电子教案与课件：药厂空气净化与水处理教材教案 模块二 任务五

贵州工业职业技术学院
课程教案
（2019～ 2020学年第一学期）
分院化学与材料分院
专业中心化工技术专业中心
课程名称中药制药生产技术
任课教师张素萍
课程名称药厂空气净化与水处理技术
模块名称模块二制药用水的制备技术
教学任务任务五制药用水储存与分配系统
授课班级化工1802AB 课时6节上课地点多媒体教室
教学目标知识
目标
✧掌握制剂用水储存与分配的概念，掌握ISPE指南中纯水和注射用水
典型的8种分配方式、适用范围及优缺点。

✧掌握制药用水储存与分配系统主要组件（如贮罐及贮罐附件、输送泵、
换热器、阀门、输送循环管路及配件）的特点、选用、注意事项。

✧熟悉水的储存和分配系统总体要求、有储罐和无储罐的注射用水系统
优缺点。

✧了解纯化水和注射用水生产系统对建造材料的基本要求。

能力
目标
✧学会根据生产实际情况选择最佳的纯化水和注射用水的储存与分配
方式、合适的储存与分配系统组件及配件，使制药用水符合GMP要求。

✧能将学到的理论知识运用到生产实际中，能根据纯水和注射用水的储
存与分配方式要求严格规范操作。

✧学会用学到的理论知识解决生产实际问题。

素质
拓展
目标
通过本项目学习，教会学生掌握，并教会学生如何将理论知识与生产实际相结合，做到学有所用，工学结合，边学边做。

教学重点1、ISPE指南中纯水和注射用水典型的8种分配方式、适用范围及优缺点。

2、制药用水储存与分配系统主要组件的特点、选用、注意事项。

教学难点1、ISPE指南中纯水和注射用水典型的8种分配方式及优缺点。

2、制药用水储存与分配系统主要组件的选用和注意事项。

教学
方法
启发式教学、案例教学法、引导法教学
参考资料1．《中华人民共和国药典》2015版.北京：中国医药科技出版社，2015．6 2．药品GMP指南．厂房设施与设备.北京：中国医药科技出版社，2011．8
3.《药品生产质量管理规范（2010年修订）》
4.药品GMP指南．厂房设施与设备.北京：中国医药科技出版社，2011．8
5. 冯庆，黄浩.制药用水侦破储存及分配系统设计.医药工程设计, 2010,31(1): 16
6. 空气洁净技术原理. 北京：科学出版社，2014.1
7. 药品生产质量管理工程. 北京：化学工业出版社，2008.7
步骤教学内容时间
分配
告
知
告知本次课的教学目的、教学内容、工业生产实际应用的意义、知识目标和能力目标5分钟
项目教学内容【引言】纯化水与注射用水的储存与分配系统是整个系统中的另一个关键部分，将直接影响到药品生产质量合格与否，无论是纯化水还是注射用水，均需先输入储罐，然后分配至各用水点，水的储罐也是药品生产过程中必不可少的缓冲罐。

为了避免水的储存和分配系统免受污染，系统应有适当的配置，包括卫生泵、热交换器、阀门、消毒／灭菌设施、取样、监控点等等。

此外，系统还应具有在线和离线的监测手段，以保证水系统的正常运行，并保持合适的水质质量。

【板书】一、储存与分配的基本知识
【概述】
1、储存的概念
储存系统用于调配高峰流量需求与使用量之间的关系，使二者合理地匹配，储存系统必须维持进水的质量以保证最终产品达到质量要求。

