第十二章制药用水设备讲述

1、LOGO制药设备及技术制药设备及技术第十二章第十二章 制药用水设备制药用水设备LOGO第一节第一节 制药用水概述制药用水概述一、制药用水分类及质量要求一、制药用水分类及质量要求v 饮用水饮用水：为天然水经净化处理所得的水，可作为药材净制：为天然水经净化处理所得的水，可作为药材净制时的漂洗、制药用具的粗洗用水。除另有规定外，也可作时的漂洗、制药用具的粗洗用水。除另有规定外，也可作为药材的提取溶剂。为药材的提取溶剂。v 纯化水纯化水：是指用蒸馏法、离子交换法、反渗透法或其他适：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。纯化水可宜的方法制得的供药用的水，不含

2、任何附加剂。纯化水可作为中药注射剂、滴眼剂等灭菌制剂所用药材的提取溶剂；作为中药注射剂、滴眼剂等灭菌制剂所用药材的提取溶剂；口服、外用制剂配制用溶剂或稀释剂；非灭菌制剂用器具口服、外用制剂配制用溶剂或稀释剂；非灭菌制剂用器具的精洗用水；必要时亦用作非灭菌制剂用药材的提取溶剂。的精洗用水；必要时亦用作非灭菌制剂用药材的提取溶剂。纯化水不得用于注射剂的配制与稀释。纯化水不得用于注射剂的配制与稀释。v 纯化水应符合中国药典纯化水应符合中国药典20102010年版所收载的纯化水标准。年版所收载的纯化水标准。LOGO第一节第一节 制药用水概述制药用水概述v 注射用水注射用水：为纯化水经蒸馏所得的水，一般

3、应在制备后：为纯化水经蒸馏所得的水，一般应在制备后1212小时内使用。注射用水可作为配制注射剂的溶剂或稀释剂小时内使用。注射用水可作为配制注射剂的溶剂或稀释剂及注射用容器的精洗，必要时亦可作为滴眼剂配制的溶剂。及注射用容器的精洗，必要时亦可作为滴眼剂配制的溶剂。v 灭菌注射用水灭菌注射用水：为注射用水按照注射剂生产工艺制备所得。：为注射用水按照注射剂生产工艺制备所得。主要用于注射用灭菌粉末的溶剂或注射剂的稀释剂，其质主要用于注射用灭菌粉末的溶剂或注射剂的稀释剂，其质量符合灭菌注射用水项下的规定。量符合灭菌注射用水项下的规定。v 注射用水的检测项目包括性状、注射用水的检测项目包括性状、pHpH值

4、、硝酸盐、亚硝酸盐、值、硝酸盐、亚硝酸盐、氨、电导率、总有机碳、不挥发物氨、电导率、总有机碳、不挥发物 、重金属、重金属 、细菌内毒、细菌内毒素、微生物限度，素、微生物限度，20102010药典规定灭菌注射用水还应检测氯药典规定灭菌注射用水还应检测氯化物、硫酸盐与钙盐、二氧化碳等项目。化物、硫酸盐与钙盐、二氧化碳等项目。LOGO第一节第一节 制药用水概述制药用水概述二、制药用水生产工艺流程二、制药用水生产工艺流程图图12-1 12-1 制药用水制备工艺流程制药用水制备工艺流程 由于原水中往往含有电解质、有机物、悬浮颗料粒等杂由于原水中往往含有电解质、有机物、悬浮颗料粒等杂质，如不经预处理，对设

5、备的使用年限及设备的性能会产生质，如不经预处理，对设备的使用年限及设备的性能会产生影响，导致出水质量不合格；预处理后的水用离子交换法、影响，导致出水质量不合格；预处理后的水用离子交换法、反渗透等方法除去水中的阴、阳杂离子称为脱盐；后处理工反渗透等方法除去水中的阴、阳杂离子称为脱盐；后处理工艺是采用脱气塔、紫外线、臭氧减菌等工艺，除去水中残留艺是采用脱气塔、紫外线、臭氧减菌等工艺，除去水中残留的一些气体、离子和微生物，制得的纯化水经蒸馏后得到注的一些气体、离子和微生物，制得的纯化水经蒸馏后得到注射用水。射用水。LOGO第二节第二节 制药用水生产设备制药用水生产设备 一、原水预处理设备组合一、原水

