Вода в фармацевтической промышленности
Реферат студентки 3 курса
Кулинкиной Анны Николаевны
Руководитель,
Доцент, к.х.н. Трифонова А.Н.
Исполнитель, студ. 7 гр. Кулинкина А.Н.
Минск-2012
Оглавление
Введение.......................................................................................................... 3
Вода как растворитель.................................................................................... 4
Природная вода.............................................................................................. 5
Предварительная подготовка...................................................................... 7
Методы очистки воды.................................................................................. 8
Дистилляция.............................................................................................. 8
Ионный обмен........................................................................................... 8
Электродеионизация воды....................................................................... 9
Ультрафильтрация.................................................................................. 10
Обратный осмос...................................................................................... 10
Виды воды по ГФ РБ.................................................................................... 12
Вода высокоочищенная............................................................................. 12
Вода для инъекций..................................................................................... 14
Вода для инъекция стерильная.................................................................. 15
Вода очищенная......................................................................................... 18
Вода очищенная в контейнерах................................................................ 19
Заключение.................................................................................................... 21
Список использованной литературы........................................................... 22
Введение
При производстве лекарственных средств, применение воды имеет различные направления. Вода может использоваться в качестве компонента готового продукта, в качестве сырья, для инъекций, а также в качестве моющего агента. Поскольку вода может использоваться на различных стадиях производства лекарственных препаратов и в различных целях выделяют несколько типов воды, отличаются по требованиям к ее чистоте.
Например, вода питьевая используется на первой стадии мойки оборудования и посуды, а также для получения других типов воды (очищенной, для инъекций).
Вода очищенная применяется для конечного ополаскивания посуды и оборудования, а также в производстве препаратов наружного применения. В производстве инъекционных и инфузионных препаратов вода очищенная (для инъекций) может использоваться на первых стадиях подготовки оборудования и емкостей, например, для мойки ампул.
Вода для инъекций применяется для конечного ополаскивания посуды и оборудования перед стерилизацией, при приготовлении лекарственных форм в качестве растворителя инъекционных и инфузионных препаратов.
Далее мы более подробно остановимся на каждом из видов воды, а также способах их получения.
Вода как растворитель
В процессе приготовления жидких лекарственных форм всегда используется растворитель, который является соответственно дисперсионной средой. Под растворителем понимают химические соединения или смеси, способные растворять различные вещества, т.е. образовывать с ними однородные системы. Вода является самым распространенным растворителем. Она обладает рядом преимуществ:
1. Большинство важнейших действующих веществ (соли алкалоидов, гликозиды, гормоны, сапонины, дубильные вещества, слизи и др.) в воде растворимы, а потому ею извлекаются достаточно полно;
2. Вода хорошо проникает через клеточные стенки, если они не пропитаны; жироподобными или иными гидрофобными веществами;
3. Вода фармакологически индифферентна;
4. Вода негорюча;
5. Вода доступна.
Однако она также обладает рядом недостатков:
1. является химически неиндифферентной и способно быстро гидролизовать многие вещества;
2. также водная среда является благоприятной для развития и размножения микроорганизмов.
Природная вода
Поскольку воду для фармацевтических целей получают из воды питьевой, источником которой является природная вода, важным моментом следует считать освобождение ее от присутствующих примесей.
Природная вода может содержать различные примеси:
· механические частицы (нерастворимые неорганические или органические примеси);
· растворенные вещества (неорганические соли, ионы кальция, магния, натрия, хлора, ионы серной и угольной кислот и др.);
· растворенные химически неактивные газы (кислород, азот);
· растворенные химически активные газы (диоксид углерода, аммиак);
· микроорганизмы (видимые, плесень, водоросли, вирусы, цисты);
· бактериальные эндотоксины (липополисахариды клеточной стенки грамотрицательных микроорганизмов);
· органические вещества (природные органические вещества (гуминовая кислота и др.) и загрязняющие органические вещества (промышленные сбросы, удобрения, пестициды и др.);
· коллоиды (железа (Fe2O3·yH2O), кремния (SiO2·yH2O), алюминия (Al2O3·yH2O), образующие комплексные соединения с органическими веществами);
· остаточные дезинфицирующие вещества (хлор 
хлорноватистая кислота 
гипохлорит-ион, хлорамины и др.)