储存最好是用较小、成本较低的处理系统来满足高峰时的需求，较小的处理系统的操作更接近于连续的及动态流动的理想状态。

对于较大的生产厂房或用于满足不同厂房的系统，可以用储罐从循环系统中分离出其中的一部分和其他部分来使交叉污染降至最低。

2、储存的缺点
储存主要缺点是使用储罐及其相关的泵、呼吸器及仪表等，增加投资成本。

但这些成本通常低于为满足高峰用量而扩大系统处理规模所增加的成本。

储存的另一个缺点是它会引起一个低速水流动的区域，这可能会促进细菌的生长，所以合理地选择储存系统非常重要。

3、影响储存能力的因素
影响储存能力的因素包括用户的需求或使用量、持续时间、时间安排、变化，平衡预处理和最终处理水之间的供应，系统是不是再循环。

仔细考虑这些标准将会影响成本和水的质量。

储罐应该提供足够的储存空间来进行日常的维护和在紧急情况下系统有序的关闭，时间可能是很短到几个小时不等，这取决于系统的选型和配置，还有维护程序。

4、分配的概念
制药用水分配的两个基本概念是“批”和“动态的/连续的”分配概念。

批的概念是至少有两个储罐，当一个正在装水的时候，另一个在给不同的工艺使用点提供制药用水。

目前在国内药厂的大规模生产当中，不使用批的分配方式，只有小型的实验室可能用到。

要满足在所有工作情况下的连续供水，储存容器容积的合理选择至关重要。

对于“动态的/连续的”分配概念来说，其优点是较低的生命周期成本，还有在储罐附近复杂管道的布置较少，并且可以进行更有效的操作。

【板书】二、水的储存和分配系统总体要求
【详述】最理想的水储存和分配系统必须满足以下三点要求：
①将水的质量维持在可接受的限度内；
②按所要求的流速和温度把水输送至使用点；
③使资金投入和运行费用最低。

项
目
教
学
内
容
系统除了贮罐外还应有适当的配置，包括卫生泵、热交换器、阀门、消毒／灭菌设施、取样、监控点等等。

【板书】三、制药用水分配形式
【概述】制药用水系统根据使用温度的不同分为三个不同温度形式：热水系统，常温水系统，
冷水系统。

ISPE（国际制药工程协会）指南推荐了8种常用的具有典型代表性的制药用水分配
形式，见教材图2-5-1所示。

（1）热储存、热分配
适用范围：
①当所有的使用点需要的水是热水（70℃以上）
②制得的水是热水
③微生物控制很严格
优点：罐和环路需要的消毒频率较低，当温度
能维持在80℃时根本不需要消毒，这种类型的系统
普遍被管理机构接受。

缺点：无法提供常温水
（2）热储存，冷却与再加热
适用范围：
当生产出的水是热的，需要严格的控制
物，有很少的时间来进行消毒的情况下，采
个方式是最合适的。

优点：由于不需要冲洗，水消耗量小
缺点：能量消耗很大，不论环路中是否
用点用水，它都要冷却和再加热循环水。

（3）热储存、自带分配
适用范围：
①制水时制得的是热水
②使用点需要的水温较低
③能量消耗控制很严格
优点：在不需要很大的能量消耗的情况下能够
对环路进行冷却和再加热
缺点：单位能量费用较高
（4）常温储存、常温分配
适用范围：
①当水是在常温下生产的，只在常温下
②有足够的消毒时间
优点：①系统的资金投入和操作成本是最小
②能够提供高流速的常温制药用水，不
复杂的使用点换热器
缺点：消毒所需要的时间较长，灭菌和操作
项目教学内容
突。

（5）单罐平行管路系统
适用范围：
①需要提供多种水温要求的场合
②当区域很大，单个降温点费用很高或供水水
压有限制场合
优点：一个储罐搭配多种环路的分配方案，一
个热储罐和两个独立的环路。

系统中一个热分配和
一个冷却、再加热的环路可满足多个温度要求。

缺点：管路流量平衡要求很严格
（6）分批（多个）罐再循环系统
适用范围：
①通常限于较小系统
②用水前需做水质检查场合
缺点：投资和运行费用较大，操作麻烦
目前在国内药厂的大规模生产中不采用这种
方式。

（7）臭氧处理的储存和分配系统
适用范围：
①生产允许周期性的自动化消毒
②能量费用很高
③所有的用户都不在现场
优点：常温系统用0. 02ppm到0. 2ppm的臭氧
含量能防止水的二次微生物污染
缺点：产品易受臭氧影响（臭氧必须在工艺水
投入使用前完全去除，可以用紫外线辐射来去除）
（8）有限的使用点的分支/单向系统
适用范围：
①用于预算资金很紧张、系统小、微生物控
制不严格或关注度低的情况
②连续用水的情况
③管道经常进行冲洗和灭菌的情况
缺点：由于管路存在死水，用水会时断时续，经
常进行冲洗和灭菌增加操作费用，在非再循环系
统中，用在线监控作为整个系统水质量指示非常
困难。

