制药工艺用水设计、验证、运行和维护教学教材.ppt
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1、1、概述、概述2、工艺用水(纯化水、注射用水)的设计要求、工艺用水(纯化水、注射用水)的设计要求3、纯化水、注射用水系统的验证、纯化水、注射用水系统的验证4、纯化水、注射用水系统的日常维护、纯化水、注射用水系统的日常维护5、纯化水、注射用水系统的日常检查、纯化水、注射用水系统的日常检查目录目录1第一页,共85页。21、概、概述述1.1、制药工艺用水的定义、制药工艺用水的定义1.2、纯化水与注射用水中外药典要求对比、纯化水与注射用水中外药典要求对比1.3、制药用水应用、制药用水应用(yngyng)范围范围1.4、GMP对工艺用水系统的要求对工艺用水系统的要求第二页,共85页。31.1、制药工艺、
2、制药工艺(gngy)用水的定义用水的定义饮用水:为天然水经净化处理所得的水,其质量必须符合现行中饮用水:为天然水经净化处理所得的水,其质量必须符合现行中华人民共和国国家标准生活饮用水卫生标准。华人民共和国国家标准生活饮用水卫生标准。纯化水:为饮用水经蒸馏法、离子交换法、反渗透法或其他适宜纯化水:为饮用水经蒸馏法、离子交换法、反渗透法或其他适宜的方法制得的制药用水。不含任何添加剂,其质量应符合纯化水的方法制得的制药用水。不含任何添加剂,其质量应符合纯化水项下的规定项下的规定(gudng)。注射用水:为纯化水经蒸馏所得的水。应符合细菌内毒素试验要注射用水:为纯化水经蒸馏所得的水。应符合细菌内毒素试
3、验要求。注射用水必须在防止细菌内毒素产生的设计条件下生产、贮求。注射用水必须在防止细菌内毒素产生的设计条件下生产、贮藏及分装。其质量应符合注射用水项下的规定藏及分装。其质量应符合注射用水项下的规定(gudng)。灭菌注射用水:本品为注射用水照注射剂生产工艺制备所得。不灭菌注射用水:本品为注射用水照注射剂生产工艺制备所得。不含任何添加剂。含任何添加剂。第三页,共85页。41.2、注射用水与纯化、注射用水与纯化(chnhu)水中外药典水中外药典要求对比要求对比纯化水检测纯化水检测纯化水检测纯化水检测(ji(jin c)n c)指标中外药典对比简表指标中外药典对比简表指标中外药典对比简表指标中外药典
4、对比简表检验项目检验项目CP2010CP2010EP6.7EP6.7USP32USP32性状性状无色的澄清液体;无臭无色的澄清液体;无臭,无味无味无色的澄清液体无色的澄清液体无色、无臭的澄清液体无色、无臭的澄清液体酸碱度酸碱度应符合规定应符合规定-氯化物、硫酸盐氯化物、硫酸盐与钙盐与钙盐-硝酸盐硝酸盐0.000 006%0.000 006%0.2ppm0.2ppm-亚硝酸盐亚硝酸盐0.000 002%0.000 002%-氨氨0.000 03%0.000 03%-二氧化碳二氧化碳-易氧化物易氧化物总有机碳(总有机碳(0.5mg/l0.5mg/l)或易)或易氧化物氧化物总有机碳(总有机碳(0.5
5、mg/l0.5mg/l)或易氧化物或易氧化物 总有机碳(总有机碳(0.5mg/l0.5mg/l)不挥发物不挥发物1mg/100ml1mg/100ml-重金属重金属0.00001%0.00001%0.1ppm0.1ppm(药典规定:如果电导率符合(药典规定:如果电导率符合注射用水的要求,此项可以不做)注射用水的要求,此项可以不做)-电导率电导率应符合规定应符合规定应符合规定应符合规定应符合规定应符合规定微生物限度微生物限度细菌、霉菌和酵母菌总数:细菌、霉菌和酵母菌总数:100 100 个个/ml/ml-好氧菌总数:好氧菌总数:100100个个/ml/ml菌落总数菌落总数 100cfu/ml100
