多效蒸馏水机

制药工程原理与设备第十一章液体制剂生产设备33目录第一节制药工艺用水生产设备第二节注射剂生产设备第三节口服液剂生产设备44第一节制药工艺用水生产设备55工艺用水是药品生产工艺中使用的水，其中包括饮用水、纯化水和注射用水。纯化水：为源水经采用离子交换法、反渗透法、蒸馏法或其他适宜的方法制得供药用的水，不含任何附加剂。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求。注射用水必须在防止内毒素产生的设计条件下生产、贮藏和分类。66制药用水分类1）饮用水（Potable-Water）2）纯化水（PurifiedWater）3）注射用水（WaterforInjection）4）灭菌注射用水（Sterilizedwaterforinjection）77制药用水分类1）饮用水：天然水经净化处理所得的水，其质量必须符合现行《生活饮用水卫生标准》。2）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备的制药用水。3）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求。目前一般的蒸馏器有多效蒸馏水机和气压式蒸馏水机等。4）灭菌注射用水：为注射用水按照注射剂生产工艺制备所得。用于注射用灭菌粉末的溶剂或注射剂的稀释剂。88制药工艺用水的制备方法蒸馏法去离子法电渗析法反渗透法99一、蒸馏法蒸馏法是目前国际上通用的注射用水制备方法。获得的蒸馏水质量与水源、原水的处理、蒸馏器的材质结构以及水的贮存有密切的关系。蒸馏法常是采用去离子水及电渗析水作原水，如果用蒸馏水作原水，则可以生产出重蒸馏水。蒸馏器有塔式蒸馏器、气压式蒸馏水机及多效蒸馏水机等。利用多效（分三级、四级、五级）蒸馏设备不仅节省蒸汽耗量，而且产量大，并能直接获得无热源注射用水。1010（一）塔式蒸馏器塔式蒸馏器是一类老式蒸馏水机。其原理是先将蒸发器内放入蒸馏水，蒸汽经除沫后进入蛇管，放出热量，大部分冷凝为回气水进入废气排出器中，废气从废气排气管上方排出，回气水流回蒸发器内，过量的则由溢流管排出。蒸汽器内原水蒸发，二次蒸汽上升遇到捕沫器将雾滴捕集，蒸汽绕过挡水罩使液滴再一次被阻留分离后进入塔顶U形冷凝器，冷凝水落于挡水罩上并汇集到挡水罩周围的凹槽，流入第二冷凝器，继续冷却成重蒸馏水。不凝性气体从塔顶排出。这种单效蒸馏水机结构简单，但效率低，出水量50-400L/h，只用于小规模生产中，并且产品质量不稳定。1111（二）气压式蒸馏水机气压式蒸馏水机是将已达饮用水标准的原水进行处理。其原理是原水自进水管引入预加热器后由泵打入蒸发冷凝器的管内，受热蒸发。蒸汽自蒸发室上升，经捕雾器后引入压缩机。蒸汽被压缩成过热蒸汽，在蒸发冷凝器的管间，通过管壁与进水换热，使进水受热蒸发，自身放出潜热冷凝，再经泵打入换热器使新进水预热，并将产品自出口引出。这种蒸馏水机的优点还在于运转费用低，仅是多效蒸馏水机的15%。1212（三）多效蒸馏水机多效蒸馏水机直接利用加热蒸汽的蒸发器称为第一效蒸馏。以后，将前一效蒸发出的二次蒸汽作为后一效的加热蒸汽，前一效的浓缩水作为后一效原水再次被加热蒸发，依次类推。由于前一效的操作压力和温度均高于后一效，多效之间串联时，效间的流体流动不需要用泵输送。