6、预处理设备组合 原水预处理系统由原水箱、石英砂过滤器、锰砂过滤原水预处理系统由原水箱、石英砂过滤器、锰砂过滤器，活性炭吸附过滤器和软化器、精滤器等构成，设备的器，活性炭吸附过滤器和软化器、精滤器等构成，设备的外壳体均为优质不锈钢外壳体均为优质不锈钢3042B3042B材质制成。材质制成。v 1 1原水贮罐原水贮罐 原水贮罐应设置高、低水位电磁感应液位计，动态检测原水贮罐应设置高、低水位电磁感应液位计，动态检测水箱液位。水箱液位。v 2 2原水泵原水泵 可采用普通的离心泵，泵应设置高过热保护器、压力控可采用普通的离心泵，泵应设置高过热保护器、压力控制器，以提高泵的寿命。为防止出现故障，泵还应设有

7、自制器，以提高泵的寿命。为防止出现故障，泵还应设有自动报警系统。动报警系统。LOGO第二节第二节 制药用水生产设备制药用水生产设备v 3 3药箱、计量泵药箱、计量泵 若原水水质浊度较高，通常运用精密计量泵进行自动加若原水水质浊度较高，通常运用精密计量泵进行自动加药。加药箱的材质亦多为非金属材料如（药。加药箱的材质亦多为非金属材料如（PEPE），计量泵的），计量泵的定量加药应与源水泵运转同步进行。定量加药应与源水泵运转同步进行。v 4 4机械过滤器机械过滤器 机械过滤器有石英砂过滤器与锰砂过滤器，机械过滤器机械过滤器有石英砂过滤器与锰砂过滤器，机械过滤器罐体可采用玻璃钢内衬罐体可采用玻璃钢内衬P

8、EPE胆的非金属罐体。石英砂过滤器胆的非金属罐体。石英砂过滤器主要用于去除水中的悬浮杂质，内装过滤介质为精制的石主要用于去除水中的悬浮杂质，内装过滤介质为精制的石英砂；锰砂过滤器采用英砂；锰砂过滤器采用1.61.63.2mm3.2mm粒径的锰砂装填粒径的锰砂装填, ,除具除具有石英砂过滤器的作用外，对水中含有的铁离子有一定的有石英砂过滤器的作用外，对水中含有的铁离子有一定的脱除能力。脱除能力。LOGO第二节第二节 制药用水生产设备制药用水生产设备v 5 5活性炭过滤器活性炭过滤器 主要有两个功能：吸附水中部分有机物，吸附率在主要有两个功能：吸附水中部分有机物，吸附率在60%60%左右；吸附水中

9、余氯，对水中的游离氯吸附率达左右；吸附水中余氯，对水中的游离氯吸附率达9999以以上，活性碳过滤器滤粒为上，活性碳过滤器滤粒为5mm5mm的颗粒活性碳。的颗粒活性碳。v 6 6软化器软化器 除去水中钙、镁离子的过程称为水的软化，水系统中利用除去水中钙、镁离子的过程称为水的软化，水系统中利用钠型阳离子树脂将水中的钠型阳离子树脂将水中的CaCa2+2+、MgMg2+2+置换。置换。v 7 7精滤器精滤器 精滤在水系统中又称为保安过滤，是原水进入反渗透膜前精滤在水系统中又称为保安过滤，是原水进入反渗透膜前最后的一道处理工艺，其作用是防止上一道过滤工序可能最后的一道处理工艺，其作用是防止上一道过滤工序