6、cfu/ml。第四页,共85页。注射用水检测指标注射用水检测指标注射用水检测指标注射用水检测指标(zhbio)(zhbio)中外药典中外药典中外药典中外药典对比简表对比简表对比简表对比简表CP2010CP2010CP2010CP2010EP6.7EP6.7USP32USP32酸碱度酸碱度-pHpH5-75-7硝酸盐硝酸盐0.000 006%0.000 006%0.2ppm.0.2ppm.亚硝酸盐亚硝酸盐0.000 002%0.000 002%氨氨0.000 03%0.000 03%电导率电导率符合规定,不同温度有不符合规定,不同温度有不同的规定值,例如同的规定值,例如1.1S/cm20;1.1
7、S/cm20;1.3S/cm251.3S/cm252.5S/cm70;2.5S/cm70;2.9S/cm952.9S/cm95符合规定,不同温度有不符合规定,不同温度有不同的规定值,例如同的规定值,例如1.1S/cm20;1.1S/cm20;1.3S/cm251.3S/cm252.5S/cm70;2.5S/cm70;2.9S/cm952.9S/cm95符合规定,不同温度有不符合规定,不同温度有不同的规定值,例如同的规定值,例如1.1S/cm20;1.1S/cm20;1.3S/cm251.3S/cm252.5S/cm70;2.5S/cm70;2.9S/cm952.9S/cm95总有机碳总有机碳0
8、.50mg/L0.50mg/L0.50mg/L0.50mg/L0.50mg/L0.50mg/L易氧化物易氧化物-不挥发物不挥发物1mg/100ml-重金属重金属0.00001%0.1 ppm.0.1 ppm.-细菌内毒素细菌内毒素0.25EU/ml0.25EU/ml0.25IU/ml0.25IU/ml0.25EU/mlCO+H+Cl-C*+2Cl2+2H2O-4HCl+CO2氯和亚硫酸氢钠的反应氯和亚硫酸氢钠的反应:Na2S2O5+H2O2Na+2HSO3-Na+HSO3-+2H+Cl-+OCl-Na+SO4-2+3H+2Cl25第二十五页,共85页。2.2.1.11预处理三:活性炭过滤预处理
9、三:活性炭过滤(gul)过滤过程类似多介质过滤器,滤速可高于多介质过滤过程类似多介质过滤器,滤速可高于多介质活性炭来源:椰壳碳,果壳炭活性炭来源:椰壳碳,果壳炭活性炭可以考虑进行活性炭可以考虑进行(jnxng)周期性热水周期性热水/蒸汽消毒,或者蒸汽消毒,或者定期更换,以抑制微生定期更换,以抑制微生物的繁殖或者积累物的繁殖或者积累活性炭所能去除物质活性炭所能去除物质:颜色和气味(吸附)颜色和气味(吸附)三氯甲烷三氯甲烷(THM)(吸附)(吸附)大分子量有机物(吸附)大分子量有机物(吸附)余氯(氧化还原反应)余氯(氧化还原反应)26第二十六页,共85页。27第二十七页,共85页。2.2.1.12
10、预处理三:亚硫酸氢钠预处理三:亚硫酸氢钠加注点应位于以下设备前面加注点应位于以下设备前面:保安过滤芯保安过滤芯,静态混合器静态混合器,高高压泵压泵.加注量加注量:4-6倍进水氯浓度倍进水氯浓度.10-16倍进水氯胺浓度倍进水氯胺浓度.同时可抑制来自活性炭过滤器的微生物同时可抑制来自活性炭过滤器的微生物.通过通过(tnggu)ORP仪表或氯仪表来检测水中氯含量仪表或氯仪表来检测水中氯含量.28第二十八页,共85页。292.2.1.13第二十九页,共85页。30第三十页,共85页。31第三十一页,共85页。2.2.1.14脱盐处理二:连续脱盐处理二:连续(linx)电脱盐技术电脱盐技术EDIEDI
