JP2020131093A - Device for producing injection water and method for producing the same - Google Patents

Device for producing injection water and method for producing the same Download PDF

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JP2020131093A JP2019025887A JP2019025887A JP2020131093A JP 2020131093 A JP2020131093 A JP 2020131093A JP 2019025887 A JP2019025887 A JP 2019025887A JP 2019025887 A JP2019025887 A JP 2019025887A JP 2020131093 A JP2020131093 A JP 2020131093A
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Arihiro Nomura
有宏 野村
輝 丹治
Teru Tanji
輝 丹治
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Abstract

To provide a device for producing injection water using ultrafiltration including no a distillation device.SOLUTION: The device for producing injection water includes a refined water production part for subjecting raw water to reverse osmosis filtration and ion exchange to obtain refined water, an ultrafiltration module for subjecting the refined water to ultrafiltration with a hollow fiber membrane to obtain permeated water, a bubble mixing part disposed at a refined water side or a permeated water side of the ultrafiltration module to mix passing water with bubbles, a particle counter disposed at a side opposite to the bubble mixing part interposing the ultrafiltration module to measure a bubble amount of the refined water or the permeated water, and a tank for sterilization injection water for storing the permeated water of the ultrafiltration module.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、注射用水の製造装置及び製造方法に関し、より詳しくは、逆浸透膜ろ過及びイオン交換した精製水を限外ろ過して製造すると共に限外ろ過の膜劣化を検査することが可能な注射用水の製造装置及び製造方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and a method for producing water for injection, and more specifically, it is possible to produce by ultrafiltration of reverse osmosis membrane filtration and ion-exchanged purified water, and to inspect the film deterioration of the ultrafiltration. The present invention relates to an apparatus and a method for producing water for injection.

注射薬の溶解や調整に使用する滅菌注射用水(WFIと略称することがある)は、あらゆる種類の微生物や発熱性物質(エンドトキシン)を除去しなければならない。このため、古来より、注射液用の希釈液又は溶解液には精密ろ過やイオン交換した精製水を蒸留した蒸留水が使用されてきた。
この注射液用の無菌水を製造する従来の装置は、固形物質、コロイド物質を除去するために精密ろ過器と、不純物や電解質を除去するためのイオン交換器と、微生物やエンドトキシンを除去するための逆浸透膜ろ過器又は限外ろ過器と、これらの設備を通過させた精製水を貯留し、加熱蒸発させるための加熱タンクと、このタンクを加熱して蒸発させた蒸気を飛沫と分離するデミスターと、デミスターで分離された蒸気を凝縮させるコンデンサーとを備える構造となっている(例えば、特許文献1)。
Sterilized injectable water (sometimes abbreviated as WFI) used to dissolve and prepare injectables must remove all types of microorganisms and febrile substances (endotoxins). For this reason, since ancient times, distilled water obtained by distilling purified water that has undergone microfiltration or ion exchange has been used as the diluent or solution for injection.
Conventional equipment for producing purified water for injections is a microfilter for removing solid and colloidal substances, an ion exchanger for removing impurities and electrolytes, and for removing microorganisms and endotoxins. A reverse osmosis membrane filter or an ultrafiltration filter, a heating tank for storing purified water that has passed through these facilities, and heating and evaporating the tank, and the steam evaporated by heating this tank are separated from droplets. It has a structure including a demister and a condenser that condenses the vapor separated by the demister (for example, Patent Document 1).

しかしながら、このような蒸留を伴う注射液用の無菌水を製造する従来の装置は、蒸留を必須要件としているため大掛かりな装置にならざるを得ず、また、精製した水を加熱して蒸発させ、これをまた冷却して蒸気を凝縮させるなど、エネルギーの無駄が多いという問題点がある。
一方、近年、半導体等に使用される超純水を製造する技術の進歩は目覚ましく、例えば、限外ろ過等の膜透過技術により、蒸留水よりも更に純度の高い純水が供給されるようになってきた。現在入手可能な超純水は、不純物の濃度が1ppt(1ng/L)にまで低下させることができるレベルに達している。しかし、蒸留によらない注射液用の無菌液を製造するのに限外ろ過(UFと略称することがある)を使用する場合、たとえば、高温の条件で使用する場合もあり、UFの後段に膜処理、及び、蒸留装置がない装置で注射用水を製造する場合、仮にUFが破損した場合、エンドトキシン等が使用場所(POU)に到達してしまう虞があるため、UFにはエンドトキシン等の除去が長期間トラブルなしでできることが求められ、かつ、性能を保障することが必要であり、適用できるかは、不明であった。
However, the conventional device for producing sterile water for an injection solution accompanied by such distillation has to be a large-scale device because distillation is an essential requirement, and the purified water is heated and evaporated. There is a problem that there is a lot of waste of energy, such as cooling this again to condense steam.
On the other hand, in recent years, the technology for producing ultrapure water used for semiconductors and the like has made remarkable progress. For example, membrane permeation technology such as ultrafiltration has been used to supply pure water having a higher purity than distilled water. It has become. Currently available ultrapure water has reached a level where the concentration of impurities can be reduced to 1 ppt (1 ng / L). However, when ultrafiltration (sometimes abbreviated as UF) is used to produce a sterile solution for injections that does not rely on distillation, for example, it may be used under high temperature conditions, after the UF. When water for injection is produced by a device that does not have a membrane treatment or distillation device, if the UF is damaged, endotoxin or the like may reach the place of use (POU), so endotoxin or the like may be removed from the UF. It is required that it can be done without trouble for a long period of time, and it is necessary to guarantee the performance, and it was unclear whether it can be applied.

