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2020
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06
制药工艺用水的生产工艺技术
摘要:制药工艺用水是药品生产工艺中使用的水,其中包括饮用水、纯化水(即去离子水、蒸福水和注射用水）。 关键词:制药工艺用水:生产:工艺技术 1药用纯化水的制备 纯化水为采用离子交换法、反渗透法、蒸馏法或其他适宜的方法制得药用的水,无任何附加剂。 1.1 纯化水的制备工艺。目前在制药企业生产中主要有以下四种纯化水制备工艺流程。 1.1.1 预处理工序第一道是投加絮凝剂，以促使水中胶体状微粒凝聚,可去除水中部分铁、锰、氟和有机物。投加的絮凝剂的常用种类有ST高效絮凝剂、聚合氯化铝，有时再添加聚丙烯酸胺以增强凝聚效果。 1.1.2地表水除浊剂 此流程适用于浊度<30的河水与普通自来水，通过处理一般可使清水浊度<1。 1.1.3原水同时除浊、除有机物及余氯。如原水中有机物（COD）、余氯含量高，则采用以下流程： 其中，多介质过滤器主要去除水中悬浮物、机械杂质，降低出水浊度，以满足后退深度净水、脱盐系统的进水水质指标。活性炭过滤器采用粒状活性炭作滤料来吸附有机物、余氯、胶体，降低色度、浊度，保证后道系统的正常运行。精密过滤器其过滤精度有1Pm、5Pm、10Pm等，是一种效率高、阻力小的深层过滤方式，可用于膜分离系统的保安过滤器。 1.2纯化水的设备及其原理 1.2.1离子交换柱。产水量:5mol以下常用有机玻璃制造，其柱高与柱径之比为5:10；产水量较大时,材质多为钢材胶或复合玻璃钢的有机玻璃,其高径比为2:5。树脂层高度约占圆筒高度的60%。上排污口工作期用以排空气，在再生和反洗时用以排污。下排污口在工作前用以通入压缩空气使树脂松动，正洗时用以排污。阳、阴离子交换柱的运行操作，可分四个步骤:制水、反洗、再生、正洗。 1.2.2电渗析器。是在外加直流电场作用下,利用离子交换膜对溶液中离子的选择透过性，使溶液中阴阳离子发生离子迁移，分别通过阴、阳离子交换膜而达到除盐或浓缩目的。电渗析器由阴、阳离子交换膜、隔板、极板、压紧装置等部件组成。离子交换膜可分为均相膜半均相膜、导相膜3种。纯水用膜都用导相膜，它是将离子交换树脂粉末与尼龙网在一起热压,将其固定在聚乙烯膜上，膜厚一般5mm，阳膜是聚乙烯苯乙烯磺酸型,阴膜是聚乙烯苯乙烯季铁型,阳膜只允许通过阳离子，阴膜只允许通过阴离子。 1.2.3反渗透法。反渗透法实际是将水通过半透膜去除杂质，从而得到纯净的水。因为通常的渗透概念是指一种浓溶液向一种稀溶液的自然渗透,但在这里是讲靠外界压力使原水中的水透过膜，而杂质被膜阻挡下来,原水中的杂质浓度将越来越高，故称做反渗透。反渗透装置与一般微孔膜过滤装置的结构完全一样,但需要较高的压力(一般在2.5-7MPa),所以结构强度要求高。水透过率较低，故一般反渗透装置中单位体积的膜面积要大。 2注射用水的制备 注射用水可用蒸馏水机或反渗透法制备，注射用水的纯度与纯化水相类似,但其主要区别是注射用水中不含微生物和热原物。 2.1注射用水制备工艺流程。 流程I是以纯水为进料用水用蒸馏法制备蒸馏水作为注射用水，为各国药典所收载，是国外最常用的注射用水制备方法。蒸馏法能有效地除去水中细菌、热原和其他绝大部分有机物质，我国目前正在用多效蒸馏水机代替原来的塔式单效蒸馏水机，大大地降低蒸汽和冷却水消耗，质量符合GMP要求,并且方法简单易行、可靠,各项指标均符合我国药典规定。 流程II是20世纪70年代发展起来的新技术，系用反渗透加上离子交换法制成高纯水，再用超滤装置去除热原,经紫外线杀菌，最终经微孔滤膜滤除微粒而制得注射用水。此流程的操作费用较低，但受膜技术水平的影响,我国尚未广泛用于针剂配液，可用于针剂洗瓶或动物注射剂。美国药典[19版]已收载反渗透制备注射用水方法。 2.2注射用水设备。蒸馏水机可分为多效蒸馏水机和气压式蒸馏水机两大类，其中多效蒸馏水机又可分为列管式、盘管式和板式3种类型。板式现尚未广泛使用。 2.2.1列管式多效蒸馏水机。列管式多效蒸馏水机是采用列管式的多效蒸发制取蒸馏水的设备。多效蒸馏水机的效数多为3-5效,5效以上时蒸汽耗量降低不明显。 