Получение воды очищенной и воды для инъекций в промышленных условиях
ГОУ ВПО «Орловский государственный университет»
Медицинский институт
Кафедра фармакологии, клинической фармакологии и фармации
Зав. кафедрой Лебедев А.В.
Курсовая работа
Получение воды очищенной и воды для инъекций в промышленных условиях
Подготовил: Фатеева Д.В.
студентка V курса 10 группы
Поверил: доцент, д.ф.н.
Швец Г.И.
Орел-2010
Содержание
Введение
1. Нормативные документы, регламентирующие производство и контроль качества воды. Термины и определения
2. Типы воды
3. Загрязнение питьевой воды
4. Процессы, применяемые при очистке воды
5. Схемы очистки воды
6. Схемы получения воды очищенной
7. Схемы и аппараты получения воды для инъекций
8. Хранение воды очищенной и воды для инъекций
9. Системы распределения воды очищенной и воды для инъекций
10. Контроль систем получения, хранения и распределения воды очищенной и воды для инъекций
11. Валидация системы
Заключение
Список используемой литературы
Приложение
Введение
Вода - бесцветная прозрачная жидкость без вкуса и запаха. Такое определение нам дает Государственная Фармакопея, но для производства лекарственных средств этого мало. Вода бывает различного вида качества, все зависит от способа ее производства в условиях фармацевтического предприятия.
В данной курсовой работе мы рассмотрим:
· нормативные документы, регламентирующие производство и контроль качества воды;
· типы воды;
· возможные виды загрязнения питьевой воды;
· способы получения и очистки различных типов вод;
· хранение.
1. Нормативные
документы, регламентирующие
Данным документом регламентируются методы приготовления и хранения воды очищенной и воды для инъекций, а также контрольные процедуры в соответствии с требованиями, изложенными в следующих документах:
1. «Правила организации
производства и контроля
2. «Производство и контроль медицинских иммунобиологических препаратов для обеспечения их качества». Санитарные правила (СП) 3.3.2.015-94. Утверждено постановлением Госкомсанэпиднадзора России от 12.08.94г. М, 1994г., 48с.
3. «Организация и контроль
производства лекарственных
4. Государственная Фармакопея изд. XI, вып. 2, стр. 183, 193.
5. Фармакопейная статья ФС 42-2619-97 «Вода очищенная».
6. Фармакопейная статья ФС 42-2620-97 «Вода для инъекций».
7. СанПиН 2.1.4.559-96. «Питьевая
вода. Гигиенические требования
к качеству воды
8. «Методы санитарно-
9.Вода очищенная - вода,
соответствующая требованиям
10. Вода для инъекций - вода, соответствующая требованиям фармакопейной статьи ФС 42-2620-97.
11. Вода питьевая - вода, соответствующая требованиям СанПиН 2.1.4.559-96.
12. Пирогены - вещества вызывающие
повышение температуры при
13. Уровень тревоги - значение
контролируемого параметра,
14. Уровень действия - значение
контролируемого параметра,
15. Биопленка - совокупность
микроорганизмов в среде, в
которой мало питательных
16. Санация - совокупность
процедур очистки и
17. Стандартная операционная
инструкция - инструкция по проведению
определенного процесса, одобренная
ОБТК и главным инженером или
ОТК и отделом гарантии
18. Валидация - оценка и
документированное
19. Установочная характеристика
- документ, подтверждающий соответствие
фактической характеристики
20. Операционная характеристика
- документ, подтверждающий то, что
оборудование, включенное в процесс,
соответствует установочной
21. Эксплуатационная
2. Типы воды
Вода при производстве лекарственных средств широко используется в качестве компонента продукта, самого продукта, сырья, а также в качестве моющего агента (компонента моющего агента) для тары и оборудования. Ввиду особых требований к чистоте продукции, вода, используемая в производстве, должна контролироваться как на содержание примесей, так и по микробиологическим показателям.
Поскольку вода может использоваться на разных стадиях производства и в различных целях, существует несколько типов воды, отличающихся по требованиям к ее чистоте. Соответственно различаются и методы очистки и используемое оборудование.
Для разных продуктов требуется
различное качество воды. Для парентеральных
препаратов требуется очень чистая
вода, в которой отсутствуют
Вода питьевая. Источником питьевой воды, как правило, является местный водопровод. Питьевая вода используется на первой стадии мойки оборудования и посуды, а также для получения других типов воды (очищенной, для инъекций). Питьевая вода может использоваться при первоначальной обработке посуды, а также на ранних стадиях производства.