图2-5-1 ISPE 列举的8种制药用水分配方式
每种方式对微生物控制程度和能量消耗都不同，好的微生物控制通常是通过最大限度地减
少水暴露在有利于微生物生长环境中的时间来获得。

水储存在消毒环境的配置中，如热系统、
臭氧或湍流的速度下循环，与没有消毒环境的配置相比，能提供较好的微生物控制。

热循环系
统自然要比冷循环系统在微生物控制方面更可靠。

然而，如果经常进行冲洗或消毒，较好的微
项目教学内容生物控制也可以通过所提供的其他配置来获得。

在任何情况下，系统中应防止停滞，因为停滞会造成微生物膜的形成。

制药用水具体选择什么样的分配方式要基于费用及污染风险的考虑，要在合理的成本下最大限度降低污染风险，当水质须维持在更高水平时才增加更昂贵的投资。

几种典型制药用水储存与分配方式的比较见表2-5-1所示。

【板书】四、有储罐和无储罐的注射用水系统比较
【详述】制药用水系统中，贮罐的设计是为了确保预处理和最终处理用水在高峰与低谷之间的供应平衡，以及系统是否需要再循环。

当空间或资金都很紧张的吋候，从单一主环路上分出来的次环路可能不使用中间储罐，见图2-5-2所示。

次环路通常是一个循环环路，当使用点阀
门开启时，因为次环路的压力较低，从主环路中流出的水不能再返回到主环路，这使次环路与
主环路或其他次环路之间有一定的独立性。

主要的缺点是没有储存能力。

图2-5-2 无储罐常温分配系统
对有储罐和无储罐的注射用水系统优缺点比较见表2-5-2所示。

表2-5-2有储罐和无储罐的注射用水系统比较
名称优点缺点
贮
罐
系
统
①提供空气隔离，以最大限度地减
少热注射用水源的后续污染；
②通过让热的注射用水进水流均匀
流入贮罐，最大限度地减少注射用水冷却
器的容量；
③可满足理想的注射用水高峰用
量，以适应生产方案需要；
④系统压力通过正压点日常排泄或
热水消毒而释放；
⑤与无水箱系统相比，操作条件更
易维持，潜在问题也更易控制；
⑥通过分散阀门和喷球之间的压力
降来清除用水点压力控制阀的气蚀
①增加贮罐、过滤器等的资金投入；
②与无贮罐系统比较，所涉及到的消毒
汽量更多；
③如果系统每天排水，注射用水潜在的
耗会比无贮罐环路系统更大
无
贮
罐
系
统
①资金投入较少（无贮罐、无过滤
器）；
②由于是“完全焊接管道”系统，提
高了对改进的无菌系统的理解；
③如果系统每天排放，注射用水的
损失会比贮罐系统更少
①可能会因无注射用水贮罐而不能满
常温系统的高峰需求；
②除非进行冲洗排放，否则在热水消毒
无处释放热膨胀；
③隔离空气比有贮罐系统系统更困难；
④与贮罐系统相比，压力更难管理和控
【板书】五、制药用水储存与分配系统组件
制药用水储存与分配系统所涉及主要组件有：贮罐及贮罐附件、输送泵、换热器、阀门、
输送循环管路、使用点等，下面将分述各主要部件的要求。

【板书】（一）贮罐及贮罐附件
名称优点缺点
双管板（管壳式）卫生型设计，防止向设备洁净侧泄漏价格比较贵
单管板（管壳式）比双管板便宜
需要在洁净侧维持高的压差，操
作困难
同心管泄漏可能性低换热系数低，需要换热面积大
板框式最便宜泄漏可能最大，需要双密封垫
足卫生要求，不应选用。

水平方向上的隔膜阀必须旋转一定角度安装才能保证没有积液；配管
优点缺点
旋塞阀/球阀低成本，关闭较严，低维护需要杆的密封，有细菌可能停留的小坑，消毒困难。