2.2.2塔式多效蒸馏水器。此种蒸发器属于蛇管降膜蒸发器，又称盘管式多效蒸馏水器。蒸发传热面是蛇管结构,蛇管上方设有进料水分布器，将料水均匀地分布到蛇管的外表面，吸收热量后，部分蒸发,二次蒸汽经除沫器分出雾滴后，由导管送入有效,作为该效的热源；未蒸发的水由底部节流孔流人下一效的分布器，继续蒸发。这种蒸馏水机具有传热系数大、安装不需支架、操作稳定等优点。 2.2.3气压式蒸馏水机。气压式蒸馏水机是将已达饮用水标准的原水进行处理，原水自进水管经预加热器后由泵打入蒸发冷凝器的管内,受热蒸发。 2.2.4超滤。超滤是种选择性的膜分离过程 ,其过滤介质被称为超滤膜，一般由高分子聚合而成。超滤膜的孔径大约为2-54Pm,介于微孔滤膜和反渗透膜的孔径之间，能够有效地去除源水中的杂质,如胶体大分子、致热原等杂质微粒。超滤系统的过滤过程采用切向相对运动技术，即错流技术(又称十字流)，使滤波在滤膜表面切向流过时完成过滤，大大降低了滤膜失效的速度，同时又便于反冲清洗,能够较大地延长滤膜的使用寿命,并有相当的再生性和连续可操作性。这些特点都表明，超滤技术应用于水过滤工艺是相当有效的。与反渗透技术不同，它不是靠渗透而是靠机械法进行分离的，超滤膜可以使盐和其他电解质通过，而胶体和分子量较大的的物质被滤出。超滤膜的清洗:超滤膜经过较长时间的运行后，膜表面会逐渐形成污染物和凝胶质沉淀，在水压的作用下被压紧呈致密状，从而使装置的运行阻力增大，膜的透水能力降低，常需要用特殊的化学处理法对膜表面进行冲洗处理。冲洗处理有物理法和化学法。物理法主要是对膜表面进行强力冲洗和反洗法。只有在物理清洗不能满足需要的情况下才能使用化学处理法。化学法按其作用性质不同分为酸性清洗碱性清洗氧化还原清洗和生物酶清洗。其中,酸性清洗多采用0.1mol / L草酸溶液或0.1mol / L盐酸溶液；碱性清洗主要采用0.1%-0.5%的NaoH水溶液。氧化还原清洗主要是除去有机污染,采用1%-1.5%的H2O和0.5%-1%Nacl；生物酶清洗主要用于除去油脂和蛋白质，采用胰蛋白酶和胃蛋白酶作为清洗剂。超滤系统应注意的事项主要有:滤膜材料对消毒剂的适应性；膜的完好性；由微粒及微生物引起的污染；筒式过滤器对污染物的滞留以及密封完好性。 参考文献 [1]林海.制药业工艺用水浅析（J）.重庆中草药研究，1999(2). [2]翁柳静.对制药用水系统设计的优化与改进[D].天津:天津大学,2004.
摘要:制药工艺用水是药品生产工艺中使用的水,其中包括饮用水、纯化水(即去离子水、蒸福水和注射用水）。
关键词:制药工艺用水:生产:工艺技术
1药用纯化水的制备
纯化水为采用离子交换法、反渗透法、蒸馏法或其他适宜的方法制得药用的水,无任何附加剂。
1.1 纯化水的制备工艺。目前在制药企业生产中主要有以下四种纯化水制备工艺流程。
1.1.1 预处理工序第一道是投加絮凝剂，以促使水中胶体状微粒凝聚,可去除水中部分铁、锰、氟和有机物。投加的絮凝剂的常用种类有ST高效絮凝剂、聚合氯化铝，有时再添加聚丙烯酸胺以增强凝聚效果。
1.1.2地表水除浊剂
此流程适用于浊度<30的河水与普通自来水，通过处理一般可使清水浊度<1。
1.1.3原水同时除浊、除有机物及余氯。如原水中有机物（COD）、余氯含量高，则采用以下流程：
其中，多介质过滤器主要去除水中悬浮物、机械杂质，降低出水浊度，以满足后退深度净水、脱盐系统的进水水质指标。活性炭过滤器采用粒状活性炭作滤料来吸附有机物、余氯、胶体，降低色度、浊度，保证后道系统的正常运行。精密过滤器其过滤精度有1Pm、5Pm、10Pm等，是一种效率高、阻力小的深层过滤方式，可用于膜分离系统的保安过滤器。
1.2纯化水的设备及其原理
1.2.1离子交换柱。产水量:5mol以下常用有机玻璃制造，其柱高与柱径之比为5:10；产水量较大时,材质多为钢材胶或复合玻璃钢的有机玻璃,其高径比为2:5。树脂层高度约占圆筒高度的60%。上排污口工作期用以排空气，在再生和反洗时用以排污。下排污口在工作前用以通入压缩空气使树脂松动，正洗时用以排污。阳、阴离子交换柱的运行操作，可分四个步骤:制水、反洗、再生、正洗。
