Lo que debe saber antes de comprar un sistema WFI basado en membranas
El agua para inyectables (WFI) es una utilidad crítica con una demanda creciente de vacunas y productos terapéuticos. Tradicionalmente, la producción de WFI utiliza la destilación, pero los productores que utilizan estos sistemas quieren opciones con menores costes de propiedad y más sostenibles. Los sistemas basados en membranas de ósmosis inversa (OI) con ultrafiltración pueden responder a algunos de estos retos.
Si es usted fabricante de medicamentos farmacéuticos o biológicosquerrá evaluar todos los pros y los contras que rodean su elección de diseño para un nuevo sistema de generación de WFI.
La producción de WFI mediante membranas sigue siendo objeto de debate, ya que presenta una alternativa de diseño al sistema tradicional basado en la destilación. La producción de WFI mediante membranas puede reducir el coste total de propiedad y ofrecer una solución más sostenible a largo plazo.
Requisitos reglamentarios y de calidad para WFI
Los productores que implanten sistemas WFI basados en membranas deben tener en cuenta en primer lugar requisitos reglamentarios y de calidadentre los que se incluyen los de la Farmacopea de Estados Unidos (USP), la Farmacopea Europea (EP) y la Farmacopea Japonesa (JP).
Cada conjunto de normas reglamentarias difiere ligeramente en los procesos de producción de WFI permitidos. Las normas exigen procesos de purificación equivalentes o superiores a la destilación, con algunos requisitos únicos, como la ausencia de sustancias añadidas. Estos sistemas equivalentes pueden incluir la purificación basada en membranas.
La monografía de la USP indica que el WFI debe ser purificado por destilación o por un proceso de purificación equivalente o superior a la destilación y que no contenga sustancias añadidas.
La Farmacopea Europea (Ph. Eur. Monografía 169) describe un proceso de purificación equivalente a la destilación. La ósmosis inversa, que puede ser de paso único o doble, según el agua que llegue a sus instalaciones y otras cuestiones basadas en el riesgo, junto con otras técnicas apropiadas como la electrodesionización, la ultrafiltración o la nanofiltración, es adecuada. Antes de su aplicación, debe notificarse a la autoridad de control.
La farmacopea japonesa exige WFI por destilación u ósmosis inversa y/o ultrafiltración. Es importante saber que la JP exige que el peso molecular de corte de su barrera de membrana final sea de 6.000 Dalton.
Las normas reglamentarias también establecen puntos de referencia ligeramente diferentes para los niveles de conductividad, carbono orgánico total, bacterias y microbios.
Más información sobre normas de la farmacopea mundial para la calidad del agua aquí.
Funcionamiento de un sistema WFI de membrana típico
Los sistemas WFI basados en membranas cumplen las normas reglamentarias gracias a un diseño integral del sistema, que incluye los siguientes componentes:
- Pretratamiento: El primer subsistema que vería el agua es el pretratamiento, que protege el tratamiento final (generación) de daños. Acondiciona el agua para que sea aceptable para la alimentación del subsistema de tratamiento o generación final.
- Tratamiento final: Este componente forma el corazón del sistema que produce la calidad y cantidad final requerida de Agua para Inyección (WFI). Aquí se implanta la membrana.
- Almacenamiento y distribución: Tras una depuración adecuada, los sistemas de almacenamiento y distribución garantizan volúmenes de agua adecuados con una presurización suficiente para las necesidades de los puntos de uso.
Antes de implantar un sistema basado en membranas, hay cuatro áreas principales que deben evaluarse antes de diseñar el sistema. A modo de ejemplo, utilizaremos el agua por inyección (WFI) para explicar la importancia de cada una de ellas.
- Calidad y temperatura del agua de alimentación: ¿Cuál es la calidad del agua de partida? Hay una serie de grupos de contaminantes diferentes que deben evaluarse para asegurarse de que cada uno de ellos puede tratarse adecuadamente para garantizar la calidad del agua para inyección a la salida del sistema. Por lo general, esto se obtiene mediante un análisis de laboratorio estándar del agua, sea cual sea la fuente local de agua de alimentación. El otro aspecto que hay que tener en cuenta es la temperatura y cualquier variación estacional de la misma, lo cual es especialmente preocupante en el caso de las aguas superficiales y de las zonas del mundo que tienen grandes oscilaciones de temperatura entre estaciones. Esto es importante porque el rendimiento de los sistemas basados en membranas se ve afectado por la temperatura del agua de alimentación.
- Picos de consumo de agua: Esto influirá directamente en el tamaño del tanque de almacenamiento y también informará de cuál deberá ser el caudal.
- Consumo diario de agua: La cantidad total de agua que se utilizará un día cualquiera. También querrá conocer el peor escenario posible. Esto repercute en el sistema final de tratamiento o generación, ya que tendrá que fabricar agua suficiente de forma segura para satisfacer esa demanda diaria total.
- Temperatura requerida en el punto de uso: Hay aplicaciones que utilizan agua a temperatura ambiente y otras que requieren agua caliente. MECO ha diseñado una serie de sistemas que tienen diferentes requisitos de temperatura en diferentes puntos de uso. Todo ello puede tenerse en cuenta en el diseño del almacenamiento y la distribución de un sistema de agua para inyección basado en membranas.
