Вода и водоподготовка в промышленных условиях и в аптеке

Однако этот метод менее  эффективен по сравнению с электродеионизацией, поскольку в нем не участвуют смолы, улучшающие процесс удаления ионов и протекающий поток. Кроме того, устройства электродиализа для хорошего качества работы требуют периодической смены полярности и промывки. Данный метод может быть предложен как предварительный этап перед процессом ионного обмена для снижения числа регенерации смол или как этап подготовки воды к дистилляции.

 

3.1.7 Ультрафиолетовое облучение

 

Ультрафиолетовая энергия  излучается от специальных ртутных  ламп низкого давления, изготовленных  из специального увиолевого кварцевого стекла, пропускающего короткие волны  ультрафиолетового излучения. Ультрафиолетовой облучение с длиной волны 254 нм используется для предотвращения роста бактерий в резервуарах питьевой воды.

Ультрафиолетовое излучение, попадающее на бактерии, вирусы, плесень, дрожжевые грибы и водоросли, проходит через их внешнюю мембрану, вызывает фотохимические нарушения  ферментных систем, действует на протоплазму с образованием ядовитых органических пероксидов, а также приводит к фотодимеризации.

Эффективность ультрафиолетового  облучения зависит от ряда факторов: дозы УФ-облучения, вида инактивируемых микроорганизмов и др. Вегетативные клетки более чувствительны к УФ-облучению, чем споровые. Ультрафиолетовое облучение является бактерицидным, но не «стерильным», т.к. излучение может быстро затухнуть.

Ртутные лампы низкого  давления вырабатывают ультрафиолетовую энергию низкого давления, возникающую  под воздействием электрической  дуги в инертном газе при подаче на нее напряжения. В результате ртуть переходит в газообразное состояние в оболочке лампы. Атомы ртути достигают высокого энергетического уровня и при возращении на низкий энергетический уровень возникает излучение.

Для обработки воды УФ-облучением используются аппараты с погруженными и непогруженными источниками излучения. В аппаратах первого типа лампа помещается внутри водопровода и обтекается водой. В аппаратах с непогруженной лампой, последняя помещается над поверхностью облучаемой воды.

Также могут использоваться направляющие пластинки, способствующие возникновению турбулентных потоков  воды, подвергающейся излучению. Направляющие пластинки заставляют воду двигаться  через камеру вокруг кварцевых оболочек, так что различные микроорганизмы в ней подвергаются УФ-облучению максимально долгое время. Лучший эффект ультрафиолетового облучения достигается при постоянном облучении водяного потока.

Для контроля эффективной  работы УФ-аппаратов необходимо измерять интенсивность ультрафиолетового излучения, температуру нагрева ламп для избежания перегорания, осуществлять микробиологический контроль.

 

3.1.8 Озонирование

 

Озон является в два  раза более сильным окислителем, чем свободный хлор. Поэтому данную технологию возможно использовать для поддержания микробиологического качества воды, особенно в системе распределения. Так как озон имеет короткое время полураспада в воде, он должен подаваться в систему постоянно. После озонирования не остается никакого остатка. Тем не менее, из-за высокой активности, озон должен быть «удален» прежде, чем вода будет использоваться в производстве фармацевтических препаратов, т.к. он может изменить активные фармацевтические ингредиенты. Поэтому необходимым является использование УФ-установок, которые превратят озон в кислород. Преимуществом данного метода, помимо высокой окислительной способности, является то, что не происходит контаминации воды ионами.       

 

3.2 Вода для инъекций

 

Вода для инъекций используется для производства и изготовления стерильных растворов, обработки систем приготовления, хранения и распределения, непосредственно контактирующих с  конечным продуктом.

Качество воды для инъекций (ФС 42-2620-97) напрямую связано с состоянием воды очищенной, поскольку официальным  способом получения воды для инъекций является дистилляция воды очищенной.  В соответствии с требованиями ФС 42-2620-97 «Вода для инъекций» кроме  требований, предусмотренных в ФС 42-2619-97 «Вода очищенная», должна выдерживать  испытания на пирогенность, не содержать микробных веществ и других добавок.

