinstrument herangezogen werden, ersetzt GMP Annex 1 aber nicht.
Wie werden Reinraumklassen gemessen und klassifiziert?
Die Klassifizierung eines Reinraums erfolgt durch Partikelmessung mithilfe optischer Partikelzähler. Diese Geräte erfassen die Größe und Anzahl der Partikel in Echtzeit auf Basis von Lichtstreuung. ISO 14644-1 legt sowohl die Mindestanzahl der Messpunkte (abhängig von der Raumgröße) als auch die statistische Auswertungsmethode fest. Die Messung muss im Ruhezustand und – nach GMP Annex 1 – auch im Betriebszustand erfolgen.
Für eine valide Klassifizierung müssen zudem die Luftwechselrate, das Druckgefälle gegenüber angrenzenden Räumen und die Luftströmungsprofile dokumentiert sein. Periodische Requalifizierungen – in der Regel jährlich – stellen sicher, dass die Klasse dauerhaft eingehalten wird. FASTER bietet Partikelmessgeräte für die laufende Überwachung sowie Beratung zur korrekten Platzierung der Messpunkte.
In welchen Branchen sind Reinraumklassen besonders relevant?
Reinraumklassen sind keine Pharmaspezialität – sie gelten in jeder Branche, in der Produkte durch Partikel, Keime oder chemische Kontamination beschädigt oder gefährdet werden können. Am strengsten sind die Anforderungen in der Herstellung steriler Arzneimittel, Biologika und Medizinprodukte: Hier ist GMP Annex 1 mit seinen Klassen A bis D verbindlich, und Abweichungen können direkt zu Behördenmaßnahmen und Produktrückrufen führen.
In der Halbleiterfertigung und Mikrosystemtechnik gelten die strengsten Anforderungen nach ISO 14644-1 – ISO-1- bis ISO-3-Bedingungen, die in der Pharmawelt keine Entsprechung haben. Auch die Luft- und Raumfahrttechnik, Optik und Photonik, Medizintechnik, Lebensmittelproduktion (HACCP-Reinräume) und Forschungslabore für Zelltherapie und Gentherapie stellen spezifische Reinraumanforderungen, die sich in ISO- oder GMP-Klassen ausdrücken lassen.
Häufige Fragen zu Reinraumklassen
Was ist der Unterschied zwischen ISO 14644-1 und GMP Annex 1?
ISO 14644-1 klassifiziert Reinräume ausschließlich nach luftgetragenen Partikeln und ist branchenneutral (ISO 1 bis ISO 9). GMP Annex 1 gilt spezifisch für die Herstellung steriler Arzneimittel, umfasst vier Klassen (A bis D) und berücksichtigt neben Partikeln auch mikrobiologische Grenzwerte, Luftströmungsprofile, Personalverhalten und Dokumentationspflichten. Für pharmazeutische Betriebe in der EU ist GMP Annex 1 verbindlich – ISO 14644-1 kann ergänzend als Messtechnik-Referenz genutzt werden.
Welcher ISO-Klasse entspricht GMP-Klasse A, B, C und D?
GMP-Klasse A entspricht ISO 5 (max. 3.520 Partikel ≥ 0,5 µm/m³) – sowohl im Ruhe- als auch im Betriebszustand. GMP-Klasse B entspricht im Ruhezustand ebenfalls ISO 5, im Betriebszustand ISO 7. GMP-Klasse C entspricht ISO 7 im Ruhezustand und ISO 8 im Betrieb. GMP-Klasse D entspricht ISO 8 im Ruhezustand; für den Betriebszustand sind keine Partikelgrenzwerte festgelegt.
Wie häufig muss ein Reinraum klassifiziert werden?
Nach ISO 14644-2 müssen Reinräume regelmäßig requalifiziert werden. Bei ISO-Klassen 5 und schlechter (6–9) ist eine jährliche Klassifizierung vorgeschrieben. Für ISO 1–4 gelten halbjährliche Intervalle. GMP Annex 1 fordert zusätzlich eine kontinuierliche Umgebungsüberwachung (Environmental Monitoring) während des Betriebs sowie periodische Requalifizierungen. Bei Änderungen an der Anlage, nach Wartungsarbeiten oder nach Abweichungen ist eine außerplanmäßige Requalifizierung vorgeschrieben.
Kann ein Isolator die Anforderungen an die Hintergrundumgebung reduzieren?
Ja – und genau das ist einer der Hauptvorteile von Isolatoren gegenüber offenen Klasse-A-Zonen. Wenn ein valider GloveFAST-Isolator eingesetzt wird, der intern ISO-5-/Klasse-A-Bedingungen gewährleistet, erlaubt GMP Annex 1 (Revision 2022) die Absenkung der Hintergrundumgebung auf Klasse C – statt Klasse B bei offenen aseptischen Prozessen. Das reduziert Investitions- und Betriebskosten erheblich, da Klasse-B-Räume sehr aufwändig in Bau, Betrieb und Qualifizierung sind.
Wie werden Reinraumklassen gemessen – und was brauche ich dafür?
Die Klassifizierung erfolgt mit optischen Partikelzählern, die Partikel per Lichtstreuung erfassen. ISO 14644-1 schreibt Mindestanzahl von Messpunkten (abhängig von der Raumfläche), Mindest-Messvolumen und statistische Auswertung vor. Zusätzlich sind Messungen im Ruhe- und Betriebszustand erforderlich. FASTER bietet geeignete Partikelmessgeräte für die laufende Reinraumüberwachung sowie Beratung zur korrekten Messpunktplanung nach ISO 14644-1.
Welche FASTER-Produkte sind für GMP-Klasse A geeignet?
GMP-Klasse A erfordert ISO-5-Bedingungen mit laminarer Luftströmung und HEPA-H14-Filterung. FASTERs SafeFAST-Sicherheitswerkbänke (Klasse II) und GloveFAST-Isolatoren erzeugen diese Bedingungen in ihrem Arbeitsbereich. Isolatoren sind dabei die bevorzugte Lösung nach GMP Annex 1 (2022), da sie zusätzlich die Hintergrundumgebung auf Klasse C absenken können. Alle Geräte sind mit IQ/OQ-Qualifikationsdokumentation lieferbar.
