Вода очищенная как экстрагент и растворитель

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего образования

«Чувашский государственный университет имени. И.Н. Ульянова»

(ФГБОУ ВО «ЧГУ имени И.Н. Ульянова»)

Химико-фармацевтический факультет

Кафедра органической и фармацевтической химии

Курсовая работа (проект)

По дисциплине: «Фармацевтическая технология»

На тему: «Вода очищенная как экстрагент и растворитель»

Чебоксары 2017

Введение

Изготовление лекарственных средств связано с применением в больших количествах жидкостей, необходимых для растворения или извлечения фармакологически активных веществ. К растворителям относят вещества, которые отвечают следующим требованиям: обладать хорошей (активной) растворимостью; быть неагрессивны к растворяемому веществу, а также аппаратуре; быть минимально токсичными и огнеопасными; быть доступными и иметь низкую стоимость. Экстрагент должен обладать: избирательной растворимостью; высокими диффузионными способностями, обеспечивающими хорошее проникновение его через поры частичек растительного материала и стенки клеток; способностью препятствовать развитию в вытяжке микрофлоры; летучестью, возможно низкой температурой кипения. В соответствии с химической классификацией все растворители и экстрагенты подразделяются на неорганические и органические. Из класса неорганических соединений для фармацевтического производства наибольшее значение имеет вода. Она отвечает большинству требований, предъявляемым растворителям и экстрагентам. Воду очищенную используют для изготовления растворов внутреннего и наружного применения, глазных капель, офтальмологических растворов, лекарственных форм для новорожденных и других не инъекционных растворов, изготовляемых с последующей стерилизацией. Вода очищенная используется для: изготовления не инъекционных лекарственных средств; для получения пара; санитарной обработки; мытья посуды (за исключением финишного ополаскивания); в лабораторной практике и др. На фармацевтическом производстве является исходной при получении воды для инъекций. Цель данной курсовой работы - проанализировать воду очищенную как экстрагент и растворитель и воду для инъекций. Для достижения данной цели, необходимо решение следующих задач: изучить требования к очищенной воде; проанализировать способы получения очищенной воды; рассмотреть оборудования для получения воды очищенной и воды для инъекций. Объектом исследования является Вода очищенная как экстрагент и растворитель и вода для инъекций

1. Требования к очищенной воде

вода дистилляция лекарственный ионообменный

1.1 Типы воды

Вода очищенная.

Таблица Типы воды для фармацевтических целей

Вода очищенная (ВО) используется для производства и/или изготовления нестерильных ЛС, а также для получения пара, санитарной обработки, мытья тары и укупорки (за исключением финишного ополаскивания при производстве и/или изготовлении стерильных ЛС), в лабораторной практике. На фармацевтическом производстве она является исходной при получении воды для инъекций.

Требования по физико-химическим показателям и микробиологической чистоте, предъявляемые к ВО различными фармакопеями, приведены в табл.2.

Согласно ФС 42-2619-97 "Вода очищенная" она может быть получена методами дистилляции, ионного обмена, обратного осмоса, комбинацией этих методов или другим способом.

Однако следует отметить, что дистилляция редко используется для получения ВО, т. к существуют более экономичные методы (ионный обмен, обратный осмос и др.).

Для оценки качества ВО проводятся испытания на содержание восстанавливающих веществ, диоксида углерода, хлоридов, сульфатов, аммиака, кальция, нитритов и нитратов, тяжелых металлов; определяются сухой остаток, рН воды и микробиологическая чистота.

В ЕР 5-ого изд. 2005 г. требования к ВО регламентируются соответствующей ФС 0008 "Вода очищенная" ("Purified water"). Согласно EP ВО может быть получена дистилляцией, ионным обменом или другими подходящими методами. В качестве исходной служит вода, соответствующая требованиям на воду питьевую.