В зависимости от качества исходной воды, ее химического состава, возможных примесей в технологической схеме получения воды очищенной большое значение имеет предварительная подготовка воды, которая может включать несколько стадий, таких как фильтрация, умягчение, ионный обмен, обратный осмос и др.
Выбор технологической схемы получения воды очищенной обусловлен:
· качеством исходной воды;
· выбором конечной стадии получения воды;
· требованиями, предъявляемыми к воде фармакопейными статьями;
· требованиями, предъявляемыми определенными стадиями (например, дистилляцией, обратным осмосом) к качеству подаваемой (исходной) воды;
· стадиями предварительной очистки, направленными на удаление примесей, содержание которых нормируется нормативной документацией или производителем фармацевтической продукции.
Технологическая схема получения воды для фармацевтической промышленности включает следующие стадии:
1) Предварительная подготовка – это совокупность операций, направленных на получение воды такого качества, которое требуется для конечной стадии получения воды очищенной.
2) Получение – финишная стадия, обеспечивающая получение воды, соответствующей нормативным требованиям.
· Ионный обмен
· Электродеионизация
· Обратный осмос
Дистилляция
· Ультрафильтрация и др.
Предварительная подготовка
Основной целью предварительной подготовки является освобождение воды от наиболее грубых примесей и растворимых веществ. Способы очистки зависят от характера содержащихся примесей:
1) механические примеси обычно удаляют отстаиванием с последующим сливанием осадка (декантацией) или фильтрованием.
2) воду с высокой временной или постоянной жесткость подвергают предварительному умягчению. С этой целью к воде добавляют в виде растворов рассчитанное количество гидроксида кальция и кристаллической соды. Гидроксид кальция устраняет временную жесткость воды путем перевода гидрокарбонатов кальция и магния в карбонаты, выпадающие в осадок:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + 2H2O;
Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = MgCO3 + CaCO3 + 2H2O
Карбонат натрия устраняет постоянную жесткости воды, переводя сульфаты, хлориды и другие соли кальция и магния в нерастворимые карбонаты:
CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2NaCl;
MgSO4 + Na2CO3 = MgCO3 + Na2SO4
3) Органические примеси разрушают путем прибавления к воде калия перманганата (1% раствор KMnO4 из расчета 25 мл на 10 л воды). В результате примеси окисляются, воду сливают и фильтруют.
2КМnО4 + Н2О → 2КОН + ↓2МnО2 + 3О·,
органические примеси + О· → Н2О + СО2
4) При наличии в воде аммиака перед началом перегонки добавляют также в растворенном виде квасцы из расчета 5 г на 10 л воды. В результате взаимодействия аммиак связывается, образуя нелетучий сульфат аммония.
KAl(SO4)2 + 6NH3∙H2O = 3(NH4)2SO4 + K2SO4 + Al(OH)3
Методы очистки воды
Дистилляция
Общий принцип получения дистиллированной воды заключается в том, что питьевую воду, прошедшую водоподготовку, наливают в перегонный аппарат (испаритель) и нагревают до кипения. При этом пары воды направляются в конденсатор, где они сжижаются и в виде дистиллята поступают в приемник. Все нелетучие примеси, которые находились в исходной воде, остаются в перегонном аппарате.
В результате, в дистиллированной воде нет микроорганизмов, они погибают при длительном кипячении воды в дистилляторе; нет тяжелых металлов и их солей, радионуклидов, органических и неорганических соединений и взвесей, т.к. водяной пар, будучи легче любых примесей, поднимается вверх, а все остальные компоненты воды выпадают в осадок; нет пирогенных веществ, повышающих температуру тела человека, что особенно важно при использовании дистиллята для изготовления лекарств. К недостаткам дистилляции можно отнести относительно высокие затраты при эксплуатации за счет высокой энергоемкости и большого расхода воды, относительно большую металлоемкость аппарата, неполную очистку воды от летучих веществ.