膜透過技術による水精製装置等の水処理装置で注意すべき点は、使用していく過程でミクロな部分で膜が劣化し、圧力のかかった原水がろ過膜より処理水側に浸潤する確率が経時的に高まることである。このため、水処理の分野では、定期的に膜の劣化状態をチェックする必要がある。膜の劣化状態をチェックする方法として、いくつかの方法が開発されているが、膜寿命を容易かつリアルタイムに監視できる方法として、原水に空気を混合して微細気泡(マイクロバブル)化水を生成し、膜透過させた精製水の濁質状態を計測する方法が開示されている(例えば、特許文献2)。 A point to be noted in water treatment equipment such as water purification equipment using membrane permeation technology is the probability that the membrane will deteriorate in the micro part during use and the raw water under pressure will infiltrate the treated water side from the filtration membrane. Is to increase over time. Therefore, in the field of water treatment, it is necessary to regularly check the deterioration state of the membrane. Several methods have been developed as methods for checking the deterioration state of the membrane, but as a method for easily and in real time monitoring the membrane life, air is mixed with raw water to generate microbubbled water. However, a method for measuring the turbidity state of purified water permeated through a membrane is disclosed (for example, Patent Document 2).

特開平03−000187号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 03-000187 特開2008−296087号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-296087

特許文献1では、蒸留を必須要件としているため、装置が大掛かりとなると共に、精製した水を加熱して蒸発させ、これをまた冷却して蒸気を凝縮させるなど、エネルギーの無駄が多いという問題点がある。また、蒸留を行なう製造装置に対し、特許文献2に記載されている気泡検査を組み合わせても蒸留によって気泡が消失するため、気泡による検査ができない問題がある。 In Patent Document 1, since distillation is an essential requirement, there is a problem that the apparatus becomes large-scale and there is a lot of waste of energy such as heating and evaporating purified water and cooling it again to condense steam. There is. Further, even if the air bubble inspection described in Patent Document 2 is combined with the manufacturing apparatus for performing distillation, the air bubbles disappear by distillation, so that there is a problem that the inspection by air bubbles cannot be performed.

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、蒸留を必要とすることなく注射用水を製造でき、しかも膜劣化を気泡によって検査することが可能な注射用水の製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is an apparatus for producing water for injection, which can produce water for injection without requiring distillation and can inspect membrane deterioration by air bubbles. And to provide a manufacturing method.

上記課題を解決するためになされた本発明の注射用水の製造装置は、原水を逆浸透ろ過及び/又はイオン交換して精製水とする精製水製造部と、前記精製水を中空糸膜によって限外ろ過して透過水とする限外ろ過モジュールと、前記限外ろ過モジュールの精製水側又は透過水側に設けられ、通過する水に気泡を混合させる気泡混合部と、前記限外ろ過モジュールを挟んだ気泡混合部の反対側に設けられ、精製水又は透過水の気泡量を測定する気泡測定手段と、前記限外ろ過モジュールの透過水を貯留する滅菌注射用水タンクと、を備えていることを特徴とする。 The device for producing water for injection of the present invention, which has been made to solve the above problems, is limited to a purified water production unit in which raw water is reverse osmosis filtered and / or ion-exchanged to obtain purified water, and the purified water is limited by a hollow thread film. An ultrafiltration module that is externally filtered to obtain permeated water, a bubble mixing section that is provided on the purified water side or the permeated water side of the ultrafiltration module and mixes air bubbles with the passing water, and the ultrafiltration module. It is provided on the opposite side of the sandwiched bubble mixing portion, and is provided with a bubble measuring means for measuring the amount of bubbles in purified water or permeated water, and a sterile injection water tank for storing the permeated water of the ultrafiltration module. It is characterized by.

この場合、前記限外ろ過モジュールは、中空糸膜の外表面に前記精製水が供給され前記中空糸膜の内表面から透過水が取り出される外圧式により限外ろ過を行なうモジュールであることが好ましい。
また、前記UFモジュールの上流側又は下流側で且つ滅菌注射用水タンクより上流側に熱交換器が配置されていることが好ましい。
In this case, the ultrafiltration module is preferably a module that performs ultrafiltration by an external pressure type in which the purified water is supplied to the outer surface of the hollow fiber membrane and the permeated water is taken out from the inner surface of the hollow fiber membrane. ..
Further, it is preferable that the heat exchanger is arranged on the upstream side or the downstream side of the UF module and on the upstream side of the sterile injection water tank.

上記課題を解決するためになされた本発明の注射用水の製造方法は、原水を逆浸透ろ過及び/又はイオン交換して精製水とする精製水製造段階と、精製水を中空糸膜を有する限外ろ過モジュールで限外ろ過して透過水とする透過水製造段階と、限外ろ過モジュールの精製水側又は透過水側に設けた気泡水供給部により前記限外ろ過モジュールに気泡含有水を供給する気泡含有水供給段階と、限外ろ過モジュールを挟んだ気泡水供給部の反対側に設けられた気泡測定手段により限外ろ過モジュールを透過した気泡含有水の気泡量を測定する気泡測定段階と、限外ろ過モジュールの透過水を滅菌注射用水タンクに貯留する透過水貯留段階と、を備えていることを特徴とする。 The method for producing injectable water of the present invention, which has been made to solve the above problems, has a purified water production stage in which raw water is back-permeated and / or ion-exchanged to obtain purified water, and the purified water has a hollow filament membrane. Bubble-containing water is supplied to the ultrafiltration module by the permeated water manufacturing stage in which the ultrafiltration module is ultrafiltered to obtain permeated water, and the bubble water supply unit provided on the purified water side or the permeated water side of the ultrafiltration module. A bubble-containing water supply step to measure the amount of bubbles in the bubble-containing water that has passed through the ultrafiltration module by a bubble measuring means provided on the opposite side of the bubble water supply section sandwiching the ultrafiltration module. It is characterized by comprising a permeated water storage stage in which the permeated water of the ultrafiltration module is stored in a sterilized water tank for injection.

透過水製造段階の限外ろ過モジュールの配置状態のままで同モジュールに気泡含有水を定期的に供給して気泡測定手段により劣化確認試験を行うことが好ましい。 It is preferable to periodically supply bubble-containing water to the ultrafiltration module in the permeated water production stage while the ultrafiltration module is arranged, and perform a deterioration confirmation test by the bubble measuring means.

