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制药用纯水系统技术

2011-11-02

  制药用纯水系统技术

  水是药物生产中用量最大、使用最广的一种基本原料,用于生产过程及药物制剂的制备,制药用水是制药业的生命线。随着科学技术的不断进步,有关制药用水的制备技术也发生了革命性的改变。在世界许多发达国家如美国,注射用水(Water for Injection WFI)必须由蒸馏工艺制备这一局限早已被突破,技术更先进、更节能、品质更稳定可靠的高纯水(Highly Purified Water HPW)及其制备工艺早在1975年已经得到正式确认(美国药典第19版:USP19)。现在,美国药典已经在其连续7个版本中明确确认了反渗透(RO)为基础的HPW工艺可以作为制取注射用水的法定工艺,并且,历经数十年的医药实践,HPW注射用水生产技术被证明是最先进、可靠的方法之一,以至于在美国的药物技术25条中,反渗透方法是最常用的注射用水生产工艺。由于HPW符合甚至超过WFI的各项理化参数指标,自2002年6月起正式被欧洲认可为第三水质级别。今天,以RO为基础的HPW已经为代表医药先进技术的世界主要发达国家所确认,成为医用纯化水的标准制备方法之一。

  原水水质

  制药用水的设备适用于进水水质要求为符合中华人民共和国国家标准GB5749-85《生活饮用水卫生标准》的原水,可以是市政自来水或满足要求的其它水源。

  制药工艺用水分类和水质标准

  制药水制备系统遵循模块化设计理念,以预处理、氧化消毒、多介质过滤、RO反渗透、UV消毒、EDI连续去离子和储存外输等功能单元为基础,在设计、制造、调试过程中将普罗名特先进的技术、精湛的工艺和严格的质量控制贯彻到每个功能单元;最终产水装置根据其用水标准的不同,经由各功能模块优化组合而成,从而保证了整个系统的高性能与高质量,使产成水完全达到或超过纯化水和注射用水的水质标准。

  医疗过程用水的主体为纯化水和注射用水,其用途和水质要求在国家药典中有严格规定,参见表1、2、3

  纯化水、注射用水系统是由模块化水处理设备、清洗与产成水存储设备、分配泵及管网等组成的。以下描述为水处理系统设备为主,

  制药用纯水系统流程图如下:

  设备描述

  1.预处理系统

  预处理系统通常包括石英砂过滤器,活性炭过滤器,必要时还可以采用软化器,各设备能够自动进行臭氧水反冲洗,自动排放;辅助设备有自动加药系统,臭氧发生投加系统。

  其主要功能:保证在不同的进水情况,使得二级RO系统获得一个稳定、合格的的进水水质。

  二级RO系统

  二级RO系统主要包含保安过滤器,高压泵,反渗透膜堆系统。

  2.1 一级和二级RO的保安过滤器

  制药用纯水经过预处理系统后,待处理水在经高压泵进入RO膜之前,要进入保安过滤器进一步处理。 一段保安过滤器的过滤精度为5微米;二段RO为3微米。使得大于5微米的颗粒不至于进入后续单元,保证为后续RO系统提供一个稳定安全的进料水,从而起到对高压泵和膜的安全保护。

  2.2 一级和二级高压泵系统

  入口采用低压保护,出口采用高压保护。高压泵采用高效率的离心水泵。

  2.3 RO膜系统

  采用美国海德能公司的TFC膜脱除原水中的盐分,系统脱盐率>=99.0%。

  一级和二级反渗透纯水冲洗系统和化学清洗系统

  一级和二级膜堆设置冲洗和化学清洗系统。先将清洗水箱用纯化水加注至预定水位。在膜系统的工作过程中,高浓度的难溶盐和其他被截留的杂质会在膜表面形成一浓度层,在正常工作条件下,由于浓缩盐水的不断冲刷,在形成沉淀或结垢之前可以流出膜表面排走。当系统故障停机时或运行中,为了防止在膜表面形成沉淀,应及时用产品水自动冲洗、排挤膜内和不锈钢管道中的浓盐水,使膜和管道完全浸泡在产品水中,防止因自然渗透造成的膜损坏;冲洗还可以带走部分污垢,形成对膜和装置的有效保养。

  当系统运行的性能明显下降,通过冲洗已经不能够恢复或接近原来的性能时,必须进行化学清洗,按照合适的化学药剂配方和相应的运行程序,在计算机控制下进行。

  纯化水储罐(不在设备范围内)

  设有液位控制,同时

  ①采用316L不锈钢制作,内壁电抛光并作钝化处理;

  ②贮水罐上安装0.2μm疏水性的通气过滤器(呼吸器),并可以臭氧水消毒;

  ③能经受至少121℃高温蒸汽的消毒;

  ④排水阀采用不锈钢隔膜阀;