Среди показателей качества ВО нормируются содержание нитратов, тяжелых металлов; определяются удельная электропроводность (УЭ) и содержание общего органического углерода (ООУ). Как альтернатива определению ООУ в воде разрешается определение восстанавливающих веществ. Требования по микробиологической чистоте ВО носят рекомендательный характер и являются уровнем корректирующих действий (уровень корректирующих действий - уровень, при превышении которого технологический процесс действительно отклонился от нормальных условий и необходимо выполнить корректирующее действия для возвращения процесса к нормальным рабочим параметрам).

Требования ВР 2004 г., предъявляемые к ВО, соответствуют требованиям ЕР, т. к членами Европейского Фармакопейного комитета, ответственными за разработку фармакопейных статей на воду для фармацевтических целей, являются британские специалисты. Перед каждой из статей BP на ВО и ВДИ есть ссылка на то, что приведенные требования аналогичны требованиям соответствующих фармакопейных статей EP.

В JP 14-ого изд. 2002 г. требования к ВО изложены в ФС "Вода очищенная" ("Purified water") в разделе Официальных монографий для части II (Official Monographs for Part II). Согласно JP ВО может быть получена дистилляцией, ионным обменом, ультрафильтрацией или комбинацией этих методов из воды, соответствующей требованиям ФС "Вода" ("Water"). Важно отметить, что для получения ВО в разделе "Получение" JP не приведен метод обратного осмоса, а используется ультрафильтрация, хотя данный метод не способен удалять из воды неорганические ионы.

Среди показателей качества ВО нормируются содержание нитратов, нитритов, тяжелых металлов, хлоридов, сульфатов, аммиака, восстанавливающих веществ, сухого остатка, определяется кислотность и щелочность воды.

Отсутствие требований по микробиологической чистоте объясняется тем, что они приведены в ФС "Вода" ("Water"), которая является исходной для получения ВО (? 100 м. о. /мл).

Требования USP 28-ого изд. 2005 г., предъявляемые к BO, изложены в разделе официальных монографий на воду (Official Monographs/ Water).

Согласно USP BO может быть получена любым подходящим методом из воды, соответствующей Американским, Европейским или Японским стандартам качества на воду питьевую.

USP, в отличие от ГФ XI изд., EP, BP и JP, для оценки качества ВО использует только три показателя: УЭ, ООУ и микробиологическую чистоту. Требование по микробиологической чистоте - не более 100 КОЕ/мл, приведенное в ОФС "Вода для фармацевтических целей (General information / <1231> Water for pharmaceutical purposes"), носит рекомендательный характер и является уровнем корректирующих действий.

1.2 Требования ГФ к качеству воды очищенной

Воду очищенную ежедневно из каждого баллона анализируют на отсутствие хлоридов, сульфатов и солей кальция. Ежеквартально воду очищенную направляют в территориальную контрольно-аналитическую лабораторию для полного химического анализа.

Вода очищенная должна быть бесцветной, прозрачной, без запаха и вкуса. Значение рН может колебаться в пределах 5,0-6,8. Сухой остаток не должен превышать 0,001% (т.е. 1 мг в 100 мл воды). Вода не должна содержать восстанавливающих веществ (при кипячении в течение 10 мин 100 мл воды с 2 мл кислоты серной разведенной и 1 мл 0,01 М раствора калия перманганата вода должна оставаться окрашенной в розовый цвет), нитратов, нитритов, хлоридов, сульфатов, кальция, тяжелых металлов, углерода диоксида. Допускается лишь наличие следов аммиака (не более 0,00002%).

Микробиологическая чистота воды очищенной должна соответствовать требованиям на воду питьевую. Допускается содержание в ней не более 100 микроорганизмов в 1 мл при отсутствии бактерий сем. Enterobacteriaceae, Р. aeruginosa, S. aureus.

Вода для инъекций

Для изготовления растворов для инъекций используют воду для инъекций, которая должна выдерживать испытания на воду очищенную, а также должна быть стерильной и апирогенной.

Воду для инъекций получают в асептических условиях на основании приказа Минздрава ? 309. Получение воды для инъекций производят в дистилляционной комнате асептического блока, где категорически запрещается выполнять какие-либо работы, не связанные с дистилляцией воды.