本発明の注射用水の製造装置によれば、蒸留装置を含まず、精製水製造部及び、限外ろ過だけで注射用水を得ることができるため、操作が簡単であり、装置を簡素化することができる。このため、汚染の機会が少なくなる。また、蒸留と異なり、精製水を一度蒸発させてからそれをまた冷却する分の熱量は不要になるため、エネルギーを削減できることから製造コストを安くすることができる。さらに、気泡を混入させてUFモジュールの膜劣化を検査することができるため、注射用水の製造と膜検査とを両立させることができる。膜検査のために、例えば、UFモジュールを配置した状態から取り外した状態にするなど配置状態を変えることなく、容易に定期的な試験実施を実施することができ、試験のために注射用水の製造装置を開放する必要もないため、汚染の機会を抑えることができる。そして、前記膜検査により、エンドトキシン濃度の増加が実際に検知されるよりも早く膜異常に気付くことができ、その時点で膜交換等のメンテナンスを実施できるため、高品質な注射用水の提供を保証できる。
また、外圧式UFモジュールを用いた場合は、内圧式UFモジュールを用いた場合よりも長期運転を行うことが可能になる。
According to the injectable water production apparatus of the present invention, the injectable water can be obtained only by the purified water production unit and the ultrafiltration without including the distillation apparatus, so that the operation is simple and the apparatus is simplified. Can be done. This reduces the chance of contamination. Further, unlike distillation, the amount of heat required to evaporate the purified water once and then cool it again becomes unnecessary, so that energy can be reduced and the manufacturing cost can be reduced. Further, since it is possible to inspect the membrane deterioration of the UF module by mixing air bubbles, it is possible to achieve both the production of water for injection and the membrane inspection. For membrane inspection, it is possible to easily carry out regular tests without changing the placement state, for example, by removing the UF module from the placement state, and producing water for injection for the test. Since it is not necessary to open the device, the chance of contamination can be suppressed. Then, the membrane test can notice the membrane abnormality earlier than the increase in endotoxin concentration is actually detected, and at that time, maintenance such as membrane replacement can be performed, so that the provision of high-quality injection water is guaranteed. it can.
Further, when the external pressure type UF module is used, long-term operation can be performed as compared with the case where the internal pressure type UF module is used.

本発明の注射用水の製造フロー図である。It is a production flow chart of the water for injection of this invention. 本発明の注射用水の製造装置のブロック図である。It is a block diagram of the water for injection production apparatus of this invention.

以下、添付した図面に基づき、本発明の実施形態について、詳しく説明する。なお、本発明の構成は、本実施形態に限定されない。
図1は、本発明の一実施形態の注射用水の製造フロー図であり、図2は、本発明の注射用水の製造装置のブロック図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the attached drawings. The configuration of the present invention is not limited to the present embodiment.
FIG. 1 is a flow chart for producing water for injection according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of the apparatus for producing water for injection according to the present invention.

図1、2に示したとおり、本実施形態の限外ろ過(ultrafiltration:以下、UFと略称することがある)を用いた注射用水の製造装置は、まず、原水を逆浸透膜(Reverse Osmosis Membrane:以下、RO膜と略称することがある)によってろ過し、次に連続イオン交換(Electro Deionization:以下、EDIと略称することがある)して精製水とする精製水製造部10と、中空糸膜の外表面に精製水が供給され中空糸膜の内表面から透過水が取り出される外圧式により限外ろ過(UF)を行なう限外ろ過モジュール20と、限外ろ過モジュール20の透過水を貯留する滅菌注射用水タンク(WFITK)30と、を備える。 As shown in FIGS. 1 and 2, the apparatus for producing water for injection using ultrafiltration (hereinafter, may be abbreviated as UF) of the present embodiment first uses raw water as a reverse osmosis membrane (Reverse Osmosis Membrane). : Purified water production unit 10 that is filtered by RO membrane (hereinafter, may be abbreviated as RO membrane) and then subjected to continuous ion exchange (hereinafter, may be abbreviated as EDI) to obtain purified water, and hollow yarn. The ultrafiltration module 20 that performs ultrafiltration (UF) by an external pressure type in which purified water is supplied to the outer surface of the membrane and permeated water is taken out from the inner surface of the hollow osmosis membrane, and the permeated water of the ultrafiltration module 20 are stored. A water tank for sterile injection (WFITK) 30 is provided.

逆浸透膜ろ過装置12は、逆浸透膜(RO膜)を備えるろ過器であって、孔の大きさが2ナノメートル以下の逆浸透膜(RO膜)に対して水を通す一方で、イオンや塩類など水以外の不純物は透過しない性質を有した膜であり、海水から真水を得るためや、乳製品や果汁から水を除いて濃縮するために使用されている。逆浸透膜を使用して水の精製や飲料の濃縮を行う場合にはろ過する液体(原水)に圧力をかける必要があるが、その圧力は、ろ過する液体の塩分濃度に依存し、最低でも5気圧程度は必要となる。原水として海水を用いる場合、海水から真水を得るためには55気圧以上が必要となる。このため、逆浸透膜ろ過装置12には液体(原水)を圧送するためのポンプ14が備えられる。ROとしては、超低圧、低圧、中圧、高圧、いずれも使用可能であるが、超低圧、低圧、中圧がランニングコストの面から好ましい。膜の素材としては、ポリアミド(PA)製、酢酸セルロースの膜等が使用可能であるが、ポリアミド製のものが処理水水質の面で好ましい。膜の形状としては、中空糸、スパイラル、プレートアンドフレーム型等が考えられるが、スパイラル式のものが濁質等による詰まりに強いため好ましい。
孔の大きさが1〜2ナノメートルのろ過膜からなるナノフィルター(NF膜)の場合、上記RO膜に代えて使用することができる。
The reverse osmosis membrane filtration device 12 is a filter provided with a reverse osmosis membrane (RO membrane), and while passing water through a reverse osmosis membrane (RO membrane) having a pore size of 2 nanometers or less, ions. It is a membrane that does not allow impurities other than water, such as salts and salts, to permeate, and is used to obtain fresh water from seawater and to remove water from dairy products and fruit juices for concentration. When purifying water or concentrating beverages using a reverse osmosis membrane, it is necessary to apply pressure to the liquid to be filtered (raw water), but the pressure depends on the salt concentration of the liquid to be filtered and is at least About 5 atm is required. When seawater is used as raw water, 55 atm or more is required to obtain fresh water from seawater. Therefore, the reverse osmosis membrane filtration device 12 is provided with a pump 14 for pumping a liquid (raw water). As the RO, any of ultra-low pressure, low pressure, medium pressure, and high pressure can be used, but ultra-low pressure, low pressure, and medium pressure are preferable from the viewpoint of running cost. As the material of the membrane, a membrane made of polyamide (PA), cellulose acetate or the like can be used, but a membrane made of polyamide is preferable in terms of treated water quality. As the shape of the film, a hollow fiber, a spiral, a plate and frame type or the like can be considered, but the spiral type is preferable because it is resistant to clogging due to turbidity or the like.
In the case of a nanofilter (NF membrane) composed of a filtration membrane having a pore size of 1 to 2 nanometers, it can be used in place of the RO membrane.

