一种符合GMP要求的制药用水设备

摘要

本发明公开了一种符合GMP要求的制药用水设备，包括第一制水水路，第一制水水路沿水流方向依次管路连接有原水罐、原水泵、多介质过滤器、活性炭过滤器、保安过滤器、一级高压泵、一级RO装置、二级高压泵、二级RO装置和纯化水储罐；连接活性炭过滤器和保安过滤器的管路上设有向管路内加阻垢剂的加阻垢剂装置；连接一级RO装置和二级高压泵的管路上设有向管路内加碱的调节pH装置。本发明所设计的一种符合GMP要求的制药用水设备，自动化程度高，维护方便，具有制水、内循环、消毒功能，制备的水符合中国药典的要求。

说明书

技术领域

本发明属于制水设备领域，特别涉及一种符合GMP要求的制药用水设备。

背景技术

《中华人民共和国药典》(简称中国药典)从2000年版开始，收载的制药用水因其使用的范围不同而分为饮用水、纯化水、注射用水及灭菌注射用水，用“纯化水”替代了之前的“蒸馏水”，并规定“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得的制药用水，不含任何添加剂。至此，中国制药用水的生产首次可以采用先进的膜分离方法。

此后，中国药典的2005年版较2000年版，收载的“纯化水”和“注射用水”的检查项目中对重金属的理化限度指标要求更加严格，其他检查项目的指标要求无变化，但均增加了微生物限度指标，即每1ml“纯化水”中，细菌、霉菌和酵母菌总数不超过100个，而每100ml“注射用水”中细菌、霉菌和酵母菌总数不超过10个，显示出国家对药用水质量的要求越来越严格。微生物限度指标对制药用水的制备工艺和设备运行、保养提出更高的要求。

随着科学技术的进步，中国药典2010年版发生了较大的变化，在二部附录中，增修订了64项说明和测定方法，包括制药用水、pH值测定法、制药用水电导率测定法、制药用水总有机碳测定法等有关章节，对“纯化水”和“注射用水”的检查项目中增加了电导率和总有机碳两项。

中国药典2015年版延续了2010年版对上述内容的规定和要求，没有做实质性改变，只是仅对微生物限度指标不再区分细菌、霉菌和酵母菌总数，而是规定采用R2A琼脂培养基，30～35℃培养不少于5天，经薄膜过滤法处理的每1ml“纯化水”中需氧菌总数不得过100个，100ml“注射用水”中需氧菌总数不得过10个。

对于制药用水制备系统来说，水处理流程中的微生物控制始终贯穿于整个处理过程。因此，根据工艺用制药用水制备系统内部所采用的水处理设备的功能和特点，选择合适的必要措施控制和减少微生物的污染。

发明内容

本发明提出了一种符合GMP要求的制药用水设备，包括：第一制水水路，所述第一制水水路沿水流方向依次管路连接有原水罐、原水泵、多介质过滤器、活性炭过滤器、保安过滤器、一级高压泵、一级RO装置、二级高压泵、二级RO装置和纯化水储罐；

连接活性炭过滤器和保安过滤器的管路上设有向管路内加阻垢剂的加阻垢剂装置；

连接一级RO装置和二级高压泵的管路上设有向管路内加碱的调节pH装置。

进一步地，所述制药用水设备包括第二制水水路，所述第二制水水路包含电加热换热器；

所述电加热换热器设置在保安过滤器、一级高压泵之间；

所述电加热换热器入水端、出水端分别与保安过滤器、一级高压泵管路连接。

进一步地，所述二级RO装置浓水出水端与所述电加热换热器入水端管路连接。

进一步地，所述一级RO装置浓水出水端与废水管管路连接。

进一步地，所述制药用水设备还包括内循环回路；

所述内循环回路沿水流方向依次管路连接有原水罐、原水泵、多介质过滤器、活性炭过滤器、保安过滤器、电加热换热器、一级高压泵、一级RO装置、二级高压泵、二级RO装置，所述二级RO装置出水端与电加热换热器入水端管路连接。