1313（三）多效蒸馏水机1，2，3，4.蒸发器；5.冷凝器进料水经过冷凝器5蒸发器4、3、2到达蒸发器1时，进料水温度为142℃，加热蒸汽165℃，30%进料水被蒸发成纯蒸汽，作为热源进入蒸发器2，其余进料水也进入蒸发器2。在蒸发器2中纯蒸汽冷凝为蒸馏水，产生纯蒸汽130℃，再作热源进入蒸发器了，依次类推。蒸馏水出口温度为97~99℃1414二、去离子法去离子法是利用离子交换树脂将水中溶解的盐类、矿物质及溶解性气体等去除。由于水中杂质种类繁多，故在做离子交换除杂时，既备有阴离子树脂也备用阳离子树脂，或是在装有混合树脂的离子交换器中进行。（1）离子交换柱结构示意图11-4产水量5m3/h以下常用有机玻璃制造，其柱高与柱径之比为5～10。产水量较大时，材质多为钢衬胶或复合玻璃钢的有机玻璃，其高径比为2-5。树脂层高度约占圆筒高度的60％。上排污口工作期用以排空气，在再生和反洗时用以排污。下排污口在工作前用以通入压缩空气使树脂松动，正洗时用以排污。1.进水口；2.上排污口；3.上布水器；4.树脂进料口；5.树脂放出口；6.下布水器；7.下排污口；8.出水口1515三、电渗析法原理：在外加直流电场作用下，利用离子交换膜对溶液中离子的选择透过性，使溶液中阴、阳离子发生离子迁移，分别通过阴、阳离子交换膜而达到除盐或浓缩的目的。离子交换膜可分为均相膜、半均相膜、导相膜3种。纯水用膜都用导相膜，它是将离子交换树脂粉末与尼龙网在一起热压，固定在聚乙烯膜上。阳膜是聚乙烯苯乙烯磺酸型，阴膜是聚乙烯苯乙烯季胺型，阳膜只允许通阳离子，阴膜只允许通过阴离子。膜厚0.5mm。由于电渗析器是由多层隔室组成，淡化室中阴、阳离子迁移到相邻的淡室，达到除盐淡化目的。1616三、电渗器原理图1.阳极；2.极室；3.阳膜；4.浓室；5.阴膜；6.淡室；7.阴极浓室中离子在电场作用下被滞留于浓室。1717四、反渗透法反渗透是用一定的大于渗透压的压力，使盐水经过反渗透器，其中纯水透过反渗透膜，同时盐水得到浓缩，因为它和自然渗透相反，故称反渗透（RO）。原理图示1818反渗透技术反渗透技术是依靠大于渗透的压力作用，通过膜的毛细管作用完成过滤过程的。反渗透技术处理工艺包括三个部分：前处理工艺，膜组件连接工艺和处理工艺。前处理工艺以称预处理工艺：其目的是改善被处理水的水质、防止水中污染物对膜造成污染，延长膜的使用寿命，使运转费用降低。组件连接方式：常分为一级及多级连接，（多为一级多段），所谓一级是指进料经过一次加压进行膜分离，二级分离须经二次加压进行膜分离。后处理工艺：膜透过水又称淡水，即加压透过反渗透膜的出水，由于膜不可能100%的截留所有的无机物和有机物，因此透过必然还有一些离子和气体，如Na、+HCO3、、CO2等，如用于高纯水还应进一步采用离子交换，脱气塔等工艺作为透过水的后处理。反渗透法以脱盐率高，可同时除去细菌，内毒素及其它有机质且运行费用低等优点被广泛用于海水或苦咸水的淡化，饮用水和制药工业纯水化的制备。191920202121反渗透系统装置1、板框式这种形式的装置由通用公司发展起来的。膜支撑体在一种圆形平板上，这块平板称为多孔板，常见的有不锈钢多孔板和聚氯乙烯多孔板，产水通过多孔板汇集起来。缺点：①安装和维护费用高，②进料分布不均匀，③流槽窄，④多级膜装卸复杂，⑤单位体积中膜的比表面积低，产水量少。