逆浸透膜ろ過装置12を透過した精製水はイオン交換により電解質が取り除かれる。このイオン交換には連続イオン交換装置(EDI)16が用いられる。この装置は、従来、イオン交換樹脂を一本一本設置して水を透過させていた技術を発展させ、イオン交換膜とイオン交樹樹脂とを組み合わせ、電気透析のように連続的に水を精製するものである。
連続イオン交換装置(EDI)16は陽極と陰極を備える電解槽に、通電時に陰イオンだけを陽極側に通過させる陰イオン交換膜と、通電時に陽イオンだけを陰極側に通過させる陽イオン交換膜を交互に並べ、その間にイオン交換樹脂を封入した構造で、電極に直流電流を流すと、水中の陰イオンは陽極側に、陽イオンは陰極側に泳動し、陽イオン交換膜、陰イオン交換膜の働きで、イオンが希釈される領域、濃縮される領域が現れる。イオンが希釈される領域を通過する水は純水になり、濃縮される領域を通過する濃縮水は排水される。イオン交換樹脂はイオンを一時的に保留する役割を担っている。
このような連続イオン交換装置16はEDIモジュールとして、例えばGE製の型式MK−3 Mini HT、 MK−2 Mini HTなどが市販されており、これらを好ましく使用することができる。連続イオン交換装置16に代わり、陽イオン交換樹脂、及び/又は、陰イオン交換樹脂を充填した充填塔を用いることも可能である。
The electrolyte of the purified water that has passed through the reverse osmosis membrane filtration device 12 is removed by ion exchange. A continuous ion exchange device (EDI) 16 is used for this ion exchange. This device has developed a technology in which ion exchange resins are installed one by one to allow water to permeate, and by combining an ion exchange membrane and an ion exchange resin, water is continuously supplied like electrodialysis. It is to be purified.
The continuous ion exchange device (EDI) 16 has an anion exchange membrane that allows only anions to pass to the anode side when energized and a cation exchange membrane that allows only cations to pass to the cathode side when energized in an electrolytic tank provided with an anode and a cathode. When a direct current is passed through the electrodes, the anions in the water move to the anode side and the cations move to the cathode side, and the cation exchange membrane and anion exchange are exchanged. By the action of the membrane, a region where ions are diluted and a region where ions are concentrated appear. The water that passes through the region where the ions are diluted becomes pure water, and the concentrated water that passes through the region where the ions are concentrated is drained. The ion exchange resin plays a role of temporarily retaining ions.
As an EDI module for such a continuous ion exchange device 16, for example, GE models such as MK-3 Mini HT and MK-2 Mini HT are commercially available, and these can be preferably used. Instead of the continuous ion exchange device 16, it is also possible to use a filling tower filled with a cation exchange resin and / or an anion exchange resin.

連続イオン交換装置16で生成された脱イオン水は精製水タンク18に貯留された後、ポンプ21により圧送され、限外ろ過モジュール20において限外ろ過(UF)される。限外ろ過(UF)は、飲料水の細菌やウイルスの除去、食品加工分野では蛋白質や酵素など熱に弱い物質の分離または濃縮、及び医療分野で人工透析等に使用される。この限外ろ過(UF)によって脱イオン水に含まれる微細な固形物、ウイルスを含む微生物及びエンドトキシンが除去される。
限外ろ過(UF)は、超純水製造分野で仕上げ段階の微粒子除去に使用されるろ過技術である。この実施形態では、直径0.5〜30mm程度の太さで中空上の糸状に成型した中空糸膜を用いて、クロスフローろ過を行う。クロスフローろ過とすることで、全量ろ過よりも膜閉塞による劣化や破損が抑えられるようになり、長期運転が容易となる。
The deionized water generated by the continuous ion exchange device 16 is stored in the purified water tank 18, then pumped by the pump 21 and ultrafiltered (UF) by the ultrafiltration module 20. Ultrafiltration (UF) is used for removing bacteria and viruses in drinking water, separating or concentrating heat-sensitive substances such as proteins and enzymes in the food processing field, and artificial dialysis in the medical field. This ultrafiltration (UF) removes fine solids, virus-containing microorganisms and endotoxins contained in deionized water.
Ultrafiltration (UF) is a filtration technique used in the field of ultrapure water production to remove fine particles in the finishing stage. In this embodiment, cross-flow filtration is performed using a hollow fiber membrane having a diameter of about 0.5 to 30 mm and molded into a hollow fiber. By using cross-flow filtration, deterioration and damage due to membrane blockage can be suppressed as compared with full-volume filtration, and long-term operation becomes easier.

