Особенности проектирования систем получения, хранения и

Технологии: водоподготовка
«Фармацевтическая отрасль», декабрь № 6 (29) 2011
Особенности проектирования систем
получения, хранения и распределения
воды очищенной и воды для инъекций
Статья подготовлена на основе материалов выступления
главного инженера компании WATERTOWN гна Qingbo Ao.
Доклад раскрывает основные особенности проектирования
систем подготовки воды очищенной и воды для инъекций,
требования к таковым системам и основные аспекты их
применения
С
истемы
водоподготовки
обеспечивают
контроль
над размножением микро
организмов и защищают от обра
зования биологической пленки,
гарантируя таким образом надле
жащее качество воды. Качество
воды должно контролироваться
и всегда соответствовать совре
менным стандартам и нормам
cGMP, EP, USP.
1. Система получения
воды очищенной
Для получения воды очищенной
используются система предвари
тельной очистки, установка обрат
ного осмоса и узел деионизации.
Фильтры предочистки
78
1.1. Выбор материала для
фильтра предварительной очистки.
Нержавеющая сталь. Внутрен
няя поверхность гуммируется,
в результате чего отпадает необ
ходимость в использовании не
ржавеющей стали.
Углеродистая сталь.. С коррози
онностойкой и гуммированной
поверхностью подходит для уста
новок с большой производитель
ностью (например, 6 м3/час).
Стеклопластик. Устанавлива
ется в машины с малой произво
дительностью, не требует дезин
фекции.
1.2. Варианты исполнения си
стемы для получения воды очи
щенной.
ьная очистка + об
Предваритель
ратный осмос + обратный осмос.
В случае если исходная вода име
ет высокую электропроводность,
электропроводность воды на вы
ходе будет выше необходимой
(1,3 мкСм/см).
Предварительная очистка + об
ратный осмос + EDI.. Если электро
проводность исходной воды выше
350, то обратный осмос на первой
стадии перегружается и произво
дительность электродеионизации
уменьшается.
Предварительная очистка +
ионный обмен – исполнение, ко
торое уже не используется изза
значительного вреда, наносимого
окружающей среде.
Предварительная очистка + об
ратный осмос + электроде
еиониза
ция + обратный осмос – данное
исполнение имеет повышенную
себестоимость. Иногда на второй
стадии обратного осмоса исполь
Технологии: водоподготовка
«Фармацевтическая отрасль», декабрь № 6 (29) 2011
Система для получения очищенной воды
зуется мембрана для проведения
стерилизации горячей водой
и удаления эндотоксинов.
2. Системы для получения
воды для инъекций
При приготовлении воды для
инъекций используется дистилля
тор (многоступенчатый или термо
компрессионный).
2.1. Особенности многоступен
чатого дистиллятора:
• проектное давление многосту
пенчатого дистиллятора превы
шает 0,65 МПа;
• дистиллятор оборудован уст
ройством непрерывного выпу
ска неконденсируемого газа;
• в местах, где существует воз
можность контаминации, уста
новлена двойная трубная ре
шетка;
• в точке выхода воды установ
лен пробоотборник;
• материал поверхности, контак
тирующей с водой, – 316L
(включая фланцы);
• шероховатость поверхности,
контактирующей с водой
для инъекций, составляет
Ra 0,8;
• внутренняя поверхность дис
тиллятора электрополирована
и пассивирована;
• конденсатор устанавливается
с уклоном для полной выгрузки
конденсата;
• автоматическая орбитальная
сварка;
• испаритель, конденсатор и по
догреватель
соединяются
фланцами, образуя разъемную
конструкцию;
• для первого испарителя уста
навливается датчик уровня
(и для каждого из них предус
мотрено смотровое окно);
79
Технологии: водоподготовка
«Фармацевтическая отрасль», декабрь № 6 (29) 2011
Многоступенчатый дистиллятор
• испаритель, подогреватель
и конденсатор оборудованы
утеплителем (термоизоляцией)
в нержавеющем корпусе;
• необходимо увеличивать эф
фективность термоизоляции
для того, чтобы в цехе водопод
готовки не устанавливалась
слишком высокая температура;
• на оборудовании установлены
приборы для измерения и фик
сации электропроводности.
При превышении установлен
ных норм система сбрасывает
некачественную воду;
• конденсатор оборудован дыха
тельным фильтром с гидро
фобным фильтрующим эле
ментом 0,2 мкм/м;
• оборудование крепится на ра
ме (таким образом уменьша
ется площадь, которую зани
мает система);
• уровень санитарного исполне
ния клапанов соответствует
уровню чистоты продукции
(воды для инъекции);
• ко всем клапанам должен
быть обеспечен легкий доступ,
и они должны легко меняться;
• уровень санитарного исполне
ния трубопровода – L/D<3.