Получение воды для инъекций производится с помощью аквадистилляторов или установок обратноосмотических согласно прилагаемым к ним инструкциям.

Известно, что пирогенные вещества нелетучи и не перегоняются с водяным паром. Загрязнение дистиллята пирогенными вещества- ми происходит путем перебрасывания мельчайших капель воды или уноса их струей пара в конденсатор. Поэтому главной задачей при получении воды для инъекций является отделение капелек воды от паровой фазы. Для этой цели в аквадистилляторах АА-1 (рис. 12.4) имеются сепараторы (8), где пар проходит длинный извилистый путь и на пути в конденсатор постепенно теряет капельножидкую фазу.

Вода очищенная (ВО) используется для:

-изготовления не инъекционных лекарственных средств;

-получения пара;

-санитарной обработки;

-мытья посуды (за исключением финишного ополаскивания);

-в лабораторной практике и др.;

На фармацевтическом производстве ВО является исходной при получении воды для инъекций. В зависимости от качества исходной воды в технологической схеме получения воды очищенной большое значение имеет предварительная подготовка воды, которая может включать несколько стадий.

Выбор технологической схемы получения воды очищенной обусловлен:

качеством исходной воды;

требованиями производителя лекарственных средств;

выбором конечной стадии получения воды;

требованиями, предъявляемыми к воде фармакопейной статьей;

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.

2. Способы получения очищенной воды

2.1 Получение очищенной воды и для инъекций методом дистилляции

Дистилляция является традиционным, эффективным и надежным методом очистки воды, в процессе которого вода нагревается, испаряется и конденсируется. Оборудование для дистилляции сравнительно недорогое, но энергоемкое, типично затрачивается 1 кВт на 1 литр произведенного дистиллята. В зависимости от конструкции дистиллятора, дистиллированная вода имеет сопротивление ок.1 M-см и сохраняет стерильность только при условии строжайшего соблюдения правил хранения. Кроме того, в обычных дистилляторах из воды не удаляются углекислый газ, соединения кремния, аммиак и органические примеси.

Для получения воды очищенной используют дистилляторы, которые отличаются друг от друга по способу нагрева, производительности и конструктивным особенностям.

Метод однократной дистилляции неэкономичен, так как при его использовании велики энергозатраты на нагрев и испарение воды (около 3000 кДж на кг пара), а также затраты воды на конденсацию пара (около 8 л воды 1 кг пара). Использование однократной дистилляции целесообразно для малых потреблений воды - 10-20 л/ч.

Более эффективным и экономичным, по сравнению с обычной дистилляцией, являются высокоэффективные многоколоночные дистилляторы.

Основной принцип многоколоночного дистилляционного аппарата состоит в том, что требующаяся для переноса тепла разница температур (что соответствует разнице давлений) получается при нагреве первой колонны паром с высокой температурой. Пар, полученный в первой колонне, охлаждается в дистиллят, давая ему немного подогреть работающую при более низкой температуре и давлении вторую колонну. Пар второй колонны, в свою очередь, подогревает третью колонну, которая функционирует при атмосферном давлении. Таких колонн может быть несколько. Только в последней колонне полученный пар требует для охлаждения в дистиллят типичного охладителя с холодной водой. Таким образом, энергию используют на подогрев только первой колонны дистиллятора, а охлаждающую воду - только в последней колонне для охлаждения пара. Увеличивая число колонн, можно уменьшить расход как пара, так и воды, так как в каждой колонне уменьшается количество испаряемой воды и пара в охладителе.

2.2 Ионообменный способ очистки воды

Является одним из эффективных методов удаления из воды анионов и катионов. Это одна из важнейших стадий очистки, используемая как этап предварительной очистки, так и для получения воды очищенной.