Вода очищенная. Воду очищенную получают из воды питьевой путем различных операций (или их комбинаций): дистилляции, ионообмена, обратного осмоса, фильтрации и др.
Вода очищенная применяется для конечного ополаскивания посуды и оборудования, а также в производстве препаратов наружного применения. В производстве инъекционных и инфузионных препаратов вода очищенная может использоваться на первых стадиях подготовки оборудования и емкостей, например, для мойки ампул.
Вода для инъекций. Воду для инъекций получают из воды очищенной путем дистилляции, обратного осмоса или ионообмена.
Вода для инъекций применяется
для конечного ополаскивания
посуды и оборудования перед стерилизацией
и при приготовлении
3. Загрязнения питьевой воды
Механические и коллоидные частицы. 1,0 мкм и могут быть как органическими, так и неорганическими. Коллоиды могут повреждать мембраны установок обратного осмоса и увеличивать удельную электрическую проводимость воды.
Содержание песка, ила, глины и других механических частиц вызывает помутнение воды. Механические частицы могут забивать клапаны, фильтры тонкой очистки и повреждать мембраны обратного осмоса. Коллоидные частицы имеют размер 0,01 - коллоидных частиц может быть определено весовым методом.
Растворенные неорганические вещества. Силикаты, хлориды, бикарбонаты, сульфаты, фосфаты и ионы металлов представляют собой анионы (отрицательно заряженные ионы) и катионы (положительно заряженные ионы). Их остаточная суммарная концентрация в очищенной воде оценивается по удельной электрической проводимости (или сопротивлению) воды.
Растворенные неорганические газы. В очищенной воде чаще всего встречается растворенный в воде углекислый газ в виде слабой угольной кислоты и кислород. Содержание диоксида углерода в очищенной воде оценивается по цветной реакции с дифениламином. Кислород может вызывать коррозию металлических поверхностей. Для его определения могут быть использованы элементные анализаторы. Большая часть растворенных газов удаляется ионообменной смолой.
Растворенные органические вещества. Органические вещества - это продукты разложения остатков растений и животных, а также продукты жизнедеятельности человека. Это могут быть белки, спирты, хлорамин и остатки пестицидов, гербицидов и детергентов. Для определения общего углерода может быть использован персульфатный анализатор.
Микроорганизмы. В воде могут встречаться бактерии, грибы, простейшие водоросли и вирусы. Количество микроорганизмов оценивается с помощью культивирования проб и измеряется количеством колониеобразующих единиц на миллилитр воды. Для обеззараживания водопроводной воды обычно используют хлорирование. Микробиологическую чистоту питьевой воды оценивают по МУК 4.2.671-97. Микробиологическую чистоту воды очищенной и воды для инъекций оценивают по ГФ XI, вып.2, с. 193.
Бактериальные эндотоксины. Бактериальные эндотоксины представляют собой липополисахариды клеточных стенок и являются одним из факторов, обуславливающих пирогенность воды. Пирогены вызывают лихорадку при введении млекопитающему.
Пирогенность определяют по ГФ XI, вып.2, с. 183 введением пробы кролику и наблюдением за температурой его тела. Эндотоксины определяют с помощью LAL.-теста по ВФС 42-2960-97 «Определение содержания бактериальных эндотоксинов».
4. Процессы, применяемые при очистке воды
Подогрев и термостатирование. Поддержание температуры воды в заданных пределах особенно важно при наличии в схеме стадии обратного осмоса. При низких температурах пропускная способность мембраны существенно снижается. Вода высокой температуры может растворять смолы умягчителей.
Оборудованием этой стадии могут быть теплообменники с применением одного из видов энергоносителей (пар, газ, электричество, вода). Автоматическая схема должна обеспечивать поддержание температуры в заданных пределах. Поверхность, соприкасающаяся с водой не должна ухудшать ее качество. Температура воды измеряется температурными датчиками.
Грубая фильтрация. Грубая фильтрация позволяет удалять из воды частицы размером более SO-100 мкм.
В качестве оборудования для грубой фильтрации используются фильтры с песчаной набивкой. Выбор сорта песка зависит от результатов анализа воды с учетом сезонных изменений. Фильтр периодически промывается. Исправность фильтра контролируется разностью давления воды до и после фильтра.
Умягчение. Умягчение позволяет понизить жесткость воды за счет удаления ионов кальция и магния. Умягчение позволяет значительно снизить содержание ионов перед подачей воды для очистки на ионообменники и мембраны обратного осмоса.