10、可能存在的泄漏。精密过滤器由壳体、上帽盖和数根滤芯组成，存在的泄漏。精密过滤器由壳体、上帽盖和数根滤芯组成，壳体和上帽盖由联接螺栓及胶垫连接在一起，滤芯为熔喷壳体和上帽盖由联接螺栓及胶垫连接在一起，滤芯为熔喷成型的孔径为成型的孔径为5um5um的聚丙烯的聚丙烯(PP)(PP)。LOGO第二节第二节 制药用水生产设备制药用水生产设备二、纯化水的制备二、纯化水的制备（一）反渗透的基本原理（一）反渗透的基本原理图图12-3 12-3 反渗透基本原理示意图反渗透基本原理示意图 一个容器中间用半透膜隔一个容器中间用半透膜隔开，两侧分别加入纯水和盐水，开，两侧分别加入纯水和盐水，此时纯水会透过半透膜扩散到

11、此时纯水会透过半透膜扩散到盐溶液一侧，这种现象为盐溶液一侧，这种现象为渗透渗透；两侧液柱的高度差表示此盐所两侧液柱的高度差表示此盐所具有的渗透压。如果用高于此具有的渗透压。如果用高于此渗透压的压力作用于盐溶液一渗透压的压力作用于盐溶液一侧，则盐溶液中的水将向纯水侧，则盐溶液中的水将向纯水一侧渗透，使得水从盐溶液中一侧渗透，使得水从盐溶液中分离出来，此过程与渗透相反，分离出来，此过程与渗透相反，称为称为反渗透反渗透。LOGO第二节第二节 制药用水生产设备制药用水生产设备v（二）反渗透法制备纯水工艺流程二）反渗透法制备纯水工艺流程v 1 1一级反渗透系统一级反渗透系统图图12-4 12-4 一级反

12、渗透系统示例一级反渗透系统示例1-1-预处理后水；预处理后水；2-2-高压泵；高压泵；3-3-反渗透装置；反渗透装置；4-4-浓缩水排水；浓缩水排水；5-5-反渗透出水；反渗透出水；6-6-中间储罐中间储罐 一级反渗透装置能除去一级反渗透装置能除去90%90%95%95%的一价离子和的一价离子和98%98%99%99%的二价离子，同时能除去微生物和病毒，但去除氯离的二价离子，同时能除去微生物和病毒，但去除氯离子的能力还达不到药典要求，故常在反渗透后面加上离子子的能力还达不到药典要求，故常在反渗透后面加上离子交换系统。交换系统。一级反渗透系统一级反渗透系统+ +离子交换系统离子交换系统这种组合特

13、别这种组合特别适合制药用水的综合性使用，水系统既满足工艺用纯化水适合制药用水的综合性使用，水系统既满足工艺用纯化水的供应，又满足注射用水的原水使用要求。的供应，又满足注射用水的原水使用要求。LOGO第二节第二节 制药用水生产设备制药用水生产设备v 2.2.二级反渗透系统二级反渗透系统 图图12-5 12-5 二级反渗透系统示例二级反渗透系统示例1-1-原水；原水；2-2-一级高压泵；一级高压泵；3-3-一级反渗透；一级反渗透；4-4-浓缩水排水；浓缩水排水；5-5-一级反渗透出水；一级反渗透出水； 6-6-中间储罐；中间储罐；7-7-二级高压泵；二级高压泵；8-8-二级反渗透；二级反渗透；9-

14、9-二级浓缩排水（返回至一级入口）；二级浓缩排水（返回至一级入口）；10-10-纯化水出口纯化水出口 以以串联方式串联方式将第一级反渗透的出水作为第二级反将第一级反渗透的出水作为第二级反渗透的进水，二级反渗透系统的第二级的排水渗透的进水，二级反渗透系统的第二级的排水( (浓水浓水) )的质量远远高于第一级反渗透的进水，可以将其与第的质量远远高于第一级反渗透的进水，可以将其与第一级反渗透的进水混合作为第一级的进水，以提高水一级反渗透的进水混合作为第一级的进水，以提高水的利用率。的利用率。LOGO第二节第二节 制药用水生产设备制药用水生产设备 3.3.主要设备主要设备 （1 1）一、二级高压泵：）