Принцип ионного обмена: основан на использовании ионитов - сетчатых полимеров разной степени сшивки, гелевой микро- или макропористой структуры, ковалентно связанных с ионогенными группами. Диссоциация этих групп в воде или в растворах дает ионную пару - фиксированный на полимере ион и подвижный противоион, который обменивается на ионы одноименного заряда (катионы или анионы) из раствора. При химическом обессоливании обмен ионов является обратимым процессом между твердой и жидкой фазами. Включение в состав смол различных функциональных групп приводит к образованию смол избирательного действия.

Ионообменные смолы делятся на анионообменные и катионообменные. Катионообменные смолы содержат функциональные группы, способные к обмену положительных ионов, анионообменные - к обмену отрицательных.

Смолы могут быть дополнительно разделены на 4 основные группы: сильнокислотные, слабокислотные катионообменные смолы и сильноосновные и слабоосновные анионообменные смолы.

Существует два типа ионообменных аппаратов, наиболее часто используемых в фармацевтической практике, как правило, колоночных:

с раздельным слоем катионита и анионита;

со смешанным слоем.

Аппараты первого типа состоят из двух последовательно расположенных колонн, первая из которых по ходу обрабатываемой воды заполнена катионитом, а вторая - анионитом. Аппараты второго типа состоят из одной колонны, заполненной смесью этих ионообменных смол.

Преимуществами ионного обмена являются малые капитальные затраты, простота, отсутствие принципиальных ограничений для достижения большей производительности.

Использование метода ионного обмена целесообразно при слабой минерализации воды: 100ё200 мг/л солей, т. к уже при умеренной (около 1 г/л содержании солей) для очистки 1 м3 воды будет необходимо затратить 5 л 30% раствора соляной кислоты и 4 л 50% раствора щелочи.

Смолы обладают рядом существенных недостатков, затрудняющих их использование:

наличие химически агрессивного реагентного хозяйства и, соответственно, высокие эксплуатационные затраты на его приобретение и хранение;

ионообменные смолы требуют частой регенерации для восстановления обменной способности и повышенного внимания со стороны обслуживающего персонала;

большое количество химически агрессивных сточных вод после проведения регенерации фильтров и др.

Регенерация ионообменных смол производится как правило растворами кислоты хлористоводородной (для Н+-формы) и натрия гидроксида (для ОН-формы). На качество регенерации влияет выбор регенерирующего раствора, тип ионообменной смолы, скорость, температура, чистота, тип и концентрация регенерирующего раствора, время его контакта с ионитами. Для приготовления растворов кислоты хлористоводородной и натрия гидроксида, их хранения и защиты персонала от возможных утечек, необходимы специальные емкости.

Системы ионного обмена требуют предварительной очистки от нерастворимых твердых частиц, химически активных реагентов во избежание загрязнения ("отравления") смолы и ухудшения ее качества.

Ионный обмен удаляет только полярные органические соединения, а растворенная органика загрязняет гранулы ионообменных смол, снижая производительность. В случаях когда требуется вода очищенная от неорганики и органики, эффективным будет сочетание обратного осмоса и ионного обмена.

Ионообменная технология обеспечивает классическое обессоливание воды и является экономичной системой при получении воды очищенной. Данная технология позволяет получать воду с очень низким показателем удельной электропроводности. Поскольку данный метод не обеспечивает микробиологической чистоты из-за использования ионообменных смол, его использование для получения воды очищенной целесообразно в сочетании со стерилизующей (0,22 мкм) микрофильтрацией.

Фильтрация.

Одними из широко используемых в фармацевтической практике являются фильтры с активированным углем, адсорбирующим органические вещества с низким молекулярным весом, хлор и удаляют их из воды. Они используются для получения определенных качественных признаков (обесцвечивания воды и улучшения ее вкуса и др.), для защиты от реакции следующими за ними поверхностями из нержавеющей стали, резиновых изделий, мембран.

Следует отметить, что с момента удаления активного хлора вода лишается какого-либо бактерицидного агента и, как правило, происходит стремительный рост микроорганизмов. В угольных фильтрах имеются особенно благоприятные условия для развития микробиологической флоры из-за очень большой и развернутой поверхности. В последнее время в качестве фильтрующей среды применяется активированный уголь, импрегнированный серебром, применяемый для снижения микробиологического роста.

