中空纤维超滤膜在华药制备无菌除热原水中的应用

1、中空纤维超滤膜在华药制备无菌除热原水中的应用尹沛松田丰(华北制药集团有限责任公司,石家庄050015摘要介绍了华药利用中空纤维超滤膜制备无菌除热原水的两个应用事例及水质检测结果,此工艺可在医药行业进行推广.关键词中空纤维超滤膜(U F 反渗透(RO 热原注射用水分类号TQ085TQ02818华北制药集团公司是我国医药行业的一个老厂,由于历史原因公司部分老车间粉针洗瓶水和无菌原料药精制用水一直沿用去离子水,根据我国GMP 规定均应改用注射用水.19971998年医药行业GMP 达标验收工作全面开展,为迎接验收公司提出改造原有不合格的工艺用水系统,要求粉针精洗瓶水和无菌原料药精制用水必须达到药典注

2、射用水标准.我们改造小组考察了国内外许多注射用水制备工艺,重蒸馏法简单可行也易达到药典标准,但重蒸馏工艺运行成本高,能源消耗大;用反渗透和中空纤维超滤膜制备无菌除热原水在国外已多有应用,此方法一次性投资低,运行成本低,节约能源,美国和日本药典已将膜法与重蒸馏并列为生产注射用水的方法,但用此工艺关键设备的选择较难,操作维护也要求较高.经过反复论证,我们还是选择了后者.1中空纤维超滤膜在除热原装置上的应用技术工艺选定后,我们决定先在某粉针车间使用一套中空纤维超滤膜除热原装置,此粉针生产车间原用去离子水洗瓶,其去离子水水质较好,基本符合药典蒸馏水标准(水质指标见表1,相应指标按药典蒸馏水标准检测1.

3、我们认为去离子水与注射用水最主要的区别在于是否有热原,经过多方咨询及论证,我们提出工艺目标,即保留原去离子水制备工艺路线及设备不变,增加超滤膜除热原装置及相应的配套设备.具体操作上我们与上海彰华炼水工程公司共同研究,针对医药工业的特殊要求,探索出一条可行的工艺流程,如图1所示.表1粉针车间去离子水水质指标操作日期电阻率/(M cm p H 氯化物硫酸盐钙盐氨CO 2易氧化物不挥发物重金属硝酸盐1998-05-05 1.37 6.82合格合格合格合格合格合格合格合格合格1998-05-06 1.79 6.27合格合格合格合格合格合格合格合格合格1998-05-07 2.31 6.21合格合格合格

4、合格合格合格合格合格合格1998-05-08 1.83 6.09合格合格合格合格合格合格合格合格合格1998-05-09 2.04 5.99合格合格合格合格合格合格合格合格合格1998-05-101.826.38合格合格合格合格合格合格合格合格合格收稿日期:1998-09-08;修改稿收到日期:1998-11-23第一作者:男,30岁,工程师第19卷第3期膜科学与技术Vo1.19No.31999年6月MEMBRAN E SCIENCE AND TECHNOLO GY J un.1999 图1超滤除热原工艺流程示意图11去离子水储罐;21微过滤器;31超滤膜;41紫外杀菌机此套装置处理能力为10

5、t/h ,系统中的关键设备中空纤维超滤膜选用美制Romicon HF132-20-PM10膜,膜特性指标见表2.超滤膜的作用是除掉水中的细菌和发热性物质(热原,进入膜的水通过膜分成了精制水和浓缩水,精制水成为无菌除热原水(相当注射用水,并经紫外杀菌机对水质加以保证,浓缩水中含有被膜截留下来的细菌、胶体、热原等,将随浓缩水被排放掉.经过半年多的运行和水质验证表明,其出水水质完全达到了药典注射用水标准1,1998年5月510日热原检测结果列于表3.表2膜特性指标膜类型聚砜中空纤维内径/mm 0.5083截留相对分子质量(Da 10000平均孔隙尺寸/m0. 00230.020英寸=0.508mm整

6、套装置配备7支PM10超滤膜管,膜管前选用卫生级CPVC 配管,膜管后选用316L 不锈钢配管.装置另配有药洗系统,定时清洗,自动控制,使用极为方便.设备一般24h 连续运行,具出水量和出水水质与定期用药剂清洗、再生有密切关系,若因特表3热原检测结果操作日期批号热原检测结果1998-05-05U F7-3合格1998-05-06U F8-3合格1998-05-07U F9-3合格1998-05-08U F10-3合格1998-05-09U F11-3合格1998-05-10U F12-3合格殊情况停用一段时间,开启前需选用1.5%的福尔马林消毒.药洗及消毒的质量对出水质量影响很大.2原料液车间

