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Água para Injeção / biofarmacêutica
Postado por: Natolie Herold

Como produzir água para injeção com destilação por compressão de vapor

A água para injeção (WFI) é um elemento crítico na indústria biofarmacêutica. A destilação por compressão de vapor utiliza o calor para evaporar a água, produzindo WFI. A compreensão da tecnologia de compressão de vapor para WFI permite que as instalações escolham o equipamento mais eficiente e fiável para o trabalho.

 

Este artigo aborda a utilização de destiladores de compressão de vapor para a produção de água para injeção. O inovador VC Still da MECO melhora a eficiência e a confiabilidade na criação de WFI de alta qualidade. Compreender os componentes de um sistema de destilação por compressão de vapor de água, incluindo o nosso Compressor GII Centurbo™, pode ajudá-lo a tomar melhores decisões para a sua empresa em relação ao melhor tipo de sistema de geração de WFI.

 

Pode descarregar aqui uma análise exaustiva dos custos de quatro concepções de sistemas para a produção de água para injeção.

 

Destilação por compressão de vapor para WFI

Durante o método de destilação por compressão de vapor, uma parte da água de alimentação é evaporada e o vapor é enviado para o compressor. Aqui, a energia mecânica é utilizada para comprimir o vapor, o que aumenta a sua pressão e temperatura. O vapor é então condensado para formar a água do produto, chamada destilado. O calor libertado pelo vapor condensado é reciclado e utilizado para evaporar a água de alimentação.

Componentes do sistema de destilação por compressão de vapor de água

O alambique Vapor Compressor (VC) contém um único evaporador onde a água de alimentação ferve, convertendo o vapor, e onde esse vapor - depois de passar pelo separador demister - condensa para formar WFI. Outros componentes principais incluem:

  1. Uma transmissão direta
  2. Compressor centrífugo
  3. Descarbonizador
  4. Permutadores de calor, incluindo o aquecedor de alimentação, o refrigerador de descarga, o refrigerador de destilado e a bomba de destilado

Projeto do destilador de compressão de vapor MECO

O evaporador da MECO é um projeto de circulação natural de tubo vertical. O arranjo vertical permite que a água de alimentação fique no interior dos tubos, produzindo inúmeros benefícios para a operação e manutenção. A ebulição da água de alimentação no interior dos tubos permite que esse fluxo suba pelo tubo e retorne à base do evaporador. Este tipo de sistema é designado por projeto de evaporador de circulação natural.

Os sistemas VC que empregam um design de evaporador de tubo horizontal devem forçar a circulação usando bombas e bicos de pulverização, aumentando os custos de operação e manutenção. A água de alimentação deve ser adequadamente pré-tratada, com decloração, deionização por osmose reversa ou abrandamento para evitar incrustações e corrosão em qualquer sistema do tipo evaporativo. No entanto, podem ocorrer perturbações no pré-tratamento e, quando isso acontece, os benefícios do NCE com água de alimentação no ID dos tubos tornam-se óbvios:

  1. Sem bicos de pulverização: Não existem bicos de pulverização que possam ficar obstruídos. Como resultado, o calcário é removido com soluções de limpeza uniformemente em toda a superfície do tubo.
  2. Sem blocos: A folga para incrustações no diâmetro interno do tubo é substancialmente maior do que a folga para incrustações entre a superfície externa dos tubos num feixe horizontal. A conceção vertical de circulação natural não funcionará ao ponto de as incrustações bloquearem o diâmetro interno do tubo do evaporador.
  3. Sem danos químicos: Os sistemas de pulverização depositam normalmente as incrustações em áreas isoladas, expondo outras áreas do feixe tubular. As limpezas químicas subsequentes atacarão o metal nu enquanto removem os depósitos de incrustações isolados. As impurezas dentro da água de alimentação no tubo podem ser removidas com uma escova de um evaporador de tubo vertical. Em contraste, é fisicamente impossível limpar mecanicamente as impurezas do exterior de um tubo num feixe tubular horizontal.
  4. Espaço eficiente: A conceção vertical proporciona uma utilização muito mais eficiente do espaço, minimizando a área total do sistema. As válvulas e os instrumentos são facilmente acessíveis com uma altura de trabalho normal.

