Hệ thống nước dược phẩm Y TẾ

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP SIÊU TINH KHIẾT

CHO NHÀ MÁY DƯỢC PHẨM POLYVAC

Ứng dụng: Dùng trong các nhà maý sản xuất Dược phẩm, vắc xin, bệnh viện yêu cầu nước thành phẩm đạt qui chuẩn Dược Điển Việt Nam VI

1. Yêu Cầu Nước dùng trong Dược Phẩm

Nước Tinh khiết (PW), Nước có Độ tinh khiết Cao (HPW), Nước cất pha tiêm (WFI) và Nước tinh khiết Chưng cất được sử dụng trong quy trình sản xuất Dược phẩm trên khắp thế giới.

• Hiện nay đối với các nhà máy sản xuất dược phẩm, khi xây dựng tiêu chuẩn GMP thì chất lượng nước sản xuất trực tiếp phải đạt tiêu chuẩn theo Dược Điển Việt Nam IV.
• Đây là một tiêu chuẩn rất khắt khe (xin tham khảo bảng tiêu chuẩn nước tinh khiết theo Dược Điển Việt Nam IV). Do vậy khi thiết kế hệ thống xử lý nước phải cân nhắc kỹ lưỡng trong vấn đề lựa chọn công nghệ.

Bảng tiêu chuẩn dược điển quốc tế

Giai đoạn 1: Yêu cầu về Nhiệt độ và Độ dẫn điện
Nhiệt độ(°C)	Độ dẫn điện Tối đa (µS/cm)	Nhiệt độ (°C)	Độ dẫn điện Tối đa (µS/cm)
0	0,6	55	2,1
5	0,8	60	2,2
10	0,9	65	2,4
15	1,0	70	2,5
20	1,1	75	2,7
25	1,3	80	2,7
30	1,4	85	2,7
35	1,5	90	2,7
40	1,7	95	2,9
45	1,8	100	3,1
50	1,9

Yêu cầu của Dược điển Toàn cầu

Thuộc tính	USP	EP	JP	ChP	IP
Nước Nguồn cho PW và WFI	Nước uống theo chuẩn Hoa Kỳ, EU, Nhật Bản, WHO	Nước con người tiêu thụ được	Thông số nước của JP	Nước uống hay Nước Tinh khiết	Nước uống hay Nước Tinh khiết
NƯỚC TINH KHIẾT
Phương pháp Sản xuất	Quy trình phù hợp	Quy trình phù hợp	Chưng cất, trao đổi ion, UF hoặc kết hợp	Chưng cất, trao đổi ion hoặc xử lý phù hợp	Chưng cất, trao đổi ion hoặc xử lý phù hợp
Tổng mức ưa khí(cfu/mL)	100	100	100	100	100
Độ dẫn điện (μS/cm at 25°C)	1,3 (3 giai đoạn)	5,1 (1 giai đoạn)	1.3 trực tuyến hoặc 2.1 ngoại tuyến	5,1 (1 giai đoạn)	1,3 (3 giai đoạn)
TOC (mg/L)	0,5	0,5 (tùy chọn)	0,5 (0,3 cho kiểm soát)	0,5	0,5
Nitrat (ppm)		0,2		0,2	Bắt buộc
Tính axit/Tính kiềm					Bắt buộc
Amoni (ppm)				0,2	Bắt buộc
Chất có thể Ôxy hóa		Bắt buộc
Nước cất pha tiêm
Phương pháp Sản xuất	Chưng cất hoặc xử lý phù hợp	Chưng cất	Chưng cất hoặc RO với UF, từ Nước Tinh khiết	Chưng cất	Chưng cất
Tổng mức ưa khí (cfu/100 mL)	10	10	10	10	10
Độ dẫn điện (μS/cm at 25°C)	1,3 (3 giai đoạn)	1,3 (3 giai đoạn)	1.3 trực tuyến hoặc 2.1 ngoại tuyến	1,3 (3 giai đoạn)	1,3 (3 giai đoạn)
TOC (mg/L)	0,5	0,5	0,5 (0,3 cho kiểm soát)	0,5	0,5
Nội độc tố do Vi khuẩn (EU/mL)	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25
Nitrat (ppm)		0,2		0,2	Bắt buộc
Kim loại Nặng				Bắt buộc
Tính axit/Tính kiềm				Bắt buộc
Amoni (ppm)				0,2

2. Qui trình công nghệ

Có nhiều các phương pháp sản xuất nước dung trong dược phẩm như RO, DI, WFI (thẩm thấu ngược, trao đổi ion, chưng cất nước)

Phương pháp được sử dụng trong hầu hết các nước phát triển là phương pháp EDI với tính năng ưu việt, ổn định hơn hẳn các phương pháp truyền thống.