进一步地，所述一级RO装置浓水出水端与所述电加热换热器入水端管路连接；

所述二级RO装置浓水出水端与所述电加热换热器入水端管路连接。

进一步地，所述制药用水设备还包括预处理消毒回路；

所述预处理消毒回路沿水流方向依次管路连接有原水罐、原水泵、多介质过滤器、活性炭过滤器、保安过滤器和电加热换热器；

所述电加热换热器出水端与原水罐入水端管路连接；

所述电加热换热器对水加热，直至水温达到第一温度。

进一步地，所述制药用水设备还包括纯化装置消毒回路；

所述纯化装置消毒回路沿水流方向依次管路连接有电加热换热器、一级高压泵、一级RO装置、二级高压泵和二级RO装置；

所述二级RO装置出水端与电加热换热器入水端管路连接；

所述电加热换热器对水加热，直至水温达到第二温度。

进一步地，所述一级RO装置浓水出水端与所述电加热换热器入水端管路连接；

所述二级RO装置浓水出水端与所述电加热换热器入水端管路连接。

进一步地，所述制药用水设备还包括警报系统；

所述制药用水设备对液位，压力，温度，电导率进行检测；

预设液位阈值、压力阈值、温度阈值、电导率阈值，

当制药用水设备内液位>液位阈值和/或

压力>压力阈值和/或

温度>温度阈值和/或

电导率>电导率阈值时，

警报系统报警。

本发明所设计的一种符合GMP要求的制药用水设备，自动化程度高，维护方便，具有制水、内循环、消毒功能，制备的水符合中国药典的要求。

附图说明

图1示出了本发明实施例的一种符合GMP要求的制药用水设备结构示意图；

图2示出了本发明实施例的一种符合GMP要求的制药用水设备第二制水水路水流示意图；

图3示出了本发明实施例的一种符合GMP要求的制药用水设备内循环回路部分水流示意图；

图4示出了本发明实施例的一种符合GMP要求的制药用水设备预处理消毒回路水流示意图；

图5示出了本发明实施例的一种符合GMP要求的制药用水设备纯化装置消毒回路水流示意图。

图中：01、第一阀；02、第二阀；03、第三阀；04、第四阀；05、第五阀；06、第六阀；07、第七阀；08、第八阀；09、第九阀；010、第十阀；011、第十一阀；012、第十二阀；013、第十三阀；1、原水罐；2、原水泵；3、多介质过滤器；4、活性炭过滤器；5、加阻垢剂装置；6、保安过滤器；7、电加热换热器；8、一级高压泵；9、一级RO装置；10、二级高压泵；11、调节pH装置；12、二级RO装置；13、纯化水储罐。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明提供了一种符合GMP要求的制药用水设备，如图1所示，包括：

原水罐1，其入水端设置有进水阀，其出水端与原水泵2入水端管路连接；

原水泵2出水端与多介质过滤器3入水端管路连接；

多介质过滤器3出水端与活性炭过滤器4入水端管路连接；

活性炭过滤器4出水端与保安过滤器6入水端管路连接；

连接活性炭过滤器4和保安过滤器6的管路上设有向管路内加阻垢剂的加阻垢剂装置5；

保安过滤器6出水端分别与第一阀01第一端和第二阀02第一端管路连接；

第二阀02第二端与电加热换热器7入水端管路连接；

电加热换热器7出水端分别与第三阀03第一端和第四阀04第一端管路连接；

第三阀03第二端与一级高压泵8入水端管路连接；

第一阀01第二端、第四阀04第二端与原水罐1入水端管路连接；

一级高压泵8出水端与一级RO装置9入水端管路连接；

一级RO装置9出水端与二级高压泵10入水端管路连接；

一级RO装置9浓水出水端与第八阀08第一端和第九阀09第一端管路连接；

第八阀08第二端与电加热换热器7入水端管路连接；

一级RO装置9浓水出水端与第八阀08第一端之间还设置有止回阀，水流只能从一级RO装置9浓水出水端流向第八阀08第一端；

第九阀09第二端与废水口管路连接；一级RO装置9浓水出水端与第九阀09第一端之间还设置有止回阀，水流只能从一级RO装置9浓水出水端流向第九阀09第一端；

连接一级RO装置9和二级高压泵10的管路上设有向管路内加碱的调节pH装置11；优选的，所述碱为NaOH；

二级高压泵10出水端与二级RO装置12入水端管路连接；

二级高压泵10入水端与第十阀010第一端管路连接，二级高压泵10出水端与第十阀010第二端管路连接；

二级RO装置12出水端与第十三阀013第一端管路连接；

二级RO装置12浓水出水端与第十一阀011第一端、第十二阀012第一端管路连接；

第十一阀011第二端与废水口管路连接；

第十二阀012第二端与电加热换热器7入水端管路连接；

第十三阀013第二端与纯化水储罐13入水端管路连接；

第十三阀013第一端与第五阀05第一端、第五阀05第二端、第六阀06第一端、第七阀07第一端管路连接；

第六阀06第二端与第二阀02第二端管路连接；

第七阀07第二端与废水口管路连接。

优选的，第一阀01、第三阀03、第四阀04、第十一阀011为气动蝶阀。第二阀02为气动比例调节阀。第五阀05、第六阀06、第七阀07、第十三阀013为气动隔膜阀。第八阀08、第九阀09、第十阀010、第十二阀012为手动角座阀。

