第五章第五章制药用水技术与设备制药用水技术与设备1v制药工艺用水主要是指制剂配制、使用时的溶剂、稀释剂及药品容器、制药器具的洗涤清洁用水。v制药工艺用水因其水质和使用范围不同分为饮用水、纯化水、注射用水、灭菌注射用水。v纯化水是指用蒸馏法、离子交换法、反渗透法或其他适宜的方法制得的供药用的水，不含任何附加剂。第一节概述2v一、制药用水的种类及用途1、饮用水：可作为药材净制时的漂洗、制药用具的粗洗用水，也可作为药材的提取溶剂。2、纯化水：非无菌药品直接接触药品的设备、器具和包装材料最后一次洗涤用水、注射剂瓶子的初洗。3、注射用水：注射剂、无菌冲洗剂配料。4、灭菌注射用水：注射用灭菌粉末的溶剂或注射液的稀释剂。3二、原水预处理技术v原水预处理的目的：全部或部分除去原水中的悬浮物、微生物、胶体、溶解气体及部分有机物等杂志，为脱盐及后处理工序创造条件，达到电渗析、反渗透、离子交换器等的进水要求。4v（一）凝聚剂的加入1、作用：除去原水中一定数量的悬浮物和胶体物质。2、常用的凝聚剂：聚合氯化铝、ST高效絮凝剂v（二）机械过滤（机械过滤器）1、类型：多介质过滤器、活性炭吸附器、除铁过滤器2、作用：5活性炭吸附器的操作：1、活性炭预处理：用清水浸泡、冲洗去除污物2、正常运行3、反洗：悬浮物的截留使压强增大，压强为0.08帕时，必须反洗4、正洗5、更换活性炭（使用寿命为半年）6v制备流程自来水 砂滤过器活性碳吸附电渗析装置（或反渗透装置）阳离子树脂床阴离子树脂床混合树脂床蒸馏水机热贮存器80C注射用水纯化水 7三、制药用水设备要求vGMP对制药用水制备装置的要求:在设计与制造中，制药用水的制备装置、输送的管道及贮藏的器皿应优先考虑如何防止微生物的滋生和污染，至少应达到如下的要求：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。零件表面应做镀铝等表面处理，以耐腐蚀防止生锈。设备外面避免用油漆，以防剥落。84制备纯化水设备应采用俄联不锈钢成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发不锈钢（例如316L，不锈钢）或其他经验证不对质产生污染的材料。制备注射用水的设备应定期清洗，并对清洗效果验证。9v制药用水的储存：1、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。储罐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，接管口和焊缝不形成死角或沙眼2、注射用水储存周期不宜大于12小时，否则应在80以上保温保存或65以上保温循环。其储罐应采用优质低碳不锈钢或其他经验证合格的材料制作。储罐宜采用保温夹套，保证注射用水在80以上存放。储罐若不采用氮气保护，那么保护其通气口应安装不脱落纤维的疏水性除菌滤器。储罐宜采用球形或圆柱形，内壁应光滑，接管和焊缝不应有死角和沙眼。10第二节纯化水制备技术与设备v一、离子交换技术与设备1、基本原理：采用离子交换法，可以把水中呈离子态的阳、阴离子去除。2离子交换树脂装置离子交换树脂柱有阳床、阴床、混合床三种，离子交换树脂装置一般由阳床（脱气塔）阴床混合床所构成。此法的主要优点是所得水的化学纯度高，设备简单11阴阳床阴阳床 阴阳离子交换床也就是复床，它是由阳、阴离子交换器串联使用，达到水的除盐的目的。