7、工艺改造上套装置的成功运行,更加增强了我们对此工艺方法的信心,今年初我们又在另一原料药车间安装了一套超滤膜除热原装置.此车间原精制用水为去离子水,由于工艺和设备老化其出水水质达不到去离子水标准.为彻底解决问题,我们决定不再利用原去离子水,以车间一次水(深井水,水质见表4作原水,选用反渗透和超滤相结合的先进工艺制备医用除热原水2.在具体操作方面,由我们和大连化物所合作,针对原水水质和车间用水要求确定出工艺路线,如图2所示.表4深井水水质检测结果(mg/L 色度浊度p H 总固体3总硬度硫酸根氯离子硝酸根锰铁余氯7.745263711204250.020.023总固体含量为g/g.图2反渗透和超滤

8、相结合的工艺流程示意图11多介质过滤器;21软化床;31前期超滤;41储罐;51反渗透装置;61混床;71除菌超滤第3期尹沛松等:中空纤维超滤膜在华药制备无菌除热原水中的应用55此套装置的前级处理(包括多介质过滤器、软化床、前期超滤装置的作用是除掉原水中的悬浮物和易使后面膜被污染的物质,除去原水中的钙镁离子,前期超滤膜的截留相对分子质量在200000道尔顿,它可使反渗透系统进水SDI 小于1.0,延长反渗透系统的使用寿命;反渗透和混床的作用是除掉水中离子型物质,出水为去离子水,反渗透的脱盐率达到98%以上,回收率达75%左右,混床进一步去除水中的无机盐,使出水电阻率达到3.0M cm 以上;后

9、级超滤膜的作用同前述应用,出水为无菌除热原水(相当注射用水.整套装置产水量为5t/h ,关键设备反渗透选用美制DOW Filmtech 卷式膜;前级超滤和后级除热原超滤选用大连化物所BS 中空纤维超滤膜,此膜管以聚砜为材料,采用干喷-湿纺法纺制而成,外径1.0mm ,内径0.7mm ,截留相对分子质量在800012000道尔顿,系统同样采用自动清洗,整套系统安装后运行稳定.经验证明,出水水质同样完全符合药典注射用水标准1,具体水质指标见表5.每吨成品水的制造成本在10元左右.表5水质指标表操作日期p H 值电阻率/(M cm 热原6.475.1合格3结束语1用中空纤维超滤膜可以达到除菌和除热原

10、的目的,出水水质完全符合注射用水标准,在医药行业有很大的推广前景.2用此工艺,设备投资比相当规模的重蒸馏设备便宜20%30%.且制备无菌除热原水成本低,与其它用重蒸馏工艺制备注射用水的车间相比较,此成本只有他们的1/3,同时大大节约能源,在生产中具有显著的经济效益.3系统均采用自动控制,操作简便,但要求操作工人素质较高,尤其对反渗透和超滤装置的进口压力控制,清洗及药洗的操作,系统停车时的保养,重开车时的消毒等几项需制定严格的操作规程,否则将使系统的关键设备受损.4水质检测要及时准确,每一操作单元后都要有取样检测点,这样才能保证下一步出水质量,也不至于使后面的设备受到损害.膜的出水量也是操作的主

11、要指标,进水量、进水压、出水压、SDI 、水温、浓缩比等均会直接影响出水量,出水量还可反映膜是否堵塞和污染,所以操作者必须精心注意出水量.5我国药典还未明确可以用反渗透和超滤制备注射用水,故本文称之为医用无菌除热原水.参考文献1中华人民共和国卫生部药典委员会编.中华人民共和国药典:二部.北京:化学工业出版社,1995.425业出版社,1992.139Application of hollow f iber ultraf iltration membrane to preparationof sterilized pyrogen -free w ater in NCPCYi n Peisong ,Tian Feng(North China Pharmaceutical Co.Ltd.,Shijiazhuang 050015Abstract Two examples and the test results of sterilized pyrogen -free water prepared by exchange resin and hollow fiber ultrafiltration membrane process in NCPC were introduced.It sh