UFモジュール20としては、中空糸膜の外表面から透過し、内表面から透過水が取り出されるように中空糸膜の外側から内側へろ過する(外圧式)が用いられるが、糸の内側から外側へろ過する(内圧式)も用いることができる。ただし、外圧式を用いる方が、次の点で好ましい。
・長期間運転を行った場合の中空糸の劣化や破断の可能性が低いため、WFIの水質を長期間維持できる。これは、中空糸1本あたりのろ過面積が内圧式よりも外圧式の方が大きいため、長期間通水、特に長期間加熱通水による負担に対する耐性が大きいものと考えられる。
・2次側(透過水側)の流路がシンプルであるため、菌の発生やエンドトキシン、パイロジェンの滞留の可能性が低く処理水質を維持しやすい。
As the UF module 20, a method is used in which the hollow fiber membrane is permeated from the outer surface and filtered from the outside to the inside of the hollow fiber membrane so that the permeated water is taken out from the inner surface (external pressure type). Filtering to (internal pressure type) can also be used. However, it is preferable to use the external pressure type in the following points.
-Since the possibility of deterioration or breakage of the hollow yarn is low when the hollow yarn is operated for a long period of time, the water quality of WFI can be maintained for a long period of time. This is because the filtration area per hollow fiber is larger in the external pressure type than in the internal pressure type, so it is considered that the resistance to the burden of long-term water flow, particularly long-term heating water flow, is high.
-Since the flow path on the secondary side (permeated water side) is simple, there is little possibility of bacterial growth and endotoxin and pyrogen retention, and it is easy to maintain the treated water quality.

この実施形態では、精製水タンク18からの精製水に気泡を送り込むための気泡発生装置22が限外ろ過モジュール20の上流側に設置されている。これは、限外ろ過膜(UF膜)の劣化状態を検査するときに用いるものであり、注射用水の製造時は作動させることがない。
また、パーティクルカウンター24が限外ろ過モジュール20の下流側に設置されている。この第一の目的は前記気泡発生装置22と併せて用いて精製水に混入してくる気泡を計測することであるが、注射用水の製造時にも混入してくる異物検知目的で使用してよい。ただしその場合、パーティクルカウンターの劣化を抑えるため、パーティクルカウンターに後述の加熱殺菌温度の温水は入らないことが好ましい。そのため、後述する加熱殺菌目的の熱交換器をパーティクルカウンターより下流に置くか、パーティクルカウンターより上流側に置く場合はそれとパーティクルカウンターの間に第2の熱交換器を備える等により冷却することが好ましい。
In this embodiment, the bubble generator 22 for sending bubbles into the purified water from the purified water tank 18 is installed on the upstream side of the ultrafiltration module 20. This is used when inspecting the deterioration state of the ultrafiltration membrane (UF membrane), and is not operated during the production of water for injection.
Further, the particle counter 24 is installed on the downstream side of the ultrafiltration module 20. The first purpose of this is to measure the bubbles mixed in the purified water by using it in combination with the bubble generator 22, but it may be used for the purpose of detecting foreign substances mixed in during the production of water for injection. .. However, in that case, in order to suppress deterioration of the particle counter, it is preferable that hot water having a heat sterilization temperature described later does not enter the particle counter. Therefore, it is preferable to place a heat exchanger for heat sterilization, which will be described later, downstream of the particle counter, or if it is placed upstream of the particle counter, cool it by providing a second heat exchanger between it and the particle counter. ..

気泡発生装置としては、例えば、水中に気体を混合した後、これを微細気泡とする気泡発生装置として、株式会社ナノクス製ラモンドナノミキサー(登録商標)等の微細気泡発生用のミキサーが利用できる。また、気体を微細気泡としながら混合する散気管やディフューザーを用いることができる。更に、気体と水の混合での圧送が可能なポンプを使用することも可能である。この場合、分岐ラインからこのポンプで気泡含有水を供給させても良いが、上流側のポンプ21をこのポンプで代用してもよい。このようなポンプとして、株式会社ニクニ製の渦流ターボミキサーKTM(商品名)を使うこともできる。 As the bubble generator, for example, a mixer for generating fine bubbles such as Ramond Nanomixer (registered trademark) manufactured by Nanox Co., Ltd. can be used as a bubble generator that mixes a gas in water and then turns it into fine bubbles. .. Further, an air diffuser or a diffuser that mixes gas while forming fine bubbles can be used. Furthermore, it is also possible to use a pump capable of pumping with a mixture of gas and water. In this case, the bubble-containing water may be supplied from the branch line by this pump, but the upstream pump 21 may be substituted by this pump. As such a pump, a whirlpool turbo mixer KTM (trade name) manufactured by Nikuni Co., Ltd. can also be used.

気泡発生装置22で供給する気体としては、窒素、炭酸等の不活性ガスが好ましい。空気の場合にはそのままでは空中の不純物が系内に混入する虞があるので、エアフィルターろ過や熱殺菌等により脱エンドトキシンないし脱パイロジェン処理したものを用いるのが好ましい。酸素、オゾン、水素等の場合には、爆発の虞や菌の増殖の促進の虞があるので好ましくない。
本実施形態では気泡含有水を1次側(供給水側)から供給するが、透過水側から供給することも可能である。この場合には、1次側にパーティクルカウンターを設置する。例えば、外圧式の限外ろ過(UF)の場合には、1次側から気泡含有水を供給すると、1次側の限外ろ過(UF)モジュール内部に気泡の溜りが生じる虞があるので、この問題を避けることが可能である。
The gas supplied by the bubble generator 22 is preferably an inert gas such as nitrogen or carbonic acid. In the case of air, impurities in the air may be mixed into the system as it is, so it is preferable to use one that has been deendotoxin or depyrogen treated by air filter filtration, heat sterilization, or the like. Oxygen, ozone, hydrogen, etc. are not preferable because they may explode or promote the growth of bacteria.
In the present embodiment, the bubble-containing water is supplied from the primary side (supply water side), but it can also be supplied from the permeated water side. In this case, a particle counter is installed on the primary side. For example, in the case of external pressure type ultrafiltration (UF), if bubble-containing water is supplied from the primary side, bubbles may accumulate inside the primary side ultrafiltration (UF) module. It is possible to avoid this problem.