Folhas de tubo

A secção evaporativa do alambique VC, normalmente designada por Colandrea, contém o banco de tubos downcomer, o cofre de vapor, a curva e a caixa de destilados. A água de alimentação ferve no interior dos tubos, transformando-a em vapor. A água que não evapora retorna ao downcomer. Todos os alambiques MECO VC utilizam um design de tubo reto que requer duas folhas de tubo com os tubos enrolados e expandidos em ambas as extremidades. É mais caro, mas tem várias vantagens:

  1. Substitui facilmente os tubos sem perturbar os tubos adjacentes ou raspar todo o feixe.
  2. Esta conceção permite à MECO proporcionar um acabamento exterior de 25 ra ou melhor na superfície em contacto com o destilado.
  3. A utilização de duas chapas tubulares fixa o feixe em ambas as extremidades, eliminando a necessidade de deflectores numa conceção de feixe de tubo em U simples. O deflector pode causar fendas, riscos na superfície e problemas de corrosão.
  4. A conceção de tubo reto elimina a necessidade de dobrar os tubos, que é inerente a uma conceção de tubo em U. Na ausência de tratamento térmico, a curvatura dos tubos transmite tensões residuais, o que torna o feixe mais suscetível à corrosão e perturba o acabamento da superfície nas curvas.

Descarbonizador de água de alimentação

Os aços inoxidáveis são susceptíveis à fissuração por corrosão sob tensão, e vários factores podem influenciar a suscetibilidade de um evaporador. Estes factores são tipicamente uma função do ambiente de funcionamento, como a qualidade da água, a temperatura de funcionamento e os materiais e técnicas de construção.

O processo da MECO no evaporador considera os efeitos do ambiente operacional. Especificamente, os alambiques da MECO têm um desaerador no fluxo de água de alimentação para remover oxigénio, dióxido de carbono e outros gases não condensáveis antes que os seus efeitos nocivos possam ter a oportunidade de afetar o evaporador.

Sistema de geração de WFI usando compressão de vapor

Vamos percorrer o processo de geração de WFI com um VC Still:

  1. A água de alimentação entra na unidade e divide-se entre alimentar o refrigerador de destilado e o refrigerador de descarga.
  2. Estes dois permutadores de calor pré-aquecem a água de alimentação enquanto arrefecem o destilado WFI e a descarga do evaporador.
  3. A água de alimentação recombina-se então e flui para o aquecedor de alimentação.
  4. O vapor da fábrica é introduzido no aquecedor de alimentação para aquecer ainda mais a água de alimentação até à temperatura adequada antes de entrar no descarbonatador.
  5. O descarbonatador removeCO2,O2 e outros gases não condensáveis antes de entrar no evaporador. Isto ajuda a reduzir a corrosão na unidade e resulta numa menor condutividade nos produtos WFI.
  6. A partir daí, a água de alimentação sai do descarbonatador e viaja até ao fundo do evaporador. A cabeça inferior do evaporador é uma serpentina de vapor, que aquece a água de alimentação durante o arranque inicial. Também mantém a unidade a uma temperatura de auto-sanitização - o chamado modo de espera quente. Quando o Still não está a gerar WFI, a serpentina de vapor permite a produção quase instantânea de WFI quando o tanque de armazenamento a jusante solicita água.
  7. A partir daqui, a água de alimentação entra em ebulição dentro dos vapores gerados no tubo do evaporador, que são depois encaminhados através do nosso separador. A água que não se transforma em vapor recircula de volta para a parte inferior da cabeça do evaporador através de um downcomer.
  8. Em seguida, uma parte desse retorno é reiniciada e outra é removida para a purga. O compressor extrai daí o vapor puro. A energia fornecida resulta em vapor comprimido a uma pressão e temperatura elevadas.
  9. O vapor de maior energia é então descarregado de volta para o evaporador no exterior dos tubos do evaporador. É aí que o vapor condensa e liberta o seu calor latente, que é transferido através da parede do tubo para a água de alimentação no interior dos tubos.
  10. O condensado de vapor puro no exterior dos tubos recolhe-se no fundo e é retirado pela bomba de destilado. É descarregado através de um ou mais permutadores de calor.
  11. Em seguida, um medidor de condutividade em linha monitoriza a qualidade da água destilada e encaminha a água para um depósito de armazenamento de WFI ou para drenagem como resíduo.

Compressor GII Centurbo™ da MECO

A MECO está no mercado biofarmacêutico há mais de 40 anos. Durante esse tempo, fornecemos vários destiladores por compressão de vapor a muitas fábricas farmacêuticas do sector. As tecnologias convencionais desses compressores eram tipicamente um conjunto de compressor dedicado que era então conectado a um sistema de correia ou um acoplamento de volta a uma fonte de energia dedicada. Conseguimos eliminar muitos dos componentes mecânicos que levariam ao desgaste ou à substituição.

O nosso compressor GII Centurbo™ utiliza uma abordagem de elevada densidade energética. É arrefecido a líquido, pelo que não há calor que precise de ser ejectado da parte eléctrica do motor. Tudo isso é absorvido através de um sistema de arrefecimento dedicado. Os rolamentos também são alimentados por um fluxo de ar para os ajudar a arrefecer.