Осмос, обратный осмос, нанофильтрация, ультрафильтрация.

Получение сверх чистой воды - очистка воды от растворенных и не растворенных примесей осуществляется на молекулярном уровне мембранными методами очистки воды: осмос, обратный осмос, нанофильтрация, ультрафильтрация, микрофильтрация.

3. Аппараты для очистки воды

3.1 Оборудование для получения воды очищенной

Аквадистилляторы ДЭ предназначены для получения очищенной воды. Корпус и основные детали выполнены из нержавеющей стали. Технические характеристики представлены в табл.

Дистиллятор состоит из следующих основных блоков (рис.): охладитель (конденсатор), уравнитель, камера испарения (испаритель), электронагреватели, датчик уровня, блок управления.

Таблица Основные технические характеристики дистилляторов ДЭ

Рис. Дистиллятор: 1 - конденсатор; 2 - отверстие; 3 - ниппель; 4 - патрубок; 5 - сливная трубка; 6 - воронка; 7 - уравнитель; 8 - испаритель; 9 - кожух; 10 - кран; 11 - крестовина; 12 - отверстие в ниппеле; 13 - болт заземления; 14 - провод; 15 - ТЭН; 16 - ниппель; 17 - бачок уравнителя; 18 - сливной кран; 19 - штуцер отвода воды

Дистиллятор позволяет получать воду очищенную, соответствующую требованиям фармакопеи. Производительность - 0,7 л/час. Размеры - 23 . 38 см. Мощность - 500 Вт. Основные преимущества - малая энергоемкость и производительность, что позволяет использовать дистиллятор для изготовления только нескольких рецептов.

Правила получения воды очищенной методом дистилляции1. Получение и хранение воды очищенной должны производиться в специально оборудованном для этой цели помещении с помощью аквадистилляторов или других разрешенных для этой цели установок. При получении воды с помощь аквадистиллятора ежедневно перед началом работы:

- в течение 10-15 мин проводят пропаривание дистиллятора и трубопроводов при закрытых вентилях подачи воды в конденсатор;

- в течение 15-20 мин отбрасывают первые порции воды.

3. Полученную воду очищенную и для инъекций собирают в чистые простерилизованные или обработанные паром сборники промышленного производства, изготовленные из материалов, не изменяющих свойства воды и защищающих ее от инородных частиц и микробиологических загрязнений (в порядке исключения - в стеклянные баллоны). Сборники должны иметь четкую надпись: «Вода очищенная», «Вода для инъекций». На сборнике воды прикрепляется бирка с указанием даты ее получения, номера анализа и подписи проверявшего. Если одновременно используют несколько сборников, их нумеруют. На этикетке емкостей для сбора и хранения воды для инъекций должно быть обозначено, что их содержимое не простерилизовано.

4. Стеклянные сборники плотно закрывают пробками с 2 отверстиями: одно - для трубки, по которой поступает вода, другое - для стеклянной трубки, в которую вставляется тампон из стерильной ваты (меняют ежедневно).

5. Воду очищенную используют свежеприготовленной или хранят в закрытых емкостях не более 3 сут.

Рис. Аквадистиллятор АА-1

Основными частями аквадистиллятора АА-1 являются камера испарения (10) с сепаратором (8), конденсатор (1-6), сборник-уравнитель (25) и электрощит. Камера испарения (10) снаружи защище- на стальным кожухом (9), предназначенным для уменьшения тепловых потерь и предохранения обслуживающего персонала от ожогов. В дно (12) камеры вмонтированы четыре электронагревателя (11) и края для сброса (В). В камере испарения (10) вода (с добавлением химических реагентов) (14), нагреваемая электронагревателями (11), превращается в пар, который через сепараторы (8) и паровую трубку (7) поступает в конденсационную камеру (3), охлаждаемую снаружи холодной водой (15), и, кон- денсируясь, превращается в воду апирогенную.