Вода для инъекций используется свежеприготовленной или хранится при температуре от 5 до 10◦С или от 80 до 95◦С в закрытых емкостях, изготовленных из материалов, не изменяющих свойств воды для инъекций и защищающих от попадания механических включений и микробных загрязнений, но не более 24 часов. Указанный температурный режим может соблюдаться в основном в заводских условиях. В аптечных условиях, где температура колеблется в пределах 20-25◦С, время хранения воды ограничивается 7-8 часами.

 

3.2.1 Методы получения воды для инъекций

 

3.2.1.1 Одностадийное испарение

Одностадийная перегонка  вследствие высокого расхода энергии  подходит преимущественно для производства малых количеств дистиллята (менее 50 л/ч). Экономия энергии возможна путем  предварительного нагревания.

3.2.1.2 Многоступенчатое испарение

Многоступенчатое испарение  при помощи многоступенчатых колонн под давлением отличается благоприятным  расходом пара и холодной воды. При  соответствующей конструкции отдельной  ступени испарения производственный пар одной стадии можно ввести в процесс в качестве среды  нагревания следующей стадии. На практике соединяют вместе восемь стадий –  производителей чистого пара. Тем  самым нагревание следующей ступени  можно осуществлять паром предшествующего  испарителя, у следующего испарителя будет более низкое давление и  тем самым более низкая температура кипения. При методе термосжатия производимый пар сильно сжат, поэтому нагретый до 140◦С его снова направляют в тот же испаритель. Таким образом, он служит как источник тепла для испарения следующего исходного раствора и может служить для предварительного нагревания.    

 

3.3 Схемы очистки воды

Для получения воды очищенной  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 них. Главное, чтобы в результате полученная вода соответствовала требованиям  действующих нормативных документов. Схема получения любого типа воды, а также любые изменения в  ней должны пройти валидацию.

Схема 1 включает следующие процессы:

- грубая фильтрация

- умягчение

- фильтрация через угольный фильтр

- дистилляция

При выборе схемы 1 требуются  большие капитальные затраты. Расход энергоносителей значительно больше, чем в других вариантах. Он может  быть целесообразен в случае, если предприятие уже имеет в наличии  свободный дистиллятор и достаточное  количество промышленного пара.

 

Схема 2 включает следующие процессы:

- грубая фильтрация

- умягчение

- фильтрация через угольный фильтр

- деионизация

При выборе схемы 2 требуются  наименьшие капитальные затраты. Расходы  энергоносителей невелики. Однако в  эксплуатации часто возникают трудности  в связи с необходимостью регенерации ионообменников кислотами и щелочами.

 

Схема 3 включает процессы:

- подогрев и термостатирование

- грубая фильтрация

- умягчение

- фильтрация через угольный фильтр

- фильтрация через фильтр с диаметром отверстий 3 мкм

- обратный осмос

Схема 3 наиболее оптимальна. При этом не требуются большие  капитальные затраты. Оборудование не требует частой регенерации. Эксплуатационные расходы невысоки.

 

 

 

Глава 4. Системы хранения и распределения воды для фармацевтического использования

Система хранения и распределения  воды для фармацевтического использования  рассматривается как важнейшая часть общей системы и при проектировании должна быть полностью интегрирована с очистными компонентами. Полученная одним из приемлемых методов вода для фармацевтического использования может непосредственно направляться в производство. Однако чаще всего она поступает в резервуар для хранения, откуда в дальнейшем передается к точкам использования.

Системы хранения и распределения  воды для фармацевтического использования  должны конструироваться таким образом, чтобы предотвратить загрязнение  воды после ее обработки и допускать  мониторинг соответствия спецификациям  различными методами, как непосредственно  на линии, так и в форме лабораторного  контроля.

 

4.1 Хранение воды очищенной

Хранение воды очищенной  согласно правилам GMP может быть в горячем состоянии:

- при температуре не  ниже 80◦С

- при непрерывном движении

- резервуар готовят из  прочного материала

- поверхность резервуара  должна быть исключительно гладкой

- вода должна быть защищена  от бактерий и пыли надежным  фильтром

Задачи системы хранения и распределения воды очищенной  и воды для инъекций идентичны. Система  хранения и распределения должна поставлять полученную на установке  воду с нужной температурой ко всем точкам потребления.

На начальном этапе  необходимо проектирование системы  распределения и хранения воды на фармацевтическом производстве. После  этого рассчитываются гидравлические параметры системы с учетом специфики скоростного режима. При трассировке трубопроводов необходимо также обеспечить отсутствие застойных зон и полное освобождение системы.

Объем бака для хранения выбирается на основании графика  потребления и для сообщения  с окружающей средой на баке устанавливается  стерильный фильтр. Иногда дополнительно  устанавливается адсорбер, поглощающий  углекислоту.

Необходимо принять меры для защиты бака от избыточного давления и вакуума, а насос от сухого хода. Кроме того, в любой системе  хранения и распределения воды, будь она холодной или горячей, необходимо обеспечить термостатирование. Клапана, контрольно-измерительные приборы и разъемные соединения должны удовлетворять критериям санитарной безопасности, то есть быть пригодными для обработки стерилизующими агентами и не иметь частей, потенциально опасных для концентрации микроорганизмов.  

 

 

4.2 Материалы, контактирующие с водой для фармацевтического использования

 

Материалы, контактирующие с водой очищенной и водой  для инъекций, включая трубопроводы, краны, сочленения, диафрагмы и инструменты  должны выбираться так, чтобы отвечать следующим целям:

1.Совместимость. Все материалы  должны быть совместимы с химическими  соединениями, поступающими в систему,  включая процедуры очистки, с  учетом температуры.

2.Предотвращение экстракции  примесей. При температуре функционирования  системы из материалов, контактирующих  с водой для фармацевтического  использования, не должны извлекаться  какие-либо примеси.

3.Устойчивость к коррозии. Вода очищенная и вода для  инъекций обладают сильными коррелирующими  свойствами. Для предотвращения отказа систем и загрязнения воды необходимо использовать надлежащие материалы, тщательно контролировать места соединений. Все компоненты, используемые в соединениях, должны быть совместимы с трубопроводами. В качестве материалов пригодны пластики, отвечающим установленным санитарным требованиям, а также нержавеющая сталь.

4.Гладкая внутренняя поверхность.  При холодном хранении и распределении  воды для фармацевтического использования  возникает опасность ее микробиологического  загрязнения и образования биопленок  в системе. Гладкая внутренняя поверхность препятствует возникновению коррозии и связанного с этим развития микроорганизмов.

5.Соединения. Выбранные для  конструирования системы материалы  должны легко и контролируемым  образом соединяться посредством  сварки. Контроль процесса должен  включать, как минимум, квалификацию  оператора, документацию сварочного  оборудования, образцы пробной сварки, записи обо всех выполненных  сварочных работах и о внешнем  осмотре установленной части  сваренных швов.

6.Конструкция фланцев  или сочленения. Если используются  фланцы или сочленения, их конструкция  должна отвечать гигиеническим  или санитарным нормам. Необходимо  провести проверки, подтверждающие  правильность выбора прокладок,  а также правильность их установки  и затягивания.

7.Документация. Все компоненты  системы должны быть полностью  документированы и сопровождаться  оригиналами или заверенными  копиями сертификатов.

8.Материалы. Подходящими  материалами для изготовления  важных в санитарном отношении  компонентов системы являются: низко  углеродная нержавеющая сталь  марки 316L, полипропилен, поливинилиден дифторид и перфторалкокси.