2.2. Приборы для измерения
и контроля параметров:
• прибор регистрации концент
рации общего органического
углерода не устанавливается
на выходе воды для инъекций;
80
• на входе и выходе воды уста
навливаются кондуктометры.
На входе воды и в конце участ
ка подогрева устанавливают
ся термометры;
• регистратор фиксирует элек
тропроводность на входе
и выходе (производится фик
сация более 4 важных пара
метров).
Управление дистиллятором:
• автоматический контроль ко
личества подаваемого пара,
исходной воды, охлаждающей
воды для стабилизации про
цесса испарения. Если уро
вень воды в первом испарите
ле окажется слишком высо
ким, объем подачи исходной
воды резко не изменится
(в обратном случае это могло
бы повлиять на процесс испа
рения и качество получаемого
продукта);
• после начала работы машины
получается вода с низкой тем
пературой и высокой электро
проводностью. Эта вода слива
ется через соответствующие
клапаны (контролируемые кон
дуктометром и термометром);
• температура получаемой дис
тиллированной воды
85–95 °С;
• включение после обесточива
ния – вручную или автомати
чески;
• требования к фиксации па
раметров и электронной
подписи;
• три уровня доступа, защищен
ные паролем (включение, вы
ключение, установка парамет
ров и наладка);
• компоненты
оборудования
должны быть совместимыми;
• возможна дальнейшая модер
низация оборудования.
3. Система хранения и распределения полученной воды –
очищенной и дистиллированной
3.1. Варианты изготовления системы хранения и распределения
(рис. А–Е):
А)
Применение: на точки потребления подается уже горячая вода (к которой предъявля
ются строгие требования касательно содержания микроорганизмов).
Недостатки: высокая себестоимость (затраты электроэнергии);
точки потребления воды нуждаются в постоянной дезинфекции.
Кроме качества материалов,
немаловажным аспектом являет
ся конструкция и расположение
емкости для хранения воды.
В большинстве случаев верти
кальная цилиндрическая емкость
становится оптимальным выбо
ром с точки зрения производи
Технологии: водоподготовка
«Фармацевтическая отрасль», декабрь № 6 (29) 2011
Б)
Применение: при предъявлении различных требований
к температуре и ограниченном расходе воды.
Г)
В)
Применение: для теплой и горячей воды; для малого
количества точек потребления воды с низкой температурой.
Недостатки: занимает достаточно большое пространство;
высокая себестоимость производства вследствие большого
потребления электроэнергии.
Д)
Е)
Применение: в случаях, когда на точках потребления вода имеет комнатную
температуру; свойства трубопровода позволяют производить его периодическую
дезинфекцию.
Недостатки: высокая себестоимость; неприменима для производства лекарственных
средств, чувствительных к воздействию озона.
Справочное пособие: ISPE Pharmaceutical Engineering Guides For New and Renovated Facilities Volume 4Water
and Steam Systems. January 2001.
ASME BPE2009 Bioprocessing Equipment
тельности и экономичности (при
ограниченных размерах помеще
ния применяется горизонтальная
емкость). Данный элемент систе
мы водоподготовки размещается
в цехе водоподготовки, а не в чи
стой зоне.
Емкость оборудуется фильтром
с гидрофобным фильтрующим
элементом (политетрафторэтилен,
поливинилиденфторид; 0,1 мкм
или 0,2 мкм) и распылителем
с шаровой головкой, расположен
ной на максимально возможном
расстоянии от фильтра.
3.1.1. Циркуляционная систе
ма горячего хранения
Обеспечивает хранение при
температуре 65–80 °С. Система
обладает способностью к само
очистке и проведению непрерыв
ной пастеризации. Оборудование
необходимо оснащать защитой от
81
Технологии: водоподготовка
«Фармацевтическая отрасль», декабрь № 6 (29) 2011
коррозии, теплоизоляцией для за
щиты персонала от ожогов и пред
отвращения потери тепла.
3.1.2. Циркуляционная система
холодного хранения
Обеспечивает хранение при
температуре 4–10 °С или ниже
4 °С. При этом обеспечивается
значительное снижение роста
и размножения микроорганиз
мов, но резко возрастает себесто
имость процесса.