混合床混合床 混床是将阴阳离子交换树脂按一定混合比例装填在同一个离子交换器内，由于混合离子交换后进入水中的H离子与OH离子立即生成电离度很低的水分子，可以使交换反应进行得十分彻底。12133、树脂再生：同时再生：当树脂的交换能力用尽，直至最后出水接近指标终点，将所有的依次再生。随时再生：发现哪个柱失效，立即再生哪个柱4、阴、阳单床的再生操作：反洗：加水彻底清除树脂层截留的污物排除积水进再生液置换清洗正洗14v二、电渗析技术与设备（一）工作原理与特点工作原理：在外加直流电场的作用下，利用电场的作用，强行将阴阳离子向电极处吸引，并利用阴、阳离子交换膜的选择透过性，使一部分离子透过离子交换膜而迁移到另一部分水中，从而使一部分水淡化而另一部分水浓缩的过程。特点：1、除盐率比较任意2、能量消耗很低3、对环境无污染4、装置使用寿命长5、电渗析和离子交换法联合使用，降低成本15v（二）电渗析器1、结构：隔板、离子交换膜、电极等部件组成。162、电渗析的组装：常用“级”和“段”来区分电渗析的不同组装形式组装方法：一级一段组装法、一级多段组装法多级多段组装法二对电极之间的膜堆成为一级水流方向一致的一个膜堆为一段17v三、反渗透技术与设备v（一）反渗透法制水原理反渗透法指的是在膜的原水一侧施加比溶液渗透压指的是在膜的原水一侧施加比溶液渗透压高的外界压力，原水透过半透膜时，只允许水透过，高的外界压力，原水透过半透膜时，只允许水透过，其他物质不能透过而被截留在膜表面的过程。其他物质不能透过而被截留在膜表面的过程。一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜视为理想的半透膜。常用的膜有醋酸纤维膜和聚酰胺膜。18v（二）反渗透装置 反渗透装置主要有框板式、管式（管束式）、螺旋卷式及中空纤维式四种类型。此法的主要特点除了可以从水中除去有毒有机和无机污染外，还能保证完全消毒，完全能达到注射用水的质量要求，而且又比较经济19课堂练习v1、离子交换器的基本结构是（、离子交换器的基本结构是（ ） A、阳离子交换器、阳离子交换器 B、阴离子交换器、阴离子交换器 C、混合离、混合离子交换器子交换器 D、离子交换柱、离子交换柱 E、除二氧化碳器、除二氧化碳器v2、（、（ ）是电渗析器的重要组成部分，可作为电渗）是电渗析器的重要组成部分，可作为电渗析器的脱盐推动力析器的脱盐推动力 A、离子渗透膜、离子渗透膜 B、阳离子渗透膜、阳离子渗透膜 C、阴离子渗、阴离子渗透膜透膜 D、隔板、隔板 E、电极、电极v3、因（、因（ ）只允许水通过，而不允许大部分离子透）只允许水通过，而不允许大部分离子透过，故作为电渗析器的水源需预处理过，故作为电渗析器的水源需预处理 A、电渗析膜、电渗析膜 B、反渗透膜、反渗透膜 C、超滤膜、超滤膜 D、微孔、微孔滤膜滤膜 E、以上均可、以上均可20第三节注射用水制备技术与设备v注射用水和纯化水的区别：（：（1 1）在质量要求上：注）在质量要求上：注射用水的质量要求更严格，除一般纯化水的检查项射用水的质量要求更严格，除一般纯化水的检查项目如氯化物、硫酸盐、钙盐、硝酸盐与亚硝酸盐、目如氯化物、硫酸盐、钙盐、硝酸盐与亚硝酸盐、二氧化碳、易氧化物、不挥发物及重金属等均应符二氧化碳、易氧化物、不挥发物及重金属等均应符合规定外，还必须检查合规定外，还必须检查PHPH、铵盐、细菌、铵盐、细菌、热原热原，而，而且微生物限度比纯化水严格；（且微生物限度比纯化水严格；（2 2）在应用上：纯化）在应用上：纯化水可作为配制普通药物制剂用的溶剂或试验用水，水可作为配制普通药物制剂用的溶剂或试验用水，不得用于注射剂的配制，注射用水可作为配制注射不得用于注射剂的配制，注射用水可作为配制注射剂用的溶剂。