Uma vez que o GII Centurbo™ é de alta energia, o seu peso e massa são bastante reduzidos em comparação com motores equivalentes com a mesma potência. Os sistemas de rolamentos estão normalmente classificados para mais de 6 anos de vida útil no terreno.

O GII Centurbo™ utiliza um sistema de óleo de ar para lubrificação - tecnologia de topo de gama no que diz respeito a sistemas de lubrificação para rolamentos. O óleo que é fornecido aos rolamentos vai para um copo de resíduos - não é necessário qualquer sistema de filtragem ou arrefecimento para esse óleo. O reservatório que contém esse óleo pode durar até seis meses de tempo de funcionamento. Uma vez que o óleo não é pulverizado a alta velocidade, não há riscos de arrastamento de óleo para o ar que sai da unidade. Sem bombas de recirculação ou bicos de pulverização, sem filtros, sem permutador de calor e sistema de bombagem para manter.

Uma das maiores vantagens do Compressor GII é o facto de ser controlado por um VFD, pelo que o próprio compressor tem velocidade variável.

Melhor sistema de compressão de vapor para WFI

O alambique VC da MECO oferece o melhor em inovação e desempenho da indústria. Melhore a sua destilação por compressão de vapor para WFI com estas vantagens:

1. Facilidade de acesso

Como em todos os produtos MECO, o nosso sistema de compressão de vapor foi concebido para ser tão facilmente acessível quanto possível. A colocação do compressor GII permite uma substituição fácil. A bomba de destilado e o sistema de ar/óleo são facilmente acedidos a partir da extremidade do skid. Não estão entalados entre outros componentes, garantindo um acesso fácil.

2. Funcionamento mais silencioso

A eliminação de correias e outros componentes mecânicos significa que o Compressor GII da MECO é extremamente silencioso. O funcionamento situa-se entre 72 e 85 decibéis, abaixo do requisito OSHA para proteção auditiva. O pessoal na sala de água não precisa de proteção auditiva, criando um ambiente de trabalho mais confortável. Do ponto de vista das instalações, isto dá às operações a liberdade de colocar o pessoal de escritório mais perto da sala de água sem instalar grandes medidas de redução de ruído.

3. Remoção do compressor

A localização do compressor facilita o acesso e a remoção quando necessário. O GII pode ser completamente substituído em duas horas, garantindo uma interrupção mínima do serviço. Além disso, o compressor é montado de forma integral, eliminando a necessidade de condutas e juntas excessivas.

4. Arranque rápido Espera ativa

Os evaporadores VC de tubo vertical da MECO utilizam uma serpentina de aquecimento no interior do evaporador e um sistema de controlo avançado para proporcionar um aquecimento rápido e um funcionamento em espera a quente. A partir de uma condição fria, as plantas da MECO podem entrar em operação em 45 minutos. Além disso, elas são iniciadas instantaneamente e de forma confiável a partir de uma condição de espera quente. A MECO também oferece trocadores de calor a placas em vez de serpentinas de aquecimento. Os trocadores de calor a placas proporcionam menores custos de serviços públicos e uma maior taxa de troca de calor.

5. Controlos avançados de automatização

Os controlos MECO VC continuam a ser personalizáveis para os clientes. Podemos acomodar etiquetas personalizadas para os controladores lógicos programáveis. Além disso, as instalações MECO VC são totalmente automatizadas e de auto-diagnóstico. O nosso sistema de controlo também está em conformidade com a norma 21 CFR Parte 11. Os sistemas podem ser configurados para cooperar com o sistema de recolha de dados de cada instalação.

6. MECO smartANALYTICSTM

A MECO tem agora acesso aos dados de manutenção gerados pelo Still. Com esses dados, podemos traçar o perfil da operação do equipamento. Obter acesso à manutenção preditiva com programação proactiva baseada nos dados do Still. Além disso, esta tecnologia permite que os utilizadores optimizem as operações e maximizem as poupanças de custos - a identificação precoce de problemas evita tempos de inatividade e reparações dispendiosas.

Soluções avançadas de WFI da MECO

O destilador por compressão de vapor da MECO é projetado com a eficiência energética em mente, e nossas plantas de VC são as mais eficientes em termos de energia na indústria. Os evaporadores de grande área de superfície da MECO usam menos energia elétrica, o que se traduz no menor custo por mil galões produzidos. Além disso, o nosso serviço de reequipamento de VC oferece actualizações e renovações do sistema de controlo para prolongar a vida útil dos destiladores e dos sistemas de tratamento de água.

Com os serviços no local da MECO, os clientes obtêm serviços de instalação, suporte de inicialização, contratos de manutenção preventiva e muito mais. Contacte a MECO hoje mesmo para explorar as nossas soluções personalizadas de sistemas de geração de WFI!

Webinar da MECO Uma revisão essencial da tecnologia de compressão de vapor para produção de WFI from MECO Marketing on Vimeo.