3.2. Прокладка технологичес
ких трубопроводов
Полная выгрузка обеспечива
ется надлежащим уклоном трубо
провода (рекомендуемый для вы
грузки уклон – 0,5–1 %). Также
большое значение имеет направ
ление угла уклона, которое опре
деляется на стадии проектирова
ния. Чтобы выгрузка соответство
вала требованиям экономичнос
ти, гигиены и эффективности про
изводства, необходимо умень
шать количество разгрузоч
ных клапанов. Для улучшения ка
чества выгрузки необходимо
уменьшить количество «мертвых
зон» по стандарту 36D. Измере
ние размера мертвых зон произ
водится при помощи стандартов
6D или 2D (ASME BPE).
Контроль качества воды в сис
теме осуществляется путем отбо
ра проб и дренажа, для чего необ
ходимо выполнить следующие ус
ловия:
• точки отбора проб должны
быть характерными;
• некачественная вода дрениру
ется;
• для сдерживания размножения
микроорганизмов использует
ся ультрафиолетовая лампа.
Одним из важнейших факто
ров обеспечения оптимальной
работы системы водоподготов
ки является надежность соеди
нений между различными ее
элементами. Элементы системы
соединяются при помощи свар
ки и тройным зажимом или са
нитарным фланцем, резьба при
этом не используется. Примене
ние сварки для соединения по
зволяет избежать различных
проблем, связанных со старени
ем оборудования. Применяе
мые трубопроводы и фитинги
должны соответствовать одному
82
и тому же стандарту (BPE или
DIN). Проверка соединительных
швов между трубами должна
осуществляться
эндоскопом
(10–20 %) и рентгеновским из
лучением (5 %) для автосварки
и эндоскопом (100 %) для руч
ной сварки.
Вся система водоподготовки
и точки потребления воды нужда
ются в периодической промывке.
Для систем несамостоятельной
дезинфекции необходима квали
фицированная периодическая об
работка в виде:
• горячей дезинфекции: чистым
паром, перегретой водой, во
дой с температурой свыше
80 °С;
• химической чистки (перекись
водорода 5 %, озон 0,02–
0,1 части на миллион, перекись
уксусной кислоты 1 %);
• химической дезинфекции.
3.3. Контроль за показателями
в системе
Линия водоподготовки обору
дована приборами для измерения
и фиксации электропроводности,
концентрации общего органичес
кого углерода, температуры и вре
мени дезинфекции.
Исполнение приборов: сани
тарное.
Материал: подходит для обору
дования, изготовленного из
ALSI316L.
Прибор точен, надежен и прост
в обслуживании.
При выборе прибора и его уста
новке нужно предусмотреть воз
можность загрязнения. Прибор
нельзя устанавливать в тех мес
тах, где возможно несоответствие
технологическим требованиям.
3.4. Материал
Материалы, из которых изго
тавливаются элементы системы,
должны быть нетоксичными, не
содержать растворимых в воде
веществ, противостоять коррозии,
а также не вступать в реакцию
с водой. Данным требованиям
удовлетворяют:
• нержавеющая сталь марок
316L, 316, 304;
• политетрафторэтилен, поливи
нилиденфторид, тройной сопо
лимер этилена и пропилена;
• утеплитель, не содержащий
хлорида.
5. Теплообменник
3.5
Наилучшим выбором является
трубчатый. Если используется
иной тип теплообменника, то тре
буется, чтобы давление в чистой
стороне превышало давление
в неклассифицированной сторо
не. Рекомендуется при этом про
водить периодическую квалифи
кацию.
3.6. Насос в санитарном испол
нении
Насос в санитарном исполне
нии является одним из важней
ших элементов системы водопод
готовки и должен иметь подходя
щую конструкцию, легко очищать
ся и дезинфицироваться, быть
простым в обслуживании и изго
тавливаться из подходящего ма
териала. На насосе устанавлива
ется преобразователь для выпол
нения требований к скорости об
ратного потока.
3.7. Ультрафиолетовая лампа
Для сдерживания размноже
ния и роста микроорганизмов
в системе водоподготовки уста
навливается ультрафиолетовая
лампа с длиной волны 254 нм.
Вместе с лампой может устанавли
ваться таймер или люксметр (вме
сте либо по отдельности).
Таким образом, конструиро
вание системы водоочистки име
ет ряд особенностей и важных
моментов. Правильный подбор
элементов, конструкции, качест
венные материалы и выполнение
рекомендаций обеспечат дости
жение высокого качества про
дукции.
Контактная информация:
ООО «Аптека95 ФФ»
Украина, 61001, г. Харьков,
ул. Юрьевская, 17.
Тел.: +380 (57) 7140603.
www.apteka95.com.ua
www.watertown.cn