15、一、二级高压泵：作为反渗透系统动力源的高压泵，作为反渗透系统动力源的高压泵，配置高、低压保护、过热保护，以防止泵的损坏。配置高、低压保护、过热保护，以防止泵的损坏。（2 2）反渗透主机：）反渗透主机：主要部分是反渗透膜组件，其结构因膜主要部分是反渗透膜组件，其结构因膜的形式而异，一般有管式、框式、卷式和中空纤维式四种，的形式而异，一般有管式、框式、卷式和中空纤维式四种，均可用于纯化水的制取。均可用于纯化水的制取。（3 3）紫外线杀菌器：）紫外线杀菌器：为了防止管道中的滞留水及容器管道为了防止管道中的滞留水及容器管道内壁滋生细菌而影响供水质量，在反渗透处理单元进出口内壁滋生细菌而影响供水质量，在

16、反渗透处理单元进出口的供水管道末端均应设置大功率的紫外线杀菌器，以保护的供水管道末端均应设置大功率的紫外线杀菌器，以保护反渗透处理单元免受水系统可能产生的微生物污染，杜绝反渗透处理单元免受水系统可能产生的微生物污染，杜绝或延缓管道系统内微生物细胞的滋生。或延缓管道系统内微生物细胞的滋生。 LOGO第二节第二节 制药用水生产设备制药用水生产设备 4. 4.反渗透系统的操作反渗透系统的操作 (1) (1)运行前准备运行前准备v 开机前开机前: :将将R0R0系统中每个组件的出水阀全部开启，关闭所系统中每个组件的出水阀全部开启，关闭所有取样阀，关闭淡水阀和清洗进水阀；开启淡水排放阀及有取样阀，关闭淡

17、水阀和清洗进水阀；开启淡水排放阀及电控箱上主电源、自动开关。电控箱上主电源、自动开关。v 低压冲洗低压冲洗: :低压冲洗一般用于新低压冲洗一般用于新RORO膜元件投入使用及刚刚膜元件投入使用及刚刚化学清洗后。当预处理运行正常、出水水质符合化学清洗后。当预处理运行正常、出水水质符合R0R0系统进系统进水指标时，开启水指标时，开启R0R0系统浓水阀、淡水排放阀。调节进水压系统浓水阀、淡水排放阀。调节进水压力在力在0.3Mpa0.3MpaO.5MpaO.5Mpa左右，使左右，使R0R0系统处于低压冲洗状态，系统处于低压冲洗状态，浓水、淡水全部排放，一般冲洗时间为浓水、淡水全部排放，一般冲洗时间为2

18、26 6小时。小时。LOGO第二节第二节 制药用水生产设备制药用水生产设备 (2)(2)系统运转系统运转 准备工作完毕后，开启准备工作完毕后，开启R0R0前级增压泵，当前级增压泵，当R0R0进水压力进水压力0 005Mpa05Mpa时，时，R0R0高压泵自动起动高压泵自动起动( (也可关闭自动开关，也可关闭自动开关，手动开启手动开启R0R0高压泵高压泵) )。然后慢慢调节。然后慢慢调节R0R0进水阀及浓水阀，进水阀及浓水阀，使之达到设定的产水量及浓水排放量。当纯水电导率小于使之达到设定的产水量及浓水排放量。当纯水电导率小于进水电导率乘以进水电导率乘以0.050.05，即可以开启淡水阀，关闭淡水

19、排放，即可以开启淡水阀，关闭淡水排放阀，设备进入正常运行。通常对于第一次已调好的阀门开阀，设备进入正常运行。通常对于第一次已调好的阀门开度可不再调整。度可不再调整。 (3)(3)停机停机 停机前，启动清洗泵停机前，启动清洗泵( (一级反渗透装置为中间水箱泵一级反渗透装置为中间水箱泵) )，开启清洗阀，用开启清洗阀，用R0R0出水冲洗出水冲洗R0R0膜元件膜元件2 25 5分钟，浓水排放，分钟，浓水排放，冲洗完毕后，关闭泵及清洗阀。冲洗完毕后，关闭泵及清洗阀。LOGO第二节第二节 制药用水生产设备制药用水生产设备图图12-2 12-2 反渗透纯水设备反渗透纯水设备LOGO第三节第三节 注射用水设