11、是技术上革新的脱盐工艺,它使用:是技术上革新的脱盐工艺,它使用:离子离子(lz)交换树脂交换树脂离子离子(lz)交换膜交换膜电电可以可以85度热水消毒度热水消毒离子离子(lz)从产水(淡水)室转移到排水(浓水)室从产水(淡水)室转移到排水(浓水)室取代了传统的离子取代了传统的离子(lz)交换混床交换混床主要优点主要优点不需要酸碱再生,无大量废水排放,安全环保,节省占地面积不需要酸碱再生,无大量废水排放,安全环保,节省占地面积32第三十二页,共85页。33第三十三页,共85页。2.2.1.15其它其它(qt)工艺技术工艺技术UF/超滤超滤双级反渗透双级反渗透UV紫外线灯紫外线灯脱气脱气(tuq)
12、膜膜高回收率技术高回收率技术34第三十四页,共85页。2.2.1.16纯化水系统常见纯化水系统常见(chnjin)消毒方式消毒方式化学品消毒化学品消毒(xiod)(氯,双氧水)(氯,双氧水)热水消毒热水消毒(xiod)RO/EDI,软水器(如果有必要),软水器(如果有必要)热水热水/蒸汽消毒蒸汽消毒(xiod)活性炭活性炭35第三十五页,共85页。2.2.1.17纯水制备系统纯水制备系统(xtng)的的GMP考虑总结考虑总结关键点需要设置取样,取样排放考虑空气隔断关键点需要设置取样,取样排放考虑空气隔断设计上尽量避免死水产生,考虑低点能够排放设计上尽量避免死水产生,考虑低点能够排放采取控制微生
13、物的手段,比如加氯,保持循环无死水采取控制微生物的手段,比如加氯,保持循环无死水定期消毒(化学消毒,热水消毒)定期消毒(化学消毒,热水消毒)RO之后采用卫生级管道管件以及卫生级仪表之后采用卫生级管道管件以及卫生级仪表EDI产水需要考虑循环产水需要考虑循环纯水系统如果长期内循环,需要考虑水温冷却装置纯水系统如果长期内循环,需要考虑水温冷却装置(zhungzh)书面的制作、清洁和维护的程序书面的制作、清洁和维护的程序维护和清洗等的记录维护和清洗等的记录36第三十六页,共85页。372.2.2、注射用水制备系统设计注射用水制备系统设计(shj)要要求求内螺旋内螺旋(luxun)多多效蒸馏水机效蒸馏水
14、机第三十七页,共85页。2.2.2.1多效蒸馏水机多效蒸馏水机1、概述:、概述:多效蒸馏设备通常由两个或更多蒸发换热器、分离装置、预热器、两多效蒸馏设备通常由两个或更多蒸发换热器、分离装置、预热器、两个冷凝器、阀门、仪表和控制部分等组成。一般的系统有个冷凝器、阀门、仪表和控制部分等组成。一般的系统有38效效,每每效包括一个蒸发器效包括一个蒸发器,一个分离装置和一个预热器。一个分离装置和一个预热器。在一个多效蒸馏设备中,经过每效蒸发器产生的纯化了的蒸汽都是用在一个多效蒸馏设备中,经过每效蒸发器产生的纯化了的蒸汽都是用于加热于加热(jir)原料水,并在后面的各效中产生更多的纯蒸汽,纯蒸汽原料水,并
15、在后面的各效中产生更多的纯蒸汽,纯蒸汽在加热在加热(jir)蒸发原料水后经过相变冷凝成为注射用水。由于在这个蒸发原料水后经过相变冷凝成为注射用水。由于在这个分段蒸发和冷凝过程当中,只有第一效蒸发器需要外部热源加热分段蒸发和冷凝过程当中,只有第一效蒸发器需要外部热源加热(jir),经最后一效产生的纯蒸汽和各效产生的注射用水的冷凝是用外,经最后一效产生的纯蒸汽和各效产生的注射用水的冷凝是用外部冷却介质冷却的,所以在能源节约方面效果非常明显,效数越多节部冷却介质冷却的,所以在能源节约方面效果非常明显,效数越多节能效果越好。能效果越好。2、工作原理图:动画多效蒸馏水机原理、工作原理图:动画多效蒸馏水机