本发明所设计的制药用水设备包括第二制水水路，如图2所示，所述第二制水水路沿水流方向依次管路连接有原水罐1、原水泵2、多介质过滤器3、活性炭过滤器4、保安过滤器6、电加热换热器7、一级高压泵8、一级RO装置9、二级高压泵10、二级RO装置12和纯化水储罐13；连接活性炭过滤器4和保安过滤器6的管路上设有向管路内加阻垢剂的加阻垢剂装置5；连接一级RO装置9和二级高压泵10的管路上设有向管路内加碱的调节pH装置11。所述二级RO装置12浓水出水端与所述电加热换热器7入水端管路连接。所述一级RO装置9浓水出水端与废水管管路连接。

当第一阀01、第三阀03、第四阀04打开，02阀关闭时，则为第一制水水路，沿水流方向依次管路连接有原水罐1、原水泵2、多介质过滤器3、活性炭过滤器4、保安过滤器6、一级高压泵8、一级RO装置9、二级高压泵10、二级RO装置12和纯化水储罐13；连接活性炭过滤器4和保安过滤器6的管路上设有向管路内加阻垢剂的加阻垢剂装置5；连接一级RO装置9和二级高压泵10的管路上，设有向管路内加碱的调节pH装置11。所述二级RO装置12浓水出水端与所述电加热换热器7入水端管路连接。所述一级RO装置9浓水出水端与废水管管路连接。

本发明制水时，先对水进行预处理，然后再进一步纯化处理，最终生成符合中国药典要求的高质量制药用水。

原水的预处理是在对市政供水的水质进行分析的基础上，采用一定的物理或化学方法对原水进行预处理，降低原水淤集度指数(SDI)，降低原水中余氯等化学组份的含量，从而达到符合RO膜系统进水的水质要求，提高RO膜系统的工作效率并延长RO膜系统的使用寿命。

经过预处理后的原水，进入纯化设备(RO+RO)后，首先进入一级RO系统进行预脱盐，以除去大部分无机盐离子、微生物和细菌，再进入二级RO系统，进一步去除部分残余无机盐离子、微生物和细菌，降低并得到小于5.1μS/cm的稳定的产水，达到持续、稳定的低电导率、低细菌含量、低细菌内毒素的高标准水质要求。

本发明所设计的第一制水水路，第二制水水路，其用于预处理的装置均包括原水罐1、原水泵2、多介质过滤器3、活性炭过滤器4、加阻垢剂装置5、保安过滤器6及其相关的管道，在管路中，还设置有相应的仪表，用于测量液位、压力、温度、电导率。

原水罐1用于储存原水，设置防水锤的自动进水阀，设置液位传感器监测原水罐液位，自动控制原水泵的启停和自动进水阀的开关。

原水泵2为立式多级离心泵，能够变频控制，将原水罐01按要求以不同速度送入多介质过滤器03。优选的，其材质为SUS304(304不锈钢)。

多介质过滤器3主要填充石英砂和无烟煤两种不同的滤料，利用其薄膜过滤、渗透过滤及接触过滤作用，去除水中的大颗粒杂质、悬浮物、胶体等。当多介质过滤器3进出水压差达到设定值或累计运行时间达到设定值时，需要对多介质过滤器进行反冲洗以降低其过滤阻力。

活性炭过滤器4主要是通过活性炭表面毛细孔的吸附能力去除原水中的游离余氯、微生物、有机物以及部分重金属等有害物质。当活性炭过滤器4吸附趋于饱和时，需要对活性炭进行及时的反冲洗。

加阻垢剂装置5主要投加阻垢剂，防止RO膜在选择透过淡水时，其浓水侧因浓缩而结垢。主要包括阻垢剂计量泵和阻垢剂计量箱组成。阻垢剂计量箱用于放置阻垢剂，阻垢剂计量泵用于控制阻垢剂添加的具体计量。