Для получения воды апирогенной высшей степени деминерализации применяют стеклянные дистилляторы Sanyo. Дистиллятор имеет запатентованный пароуловитель, обеспечивающий свободный от пирогенов дистиллят высшей чистоты; рН 5,6-6,0. Производительность - 8 л/ч.

3.2 Оборудования для получения воды для инъекций

Вода очищенная для инъекций (деминерализованная).

Вода деминерализованная (Aqua demineralisata) в медицинской практике применяется наряду с водой для инъекций для изготовления инъекционных растворов.

Вода деминерализованная для инъекционных растворов получается путем пропускания исходной воды через установку обратноосмотическую и стерилизующий фильтр. На стадии обратного осмоса вода очищается от органических соединений и солей. Удаление примесей происходит за счет пропускания воды через полупроницаемую мембрану при давлении, превышающем осмотическое. Для увеличения эффективности процесса используется тангенциальная подача воды к поверхности мембраны при рециркуляции. Оборудование представляет собой последовательно соединенные колонны, состоящие из свернутой определенным образом системы мембранных фильтров. Мембраны имеют размеры пор 0,0005-0,001 мм. Контроль систем обратного осмоса осуществляется измерением удельной электрической проводимости воды на выходе из системы.

Хранение воды для инъекций

Полученную воду для инъекций собирают в чистые простерилизованные или обработанные паром стеклянные сборники или в специальные сосуды. Сборники должны иметь четкую надпись «Вода для инъекций». Сосуд для хранения воды для инъекций должен быть оборудован:

- мешалкой;

- рубашкой для подачи пара и охлаждающей воды;

- системой душирования для обеспечения непрерывного смачивания всей внутренней поверхности сосуда;

- системой термостатирования;

- гидрофобным воздушным фильтром;

- взрывной мембраной;

- манометром;

- системой регулирования уровня.

Заключение

В данной курсовой работе мы рассмотрели нормативные документы, регламентирующие производство и контроль качества воды, типы воды, гигиенические требования к воде очищенной, способы получения и очистки различных типов вод и оборудования, используемые для этого, хранение воды очищенной и воды для инъекций. Вода занимает одно из самых важных мест в жизни человека, даже если он здоров, то не может просуществовать без нее более месяца. А если болен - ему требуются лекарственные препараты, большинство из которых приготовлено с применением воды того или иного типа. В последнее время были предприняты попытки выделить вид воды, промежуточный между очищенной и инъекционной, - так называемую «сверх очищенную воду» (Highly Purified Water.) Это вызвано, во-первых, тем, что зачастую трудно определить, какой вид воды необходим, например, при работе с субстанцией, имеющей лимит по пирогенности, но которая не является конечным продуктом, а во-вторых, тем, что вода очищенная служит сырьем для получения воды для инъекций. Критерии качества сверх очищенной воды такие же, как у воды для инъекций, однако требования к системе приготовления и распределения такие же, как у воды очищенной. Следует подчеркнуть, что заявленный тип воды должен применяться на всех стадиях, связанных с формуляцией, окончательной мойки контейнеров, мойки деталей оборудования, находящихся в прямом или опосредованном контакте с продуктом. фармацевтический лекарственный экстрагент. На стадиях синтеза и первичной мойки возможно применение воды с менее жесткими требованиями, что каждый раз оговаривается индивидуально. Без применения очищенной воды сегодня не обходится практически ни одно современной фармацевтическое предприятие, занятое производством лекарственных средств. Качество воды имеет большое значение. Вода очищенная используется для мойки помещений и оборудования, санитарно-гигиенических целей, приготовления аналитических растворов, а самое главное - для изготовления неинъекционных лекарственных средств. Подводя итог, необходимо отметить, что для получения воды очищенной и выбора соответствующей технологии необходим индивидуальный и профессиональный подход в каждом конкретном случае, начиная с разработки, утверждения проекта и заканчивая его реализацией и техническим и технологическим сопровождением.

Размещено на Allbest.ru