16、原理.exe38第三十八页,共85页。多效蒸馏水机原理图39第三十九页,共85页。2.2.2.2公用系统公用系统(xtng)要求要求一般需要一般需要38bar的工业蒸汽的工业蒸汽冷却水的温度一般为冷却水的温度一般为416,为了防止冷凝器结垢堵塞为了防止冷凝器结垢堵塞,通常情通常情况下至少要使用软水作为冷却水况下至少要使用软水作为冷却水;冷却水经过换热后水温会升至冷却水经过换热后水温会升至6570;工业蒸汽和冷却水的消耗量因注射用水的产量和效数的不同而工业蒸汽和冷却水的消耗量因注射用水的产量和效数的不同而有很大的变化有很大的变化(binhu);用于控制系统压缩空气的压力一般为用于控制系统压缩空气
17、的压力一般为5.58bar;注射水的产水温度通常在注射水的产水温度通常在9599,产水温度可以在控制程序里产水温度可以在控制程序里设置设置,通过冷却水来调节通过冷却水来调节;不同生产能力的设备对电源功率要求不一样。不同生产能力的设备对电源功率要求不一样。40第四十页,共85页。2.2.2.3蒸发器蒸发器原理:多效蒸馏设备原理:多效蒸馏设备(shbi)采用列管式热交换采用列管式热交换“闪蒸闪蒸”使原料水生使原料水生成蒸汽成蒸汽,同时将纯蒸汽冷凝成注射用水。其核心部分为分离结构同时将纯蒸汽冷凝成注射用水。其核心部分为分离结构,如下如下图所示图所示:41原料水经过蒸发器上部的进水口进入并均匀喷淋沿着
18、列管管壁形成降液膜与经过原料水经过蒸发器上部的进水口进入并均匀喷淋沿着列管管壁形成降液膜与经过壳程的蒸汽进行热交换壳程的蒸汽进行热交换,产生的汽水混合物下沉进入分离器产生的汽水混合物下沉进入分离器,在连续的压力作用下在连续的压力作用下使混合物中的蒸汽上升使混合物中的蒸汽上升,上升的蒸汽与夹带的小液滴进入分离器后上升的蒸汽与夹带的小液滴进入分离器后,小液滴从蒸汽小液滴从蒸汽中分离出来聚集沉降到底部中分离出来聚集沉降到底部,产生的纯蒸汽由纯蒸汽出口进入下一效作为加热源。产生的纯蒸汽由纯蒸汽出口进入下一效作为加热源。混合物中未蒸发的原料水与被分离下来的小液滴在两个蒸发器间的压差作用下进混合物中未蒸发
19、的原料水与被分离下来的小液滴在两个蒸发器间的压差作用下进入下一效蒸发器继续蒸发。依此类推入下一效蒸发器继续蒸发。依此类推,后面的蒸发器原理与之相同后面的蒸发器原理与之相同,第一效以后的第一效以后的蒸发器用的是前一效蒸发器产生的纯蒸汽作为加热源。纯蒸汽在二效开始冷凝并蒸发器用的是前一效蒸发器产生的纯蒸汽作为加热源。纯蒸汽在二效开始冷凝并被收集输送到冷凝器的壳程中。末效产生的纯蒸汽进入冷凝器壳程与进入注射用被收集输送到冷凝器的壳程中。末效产生的纯蒸汽进入冷凝器壳程与进入注射用水混合。水混合。第四十一页,共85页。2.2.2.4预热器预热器原理:原理:蒸馏水机中预热器的加热源是蒸汽蒸馏水机中预热器的
20、加热源是蒸汽(zhnq)或或蒸汽蒸汽(zhnq)凝结水凝结水,来自蒸发器的蒸汽来自蒸发器的蒸汽(zhnq)或蒸汽或蒸汽(zhnq)凝结水进入预热器的壳程与凝结水进入预热器的壳程与经过管程的原料水进行换热。预热器对原料水是经过管程的原料水进行换热。预热器对原料水是逐级预热的逐级预热的,经过冷凝器的原料水温度在经过冷凝器的原料水温度在80以上以上,这个温度的原料水必须经过预热器逐级加热直到这个温度的原料水必须经过预热器逐级加热直到终端达到沸点后入蒸发器蒸发终端达到沸点后入蒸发器蒸发42第四十二页,共85页。2.2.2.5冷凝器冷凝器原理:原理:冷凝器内部是列管多导程结构冷凝器内部是列管多导程结构,