  储罐容积取决于实际用水工况。

  EDI单元

  4.1 输水泵

  纯化水输送泵

  ① 采用316L不锈钢(浸泡部分),电抛光钝化处理;

  ② 卫生夹头作连接件;

  ③ 润滑剂采用纯化水;

  ④ 可完全排除积水。

  紫外线灯

  由于紫外线激发的255nm波长的光强与时间成反比,要求有记录时间的仪表和光强度仪表,其浸水部分采用316L不锈钢,石英灯罩应可拆卸。

  注射水储罐

  设有液位控制,同时

  ① 采用316L不锈钢制作,内壁电抛光并作钝化处理;

  ② 贮水罐上安装0.2μm疏水性的通气过滤器(呼吸器),并可以臭氧水消毒;

  ③ 能经受至少121℃高温蒸汽的消毒;

  ④ 排水阀采用不锈钢隔膜阀;

  储罐容积取决于实际用水工况。

  管路及分配系统(不在设备范围内)

  管路分配系统的水在管路中能连续循环,并能定期清洁和消毒。

  ① 采用316L不锈钢管材内壁电抛光作钝化处理;

  ② 管道采用热溶式氩弧焊焊接,或者采用卫生夹头分段连接;

  ③ 阀门采用不锈钢或聚四氟乙烯隔膜阀,卫生夹头连接;

  ④ 管道有一定的倾斜度,便于排除存水;

  ⑤ 管道采取循环布置,回水流入贮罐;

  ⑥ 管路用清洁蒸汽消毒,消毒温度121℃;或臭氧水消毒。

  热交换器

  热交换器用于加热或冷却注射用水,或者作为清洁蒸汽冷却凝用。其基本要求如下:

  ① 采用316L不锈钢制;

  ② ②按卫生要求设计;

  ③ ③电抛光和钝化处理;

  ④ 可完全排除积水。

  典型医药用纯水制备工艺流程

  · 原水-原水加压泵-多介质过滤器-活性炭过滤器-软水器-精密过滤器-第一级反渗透 -PH调节-中间水箱-第二级反渗透(反渗透膜表面带正电荷)-纯化水箱-纯水泵-紫外线杀菌器- 微孔过滤器-用水点 推荐新工艺

  · 原水-原水加压泵-多介质过滤器-活性炭过滤器-软水器-精密过滤器-一级反渗透 设备-中间水箱-中间水泵-离子交换器-纯化水箱-纯水泵-紫外线杀菌器-微孔过滤器-用水点 传统工艺

  · 原水-原水加压泵-多介质过滤器-活性炭过滤器-软水器-精密过滤器-一级反渗透机-中间水箱-中间水泵-EDI系统-纯化水箱-纯水泵-紫外线杀菌器-微孔过滤器-用水点 新工艺

  GMP认证制药用水要求

  一:GMP对制药用水制备装置的要求

  1、结构设计应简单、可靠、拆装简便。

  2、为便于拆装、更换、清洗零件,执行机构的设计尽量采用的标准化、通用化、系统化零部件。

  3、设备内外壁表面,要求光滑平整、无死角,容易清洗、灭菌。零件表面应做镀铬等表面处理,以耐腐蚀,防止生锈。设备外面避免用油漆,以防剥落。

  4、制备纯化水设备应采用低碳不锈钢或其他经验证不污染水质的材料。制备纯化水的设备应定期清洗,并对清洗效果验证。

  5、注射用水接触的材料必须是优质低碳不锈钢(例如316L不锈钢)或其他经验证不对水质产生污染的 材料。制备注射用水的设备应定期清洗,并对清洗效果验证。

  6、纯化水储存周期不宜大于24小时,其储罐宜采用不锈钢材料或经验证无毒,耐腐蚀,不渗出污染离子的其他材料制作。保护其通气口应安装不脱落纤维的疏水性除菌滤器。储罐内壁应光滑,接管和焊缝不应有死角和沙眼。应采用不会形成滞水污染的显示液面、温度压力等参数的传感器。对储罐要定期清洗、消毒灭菌,并对清洗、灭菌效果验证。

  7、制药用水的输送

  1)纯化水和制药用水宜采用易拆卸清洗、消毒的不锈钢泵输送。在需用压缩空气或氮气压送的纯化水和注射用水的场合,压缩空气和氮气须净化处理。

  2)纯化水宜采用循环管路输送。管路设计应简洁,应避免盲管和死角。管路应采用不锈钢管或经验证无毒、耐腐蚀、不渗出污染离子的其他管材。阀门宜采用无死角的卫生级阀门,输送纯化水应标明流向。

  3)输送纯化水和注射用水的管道、输送泵应定期清洗、消毒灭菌,验证合格后方可投入使用。

  8、压力容器的设计,须由有许可证的单位及合格人员承担,须按中华人民共和国国家标准《钢制压力容器》(GB150-80)及"压力容器安全技术监察规程"的有关规定办理。

经典工程案例