В качестве оборудования на этой стадии могут служить автоматические умягчители, работающие на принципе замены ионов кальция и магния ионами натрия. Умягчители периодически регенерируются раствором хлорида натрия. Исправность работы умягчителя можно контролировать периодическим измерением жесткости воды на входе и на выходе.
Фильтрация через угольный фильтр. Фильтрация через угольный фильтр позволяет снизить концентрацию органических веществ и хлора.
Используются стандартные
патронные фильтры с
Обратный осмос. На стадии обратного осмоса вода очищается от органических соединений и солей. Удаление примесей происходит за счет пропускания воды через полупроницаемую мембрану при давлении, превышающем осмотическое. Для увеличения эффективности процесса используется тангенциальная подача воды к поверхности мембраны при рециркуляции. Оборудование представляет собой системы мембран. Мембраны имеют размеры пор 0,0005 - 0,001 мкм.
Контроль систем обратного осмоса осуществляется измерением удельной электрической проводимости воды на выходе из системы.
Ультрафиолетовое облучение. Фотохимическое окисление воды ультрафиолетовыми лучами с длинами волн 185 и 245 нм может устранять следы органических соединений и убивать микроорганизмы в воде. Ультрафиолетовое облучение с длиной волны 254 нм может быть использовано также и для предотвращения размножения бактерий в резервуарах для хранения воды.
Оборудование представляет собой лампы ультрафиолетового свечения. Правильность работы ламп контролируется по их излучающей способности.
Ультрафильтрация. Ультрафильтрация предназначена для удаления из воды пирогенов и других растворенных органических веществ, молекулярная масса которых превышает 10 000.
Оборудование представляет
собой системы мембран. Ультрафильтрационные
мембраны имеют диаметр пор 0,001 -
0,05 мкм. Вещества, задерживаемые
Правильность работы системы контролируется по разности давления воды до и после мембран.
Дистилляция. В процессе дистилляции вода переводится в пар и обратно в жидкую фазу, при этом происходит отделение примесей. Дистилляция является наиболее эффективным методом очистки воды для разных целей. В качестве оборудования на этой стадии используются одно- или многокорпусные дистилляторы. Наиболее эффективны многокорпусные установки. В них вода последовательно перегоняется через несколько колонн (обычно от 3-х до 8-ми). Исходная вода проходит в противотоке с конденсатом и поэтапно нагревается на каждой ступени. Одновременно с этим охлаждается и конденсируется дистиллят, что приводит к значительной экономии энергии.
Дистилляционная установка
должна согласовываться с резервуаром
для хранения воды, т.е. включаться и
выключаться в зависимости от
уровня в резервуаре. Должен осуществляться
непрерывный автоматический контроль
качества дистиллята по удельной электрической
проводимости. При неудовлетворительном
качестве дистиллят должен быть возвращен
на повторную обработку. В случае
устойчивого
Микрофильтрация. Микрофильтрация позволяет удалить из воды мелкие частицы и микроорганизмы. Фильтр с диаметром отверстий 2-3 мкм используется перед мембранами обратного осмоса и ультрафильтрации. Фильтр с диаметром отверстий 0,22 мкм используется в конце системы получения воды для инъекций и в системах распределения с целью предотвращения механической и микробиологической контаминации.
4.10. Деионизация. Деионизация позволяет очистить воду от ионов - заряженных частиц. Оборудование для деионизации представляет собой колонки с ионообменной смолой. Различаются деионизаторы раздельного действия (катионо - анионообменники) и смешанного действия.
Контроль правильности работы деионизаторов осуществляется измерением удельной электрической проводимости воды на выходе из системы.
5. Схемы очистки воды
Для получения воды очищенной
и воды для инъекций применяются
последовательные многоступенчатые схемы.
При выборе конкретной схемы необходимо
учитывать результаты анализа исходной
воды и имеющееся в наличии
оборудование. Следует отметить, что
в зависимости от конкретных условий,
можно применять процессы, не упомянутые
в этой главе. Главное, чтобы в
результате полученная вода соответствовала
требованиям действующих
Схема получения любого типа воды, а также любые изменения в ней должны пройти валидацию.
6. Схемы получения воды очищенной
На практике применяются 3 схемы получения воды очищенной. За исходную воду принимается вода из местного водопровода.
Схема 6.1 включает следующие процессы: грубая фильтрация, умягчение, фильтрация через угольный фильтрдистилляция. При выборе схемы 6.1. требуются большие капитальные затраты. Расход энергоносителей значительно больше, чем в других вариантах.