Ионный обмен
Ионный обмен основан на использовании ионитов – сетчатых полимеров разной степени сшивки, с гелевой или микропористой структурой, ковалентно связанных с ионногенными группами. Диссоциация этих групп в воде или растворах дает ионную пару – фиксированный на полимере ион и подвижный противоион, который обменивается на ионы одноименного заряда. Природа матрицы ионита может иметь органическое или неорганическое происхождение, иониты имеют соответствующую классификацию. Также иониты разделяют на аниониты и катиониты в зависимости от полярности заряда противоионов. При положительном заряде противоионов (вода насыщена ионами металлов или водорода) ионит называется катионитом. Катиониты могут содержать –СООН, -SO3H, -C6H4SH и др сильнокислотные группы. Если в воде присутствуют анионы (ионы гидроксильной группы OH- или остатки кислот), то ионит относится к анионитам. Аниониты содержат -NH2, -NHR,- NR2 и др основные группы. Ионообмен на катионите можно представить в следующем виде:
2[K]-SO2OH + Mg2+→ 2([K]-SO2O)2Mg+H+
2[K]-H + Mg2+ → [K]2Mg+2H+
где [K] – полимерный каркас на катионите.
Ионообмен на анионите можно представить в следующем виде:
[A]-NH3+OH– + Cl- → R-NH3+Cl– + OH-
Несомненным достоинством ионообменного метода водоподготовки и водоочистки является возможность получения на выходе чистой воды с очень низкими остаточными концентрациями примесей. В отдельных случаях остаточная концентрация ионов не превышает нескольких микрограммов на литр. Недостаток метода состоит в большом расходе реагентов на регенерацию и получении значительного количества отходящих регенерационных растворов.
Электродеионизация воды
Электродеионизация является разновидностью ионного обмена. Системы электродеионизации используют комбинацию смол, выборочно проницаемых мембран и электрического заряда для обеспечения непрерывного потока (продукта и концентрированных отходов) и непрерывной регенерации.
Подаваемая вода распределяется на три потока. Одна часть потока проходит через каналы электродов, а две другие части попадают в каналы очистки и концентрирования, которые представляют собой слои смолы, помещенные между анионной и катионной мембранами. Смешанные слои ионообменных смол задерживают растворенные ионы. Электрический ток направляет захваченные катионы через катион-проницаемую мембрану к катоду, а анионы через анионпроницаемую мембрану к аноду. Ионообменная смола с обеих сторон мембраны усиливает перенос катионов и анионов через мембраны. Катионпроницаемая мембрана предотвращает поступление анионов к аноду, а анионпроницаемая мембрана предотвращает поступление катионов к катоду. В результате ионы концентрируются в этом отсеке, из которого они смываются в сток. В результате получается очищенная вода высокого качества. Разделение воды в канале очистки (секция смолы) электрическим потенциалом на ионы водорода и гидроксила позволяет осуществлять непрерывную регенерацию смолы.
Технология электродеионизации имеет ряд преимуществ: малая энергоемкость процесса, осуществляется непрерывная регенерация, не треьует замены смолы, поскольку смола не истощается. В то же время, данной технологии очистки воды присущи практически все недостатки, характерные для ионного обмена.
Ультрафильтрация
Ультрафильтрация воды – это способ очистки воды, при котором вода под давлением продавливается сквозь мембрану с величиной пор 0,002-0,1 мкм. Данный метод позволяют задерживать тонкодисперсные и коллоидные примеси, макромолекулы (нижний предел молекулярной массы составляет несколько тысяч), водоросли, одноклеточные микроорганизмы, цисты, бактерии и вирусы. Ультрафильтрация чаще всего используется как предварительный этап перед очисткой методом обратного осмоса.
Обратный осмос
Явление осмоса наблюдается, когда два соляных раствора с разными концентрациями разделены полупроницаемой мембраной. Эта мембрана пропускает молекулы и ионы определенного размера, но служит барьером для веществ с молекулами большего размера. Таким образом, молекулы воды способны проникать через мембрану, а молекулы растворенных в воде солей - нет. Если по разные стороны полупроницаемой мембраны находятся солесодержащие растворы с разной концентрацией, молекулы воды будут перемещаться через мембрану из слабо концентрированного раствора в более концентрированный, повышая в последнем уровень жидкости.
В случае, когда на раствор с большей концентрацией воздействует внешнее давление (создаваемое насосом), превышающее осмотическое, молекулы воды начнут двигаться через полупроницаемую мембрану в обратном направлении, то есть из более концентрированного раствора в менее концентрированный. Этот процесс называется обратным осмосом.