また、気泡発生装置22を精製水TKからUFの配管上、もしくはUF〜WFITKの配管上に設置せず、気泡発生装置を用いて製造した気泡含有水をUFの直前もしくは直後に直接導入する形態にすることも可能である。
限外ろ過(UF)としては、通常は縦置きに設置するが、横置きに設置することも可能であり、この場合には、気体の溜りの発生を避けることが可能となる。さらに、注射用水製造時は限外ろ過(UF)を縦置きに設置するが、限外ろ過(UF)の検査時、すなわち気泡含有水供給時のみ、限外ろ過モジュール20の向きを変える機構を組んでもよい。この方法はたとえば、配管のつなぎ変えやフレキシブルな配管を用いることによって実現可能である。この方法を用いると、通水は限外ろ過(UF)を縦置きにするので、通水時の水流による膜の振動による劣化を最小にし、限外ろ過(UF)時には気泡がUF内へたまってしまうことを防げ、かつ異常を検出する感度を上げることができる。
Further, the bubble generating device 22 is not installed on the piping from the purified water TK to UF or on the piping from UF to WFITK, and the bubble-containing water produced by using the bubble generating device is directly introduced immediately before or after the UF. It is also possible to.
As the ultrafiltration (UF), it is usually installed vertically, but it can also be installed horizontally. In this case, it is possible to avoid the generation of gas accumulation. Further, although the ultrafiltration (UF) is installed vertically during the production of water for injection, a mechanism for changing the direction of the ultrafiltration module 20 is provided only when the ultrafiltration (UF) is inspected, that is, when water containing bubbles is supplied. You may assemble. This method can be realized, for example, by reconnecting pipes or using flexible pipes. When this method is used, ultrafiltration (UF) is placed vertically for water flow, so deterioration due to membrane vibration due to water flow during water flow is minimized, and air bubbles accumulate in the UF during ultrafiltration (UF). It is possible to prevent this from occurring and increase the sensitivity for detecting abnormalities.

気泡量を確認する方法としては、サンプリングして、水中の気泡を目視することも可能であるが、定量化するために、パーティクルカウンターを用いることが実用的な感度という面でも好ましい。パーティクルカウンターとしては、市販のパーティクルカウンターが使用可能であり、例えば光散乱方式や光遮蔽方式のものが利用できる。特に、0.1μm以上のパーティクルが測定可能なものが好ましい。例えば、リオン製の製品番号:KS−42A(商品名)やANATEL製のウルトラポアUP−100(商品名)等が使用可能である。 As a method of confirming the amount of bubbles, it is possible to sample and visually observe the bubbles in water, but it is preferable to use a particle counter for quantification in terms of practical sensitivity. As the particle counter, a commercially available particle counter can be used, and for example, a light scattering method or a light shielding method can be used. In particular, those capable of measuring particles of 0.1 μm or more are preferable. For example, a product number made by Rion: KS-42A (trade name), Ultrapore UP-100 manufactured by ANATEL (trade name), and the like can be used.

中空糸膜の素材としては、特に限定されるものではなく、ポリアクリロニトリル、ポリフェニレンスルホン、ポリフェニレンスルフィドスルホン、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレンポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ(4−メチルペンテン)、ポリビニルアルコール共重合体、セルロース、酢酸セルロースやセラミック等の無機素材を選択できる。中でも膜強度の点からはポリフッ化ビニリデン、ポリスルホンが好ましい。
中空糸膜の細孔径については特に限定されず、0.001μm〜1μmの範囲内で便宜選択することができる。分画分子量は1000〜20000、更に好ましくは3000〜10000が望ましい。その場合、限外ろ過(UF)膜の孔の大きさが10nm未満と考えられるため、現在最も小さいウイルスといわれるピコルナウイルスやバルボウイルスの除去が可能になり、同時にエンドトキシンも除去することができる。
The material of the hollow yarn film is not particularly limited, and is not particularly limited. Polyacrylonitrile, polyphenylene sulfone, polyphenylene sulfide sulfone, polyvinylidene fluoride, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, polytetrafluoroethylene polypropylene, polyethylene, polysulfone, poly. Inorganic materials such as ether sulfone, polyimide, polyetherimide, polyamide, polyetherketone, polyetheretherketone, poly (4-methylpentene), polyvinyl alcohol copolymer, cellulose, cellulose acetate and ceramic can be selected. Of these, polyvinylidene fluoride and polysulfone are preferable from the viewpoint of film strength.
The pore diameter of the hollow fiber membrane is not particularly limited, and can be conveniently selected within the range of 0.001 μm to 1 μm. The molecular weight cut-off is preferably 1000 to 20000, more preferably 3000 to 10000. In that case, since the pore size of the ultrafiltration (UF) membrane is considered to be less than 10 nm, it is possible to remove picornavirus and barbovirus, which are currently the smallest viruses, and at the same time, endotoxin can also be removed. ..

UF膜モジュール20としては、多数本の上記中空糸膜からなる中空糸膜束を耐圧性の筒状ケース内に装填し、膜束の両端を筒状ケースに接着固定するとともに、片端または両端の接着固定部を切断して中空糸膜の内部を開口した構造を用いることができる。また、加圧した原水をモジュール内に導入し、中空糸膜面によってろ過を行うタイプの加圧型膜モジュールなどを用いることができる。 As the UF membrane module 20, a hollow fiber membrane bundle composed of a large number of the above hollow fiber membranes is loaded into a pressure-resistant tubular case, both ends of the membrane bundle are adhesively fixed to the tubular case, and one end or both ends are adhered to. A structure in which the adhesive fixing portion is cut to open the inside of the hollow fiber membrane can be used. Further, a pressurized membrane module of a type in which pressurized raw water is introduced into the module and filtered by the hollow fiber membrane surface can be used.