Contaminantes en el agua
Existen varios grupos de contaminantes que deben tenerse en cuenta a la hora de diseñar un sistema basado en membranas. El objetivo del pretratamiento es acondicionar el agua antes de introducirla en el sistema de generación. Los tres grupos típicos de contaminantes son las partículas (sólidos en suspensión), los incrustantes/incrustantes (calcio/magnesio) y los desinfectantes (C12).
Nuestro sistema WFI de membrana no tolera altos niveles de partículas. Las partículas pueden eliminarse a través de una variedad de opciones en nuestro subsistema de pretratamiento, como el cartucho de filtro de bolsa o el filtro multimedia.
Durante el pretratamiento hay que eliminar o reducir los incrustantes y las impurezas, ya que producen compuestos químicos que interfieren en el funcionamiento de la membrana. Esto pone en peligro la calidad y cantidad de salida del sistema.
Por último, hay que eliminar los desinfectantes. Los desinfectantes se añaden al agua pública para proteger la salud pública, pero esos desinfectantes son perjudiciales para la membrana al causar daños oxidativos a las membranas y a las pilas de EDI.
Procesos unitarios en un sistema WFI basado en membranas
En nuestro subsistema de pretratamiento para sistemas de purificación de agua basados en membranas eliminamos las partículas mediante un filtro multimedia compuesto de antracita, arena, granate fino, granate grueso, grava media o gruesa. La tasa de eliminación típica es de unas 10 micras, que es la norma industrial para los filtros multimedia.
Las empresas que quieran reducir su huella hídrica pueden utilizar un filtro dev plisado o un filtro de mangas para el subsistema de pretratamiento. El inconveniente de estos filtros es que requieren un mayor mantenimiento, ya que habrá que cambiarlos constantemente.
El filtrado saldrá de ese recipiente y pasará al siguiente paso del ablandamiento del agua. Utilizamos un lecho de resina para eliminar el calcio y el magnesio del agua de alimentación. La dureza debe eliminarse para que no se incruste en las membranas. Esto liberará sodio, ya que estamos utilizando sal para regenerar ese lecho.
A continuación, el cloro se elimina del agua de alimentación mediante carbón activado. Nuestras membranas tienen una tolerancia al cloro de aproximadamente 1.000 PPM por hora, por lo que pueden funcionar con 1 PPM de cloro durante 1.000 horas antes de que se produzcan daños en la membrana. Las chimeneas EDI generalmente no pueden manejar el cloro, por lo que esta etapa de eliminación del cloro del agua de alimentación es tan importante.
Los filtros de carbón son un método de eficacia probada para eliminar el cloro. Las inyecciones de productos químicos pueden ser difíciles de gestionar, por ejemplo, si no se dispone de un buen caudal de inyección, si la bomba no está inyectando lo necesario o si se ha mezclado un lote defectuoso. Las inyecciones químicas no son tan fiables para eliminar el cloro como los filtros de carbón. En el caso de la eliminación de cloro por UV, es difícil garantizar la eliminación del 100% del cloro.
A continuación, el agua declorada saldrá del filtro de carbón y pasará al tratamiento final.
El primer paso es la ósmosis inversa, que reducirá la mayor parte de todos los grupos de contaminantes (una o dos pasadas en función de la calidad del agua). El siguiente paso es la pila EDI, que utiliza una mezcla de electricidad, membranas y resina para pulir lo que sale de la ósmosis inversa. Esto reduce aún más los inorgánicos y algunos orgánicos. La última barrera es la UF, que es donde se utilizará la membrana de 6000 Dalton para reducir los contaminantes biológicos.
Tras este paso, el sistema envía el agua a un depósito de almacenamiento.
Más información sobre las diferencias de coste entre los cuatro principales diseños de sistemas de Agua para Inyección aquí.
Existen tres tipos de métodos de saneamiento para el almacenamiento y la distribución:
- Térmico (método más popular)
- Ozonización
- Químicos (difíciles de tratar, requieren mucho tiempo y son difíciles de aclarar)
Riesgos de un sistema WFI basado en membranas
El agua para inyectables (WFI) es uno de los ingredientes más críticos en la fabricación de productos farmacéuticos, por lo que deben tomarse precauciones adicionales para identificar y prevenir los riesgos. El control de riesgos implica:
- Identificación de riesgos
- Considerar sus consecuencias
- Determinar la frecuencia con la que podría producirse el riesgo
- Establecer sistemas de detección de riesgos
- Decidir cómo adoptar medidas correctoras
Las membranas pueden desarrollar bacterias en cualquier punto del sistema y la mejor forma de tratar este problema es la desinfección con agua caliente. Esta es la forma más popular de reducir el riesgo de contaminación de su sistema de purificación de agua basado en membranas.
Dado que los sistemas de membrana funcionan a temperatura ambiente, requieren un mantenimiento predictivo robusto, y su complejidad también puede influir en la fiabilidad. En los sistemas de purificación de agua por destilación, se trabaja a temperaturas de autodesinfección (65-80C).
Es importante contar con un protocolo de mantenimiento preventivo para cualquier sistema WFI basado en membranas.
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El sistema WFI de membrana MECO
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