Достоинствами данного метода являются высокая степень очистки, экономичность, а также экологическая чистота, т.к. для данного метода не требуется никаких химических реагентов. Но существует и ряд недостатков: плохо удаляет вещества имеющие малую молекулярную массу, а также мембраны, используемые в данном процессе, быстро изнашиваются.
Виды воды по ГФ РБ
Государственная Фармакопея Республики Беларусь выделяют 3 вида воды, которая используется в фармацевтической практике:
1) вода очищенная
2) вода высокоочищенная
3) вода для инъекций
Вода высокоочищенная
(Aqua valde purificata)
Определение
Вода высокоочищенная предназначена для приготовления лекарственных средств, если необходима вода повышенного биологического качества, кроме тех случаев, в которых необходимо использование только Воды для инъекций.
Производство
Воду высокоочищенную производят из воды питьевой. В этом случае в производстве используют метод подвижного обратного осмоса наравне с другими подходящими методами, например, ультрафильтрацией и деионизацией. Необходимо надлежащее содержание и техническое обслуживание системы очистки воды. Во время производства и дальнейшего хранения соответствующим образом контролируют и отслеживают суммарное количество жизнеспособных аэробов. Чтобы предупредить неблагоприятные тенденции, устанавливаются соответствующие предупреждающие и нормативные пределы. Обычно соответствующий нормативный предел суммарного количества жизнеспособных аэробов равен 10 микроорганизмам в 100 мл. Определение проводят методом мембранной фильтрации, используя не менее 200 мл воды высокоочищенной и агаровую питательную среду. Инкубирование проводят при температуре от 30°С до 35°С в течение 5 дней.
Описание(свойства)
Прозрачная бесцветная жидкость
Требования
К воде высокоочищенной предъявляют следующие требования:
| Соединение | Требования по содержанию |
| Нитраты | Не более 0,00002% (0,2 ppm) |
| Алюминий (если вода предназначена для производства раствора для диализа) | 0,000001% (10 мкг/л) |
| Тяжелые металлы | Не более 0,00001% (0,1 ppm) |
| Бактериальные эндотоксины | Менее 0,25 МЕ/мл |
Хранение
Воду высокоочищенную хранят и используют в условиях, позволяющих избежать роста микроорганизмов и проникновения каких-либо других загрязнений.
Вода для инъекций
(Aqua ad iniectabilia)
Определение
Вода для инъекций — вода, используемая в качестве растворителя при изготовлении лекарственных средств для парентерального применения (вода для инъекций «in bulk»), или для растворения, или для разведения субстанций либо лекарственных средств для парентерального применения перед использованием (вода для инъекций стерильная).
Производство
Воду для инъекций «in bulk» производят из воды питьевой или воды очищенной методом дистилляции на оборудовании, контактирую- щая с водой поверхность которого изготовлена из нейтрального стекла, кварца или подходящего металла. Оборудование должно быть обеспечено эффективным приспособлением для предотвращения захвата капель. Необходимо надлежащее содержание и техническое обслуживание оборудования. Первую порцию воды, полученную в начале работы, отбрасывают, затем дистиллят собирают. Во время производства и дальнейшего хранения соответствующим образом контролируют и отслеживают суммарное количество жизнеспособных аэробов. Чтобы предупредить неблагоприятные тенденции, устанавливаются соответствующие предупреждающие и нормативные пределы. Обычно соответствующий нормативный предел суммарного количества жизнеспособных аэробов равен 10 микроорганизмам в 100 мл. Определение проводят методом мембранной фильтрации, используя не менее 200 мл воды для инъекций «in bulk» и агаровую питательную среду S. Инкубирование проводят при температуре от 30°С до 35°С в течение 5 суток. При производстве воды для инъекций «in bulk», используемой в дальнейшем для асептического изготовления лекарственных средств, может возникнуть необходимость установить более жесткие предупреждающие пределы.
Описание (свойства)
Прозрачная бесцветная жидкость.
Требования
К воде высокоочищенной предъявляют следующие требования
| Соединение | Требования по содержанию |
| Нитраты | Не более 0,00002% (0,2 ppm) |
| Алюминий (если вода предназначена для производства раствора для диализа) | 0,000001% (10 мкг/л) |
| Тяжелые металлы | Не более 0,00001% (0,1 ppm) |
| Бактериальные эндотоксины | Менее 0,25 МЕ/мл |