20、备注射用水设备一、多效蒸馏水器一、多效蒸馏水器图图12-6 12-6 垂直串接式三效蒸馏水器垂直串接式三效蒸馏水器工作原理示意图工作原理示意图（一）垂直串接式多（一）垂直串接式多效蒸馏水器效蒸馏水器 在制药工业中，在制药工业中，常见的垂直串接式多常见的垂直串接式多效蒸馏水器是三效蒸效蒸馏水器是三效蒸馏水器，它是由三个馏水器，它是由三个单效蒸馏水器组合而单效蒸馏水器组合而成，其加料方式为三成，其加料方式为三效并流加料，工艺流效并流加料，工艺流程如图程如图12-612-6所示。所示。LOGO第三节第三节 注射用水设备注射用水设备 三效蒸馏水器的工作过程三效蒸馏水器的工作过程: :v 纯化水先在蒸馏

21、水蒸汽冷凝器内经热交换预热后，经预热纯化水先在蒸馏水蒸汽冷凝器内经热交换预热后，经预热器进一步预热后在器进一步预热后在第一效被生蒸汽加热至第一效被生蒸汽加热至130130而沸腾汽而沸腾汽化成二次蒸汽，所产生的二次蒸汽进入第二效进行热交换化成二次蒸汽，所产生的二次蒸汽进入第二效进行热交换后再次进入第三效进行热交换。后再次进入第三效进行热交换。第一效中剩余的水流向第第一效中剩余的水流向第二效被加热至二效被加热至120120沸腾汽化，沸腾汽化，所产生的二次蒸汽与第二所产生的二次蒸汽与第二效来的加热蒸汽一起进入第三效进行热交换，随后进入冷效来的加热蒸汽一起进入第三效进行热交换，随后进入冷凝器冷凝成蒸馏

22、水。凝器冷凝成蒸馏水。第二效中剩余的水流向第三效被加热第二效中剩余的水流向第三效被加热至至110110沸腾汽化，所产生的二次蒸汽直接进入冷凝器冷沸腾汽化，所产生的二次蒸汽直接进入冷凝器冷凝成蒸馏水。凝成蒸馏水。第三效蒸馏后所剩余的水含盐浓度高而被弃第三效蒸馏后所剩余的水含盐浓度高而被弃去，成品蒸馏水被贮存在蒸馏水贮存罐中。去，成品蒸馏水被贮存在蒸馏水贮存罐中。LOGO第三节第三节 注射用水设备注射用水设备（二）水平串接式多效蒸馏水器（二）水平串接式多效蒸馏水器单效膜式蒸馏水器单效膜式蒸馏水器 纯化水从进水管口进入，纯化水从进水管口进入，然后经分布器分布后沿列然后经分布器分布后沿列管内壁呈膜状下

23、降，受热管内壁呈膜状下降，受热沸腾蒸发。生成的二次蒸沸腾蒸发。生成的二次蒸汽自列管下部引出，再沿汽自列管下部引出，再沿螺旋形气液分离器高速向螺旋形气液分离器高速向上流动，因受离心力的作上流动，因受离心力的作用，蒸汽中夹带的液滴被用，蒸汽中夹带的液滴被分离，纯蒸汽则从出口排分离，纯蒸汽则从出口排出。出。图图12-7 12-7 膜式蒸馏水器工膜式蒸馏水器工作原理示意图作原理示意图LOGO第三节第三节 注射用水设备注射用水设备v 四效蒸馏水器四效蒸馏水器: :由四个膜式蒸馏水器水平串接而成，其工由四个膜式蒸馏水器水平串接而成，其工艺流程如图艺流程如图12-812-8所示。工作时，合格的原料水所示。工