剂用的溶剂。 是微生物的代谢产物，系能引起恒温动物和人体体温异常升高的致热性物质。21注射用水制备工艺流程常用流程常用流程v（1）纯化水）纯化水 蒸馏水机蒸馏水机 注射用水贮存注射用水贮存v（2）自来水）自来水 预处理预处理 弱酸床弱酸床 反渗透反渗透 脱气脱气 混床混床 紫外线杀菌紫外线杀菌 超滤超滤 微孔滤膜微孔滤膜 注射注射用水用水v流程（流程（1）是纯化水经蒸馏所得的注射用水，）是纯化水经蒸馏所得的注射用水，为各国药典所收载。为各国药典所收载。v流程（流程（2）为美国药典采用，操作费用较低，）为美国药典采用，操作费用较低，但受膜技术水平的影响。但受膜技术水平的影响。v注射用水的储存：注射用水的储存：注射用水的储存可采用注射用水的储存可采用80以上以上保温、保温、65以上保温循环或以上保温循环或4以下存放。以下存放。22一、多效蒸馏技术与设备v多效蒸馏水机是由多个蒸馏水器串联（有垂直和水平串联两种）而成，通过多效蒸发、冷凝的办法分段截留去除各种杂质，可制得高质量的蒸馏水，热量得到充分利用，大大节省蒸汽和冷凝水，是一种经济适用的方法。 23v（一）垂直串接式多效蒸馏水器v结构：进水泵、冷凝器、预热器、各效蒸发器、汽液分离器（分离不凝性气体）、除沫装置等v工作过程：去离子水去离子水冷凝器（预热并将蒸汽冷冷凝器（预热并将蒸汽冷却）却） 预热器进一步预热预热器进一步预热第一效蒸发第一效蒸发二次蒸汽二次蒸汽进入第二效加热，余水流向第二效被加热进入第二效加热，余水流向第二效被加热二次蒸二次蒸汽与加热蒸汽合并进入第三效加热，余水流向第三汽与加热蒸汽合并进入第三效加热，余水流向第三效被加热效被加热加热蒸汽和第三效所产生的二次蒸汽直加热蒸汽和第三效所产生的二次蒸汽直接进入冷凝器冷凝成蒸馏水，第三效的余水弃去接进入冷凝器冷凝成蒸馏水，第三效的余水弃去指混在制冷系统里的空气、氢、氮、润滑油蒸气等。2425v（二）水平串接式多效蒸馏水器v结构：v工作过程：26二、气压式蒸馏技术与设备1、结构组成v由自动进水器、蒸馏水换热器、不凝性气体换热器、加热室、蒸发室、冷凝器、蒸汽压缩机、泵等组成。27282、原理：将进料水加热，使其沸腾气化，产生二次蒸汽，把二次蒸汽压缩，其压强、温度同时升高，再使压缩的蒸汽冷凝，冷凝液就是所制备的蒸馏水。3、工作过程：去离子水去离子水蒸馏水换热器（预热蒸馏水换热器（预热并将热蒸馏水冷却）并将热蒸馏水冷却） 不凝性气体换热器进不凝性气体换热器进一步预热一步预热加热室管内加热室管内受热沸腾受热沸腾二次蒸汽二次蒸汽蒸发室除沫蒸发室除沫蒸汽压缩机压缩蒸汽压缩机压缩高温高压二高温高压二次蒸汽次蒸汽加热室管间加热室管间加热原水至沸腾，并被加热原水至沸腾，并被冷凝成热蒸馏水冷凝成热蒸馏水经不凝性气体换热器、蒸馏经不凝性气体换热器、蒸馏水换热器进一步冷却，并预热原水水换热器进一步冷却，并预热原水29v其主要特点是自动化程度较高；蒸发室内蒸汽压高，蒸汽与冷凝管内温差大，有利于清除热原，同时机内增设除雾器，可使蒸汽再次净化；气压式蒸馏水器运转正常后即可实现自动控制，产水量大，能满足各种类型的制药生产的需要；但价格较高。30