Выбор схемы 6.1. может быть
целесообразен в случае, если предприятие
уже имеет в наличии свободный
дистиллятор и достаточное
Схема 6.2 включает следующие процессы: фильтрация через угольный фильтр, деионизация, грубая фильтрация, умягчение.
При выборе схемы 6.1.2. требуются наименьшие капитальные затраты. Расходы энергоносителей невелики. Однако в эксплуатации часто возникают трудности в связи с необходимостью регенерации ионообменников кислотами и щелочами.
Схема 6.3 включает следующие процессы: подогрев и термостатирование, грубая фильтрация, умягчение, фильтрация через угольный фильтр, фильтрация через фильтр с диаметром отверстий 3 мкм, обратный осмос.
Схема 6.3. наиболее оптимальна. При этом не требуются большие капитальные затраты. Оборудование не требует частой регенерации. Эксплуатационные расходы невысоки.
7. Схемы получения воды для инъекций
За исходную воду принимается вода очищенная.
Схема 7.1. заключается в
одном процессе - дистилляции. Выбор
схемы является наилучшим. Дистилляция,
как метод получения воды для
инъекций рекомендуется всеми
Схема 7.2. включает процесс
обратного осмоса. Используя сочетание
схем 6.1. и 6.2. можно получить систему
получения воды для инъекций из водопроводной
воды. На практике это реализуется
в использовании
Схема 7.3. включает комплекс процессов: деионизация, фильтрация через фильтр с диаметром отверстий 0,22 мкм.
Исходная вода для схемы 7.3. должна быть приготовлена по схемам 6.1. или 6.3. Выбор схемы позволяет экономить как капитальные, так и эксплутационные затраты.
Воду для инъекций можно
получить на установках типа Milli-Q, в
которых используется сочетание
схем 6.1. и 6.3, что позволяет получить
высокоочищенную апирогенную
В промышленных условиях воду для инъекций получают из деминерализованной воды, т.е. освобожденной от нежелательных катионов и анионов. Для получения апирогенной воды необходимо удалить микроорганизмы и пирогенные вещества - это продукты жизнедеятельности и распада микроорганизмов , микробные клетки будут удаляться при перегонке в виде капельной фазы , что проводиться разными способами :
1. например, центробежный способ улавливания капельной фазы в аквадистилляторе «Финн - аква»;
2. в термокомпрессионном
аквадистилляторе капельная
3. в трехступенчатом
Для этого используют следующие аппараты : дистиллятор « Финн - аква», «термокомпрессионные аквадистилляторы», трехступенчатые горизонтальные аквадистилляторы.
Аквадистиллятор «Финн - аква» (рис .1). Принцип работы: деминерализованная вода подается через регулятор давления (1) в конденсатор - холодильник (2) ,проходит теплообменники камер (3), нагревается в зону испарения (5). Здесь вода нагревается с помощью системы трубок, обогреваемых паром изнутри, до кипения. Создается интенсивный поток пара, который направляется во второй корпус, а капли с помощью центробежной силы прислоняются к стенкам и стекают вниз. Корпус 1 обогревается техническим паром, который выводится в линию технического конденсата.
Избыток деминерализованной
воды через трубку (6) подается из корпуса
(1) в корпус (2) и (3).Вода из корпуса 2 по
трубе 7 и корпуса 3 по трубе 8 поступает
в холодильник - конденсатор (2), а
потом в специальный
1) образующемуся потоку
пара придают спиралеобразное
вращательное движение с
2) в установке питающая вода подается снизу вверх;
3) дистиллят охлаждается
в теплообменнике 9 до температуры
80-90С, что предотвращает
Рис. 1. Аквадистиллятор «Финн-аква».
Условные обозначения: 1- регулятор давления; 2- конденсатор-холодильник; 3 - теплообменники трех корпусов камер предварительного нагрева; 4- парозапорное устройство линии технического конденсата; 5- система трубок теплообменников (зона испарения); 6 - трубы для подачи избытка воды в испаритель следующего корпуса; 7-труба для слива конденсата в конденсатор-холодильник; 8 - труба для поступления вторичного пара в холодильник 2 ; 9 - специальный теплообменник для дистиллята.