24、作时，合格的原料水( (一般为纯一般为纯化水化水) ) 由多级泵增压后经流量计进入冷凝器进行热交换，由多级泵增压后经流量计进入冷凝器进行热交换，再依次进入各效预热器再依次进入各效预热器、及及中，最后进入到中，最后进入到效蒸发器，由料水分布器喷射在加热管内壁，使料水在加效蒸发器，由料水分布器喷射在加热管内壁，使料水在加热管内成膜状流动，被外来蒸气继续加热，产生夹带水滴热管内成膜状流动，被外来蒸气继续加热，产生夹带水滴的二次蒸汽，从加热管下端进入汽水分离装置，被分离的的二次蒸汽，从加热管下端进入汽水分离装置，被分离的纯蒸汽进入到纯蒸汽进入到效蒸发器的列管间作为加热热源，而进料效蒸发器的列管间作为加

25、热热源，而进料水中未汽化部分则进入水中未汽化部分则进入效蒸发器的列管内，重复上述过效蒸发器的列管内，重复上述过程，其余各效原理与第一效相同。程，其余各效原理与第一效相同。LOGO第三节第三节 注射用水设备注射用水设备图图12-8 12-8 水平串接式四效蒸馏水器水平串接式四效蒸馏水器工作原理示意图工作原理示意图LOGO第三节第三节 注射用水设备注射用水设备v 多效蒸馏水机的所有多效蒸馏水机的所有热交换器热交换器均由无缝均由无缝316L316L不锈钢管制成，不锈钢管制成，直径小，长度很短，从而保证了蒸发的最高效率直径小，长度很短，从而保证了蒸发的最高效率( (薄膜蒸薄膜蒸发发) )。v 多效蒸馏

26、水机其设备均为机电一体化结构多效蒸馏水机其设备均为机电一体化结构，无须分拆，节，无须分拆，节省占地面积。整个设备采用省占地面积。整个设备采用316L316L或或304L304L不锈钢制成，设备不锈钢制成，设备材料的内外表面都经过保护和钝化处理，不锈钢管线和阀材料的内外表面都经过保护和钝化处理，不锈钢管线和阀门等都经过机械门等都经过机械+ +电抛光镜面处理。设备内部使用的垫圈电抛光镜面处理。设备内部使用的垫圈应采用符合相应法规要求的，无毒、无析出物、无微生物应采用符合相应法规要求的，无毒、无析出物、无微生物和杂质滞留的卫生级材料制造。和杂质滞留的卫生级材料制造。v 多效蒸馏水器具有冷却水用量很少

27、、运行稳定、操作简单、多效蒸馏水器具有冷却水用量很少、运行稳定、操作简单、产水量大、热利用率高等产水量大、热利用率高等优点优点。LOGO第三节第三节 注射用水设备注射用水设备二、气压式蒸馏水器二、气压式蒸馏水器图图12-9 12-9 气压式蒸馏水器气压式蒸馏水器工作原理示意图工作原理示意图工作原理工作原理: :是将进料纯化是将进料纯化水加热至沸腾气化，产水加热至沸腾气化，产生的二次蒸汽被蒸汽压生的二次蒸汽被蒸汽压缩机压缩而温度和压力缩机压缩而温度和压力都同时升高，被压缩的都同时升高，被压缩的蒸汽经冷凝即得到成品蒸汽经冷凝即得到成品蒸馏水。在蒸汽冷凝过蒸馏水。在蒸汽冷凝过程中所释放出的潜热可程中

28、所释放出的潜热可用作原水预热热源，如用作原水预热热源，如图图12-912-9所示。所示。LOGO第三节第三节 注射用水设备注射用水设备气压式蒸馏水器生产蒸馏水的优点气压式蒸馏水器生产蒸馏水的优点: :v 不需要冷凝水，通过换热器可回收余热加热原水，从而降不需要冷凝水，通过换热器可回收余热加热原水，从而降低了能耗，节约了能源开支；低了能耗，节约了能源开支；v 二次蒸汽经过压缩、净化、冷凝等过程后，在高温下已停二次蒸汽经过压缩、净化、冷凝等过程后，在高温下已停留了约留了约4545分钟，可以保证蒸馏水无菌、无热源，所生产的分钟，可以保证蒸馏水无菌、无热源，所生产的蒸馏水一次就能达到药品生产质量管理规范的要求；蒸馏水一次就能达到药品生产质量管理规范的要求