UF膜モジュール20は、縦置き、すなわち両端の接着固定部を略鉛直方向に配置しても、横置き、すなわち両端の接着固定部を略水平方向に配置しても構わない。この場合、先述した1次側の限外ろ過(UF)モジュール内部に気泡の溜りが生じる虞がなければ、中空糸膜の劣化を検査するエアスクラビングテストの際の必要エア量が少なくなるという点で縦置きが好ましい。
外圧式の中空糸膜を備えるUF膜モジュール20としては、例えば、旭化成株式会社製の商品名「マイクローザUF(OLT6036H)」等を好ましく使用できる。また、内圧式中空糸を備えるUF膜モジュールとしては、例えば、旭化成株式会社製の商品名「マイクローザUF(SIP−3023)」も使用可能である。
The UF membrane module 20 may be placed vertically, that is, the adhesive fixing portions at both ends may be arranged in a substantially vertical direction, or horizontally, that is, the adhesive fixing portions at both ends may be arranged in a substantially horizontal direction. In this case, if there is no risk of air bubbles accumulating inside the ultrafiltration (UF) module on the primary side described above, the amount of air required for the air scrubbing test for inspecting the deterioration of the hollow fiber membrane will be reduced. It is preferably placed vertically.
As the UF membrane module 20 provided with the external pressure type hollow fiber membrane, for example, the trade name “Microza UF (OLT6036H)” manufactured by Asahi Kasei Corporation can be preferably used. Further, as the UF membrane module including the internal pressure type hollow fiber, for example, the trade name "Microza UF (SIP-3023)" manufactured by Asahi Kasei Corporation can be used.

外圧式の場合、UFモジュール内の供給水側は、入口ノズルの内径に対してUF膜モジュールの内径が大きいため、UF膜モジュール内の流速が遅くなる。流速が遅くなると、クロスフローろ過の特徴である、膜面への異物付着を抑制する効果が弱くなる。そのため、エンドトキシンがUFの膜面に付着して、次第に処理水質の低下が起きる虞がある。 In the case of the external pressure type, since the inner diameter of the UF membrane module is larger than the inner diameter of the inlet nozzle on the supply water side in the UF module, the flow velocity in the UF membrane module becomes slower. When the flow velocity becomes slow, the effect of suppressing foreign matter adhesion to the film surface, which is a feature of cross-flow filtration, weakens. Therefore, endotoxin may adhere to the membrane surface of UF, and the quality of treated water may gradually deteriorate.

これを防ぐためには、供給水の流量を上げて流速を上げればよく、そのためには濃縮水の流量を上げればよい。すなわち、UF膜モジュールの内径と、濃縮水流量とUF膜モジュールの内径より決定されるUF膜モジュール内の流速から計算される下記レイノルズ数が、1000〜10000となるように運転することが好ましく、2500〜5000がより好ましい。

Figure 2020131093
レイノルズ数が過剰に大きくなると、供給水がUF膜に与える衝撃が大きくなり、膜が折れる可能性があるため好ましくない。
なお、濃縮水流量を上記範囲にするために、濃縮水の一部をポンプのサクション側に戻すことにより循環運転することも有効である。 In order to prevent this, the flow rate of the supplied water may be increased to increase the flow velocity, and for that purpose, the flow rate of the concentrated water may be increased. That is, it is preferable to operate so that the following Reynolds number calculated from the inner diameter of the UF membrane module, the flow rate of concentrated water, and the flow velocity in the UF membrane module determined from the inner diameter of the UF membrane module is 1000 to 10000. 2500-5000 is more preferable.
Figure 2020131093
If the Reynolds number is excessively large, the impact of the supplied water on the UF membrane is large, and the membrane may be broken, which is not preferable.
In addition, in order to keep the flow rate of concentrated water within the above range, it is also effective to carry out circulation operation by returning a part of concentrated water to the suction side of the pump.

限外ろ過モジュール20を透過した水は、まず滅菌注射用水タンク(WFITK)に貯留される。滅菌注射用水タンク(WFITK)は、外部から不純物や微生物が入り込まないように隔離された貯蔵容器であればその形状に制限はない。また、タンクの材質についても特に制限はないが、容器から成分が溶出したり、錆の発生がないものを選定することがよい。例えば、SUS316Lの電解研磨品が好ましく使われる。
滅菌注射用水タンク(WFITK)に貯留された水は、使用時になると液送ラインを通じて使用場所(point of use:POU)に送られる。液送ラインは無菌かつ清浄な状態で生産ラインの次工程又は小分け充填工程に滅菌注射用水を提供できる構造であることが好ましい。例えば、液送ラインに注射用水タンク(WFITK)に戻す循環ラインを備え、POUで使用されなかった滅菌注射用水が滅菌注射用水タンク(WFITK)に常時循環される構造とすると、滞留による汚染を抑えられて好ましい。
タンクの容量についても特に制約はなく、必要量に合わせて適宜設定することができる。
The water that has passed through the ultrafiltration module 20 is first stored in a sterile injection water tank (WFITK). The shape of the sterile injection water tank (WFITK) is not limited as long as it is a storage container isolated so that impurities and microorganisms do not enter from the outside. The material of the tank is not particularly limited, but it is preferable to select a tank material in which no component elutes or rust is generated from the container. For example, an electropolished product of SUS316L is preferably used.
The water stored in the sterile injection water tank (WFITK) is sent to the place of use (point of use: POU) through the liquid feeding line at the time of use. The liquid feeding line preferably has a structure capable of providing sterile injection water to the next step or subdivision filling step of the production line in a sterile and clean state. For example, if the liquid feeding line is equipped with a circulation line for returning to the injection water tank (WFITK) and the structure is such that the sterile injection water not used in the POU is constantly circulated to the sterile injection water tank (WFITK), contamination due to retention is suppressed. Is preferable.
The capacity of the tank is not particularly limited and can be appropriately set according to the required amount.

限外ろ過(UF)モジュール20の上流側又は下流側かつ滅菌注射用水タンク(WFITK)より上流側には熱交換器40を配置してもよい。熱交換器40は、精製した注射用水を加熱殺菌して滅菌注射用水(WFI)を製造するための設備であって、精製水を50〜90℃(好ましくは70〜80℃)に加熱して殺菌を行う。この加熱殺菌により製造される注射用水は殺菌され、滅菌注射用水(WFI)として使用することができる。 The heat exchanger 40 may be arranged on the upstream side or the downstream side of the ultrafiltration (UF) module 20 and on the upstream side of the sterile injection water tank (WFITK). The heat exchanger 40 is a facility for sterilizing purified water for injection by heating to produce sterilized water for injection (WFI), and heats purified water to 50 to 90 ° C (preferably 70 to 80 ° C). Sterilize. The water for injection produced by this heat sterilization is sterilized and can be used as sterilized water for injection (WFI).