保安过滤器6用于去除泄漏的颗粒杂质，防止划伤RO膜，其过滤精度为5.0μm。保安过滤器6外壳采用SUS304不锈钢结构。

在第二制水水路中，电加热换热器7相当于普通管路。

本发明所设计的第一制水水路，第二制水水路，其用于纯化的装置均包括一级高压泵8、一级RO装置9、二级高压泵10、调节pH装置11、二级RO装置12和纯化水储罐13及其相关的管道，在管路中，还设置有相应的仪表，用于测量液位，压力，温度，电导率。

一级高压泵8和二级高压泵10均用于为RO膜提供一个横向和纵向的进水压力，使纵向压力高于水的渗透压使淡水透过RO膜进入淡水侧，横向压力使水向前流动防止其在RO膜浓水侧沉淀结垢。优选的，一级高压泵8和二级高压泵10均具有变频功能。

一级RO装置9和二级RO装置12均使用RO脱盐，借助于选择透过(半透过)性膜的功能，以压力差为推动力的膜分离技术，当系统中所加的压力大于溶液渗透压时，水分子不断地透过膜，经过产水流道流入中心管，然后在出水端流出，进水中的杂质，如离子、有机物、细菌、病毒等被截留在膜的进水侧，然后在浓水端流出，从而达到分离、脱盐目的。

二级RO装置12制水所产生的浓水已经较纯净，甚至水质好于预处理后的原水水质，第十一阀011关闭，第十二阀012开启，其浓水出水端与所述电加热换热器7入水端管路连接。

调节pH装置11用于向一级RO产水中投加氢氧化钠(NaOH)提升pH值，使水中的二氧化碳全部转化成碳酸氢根离子(RO膜对气体CO

纯化水储罐13用于储存纯化水，其设置有液位传感器监测纯化水储罐液位。优选的，能够自动控制纯化装置的启停。

原水(原水水质必须符合城市生活饮用水标准)到二级RO产水之前管道及阀门选用卫生级SS304不锈钢材质，二级RO产水管道及阀门(不含浓水管道)至纯化水储罐选用卫生级SS316L不锈钢材质。

当纯化水储罐13高液位不需用水时，本发明所设计的制药用水设备使用内循环回路方式运行，其最终产水自动回流至一级RO进水口，保持小流量内循环，以减少细菌滋生的可能，控制微生物。

第一阀01、第四阀04、第七阀07、第九阀09、第十阀010、第十一阀011、第十三阀013关闭；第二阀02、第三阀03、第五阀05、第六阀06、第八阀08、第十二阀012开启。其纯化处理如图3所示，所述内循环回路沿水流方向依次管路连接有原水罐1、原水泵2、多介质过滤器3、活性炭过滤器4、保安过滤器6、电加热换热器7、一级高压泵8、一级RO装置9、二级高压泵10、二级RO装置12，所述二级RO装置12出水端与电加热换热器7入水端管路连接。所述一级RO装置9浓水出水端与所述电加热换热器7入水端管路连接；所述二级RO装置12浓水出水端与所述电加热换热器7入水端管路连接。

内循环回路由设备的自动控制装置和安装的各阀门开、闭共同完成，气动比例调节阀处于最小开度，高压泵均变频运行，RO的产水、浓水均回RO进水口。

为达到GMP要求，制药用水设备消毒措施采用巴氏消毒，定期对原水升温为多介质过滤器、活性炭过滤器和RO纯化装置等进行在线巴氏消毒。巴氏消毒是80℃～85℃之间任取一个温度数值且恒温保持这个温度超过30min，优选的，81℃，40min。因此设置一台电加热换热器7。优选的，电加热换热器7入水端和出水端均设置有温度传感器。

本发明所设计的制药用水设备，分别对设备中用于预处理部分和纯化部分分别进行消毒，共用一台电加热换热器7完成巴氏消毒作业，消毒时分段进行。此时，电加热换热器7能够对管路水进行加热。

预处理消毒回路和纯化装置消毒回路由设备的自动控制装置和安装的各阀门开、闭共同完成，涉及的泵均变频运行，电加热换热器7持续工作，直至提高水温至81℃。

对预处理部分进行消毒时，使用预处理消毒回路。第一阀01、第三阀03、第六阀06关闭；第二阀02、第四阀04开启，如图4所示，所述预处理消毒回路沿水流方向依次管路连接有原水罐1、原水泵2、多介质过滤器3、活性炭过滤器4、保安过滤器6和电加热换热器7；所述电加热换热器7出水端与原水罐1入水端管路连接；所述电加热换热器7对水加热，直至水温达到第一温度。优选的，第一温度为81℃。

