Systemy wytwarzania wody do iniekcji (WFI)
Woda do iniekcji (WFI) może być wytwarzana jednym z trzech sposobów:
- destylacja termiczna
- dystylacja metodą „vapor compression”
- kombinacja technik odwróconej osmozy, elektrodejonizacji i ultrafiltracji
Destylacja termiczna
W Europie, najbardziej popularną metodą wytwarzania wody WFI jest jedno- lub wielostopniowa (Multi-Effect) destylacja termiczna. Główną zaletą tej metody jest niezawodność wynikająca z prostoty konstrukcji, w której w procesie wytwarzania wody WFI nie stosuje się części ruchomych. W związku z tym, że proces prowadzony jest w wysokiej temperaturze, metoda ta daje właściwie całkowitą pewność czystości mikrobiologicznej produkowanej wody.
Źródłem do produkcji wody do iniekcji metodą destylacji termicznej jest zazwyczaj woda oczyszczona. Woda zasilająca urządzenie do destylacji termicznej powinna spełniać co najmniej parametry jakościowej wody oczyszczonej zawarte w Ph. Eur. Zaleca się jednak aby woda zasilająca spełniała parametry wody czyszczonej wg USP. Woda zasilająca powinna zawierać możliwie jak najniższe stężenie gazów niekondensujących. Lepsza jakość wody zasilającej zdecydowanie wydłuży żywotność destylatora oraz zmniejszy wymaganą częstotliwość czynności serwisowych związanych z czyszczeniem i/lub remontami urządzenia.
Proces destylacji termicznej polega na odparowaniu i ponownym skropleniu wody zasilającej. Źródłem energii wykorzystywanym do podgrzewania i odparowania wody w procesie destylacji termicznej może być para techniczna o ciśnieniu 4-8 bar lub energia elektryczna. W warunkach technicznych destylatory elektryczne stosuje się tylko dla urządzeń o małej wydajności, zazwyczaj nie przekraczającej 200 l/h.
Urządzenie do produkcji wody do iniekcji metodą destylacji termicznej może składać się z jednej lub wielu, od 2-óch do 8-u, kolumn destylacyjnych. Ilość kolumn destylacyjnych określa się też mianem ilości stopni destylacji. Stąd określenie „destylacja wielostopniowa” (ang. Multi-Effect). Wraz ze wzrostem ilości kolumn zmniejsza się energochłonność, czyli zużycie mediów pomocniczych, a co za tym idzie i koszty eksploatacyjne urządzenia, przy jednoczesnym wzroście kosztów inwestycyjnych. Zazwyczaj urządzenia o małej wydajności, do 100 l/h, projektuje się jako jednokolumnowe. Wraz ze wzrostem wymaganej wydajności WFI, zwiększa się zazwyczaj ilość stopni destylacji.
Destylacja metodą „vapor compression”.
Destylatory typu VDC (Vapor Vompression Distiller) wykorzystują zjawisko ciśnieniowej kondensacji pary, w którym zgodnie z równaniem Clapeyron’a, kondensacja pary zachodzi w temperaturze wyższej niż przy ciśnieniu atmosferycznym. Dodatkowo, w destylatorach VDC wytwarzane jest podciśnienie w komorze wody zasilającej, które powoduje że odparowanie wody następuje w temperaturze niższej niż przy ciśnieniu atmosferycznym.
Destylatory VDC posiadają kilka bardzo istotnych zalet:
- niskie zużycie pary technicznej
- wymagane ciśnienie pary technicznej wynosi zaledwie 3 bar
- nie wymagają wody chłodzącej
- w procesie VC bardzo skutecznie usuwane są gazy niekondensujące
- pogorszenie jakości wody zasilającej pozostaje praktycznie bez wpływu na jakość uzyskiwanej wody WFI
- surowcem do produkcji wody WFI może być woda zmiękczona
Do wad destylatorów VDC zaliczamy:
- wysokie zużycie energii elektrycznej
- obecność części ruchomych
- konieczność regularnego serwisowania - wymiany łożysk w wentylatorze
Destylacja VDC jest bardzo popularnym sposobem wytwarzania wody do iniekcji w USA. W Europie metoda ta jest znacznie mniej popularna, głównie z uwagi na obecność części ruchomych w urządzeniu. Warto jednak rozważyć stosowanie metody VDC we wszystkich tych przypadkach, w których zależy nam na rozwiązaniu mało energochłonnym, gdy mamy do czynienia z niskim dostępnym ciśnieniem pary technicznej, wysoką wymaganą wydajnością wody do iniekcji lub brakiem dostępnej wody chłodzącej.
Generacja wody WFI „na zimno” przy pomocy technologii membranowych.
Wytwarzanie wody do iniekcji w procesie prowadzonym za zimno, przy pomocy technik membranowych, jest od wielu lat dozwolone w USA. Prawodawstwo europejskie było do tej pory bardziej konserwatywne, uznając destylację jako jedyną dopuszczalną metodę produkcji wody WFI. Jednakże w kwietniu 2017 r. wydano Suplement nr 9.1 do Farmakopei Europejskiej, w którym dopuszczono stosowanie innych technik niż destylacja do produkcji wody do iniekcji. W dokumencie tym wymienia się: jedno- i dwustopniową odwróconą osmozę w połączeniu z elektrodejonizacją, ultrafiltracją lub nanofiltracją.
Biorąc pod uwagę konieczność prawie pełnego odsolenia wody w procesie wytwarzania WFI oraz zapewnienia całkowitej czystości mikrobiologicznej, optymalny ciąg technologiczny zimnej produkcji wody do iniekcji będzie zazwyczaj zawierał następujące etapy uzdatniania: odwrócona osmoza - elektrodejonizacja - ultrafiltracja. W zależności od stopnia zasolenia wody zasilającej sekcja odwróconej osmozy może być zaprojektowana jako jedno- lub dwustopniowa. Woda zasilająca odwróconą osmozę musi oczywiście zostać uprzednio poddana odpowiedniemu procesowi uzdatniania wstępnego, analogicznie jak w układach generacji wody PW/HPW.
W przypadku wykorzystywaniu technik membranowych do produkcji wody do iniekcji, szczególną uwagę należy zwrócić na staranne zaprojektowanie procesu okresowej sanityzacji. Procesy prowadzone na zimno są bowiem zawsze bardziej narażone na ryzyko rozwoju flory bakteryjnej niż tradycyjna destylacja. Okresowa sanityzacja urządzeń pracujących z wykorzystaniem technologii membranowych do produkcji wody WFI powinna być prowadzona regularnie, najlepiej metodą termiczną.
Pomimo ostatnich zmian w przepisach Farmakopei Europejskiej, najprawdopodobniej destylacja pozostanie w dalszym ciągu najbardziej rozpowszechnioną metodą wytwarzania wody do iniekcji z uwagi na niezawodność i pełne bezpieczeństwo mikrobiologiczne. Wytwarzanie wody do iniekcji metodami membranowymi może być jednak ciekawą alternatywą szczególnie w tych przypadkach, w których na obiekcie niedostępna jest para techniczna lub gdy proces technologiczny wymaga dostarczenia do punktów poboru zimnej wody WFI. Warto rozważyć w takiej sytuacji połącznie generacji wody WFI na zimno z układem magazynowania i dystrybucji dezynfekowanym przy pomocy generowanego elektrolitycznie ozonu.
Projektowanie • Produkcja Urządzeń • Montaż • Kwalifikacja • Serwis
Kontakt
Jesteś zainteresowany naszą ofertą? Skontaktuj się z nami i uzyskaj szybko odpowiedź na swoje zapytanie.