1.2.2电渗析器。是在外加直流电场作用下,利用离子交换膜对溶液中离子的选择透过性，使溶液中阴阳离子发生离子迁移，分别通过阴、阳离子交换膜而达到除盐或浓缩目的。电渗析器由阴、阳离子交换膜、隔板、极板、压紧装置等部件组成。离子交换膜可分为均相膜半均相膜、导相膜3种。纯水用膜都用导相膜，它是将离子交换树脂粉末与尼龙网在一起热压,将其固定在聚乙烯膜上，膜厚一般5mm，阳膜是聚乙烯苯乙烯磺酸型,阴膜是聚乙烯苯乙烯季铁型,阳膜只允许通过阳离子，阴膜只允许通过阴离子。
2注射用水的制备
注射用水可用蒸馏水机或反渗透法制备，注射用水的纯度与纯化水相类似,但其主要区别是注射用水中不含微生物和热原物。
2.1注射用水制备工艺流程。
流程I是以纯水为进料用水用蒸馏法制备蒸馏水作为注射用水，为各国药典所收载，是国外最常用的注射用水制备方法。蒸馏法能有效地除去水中细菌、热原和其他绝大部分有机物质，我国目前正在用多效蒸馏水机代替原来的塔式单效蒸馏水机，大大地降低蒸汽和冷却水消耗，质量符合GMP要求,并且方法简单易行、可靠,各项指标均符合我国药典规定。
流程II是20世纪70年代发展起来的新技术，系用反渗透加上离子交换法制成高纯水，再用超滤装置去除热原,经紫外线杀菌，最终经微孔滤膜滤除微粒而制得注射用水。此流程的操作费用较低，但受膜技术水平的影响,我国尚未广泛用于针剂配液，可用于针剂洗瓶或动物注射剂。美国药典[19版]已收载反渗透制备注射用水方法。
2.2注射用水设备。蒸馏水机可分为多效蒸馏水机和气压式蒸馏水机两大类，其中多效蒸馏水机又可分为列管式、盘管式和板式3种类型。板式现尚未广泛使用。
2.2.1列管式多效蒸馏水机。列管式多效蒸馏水机是采用列管式的多效蒸发制取蒸馏水的设备。多效蒸馏水机的效数多为3-5效,5效以上时蒸汽耗量降低不明显。
2.2.2塔式多效蒸馏水器。此种蒸发器属于蛇管降膜蒸发器，又称盘管式多效蒸馏水器。蒸发传热面是蛇管结构,蛇管上方设有进料水分布器，将料水均匀地分布到蛇管的外表面，吸收热量后，部分蒸发,二次蒸汽经除沫器分出雾滴后，由导管送入有效,作为该效的热源；未蒸发的水由底部节流孔流人下一效的分布器，继续蒸发。这种蒸馏水机具有传热系数大、安装不需支架、操作稳定等优点。
2.2.3气压式蒸馏水机。气压式蒸馏水机是将已达饮用水标准的原水进行处理，原水自进水管经预加热器后由泵打入蒸发冷凝器的管内,受热蒸发。
2.2.4超滤。超滤是种选择性的膜分离过程 ,其过滤介质被称为超滤膜，一般由高分子聚合而成。超滤膜的孔径大约为2-54Pm,介于微孔滤膜和反渗透膜的孔径之间，能够有效地去除源水中的杂质,如胶体大分子、致热原等杂质微粒。超滤系统的过滤过程采用切向相对运动技术，即错流技术(又称十字流)，使滤波在滤膜表面切向流过时完成过滤，大大降低了滤膜失效的速度，同时又便于反冲清洗,能够较大地延长滤膜的使用寿命,并有相当的再生性和连续可操作性。这些特点都表明，超滤技术应用于水过滤工艺是相当有效的。与反渗透技术不同，它不是靠渗透而是靠机械法进行分离的，超滤膜可以使盐和其他电解质通过，而胶体和分子量较大的的物质被滤出。超滤膜的清洗:超滤膜经过较长时间的运行后，膜表面会逐渐形成污染物和凝胶质沉淀，在水压的作用下被压紧呈致密状，从而使装置的运行阻力增大，膜的透水能力降低，常需要用特殊的化学处理法对膜表面进行冲洗处理。冲洗处理有物理法和化学法。物理法主要是对膜表面进行强力冲洗和反洗法。只有在物理清洗不能满足需要的情况下才能使用化学处理法。化学法按其作用性质不同分为酸性清洗碱性清洗氧化还原清洗和生物酶清洗。其中,酸性清洗多采用0.1mol / L草酸溶液或0.1mol / L盐酸溶液；碱性清洗主要采用0.1%-0.5%的NaoH水溶液。氧化还原清洗主要是除去有机污染,采用1%-1.5%的H2O和0.5%-1%Nacl；生物酶清洗主要用于除去油脂和蛋白质，采用胰蛋白酶和胃蛋白酶作为清洗剂。超滤系统应注意的事项主要有:滤膜材料对消毒剂的适应性；膜的完好性；由微粒及微生物引起的污染；筒式过滤器对污染物的滞留以及密封完好性。
参考文献
[1]林海.制药业工艺用水浅析（J）.重庆中草药研究，1999(2).
[2]翁柳静.对制药用水系统设计的优化与改进[D].天津:天津大学,2004.
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