Почему подготовка воды для фармацевтического производства – это всегда специфический проект

В 2023 году производитель инъекционных растворов в Подмосковье запустил новую линию. Система водоподготовки для фармацевтического производства стоила 87 млн рублей. Это в 9 раз дороже аналогичной установки для пищевого цеха той же производительности. И такая разница связана не с жадностью поставщиков, а в других требованиях к качеству воды. Одна бактерия на 100 мл делает партию инъекций, которая стоит 200 млн рублей, непригодной для использования. Такой высокой цены ошибки нет ни в одной другой отрасли.

Что делает фармацевтическую воду особенной

Вода для фармацевтического производства классифицируется по 4 типам согласно Европейской фармакопее и ГОСТу 34711-2021. Каждый тип предназначен для определенных задач и отличается критериями чистоты.

Типы фармацевтической воды и их назначение

Очищенная вода (Purified Water) используется для приготовления нестерильных лекарств, промывки оборудования, растворения субстанций. Ее электропроводность не превышает 4,3 мкСм/см при 25°C. Содержание органики менее 500 мкг/л по углероду. Микробная контаминация до 100 КОЕ/мл.

Высокоочищенная вода (Highly Purified Water) используется в производстве инфузионных растворов, офтальмологических препаратов. Ее электропроводность не превышает 1,1 мкСм/см. Микробиологические показатели – не более 10 КОЕ/100 мл. Эндотоксины менее 0,25 ЕЭ/мл.

Вода для инъекций (Water for Injection) применяется для растворения парентеральных препаратов. Она должна быть стерильной. Эндотоксины не более 0,25 ЕЭ/мл. Такая вода получается только с помощью дистилляции или обратного осмоса с последующей ультрафильтрацией.

Стерильная вода для инъекций – это расфасованная в ампулы или флаконы вода для инъекций после стерилизации при 121°C минимум 15 минут.

Для сравнения, водоподготовка для пищевой промышленности регулируется СанПиН 2.3/2.4.3590-20. Требования к микробиологии тут 10-100 раз мягче. Содержание солей может быть выше в 50 раз.

Почему нельзя использовать типовые решения

Завод по производству сиропов от кашля и предприятие, выпускающее инъекционные антибиотики, работают с принципиально разными рисками. Универсальной схемы водоподготовки тут не существует.

Специфика исходной воды

Фармакологическое предприятие в Краснодарском крае использует артезианскую воду с минерализацией 450 мг/л и жесткостью 6,2 мг-экв/л. Завод в Карелии берет воду из озера с минерализацией 80 мг/л, но с высоким содержанием органики и железа до 1,8 мг/л.

В первом случае важную роль играет система умягчения и обессоливания. Во втором – многоступенчатая очистка от органических соединений и железа. Водоподготовка для фармацевтического производства начинается с детального анализа исходной воды. Берется не менее 12 проб в разные сезоны для определения особенностей изменения состава.

Производитель глазных капель в Новосибирске столкнулся с тем, что весной содержание органики в воде увеличивалось в 3,7 раза из-за паводка. Система, спроектированная по среднегодовым показателям, не справлялась с поставленными задачами 2 месяца в году. Пришлось устанавливать дополнительный блок озонирования, который стоил 8,5 млн рублей.

Требования к материалам контакта

Вода для фармацевтического производства не должна контактировать с материалами, которые могут выделять примеси. Поэтому трубопроводы изготавливаются из нержавеющей стали AISI 316L с электрополировкой внутренней поверхности до шероховатости Ra менее 0,8 мкм.

Обычная нержавейка AISI 304, которая используется в водоподготовке для пищевой промышленности, содержит недостаточно молибдена. Поэтому при контакте с чистой водой возможна точечная коррозия с выделением ионов железа.

Используются только фитинги и орбитальная сварка с полным проваром и зачисткой внутреннего шва. Резьбовые соединения исключены из-за возможности образования застойных зон, где размножаются бактерии. Прокладки изготавливаются из силикона класса USP VI или EPDM для фармацевтики.

Разница в стоимости материалов играет важную роль. Метр трубы DN50 из AISI 316L с электрополировкой стоит 4200 рублей, а аналоги из обычной нержавейки – 800 рублей. На 200 метров трубопровода это дает удорожание на 680 тысяч рублей.

Система должна легко дезинфицироваться

Ключевое отличие фармацевтической водоподготовки для фармацевтического производства – возможность регулярной санитарной обработки всей системы без разборки. И для обеспечения соответствия этому требованию используется 2 метода:

1. Термическая дезинфекция при 80-85°C в течение 1 часа или химическая обработка растворами с pH 2-3 или pH 11-12. Все элементы системы должны выдерживать такие воздействия минимум 2 раза в неделю на протяжении 10-15 лет.
2. Для обратного осмоса подбираются специальные мембраны обратного осмоса санитарного исполнения с допуском по температуре до 85°C. Обычные промышленные мембраны разрушаются уже при 50°C. При этом мембраны санитарного исполнения стоят дороже в 2,8 раза.

Производитель витаминных комплексов пытался сэкономить, установил стандартные мембраны. Через 8 месяцев начался рост микробной контаминации. Система не обеспечивала требуемое качество очищенной воды. Замена мембран и перенастройка оборудования стоили 6,2 млн рублей.