 

Nước đầu vào hệ thống là nước thủy cục, nước có chất lượng đạt QCVN02-2009BYT sẽ được đi qua hệ thống lọc cơ hay kim loại nặng, tiếp đó qua bộ lọc than hoạt tính loại bỏ mùi màu chất hữu cơ, độc tố, tiếp tục được qua cột làm mềm loại bỏ canxi, magie…. Tiếp đó nước được đưa qua hệ thẩm thấu ngược RO, nước qua RO có độ dẫn điện dao động từ 1 – 5 µS/cm đáp ứng tiêu chuẩn đầu vào hệ EDI, nướ từ bồn thành phẩm EDI tiếp tục được bơm đẩy vào hệ EDI bằng 2 đường, nước ra hệ EDI gồm 2 đường 1 đường là dòng thải đặc, 1 đường là nước siêu tinh khiết, Nước siêu tinh khiết này có độ dẫn điện <0.02 µS/cm điện trở suất > 16 ΩM.cm. Chất lượng nước sau hệ thống đạt Tiêu chuẩn dược Điển Việt Nam VI.

Hệ thống đạt các yêu cầu

• Chất lượng nước
• Vận hành dễ dàng
• Tiết kiệm chi phí vận hành

Yêu cầu trong nước Dược Điển

• Loại bỏ tối đa các chất hoà tan trong nước (Hạ độ dẫn điện đến mức thấp nhất có thể). — Quá trình này được gọi lá quá trình khử khoáng cho nước.
• Diệt khuẩn cho nước loại bỏ TOC (Thông thường sử dụng đèn cực tím là đơn giản và hiệu quả nhất)

3. Các phương án khử khoáng trong nước

• Có nhiều phương pháp khử khoáng trong nước (Trao đổi ion, thẩm thấu nguợc RO, chưng cất nước, EDI). Tùy theo chất lượng nước đầu vào, yêu cầu chất lượng nước đầu ra, công suất sử dụng và điều kiện thực tế của địa phương sẽ lựa chọn khử khoáng theo một trong những phương pháp trên hay kết hợp nhiều phương pháp với nhau.
• Thẩm thấu ngược RO là phương pháp thường được sử dụng ở giai đoạn đầu trong quá trình khử khoáng. Chất lượng nước của phương pháp này thấp, độ dẫn điện của nước đầu ra là khoảng 2-5 S/cm, chưa đạt được tiêu chuẩn theo Dược Điển Việt Nam IV. Thông thường nước này chỉ sử dụng cho các giai đoạn tráng rửa chai, hoặc sử dụng làm nước cấp cho giai đoạn xử lý tiếp theo, không sử dụng trực tiếp cho sản phẩm.
• Muốn hạ độ dẫn điện của nước hơn nữa để đạt được chất lượng nước tốt hơn, giai đoạn tiếp theo sau ta phải dùng phương pháp khử khoáng EDI (USA. Nước sau khi qua hệ thống khử khoáng EDI độ dẫn điện rất thấp (có thể đến 0,1S), thường được sử dụng ở giai đạn cuối (sau khi đã qua RO) trong các hệ thống nước dành cho sản xuất dược phẩm.
• Các hệ RO chỉ có một cấp lọc duy nhất là 0,002m nên việc hai hệ RO liên tiếp chỉ có ý nghĩa bảo vệ lẫn nhau (hệ RO phía trước hạ tải cho hệ RO phía sau) chứ không phải nhằm mục đích nâng cao chất lượng nước, nhất là để nước thành phẩm đạt được chất lượng theo Dược Điển Việt Nam IV cho một nhà máy sản xuất dược phẩm. Trường hợp này chỉ thích hợp cho những hệ thống sử dụng nước đầu vào có chất lượng quá kém, độ dẫn điện quá cao hoặc nước bị nhiễm mặn.
• Ngoài ra, để hệ thống hoạt động ổn định, phương pháp bảo vệ hệ RO cũng rất quan trọng. Như đã biết RO khử khoáng với một cấp độ lọc rất tinh (khoảng 0,002mm) như vậy các màng lọc RO rất dễ nghẹt và đồng thời rất khó rửa (Khi rửa phải dùng hoá chất chuyên dụng rất đắt tiền). Chính vì vậy nước cấp đầu vào cho bộ RO cũng có tiêu chuẩn QCVN 02 -2009/BYT

STT	Phương pháp	Hóa chất hoàn nguyên	Độ dẫn điện nước thành phẩm (µS/cm)	Ưu điểm	Nhược điểm
1	Thẩm thấu ngược RO	Không sử dụng	1 – 5	– Hệ thống hoạt động ổn định	– Xử lý không triệt để được chỉ tiêu độ dẫn điện
2	Trao đổi ion DI	Có (HCL, NAOH)	0 – 1	– Chi phí đầu tư ban đầu thấp.	– Hoạt động không ổn định, phải dùng hóa chất để hoàn nguyên, đòi hỏi kỹ thuật vận hành cao.
3	Chưng cất WFI	Không sử dụng	1 – 1,5	– Phương án truyền thống, nguyên lý đơn giản	– Chi phí đầu tư ban đầu rất lớn
4	Khử khoáng EDI	Không sử dụng	<0.1	– Không dung hóa chất, hoạt động ổn định, xử lý triệt để độ dẫn điện.	– Chi phí đầu tư ban đầu lớn hơn DI thấp hơn WFI