21、原料水经过管程后原料水经过管程后进入预热器进入预热器,末效产生的纯蒸汽和前面产生的注射末效产生的纯蒸汽和前面产生的注射用水进入壳程与经过管程的原料水换热用水进入壳程与经过管程的原料水换热,产生的注产生的注射用水流过上冷凝器由底部注射用水出口进入到射用水流过上冷凝器由底部注射用水出口进入到下冷凝器下冷凝器,再从注射用水总出口流入储罐进行储存。再从注射用水总出口流入储罐进行储存。通常在冷凝器的上部安装通常在冷凝器的上部安装(nzhung)一个一个0.22m的呼吸器的呼吸器,呼吸器是防止停机后设备内产生真空并呼吸器是防止停机后设备内产生真空并且可以防止微生物及杂质进入冷凝器中污染设备且可以防止微生物
22、及杂质进入冷凝器中污染设备;它也可以进行不凝气体和挥发性杂质的排放。它也可以进行不凝气体和挥发性杂质的排放。43第四十三页,共85页。2.2.2.6注射用水系统建造注射用水系统建造(jinzo)材料要求材料要求凡是与原料水、纯蒸汽、注射用水接触的材料应采用凡是与原料水、纯蒸汽、注射用水接触的材料应采用316L或其或其他与之性能相符的材料他与之性能相符的材料;密封材质密封材质(cizh)采有无毒无脱落的制药级别的材质采有无毒无脱落的制药级别的材质(cizh),如硅胶或如硅胶或EPDM(三元乙丙橡胶三元乙丙橡胶);如应用在如应用在耐高温的场合耐高温的场合,可采用可采用PTFE(聚四氟乙烯聚四氟乙烯
23、)或或PTFE与与EPDM的的合成材质合成材质(cizh)。44第四十四页,共85页。2.2.2.7注射用水系统注射用水系统(xtng)表面要求表面要求凡是与原料水、纯蒸汽、注射用水接触的表面应采用电抛光并进凡是与原料水、纯蒸汽、注射用水接触的表面应采用电抛光并进行酸洗钝化处理行酸洗钝化处理,其优点是其优点是:光洁度可以做到小于光洁度可以做到小于0.25m,表面形成表面形成(xngchng)氧化膜氧化膜,提高提高抗腐蚀能力抗腐蚀能力;提高系统运行过程中的洁净能力提高系统运行过程中的洁净能力;减少微生物引起的表面截留减少微生物引起的表面截留;避免移动金属杂质滞留。避免移动金属杂质滞留。45第四十
24、五页,共85页。462.2.2.82.2.2.8疏水性疏水性疏水性疏水性(shuxng)(shuxng)呼吸器的积水问题呼吸器的积水问题呼吸器的积水问题呼吸器的积水问题1、呼呼吸吸器器作作用用:向向贮贮罐罐注注水水水水时时,空空气气向向外外排排出出,贮贮罐罐出出水水,外外部部空空气气经经呼呼吸吸器器进进入入贮贮罐罐,使使其其不不至至于于成真空成真空(zhnkng)状态。状态。2、疏水性材质、疏水性材质:聚四氟乙烯聚四氟乙烯3、过滤器底部结水的质量风险:、过滤器底部结水的质量风险:微生物的生长、微生物的生长、罐体吸扁、罐体吸扁、冷凝水倒流冷凝水倒流4、采取的防止措施、采取的防止措施a滤器顶部不易
25、直通上端,易改用弯头滤器顶部不易直通上端,易改用弯头b滤器底部加排液阀滤器底部加排液阀c在过滤器的外壳,加一柔性加热隔热套,在过滤器的外壳,加一柔性加热隔热套,可以防止冷凝水的产生。可以防止冷凝水的产生。40db与与c结合使用结合使用第四十六页,共85页。472.2.2.9降低降低(jingd)注射用水中的热注射用水中的热原风险原风险1、多效蒸馏水机、多效蒸馏水机会会由由于于供供水水阀阀及及蒸蒸馏馏水水机机液液面面控控制制不不当当造造成成未未汽汽化化的的水水混混入入蒸蒸馏馏水水机机或或者者(huzh)停停运运一一段时间后冷凝器中注射用水的滞留。段时间后冷凝器中注射用水的滞留。2、热交换器、热交
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