对预处理部分的巴氏消毒流程如下：

1、原水泵2启动，原水罐1中的原水加压后经过多介质过滤器3、活性炭过滤器4和保安过滤器6；

2、经过保安过滤器6的水在经过电加热换热器7时，原水得到逐步升温，然后回流至原水罐1；

3、电加热换热器7入水端和出水端均设置有温度传感器，系统自动监测电加热换热器7的出水端温度传感器，恒温控制出水温度在81℃～85℃之间的某个数值；

4、系统自动监测电加热换热器7的入水端温度传感器(这个温度即是活性炭过滤器4的巴氏消毒温度最低点)，当达到81℃时开始计时，保持恒温持续时间，时间不少于40min；

5、预设第一波动阈值，在恒温81℃持续时间过程中，如温度波动超过第一波动阈值，则系统从零开始重新记录恒温持续时间。

对纯化部分进行消毒时，使用纯化装置消毒回路.第二阀02、第四阀04、第七阀07、第九阀09、第十阀010、第十一阀011、第十三阀013关闭；第三阀03、第五阀05、第六阀06、第八阀08、第十二阀012开启，如图5所示，所述纯化装置消毒回路沿水流方向依次管路连接有电加热换热器7、一级高压泵8、一级RO装置9、二级高压泵10和二级RO装置12；所述二级RO装置12出水端与电加热换热器7入水端管路连接；所述电加热换热器7对水加热，直至水温达到第二温度。所述一级RO装置9浓水出水端与所述电加热换热器7入水端管路连接；所述二级RO装置12浓水出水端与所述电加热换热器7入水端管路连接。优选的，第二温度为81℃。优选的，二级RO装置12出水端设置有温度传感器。

对纯化部分的巴氏消毒流程如下：

1、原水泵2启动，制药用水设备预处理部分开始正常工作；

2、原水在经过电加热换热器7时，原水得到逐步升温，然后经过一级高压泵8加压后进入一级RO装置9；

3、一级RO装置9浓水回流至电加热换热器7入水端；产水经二级高压泵10加压后进入二级RO装置12；

4、二级RO装置12的产水回流至电加热换热器7入水端，二级RO装置12的浓水回流至电加热换热器7入水端；

5、系统自动监测电加热换热器7的出水端温度传感器，恒温控制出水温度在81℃～85℃之间的某个数值；

6、系统自动监测二级RO出水端温度传感器(这个温度即是一、二级RO巴氏消毒温度最低点)，当达到81℃时开始计时恒温持续时间，时间不少于40min；

7、预设第二波动阈值，在恒温81℃持续时间过程中，如温度波动超过预设第二波动阈值，则系统从零开始重新开始记录恒温持续时间。

本发明所设计的制药用水设备，还包括警报系统；在整个设备各处设置有多种传感器，对液位，压力，温度，电导率进行检测，预设液位阈值、压力阈值、温度阈值、电导率阈值，当制药用水设备内液位>液位阈值和/或压力>压力阈值和/或温度>温度阈值和/或电导率>电导率阈值时，警报系统报警。报警包括但不限于声音警报，用于引起操作人员的注意。警报系统还能给出提示信息，操作人员根据信息提示处理相应的问题。进一步地，警报系统能够强制停机整个制药用水设备。

本发明所设计的制药用水设备，还设置有自动控制装置，自动控制装置能够读取各传感器信息，能够控制各阀门关闭、开启，能够控制各泵变频运行。进一步地，本发明所包含的自动控制装置均能自动控制相应的阀门关闭开启，相应设备运行，最终分别实现第一制水水路、第二制水水路、内循环回路、预处理消毒回路和纯化装置消毒回路。

优选的，自动控制装置还包括PLC和触摸屏，便于操作人员对设备的操作、监测和控制。操作人员能够通过触摸屏控制管理设备，能够读取其基本参数，如电导率、压力、温度、液位控制等。

本发明所设计的一种符合GMP要求的制药用水设备，自动化程度高，维护方便，具有制水、内循环、消毒功能，制备的水符合中国药典的要求。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。