Валидация – то, чего нет в других отраслях

В пищевой промышленности достаточно того, что вода соответствует СанПиН. В фармацевтике этого мало. Нужно документально доказать, что система водоподготовки для фармацевтического производства стабильно производит воду заданного качества при любых условиях. Вот этапы валидации системы водоподготовки:

1. Квалификация проекта (DQ) проверяет соответствие проектной документации требованиям GMP и фармакопеи. Анализируются материалы, схемы, спецификации оборудования.
2. Квалификация монтажа (IQ) подтверждает соблюдение правил установки. Проверяется каждый сварной шов рентгеном или ультразвуком. Контролируется шероховатость труб после сварки.
3. Квалификация функционирования (OQ) доказывает, что система работает согласно спецификациям. Проводится 30 циклов дезинфекции с контролем температуры в 12 точках. Проверяется стабильность параметров.
4. Квалификация эксплуатации (PQ) проверяет способность подготавливать воду, которая соответствует требованиям, в течение минимум 30 дней непрерывной работы. При этом пробы отбираются каждые 4 часа.

Полная валидация воды для фармацевтического производства занимает 4-6 месяцев и стоит 15-25% от цены оборудования. Для системы за 80 млн рублей это дополнительные 12-20 млн рублей. Они тратятся на подтверждение ее работоспособности.

Ежегодная ревалидация

Валидация не разовая процедура. Ежегодно проводится ревалидация для подтверждения стабильности. После любого ремонта или замены элемента проводится частичная или полная перевалидация.

Замена блока угольных фильтров на заводе инфузионных растворов потребовала 3-недельной ревалидации, которая стоила 1,8 млн рублей. Сам фильтр стоил 450 тысяч рублей.

Системы контроля и мониторинга

В водоподготовке для пищевой промышленности достаточно периодического лабораторного контроля раз в смену или сутки. В фармацевтике это недопустимо.

Онлайн-мониторинг критических параметров

Электропроводность воды измеряется непрерывно минимум в 3 точках:

• после обратного осмоса;
• после деионизации;
• в точках отбора.

При отклонении показателя более чем на 5% блокируется подача воды.

Общий органический углерод (TOC) контролируется анализатором в режиме реального времени. Превышение 500 мкг/л для очищенной воды или 200 мкг/л для высокоочищенной автоматически переводит систему в режим сброса.

Температура в системе хранения и распределения поддерживается выше 75°C или ниже 10°C для предотвращения роста биопленки. Отклонение более чем на 2°C в течение 30 минут – аварийный сигнал.

Система мониторинга с регистрацией всех параметров каждые 10 секунд, архивированием данных минимум на 3 года, валидированным ПО стоит 4-7 млн рублей для установки производительностью 5 м³/час.

Микробиологический контроль

Пробы на микробиологию отбираются ежедневно минимум в 10 точках системы. Анализ занимает 48-72 часа. До получения результатов подготовленная вода находится на карантине.

Для обустройства лаборатории микробиологического контроля на среднем фармакологическом предприятии нужны инвестиции 8-12 млн рублей. Ежемесячные затраты на расходные материалы и реактивы варьируются от 150 до 250 тысяч рублей.

Почему каждый проект уникален

Производитель таблеток и производитель инъекций используют разные типы воды. Завод витаминов работает с очищенной водой. Предприятие, который изготавливает растворы для инфузий, использует воду для инъекций.

Производительность и режим работы

Производство таблетированных препаратов потребляет воду неравномерно. Пик приходится в первую половину дня. Поэтому система хранения должна покрывать 6-часовой максимальный расход.

Завод инфузионных растворов работает круглосуточно. На нем потребление воды относительно равномерное. Емкость хранения может быть меньше, но надежность системы играет важную роль. Даже час простоя останавливает все производство.

Водоподготовка для пищевой промышленности допускает кратковременные перерывы. В фармацевтике предусматривается 100% резервирование оборудования, без которого производство останавливается.

Интеграция с производственными процессами

Производство лиофилизированных антибиотиков использует воду для инъекций с температурой не выше 10°C для предотвращения деградации субстанции. Поэтому система водоподготовки для фармацевтического производства включает охладители с теплообменниками из титана.

Предприятие, которое изготавливает сиропы, использует очищенную воду, нагретую до 45-50°C для лучшего растворения сахара. И для этого нужны подогреватели с контролем температуры.

В фармацевтике каждый препарат определяет условия подготовки воды. Система проектируется не под абстрактное «производство лекарств, инъекций», а под конкретную номенклатуру продукции.

Экономика специфичного решения

Универсальная система водоподготовки для пищевой промышленности производительностью 3 м³/час стоит 6-9 млн рублей. Аналогичная по производительности установка подготовки воды для фармацевтического производства требует вложений 45-65 млн рублей.

Разница в 7-8 раз складывается из:

• использования материалов фармацевтического класса;
• необходимости интеграции системы санитарной обработки;
• внедрения онлайн-мониторинга и автоматики;
• валидации и квалификации;
• необходимости оформления документации и сопровождения.

И тут попытка сэкономить приводят к убыткам, которые значительно превышают первоначальную выгоду. Был случай, когда партия инъекционного препарата стоимостью 40 млн рублей забракована из-за превышения эндотоксинов. К этому привело низкое качество воды для фармацевтического производства.

Специфика проектов – это не прихоть регуляторов, а обязательное условие производства безопасных и эффективных лекарств. Каждая система водоподготовки для фармацевтического производства создается под определенные требования, с учетом параметров исходной воды и технологических процессов. Стандартные решения здесь не работают, а экономия на проектировании приводит к убыткам, многократно превышающим стоимость правильно смонтированной и настроенной системы.