4. Về chọn lựa thiết bị:

• Thiết bị chủ yếu trong hệ thống là hệ RO – EDI và đèn cực tím. Tuy nhiên giá trị hệ thống tập trung ở  hệ RO (chiếm khoảng 60%) EDI 40%. Việc lựa chọn  các thiết bị này  dựa trên tính chất hoạt động và yêu cầu chất lượng của một nhà máy sản xuất dược phẩm.
• Tính chất hoạt động: vận hành liên tục, không thể gián đoạn.
• Chất lượng: chất lượng nước sau khi qua thiết bị xử lý phải đạt được tiêu chuẩn theo Dược Điển Việt Nam IV.

 

 

Công dụng của hệ thống khử khoáng EDI (USA)

EDI (Electro – de – ionization) là một kỹ thuật xử lý làm nước sạch kết hợp kỹ thuật trao đổi ion, kỹ thuật đổi màng ion, kỹ thuật lực điện động  (kỹ thuật thẩm tách bằng điện). Kỹ thuật này lợi dụng việc trao đổi ion để  khử muối khắc phục độ phân cực của thẩm tách điện làm cho việc khử muối không được triệt để, đồng thời lợi dụng thẩm tách điện xảy ra hiện tượng điện phân nước thành ion H và OH, làm hạt nhựa trao đổi hồi phục chức năng  bị tiêu biến thông qua hoá chất được hồi phục trở lại, là một kỹ thuật mới  được sử dụng rộng rãi từ những năm 80 trở lại đây.  Qua hơn hai chục năm phát triển, kỹ thuật EDI đã chiếm lĩnh thị trường xử lý nước siêu sạch ở Bắc Mỹ và Âu Mỹ.

EDI bao gồm màng trao đổi ion âm/dương, hạt nhựa trao đổi ion, nguồn điện một chiều.Trong đó màng trao đổi ion âm chỉ cho phép ion âm thẩm thấu qua, màng trao đổi ion dương chỉ cho phép ion dương thẩm thấu qua. Hạt nhựa trao đổi ở giữa màng trao đổi ion âm/dương hình thành xử lý đơn chiếc, tạo phòng nước nhạt. Các ngăn đơn chiếc được phân cách bằng vật dạng lưới, tạo phòng nước đậm. Tại điện cực âm/dương nguồn điện một chiều hai đầu tổ đơn chiếc hình thành điện trường. Nước đi qua phòng nước nhạt, các ion âm/dương trong nước dưới tác dụng của điện trường thông qua màng trao đổi ion âm/dương bị loại khử, đi vào phòng nước đậm. Hạt trao đổi ion giữa các màng trao đổi tăng tốc độ bị trừ khử của ion. Đồng thời các phân tử nước dưới tác dụng của từ trường hình thành ion pH, ion hydroxyl, các ion này tiến hành khôi phục hạt nhựa trao đổi ion. EDI phân nước cấp thành nguồn nước 3 cấp độc lập: nước sạch (90%-95%), nước đậm đặc(5%-10%) có thể tuần hoàn xử lý, nước thải (1%)

EDI thuộc hệ thống xử lý nước tinh, thông thường sử dụng kết hợp với thẩm thấu ngược RO tạo thành hệ thống xử lý nước sạch, thay thế thiết bị trao đổi ion hỗn hợp của công nghệ xử lý nước truyền thống. Trong công nghệ EDI, nước cấp yêu cầu có điện trở suất 0.025-0.5ＭΩ•cm, thiết bị thẩm thấu ngược hoàn toàn có thể đáp ứng yêu cầu.Nước siêu sạch qua công nghệ EDI có điện trở suất lên đến 18ＭΩ•cm trở lên.

Đặc điểm thiết bị khử khoáng EDI:

• Công nghệ EDI không cần đến hoá chất để khôi phục chức năng hạt nhựa trao đổi ion trong công nghệ xử lý nước truyền thống. Đặc điểm chủ yếu của nó như sau:
• Liên tục hoạt động, chất lượng nước sạch ổn định
• Không cần dùng hoá chất
• Không vì tuần hoàn khôi phục mà ngưng máy
• Tiết kiệm nước dùng khôi phục và thiết bị xử lý nước bẩn
• Hiệu suất sản xuất nước cao (đạt 95%) • Không cần thiết bị cất giữ, pha loãng axit
• Chiếm ít diện tích
• Sự dụng an toàn, tránh công nhân tiếp xúc axit
• Giảm chi phí vận hành và bảo dưỡng
• Thiết bị đơn chiếc, có thể linh hoạt kết hợp lắp đặt với lượng nước sạch khác nhau
• Lắp đặt đơn giản,chi phí thấp
• Đầu tư thiết bị ban đầu lớn.