尽管有这些缺点，但由于它的结构简单可靠，体积比管式装置小，在小规模的生产场所还是有一定的优势的。22222.管式能够处理含悬浮颗粒和溶解性物质的液体，像沉淀一样在管式装置中把料液进行浓缩，运行期间系统处处都可以保持良好的排水作用，适当调节水力条件，常常可以预防溶液的浓缩弄脏或堵塞膜。其主要优缺点可以归纳如下：优点：①能够处理含悬浮固体的溶液，②合适的流动状态就可以防止浓差极化和膜污染等，并容易调整。缺点：①设备端部用膜较多，装置制造和安装费用较昂贵。②单位体积中膜的比表面积小。③必须把管子外部包起来。④要使用支撑材料23233.螺旋式反渗透装置a)反渗透膜膜体由反渗透膜、纯水导水层、原水导水层组成。纯水导水层被密封于两层反渗透膜之间；原水导水层与外界相通，其一端是原水进水端，另一端是浓水排放端。b)原水中一部分水分子通过反渗透膜，而原水的浓度随即上升，原水成为浓水，沿原水导水层流出膜体，这样就形成了废水。c)水分子通过反渗透膜后，在纯水导水层集结，并沿垂直方向流动。纯水导水层与中心管相连，纯水汇集到中心管后，从纯水出水口流出。优点：①单位体积中膜的表面积比率大②压力导管的设计简单，安装和更换容易，结构紧凑。缺点：①料液含悬浮固体时不适宜②料液流动路线短③压力消耗高④再循环浓缩困难2424反渗透系统25254.中空纤维式反渗透装置用纯中空纤维素作为反渗透膜，制造出中空纤维式反渗透装置。这种装置类似于一端封死的热交换器，内部可以装填几百万根中空纤维，其中外径50μm、内径25μm。高压溶液从容器旁打进去，经过中空纤维膜的外壁，从中空纤维管束的另一端把渗透液收集起来，浓缩后的料液从另一端连续排掉。优点：①单位体积中膜的表面积比率高，因此组件可以小型化；②膜不需支撑材料，中空纤维本身可以受压而不破裂。缺点：①膜表面去污困难，料液需经严格预处理；②中空纤维膜一旦损坏是无法更换的。结构形式2626五、制水工艺与水系统验证1.典型注射用水系统简介包括纯化水贮罐、多效蒸馏水机、纯蒸汽发生器、注射用水贮罐、注射用水泵换热器（一台加热器和一台冷却器）。27272、纯化水与注射用水管路系统要求①采用低碳不锈钢，内壁抛光并作钝化处理。②管路采用氩弧焊焊接或用卫生夹头连接。③阀门采用不锈钢隔膜阀，卫生夹头连接。④管路适度倾斜，以便排除积水。⑤管路采用串联循环布置，经加热回流入贮罐。阀门盲管段长度对加热系统小于6d，对冷却系统小于4d，d为管径。⑥回路保持65℃以上循环，用水点处冷却。⑦系统能用纯蒸汽灭菌。⑧管路安装完成后进行水压试验，不得有渗漏。28283、注射用水水贮罐的要求①采用低碳不锈钢，内壁抛光并作钝化处理。②罐外有夹层，外罩保温层，有水位自控系统。③呼吸器装有小于0.45µm疏水性无菌过滤器。4、管路清洗、钝化和灭菌：管路清洗时，首先用去离子水循环预清洗，然后用碱液循环清洗，最后用去离子水直接排放清洗。系统钝化时，用酸液循环一定时间对内壁进行钝化，最后用高压蒸汽冲洗干净。管路灭菌时，将纯蒸汽通入整个不锈钢管路系统，每个使用点至少冲洗15min。每周灭菌1次。5、系统运行：开动整个系统，检查设备操作情况和性能，测试水质，连续测试三星期。6、注射用水日常监测：送回水总管和各使用点每日检测1次。监测标准如化学指标、微生物指标和细菌内毒素指标按有关药典规定，每周至少全面检查一次。