熱交換器40における加熱方法に特に制限はなく、例えば、蒸気配管した加熱タンクで行うこともでき、また、二重管による対流式の熱交換器を使用して加熱殺菌することもできる。熱交換器40が設置される位置は、限外ろ過(UF)モジュール20の上流側及び下流側で且つ滅菌注射用水タンク(WFITK)より上流側の何れであってもよい。限外ろ過(UF)モジュール20が上流側に設置される場合、限外ろ過(UF)モジュール20に送り込まれる水は、温水であるが、その温度は50〜90℃以下であり、この温度領域で、使用できる限外ろ過(UF)モジュールを選択する必要がある。例えば、クラレアクア株式会社製の商品名「C−02−HR」、旭化成株式会社製の商品名「マイクローザUF(OLT6036H)」「マイクローザUF(SIP−3023)」等を好ましく使用できる。一方、熱交換器が限外ろ過(UF)モジュール20の下流側に設置される場合、限外ろ過(UF)モジュール20に送り込まれる水は、常温であり、問題なく限外ろ過(UF)することができる。
更に限外ろ過モジュール20に熱交換器40を設置し、限外ろ過を行いながら殺菌することもできる。
The heating method in the heat exchanger 40 is not particularly limited, and for example, it can be carried out in a heating tank with steam piping, or it can be sterilized by heating using a convection type heat exchanger using a double pipe. The position where the heat exchanger 40 is installed may be either upstream or downstream of the ultrafiltration (UF) module 20 and upstream of the sterile injection water tank (WFITK). When the ultrafiltration (UF) module 20 is installed on the upstream side, the water sent to the ultrafiltration (UF) module 20 is hot water, but its temperature is 50 to 90 ° C. or lower, and this temperature range. You need to select an ultrafiltration (UF) module that you can use. For example, the product name "C-02-HR" manufactured by Kuraray Aqua Co., Ltd., the product name "Microza UF (OLT6036H)" and "Microza UF (SIP-3023)" manufactured by Asahi Kasei Corporation can be preferably used. On the other hand, when the heat exchanger is installed on the downstream side of the ultrafiltration (UF) module 20, the water sent to the ultrafiltration (UF) module 20 is at room temperature and is ultrafiltered (UF) without any problem. be able to.
Further, a heat exchanger 40 can be installed in the ultrafiltration module 20 to sterilize while performing ultrafiltration.

以下に、限外ろ過を用いた注射用水の製造装置の使用法について説明する。
図1に示すように、原水をポンプ14により逆浸透膜(RO膜)ろ過装置12に送り、ろ過された精製水を連続イオン交換装置16で電解質を除去する。連続イオン交換装置16を通過した脱イオン水は、精製水タンク18に貯留される。その後、貯留された精製水は、ポンプ21により圧送され、限外ろ過モジュール20より上流側に配置された熱交換器(HEX)40により50〜90℃(好ましくは70〜80℃)に加熱されてから、限外ろ過モジュール20に送られ、限外ろ過される。
限外ろ過モジュール20で仕上げられた精製水は、滅菌注射用水として滅菌注射用水タンク30に貯留される。
限外ろ過により滅菌注射用水から分離された濃縮水は、濃縮水ラインから廃棄及び/又は、精製水製造ラインの任意の場所に戻される。UFモジュール内のレイノルズ数を最適にするため、必要に応じて、濃縮水の一部をポンプのサクション側に戻すと良い。
The usage of the injectable water production apparatus using ultrafiltration will be described below.
As shown in FIG. 1, the raw water is sent to the reverse osmosis membrane (RO membrane) filtration device 12 by the pump 14, and the filtered purified water is removed from the electrolyte by the continuous ion exchange device 16. The deionized water that has passed through the continuous ion exchange device 16 is stored in the purified water tank 18. After that, the stored purified water is pumped by the pump 21 and heated to 50 to 90 ° C. (preferably 70 to 80 ° C.) by the heat exchanger (HEX) 40 arranged on the upstream side of the ultrafiltration module 20. After that, it is sent to the ultrafiltration module 20 for ultrafiltration.
The purified water finished by the ultrafiltration module 20 is stored in the sterilized injection water tank 30 as sterilized injection water.
The concentrated water separated from the sterile injection water by ultrafiltration is discarded from the concentrated water line and / or returned to any location on the purified water production line. In order to optimize the Reynolds number in the UF module, it is advisable to return a part of the concentrated water to the suction side of the pump if necessary.

[実施例1]
図2に示した製造装置を使用し、次の条件で通水を実施した。
限外ろ過モジュール20は、旭化成株式会社製の商品名「マイクローザUF(型式:OLT6036H)」を使用した。この限外ろ過モジュール20はクロスフローろ過、有効膜面積が34m、分画分子量が6000、中空糸材質はポリスルホンであり、このモジュール20を1本使用した。透過水流量8.0m/h、温度80℃で運転した。また、濃縮水の一部はポンプのサクション側に戻すことにより、UFモジュール内のレイノルズ数が3000となるようにした。
パーティクルカウンターはリオン製商品番号KS−42A(商品名)を使用し、気泡発生装置は、ニクニ製渦流ターボミキサーKTM(商品名)を使用した。気体は窒素を使用し、Nボンベから約1L/分の供給量で供給した。
[Example 1]
Water was passed under the following conditions using the manufacturing apparatus shown in FIG.
The ultrafiltration module 20 used the trade name "Microza UF (model: OLT6036H)" manufactured by Asahi Kasei Corporation. This ultrafiltration module 20 was cross-flow filtration, had an effective membrane area of 34 m 2 , a molecular weight cut-off of 6000, and the hollow fiber material was polysulfone, and one module 20 was used. It was operated at a permeated water flow rate of 8.0 m 3 / h and a temperature of 80 ° C. In addition, a part of the concentrated water was returned to the suction side of the pump so that the Reynolds number in the UF module became 3000.
The particle counter used the product number KS-42A (trade name) manufactured by Rion, and the bubble generator used the whirlpool turbo mixer KTM (trade name) manufactured by Nikuni. