Вода очищенная

Среди показателей качества ВО нормируются содержание нитратов, нитритов, тяжелых металлов, хлоридов, сульфатов, аммиака, восстанавливающих веществ, сухого остатка, определяется кислотность и щелочность воды.

Отсутствие требований по микробиологической чистоте объясняется тем, что они приведены в ФС "Вода" ("Water"), которая является исходной для получения ВО (? 100 м. о. /мл).

Требования USP 28-ого изд. 2005 г., предъявляемые к BO, изложены в разделе официальных монографий на воду (Official Monographs/ Water).

Согласно USP BO может быть получена любым подходящим методом из воды, соответствующей Американским, Европейским или Японским стандартам качества на воду питьевую.

USP, в отличие от ГФ XI изд., EP, BP и JP, для оценки качества ВО использует только три показателя: УЭ, ООУ и микробиологическую чистоту. Требование по микробиологической чистоте - не более 100 КОЕ/мл, приведенное в ОФС "Вода для фармацевтических целей (General information / <1231> Water for pharmaceutical purposes"), носит рекомендательный характер и является уровнем корректирующих действий.

 

Таблица 3.

Требования к воде очищенной

/Показатели	ФС 42-2619-97	EP 5-ое изд. 2005 г.	BP 2004 г.	JP 14-ое изд. 2002 г.	USP 28-ое изд. 2005 г.
1	2	3	4	5	6
Методы получения	Дистилля-ция, ионный обмен, обратный осмос, комбинация этих методов или другим способом	Дистилляция, ионный обмен или другие подходящие методы	Дистилляция, ионный обмен или другие подходящие методы	Дистилляция, ионный обмен, ультрафильтрация или комбинация этих методов. В случае использования ионного обмена как финишного этапа, обеспечить надлежащую микробиологическую чистоту, либо использовать для удаления или разрушения бактерий дополнительный метод	Любым подходящим методом
Описание	Бесцветная прозрачная жидкость без запаха и вкуса	Бесцветная прозрачная жидкость	Бесцветная прозрачная жидкость	Бесцветная прозрачная жидкость без запаха и вкуса	-
Качество исходной воды	-	Вода, соответствующая требованиям на воду питьевую, установлен-ным соответствую-щим уполномоченным органом власти	Вода, соответствую-щая требованиям на воду питьевую, установлен-ным соответствую-щим уполномочен-ным органом власти	-	Вода, соответствующая требованиям на питьевую воду Американского Национального ведомства по защите окружающей среды, или аналогичным требованиям на питьевую воду Европейско-го Союза или Японии
рН	5,0-7,0	-	-	-	-
Сухой остаток	? 0,001%	-	-	? 1 мг/ 100мл	-
Восстанавливающие вещества	? 1мл 0,01 KMnO4/100 мл	Альтернативный ООУ ? 0,1мл 0,02 KMnO4/100 мл	Альтернативный ООУ ? 0,1мл 0,02 KMnO4/100 мл	? 0,1мл 0,02 KMnO4/100 мл	-
Диоксид углерода	Отсутствие1	-	-	-	-
Нитраты, нитриты	Отсутствие	? 0,2 мг/л (нитраты)	? 0,2 мг/л (нитраты)	Отсутствие (отдельно определяются нитратный и нитритный азот)	-
Аммиак	? 0,00002% (в препарате)	-	-	? 0,05 мг/л	-
Хлориды	Отсутствие	-	-	Отсутствие	-
Сульфаты	Отсутствие	-	-	Отсутствие	-
Кальций	Отсутствие	-	-	-	-
Тяжелые металлы	Отсутствие	? 0,1 мг/л	? 0,1 мг/л	Отсутствие	-
Кислотность/ щелочность	-	-	-	Тест с цветными индикаторами	-
Алюминий	-	? 10мкг/л (для гемодиализа)	? 10 мкг/л (для гемодиализа)	-	-
Общий органический углерод (ООУ)	-	? 0,5 мг/л	? 0,5 мг/л	-	? 0,5 мг/л2
Удельная электропроводность (УЭ)	-	? 4,3 mS* см-1 (20оС) в линии или в лаборатории	? 4,3 mS* см-1 (20оС) в линии или в лаборатории	-	? 1,3 mS* см-1 (25оС) в линии; ? 2,1 S* см-1 (25оС) в лаборатории3
Микробиологическая чистота	? 100 м. о/мл при отсутствии  сем Entero-bacteriaceae, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa	? 100 м. о/ мл4	? 100 м. о/мл4	Соотв. ФС "Вода" (? 100 м. о/мл)	? 100 м. о/мл5
Бактериальные эндотоксины (БЭ)	-	? 0,25 ЕЭ/мл для гемодиализа	? 0,25 ЕЭ/мл для гемодиализа	-	-
Маркировка	-	На этикетке указывается, при необходимости, что вода может использоваться для приготовления диализных растворов	На этикетке указывается, при необходимости, что вода может использоваться для приготовления диализных растворов	-	-
Использование и хранение	Используют свежеприго-товленной или хранят в закрытых емкостях, изготовлен-ных из материалов, не изменяю-щих свойств воды и защищаю-щих ее от инородных частиц и микро-биологических загрязнений	Хранится и распределяется в условиях, предотвращающих рост микроорганизмов и попадание других видов загрязнений	Хранится и распределяется в условиях, предотвращающих рост микроорганизмов и попадание других видов загрязнений	Используют свежеприго-товленной или хранят в подходящих плотно закрытых емкостях в условиях, предотвращающих микробиоло-гический рост	В системах получения, хранения и распределения холодной ВО возможно образование биопленок из микро-организмов, которые могут стать источником микробиологического загрязнения и бактериаль-ных эндотоксинов, поэтому необходимо обеспечить периодичес-кую санитарную обработку и микробиоло-гический контроль6

 

Вода очищенная (ВО) используется для:

изготовления не инъекционных лекарственных средств;

получения пара;

санитарной обработки;

мытья посуды (за исключением финишного ополаскивания);

в лабораторной практике и др.;

На фармацевтическом производстве ВО является исходной при получении воды для инъекций. В зависимости от качества исходной воды в технологической схеме получения воды очищенной большое значение имеет предварительная подготовка воды, которая может включать несколько стадий.

Выбор технологической схемы получения воды очищенной обусловлен:

качеством исходной воды;

требованиями производителя лекарственных средств;

выбором конечной стадии получения воды;

требованиями, предъявляемыми к воде фармакопейной статьей;

требованиями, предъявляемыми определенными стадиями (например, дистилляцией, обратным осмосом) к качеству подаваемой (исходной) воды;

стадиями предварительной очистки, направленными на удаление примесей, содержание которых нормируется нормативной документацией или производителем фармацевтической продукции.

 

2. 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.

1. схема 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.

2. схема 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.

3. схема 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.

 

3. Методы очистки воды

 

3.1 Дистилляция

 

Дистилляция является традиционным, эффективным и надежным методом очистки воды, в процессе которого вода нагревается, испаряется и конденсируется. Оборудование для дистилляции сравнительно недорогое, но энергоемкое, типично затрачивается 1 кВт на 1 литр произведенного дистиллята. В зависимости от конструкции дистиллятора, дистиллированная вода имеет сопротивление ок.1 MW-см и сохраняет стерильность только при условии строжайшего соблюдения правил хранения. Кроме того, в обычных дистилляторах из воды не удаляются углекислый газ, соединения кремния, аммиак и органические примеси.

Для получения воды очищенной используют дистилляторы, которые отличаются друг от друга по способу нагрева, производительности и конструктивным особенностям.

Метод однократной дистилляции неэкономичен, так как при его использовании велики энергозатраты на нагрев и испарение воды (около 3000 кДж на кг пара), а также затраты воды на конденсацию пара (около 8 л воды 1 кг пара). Использование однократной дистилляции целесообразно для малых потреблений воды - 10-20 л/ч.

Более эффективным и экономичным, по сравнению с обычной дистилляцией, являются высокоэффективные многоколоночные дистилляторы.

Основной принцип многоколоночного дистилляционного аппарата состоит в том, что требующаяся для переноса тепла разница температур (что соответствует разнице давлений) получается при нагреве первой колонны паром с высокой температурой. Пар, полученный в первой колонне, охлаждается в дистиллят, давая ему немного подогреть работающую при более низкой температуре и давлении вторую колонну. Пар второй колонны, в свою очередь, подогревает третью колонну, которая функционирует при атмосферном давлении. Таких колонн может быть несколько. Только в последней колонне полученный пар требует для охлаждения в дистиллят типичного охладителя с холодной водой. Таким образом, энергию используют на подогрев только первой колонны дистиллятора, а охлаждающую воду - только в последней колонне для охлаждения пара. Увеличивая число колонн, можно уменьшить расход как пара, так и воды, так как в каждой колонне уменьшается количество испаряемой воды и пара в охладителе.

 

3.2 Ионный обмен

 

Является одним из эффективных методов удаления из воды анионов и катионов. Это одна из важнейших стадий очистки, используемая как этап предварительной очистки, так и для получения воды очищенной.

Принцип ионного обмена: основан на использовании ионитов - сетчатых полимеров разной степени сшивки, гелевой микро- или макропористой структуры, ковалентно связанных с ионогенными группами. Диссоциация этих групп в воде или в растворах дает ионную пару - фиксированный на полимере ион и подвижный противоион, который обменивается на ионы одноименного заряда (катионы или анионы) из раствора. При химическом обессоливании обмен ионов является обратимым процессом между твердой и жидкой фазами. Включение в состав смол различных функциональных групп приводит к образованию смол избирательного действия.

Ионообменные смолы делятся на анионообменные и катионообменные. Катионообменные смолы содержат функциональные группы, способные к обмену положительных ионов, анионообменные - к обмену отрицательных.

Смолы могут быть дополнительно разделены на 4 основные группы: сильнокислотные, слабокислотные катионообменные смолы и сильноосновные и слабоосновные анионообменные смолы.

Существует два типа ионообменных аппаратов, наиболее часто используемых в фармацевтической практике, как правило, колоночных:

с раздельным слоем катионита и анионита;

со смешанным слоем.

Аппараты первого типа состоят из двух последовательно расположенных колонн, первая из которых по ходу обрабатываемой воды заполнена катионитом, а вторая - анионитом. Аппараты второго типа состоят из одной колонны, заполненной смесью этих ионообменных смол.

Преимуществами ионного обмена являются малые капитальные затраты, простота, отсутствие принципиальных ограничений для достижения большей производительности.

Использование метода ионного обмена целесообразно при слабой минерализации воды: 100ё200 мг/л солей, т. к уже при умеренной (около 1 г/л содержании солей) для очистки 1 м3 воды будет необходимо затратить 5 л 30% раствора соляной кислоты и 4 л 50% раствора щелочи.

Смолы обладают рядом существенных недостатков, затрудняющих их использование:

наличие химически агрессивного реагентного хозяйства и, соответственно, высокие эксплуатационные затраты на его приобретение и хранение;

ионообменные смолы требуют частой регенерации для восстановления обменной способности и повышенного внимания со стороны обслуживающего персонала;

большое количество химически агрессивных сточных вод после проведения регенерации фильтров и др.

Регенерация ионообменных смол производится как правило растворами кислоты хлористоводородной (для Н+-формы) и натрия гидроксида (для ОН-формы). На качество регенерации влияет выбор регенерирующего раствора, тип ионообменной смолы, скорость, температура, чистота, тип и концентрация регенерирующего раствора, время его контакта с ионитами. Для приготовления растворов кислоты хлористоводородной и натрия гидроксида, их хранения и защиты персонала от возможных утечек, необходимы специальные емкости.

Системы ионного обмена требуют предварительной очистки от нерастворимых твердых частиц, химически активных реагентов во избежание загрязнения ("отравления") смолы и ухудшения ее качества.

Ионный обмен удаляет только полярные органические соединения, а растворенная органика загрязняет гранулы ионообменных смол, снижая производительность. В случаях когда требуется вода очищенная от неорганики и органики, эффективным будет сочетание обратного осмоса и ионного обмена.

Ионообменная технология обеспечивает классическое обессоливание воды и является экономичной системой при получении воды очищенной. Данная технология позволяет получать воду с очень низким показателем удельной электропроводности. Поскольку данный метод не обеспечивает микробиологической чистоты из-за использования ионообменных смол, его использование для получения воды очищенной целесообразно в сочетании со стерилизующей (0,22 мкм) микрофильтрацией.

 

3.3 Фильтрация

 

Технология фильтрации играет важнейшую роль в системах обработки воды. Выпускается широкий диапазон конструкций фильтрующих устройств для различного применения. Устройства и конфигурации систем широко варьируют по типам фильтрующей среды и месту использования в технологическом процессе.

Одними из широко используемых в фармацевтической практике являются фильтры с активированным углем, адсорбирующим органические вещества с низким молекулярным весом, хлор и удаляют их из воды. Они используются для получения определенных качественных признаков (обесцвечивания воды и улучшения ее вкуса и др.), для защиты от реакции следующими за ними поверхностями из нержавеющей стали, резиновых изделий, мембран.

Следует отметить, что с момента удаления активного хлора вода лишается какого-либо бактерицидного агента и, как правило, происходит стремительный рост микроорганизмов. В угольных фильтрах имеются особенно благоприятные условия для развития микробиологической флоры из-за очень большой и развернутой поверхности. В последнее время в качестве фильтрующей среды применяется активированный уголь, импрегнированный серебром, применяемый для снижения микробиологического роста.

Осмос, обратный осмос, нанофильтрация, ультрафильтрация.

Получение сверх чистой воды - очистка воды от растворенных и не растворенных примесей осуществляется на молекулярном уровне мембранными методами очистки воды: осмос, обратный осмос, нанофильтрация, ультрафильтрация, микрофильтрация.

 

Таблица 4.

Классификации мембранных методов очистки воды, по размеру улавливаемых загрязнений

Классификация мембранных методов очистки воды
Размер пор, рейтинг фильтрации, мкм	Виды загрязнений	Молекулярная масса загрязнений	Метод очистки воды
1-100	механические взвеси, окисленные загрязнения	-	Механическая очистка воды, макрофильтрация
0,1-1	бактерии, коллоиды, взвеси	>500 000	Микрофильтрация
0,002-0,1	коллоиды, бактерии, вирусы, малекулы больших соединений	10 000 - 500 000	Ультрафильтрация
0,002-0,001	многозарядные ионы, молекулы, вирусы	300 - 10 000	Нанофильтрация
< 0,0001	ионы	<300	Обратный осмос, осмос