Термокомпрессионный аквадистиллятор (рис. 2). Принцип работы состоит в следующем: деминерализованная вода подается в регулятор давления (4) и через регулятор уровня поступает в нижнюю часть конденсатора - холодильника (1 ) ,заполняет его межтрубное пространство и поступает в камеру предварительного нагрева (5) , а из нее - в трубки испарителя (6).Здесь вода закипает и пар заполняет межтрубное пространство (2) и откачивается компрессором (3).В камере испарения создается разряжение и вода в трубках закипает. Вторичный пар в компрессоре сжимается, проходит в межтрубное пространство и нагревает воду в трубках до кипения. В межтрубном пространстве образуется конденсат, который направляется в верхнюю часть конденсатора холодильника, охлаждается и собирается в сборник дистиллята.
Рис.2. Термокомпрессионный аквадистиллятор.
Условные обозначения: 1-конденсатор - холодильник; 2-паровое пространство камеры предварительного нагрева; 3 - компрессор;4-регулятор давления деминерализованной воды; 5 - камера предварительного нагрева воды деминерализованной; 6-трубки испарителя; 7-регулятор уровня деминерализованной воды; 8-сборник дистиллята.
Трехступенчатый горизонтальный аквадистиллятор (рис. 3) состоит из трех корпусов, может быть и более , работает на деминерализованной воде. Корпус (1) представляет собой испаритель с трубчатым паровым нагревателем (5), технический греющий пар подается в верхнюю его часть, а отработанный выводится в нижней части. Внутрь испарителя заливается нагретая в конденсаторе-холодильнике (2) вода деминерализованная до постоянного уровня и нагревается до кипения.
Пар верхней части каждого
корпуса проходит через ситчатую
тарелку с постоянным слоем проточной
апирогенной воды ( 4) . Барботаж способствует
эффективному задержанию капель из пара.
Очищенный пар поступает в
нагреватель второго корпуса
и нагревает воду до кипения. Вторичный
пар второго корпуса
Преимущества аквадистиллятора объясняются тем, что вода получается достаточно хорошего качества:
1) в корпусах-испарителях
большая высота парового
2) удаление капельной
фазы производится за счет
того, что вторичный пар проходит
через ситчатую тарелку с
Рис. 3. Трехступенчатый горизонтальный аквадистиллятор.
Условные обозначения: 1 корпус - испаритель; 2- конденсатор-
холодильник; 3- сборник дистиллята; 4-ситчатая тарелка с апирогенной водой; 5-испаритель с трубчатым паровым нагревателем; 6- воздушный фильтр.
8. Хранение воды очищенной и воды для инъекций
Хранение воды очищенной. Воду очищенную хранят в закрытых емкостях, изготовленных из материалов,
обеспечивающих сохранение
свойств воды в пределах требований
действующих нормативных
Материалами сосуда для хранения воды очищенной могут быть полипропилен, тефлон, нержавеющая сталь AISI 316 или другие инертные материалы
Хранение воды для инъекций. Воду для инъекций хранят при температуре от 3°С до 7°С или от 80°С до 95°С в закрытых емкостях, изготовленных из материалов, обеспечивающих сохранение свойств воды в пределах действующих нормативных документов и защищающих ее от попадания механических включений и микробиологической контаминации. Длительность хранения устанавливается после валидации.
При необходимости длительного хранения воды для инъекций необходимо организовать ее циркулирующюю при температуре в интервале 85-90°С. Для этого применяются специальные сосуды. В качестве материала всех поверхностей, находящихся в контакте с водой для инъекций, рекомендуется использовать нержавеющую сталь 02Х17Н13М2 (международное обозначение AISI 316L) электрополированную с шероховатостью поверхности (Ra) не более 0,8 мкм.
Сосуд для хранения воды для инъекций должен быть оборудован:
¦ мешалкой;
¦ рубашкой для подачи пара и охлаждающей воды;
¦ системой душирования для обеспечения непрерывного смачивания всей внутренней поверхности сосуда;
¦ системой термостатирования;
¦ гидрофобным воздушным фильтром;
¦ взрывной мембраной;
¦ манометром;
¦ системой регулирования уровня.
9. Системы распределения воды очищенной и воды для инъекций
Системы распределения воды
очищенной и воды для инъекций
предназначены для доставки воды
к точке потребления при
В систему распределения
входят трубопровод, насосная система,
контрольно-измерительные
Система распределения может быть тупиковой или закольцованной. Закольцованная система имеет начало и конец в сосуде для хранения воды.
Система распределения может быть холодной и горячей. В холодной системе распределения вода находится при комнатной температуре. В горячей системе распределения вода находится при температуре 85-90°С.
Требования к материалам поверхностей, находящихся в контакте с водой аналогичны требованиям, предъявляемым к материалам, находящимся в контакте с водой при ее хранении.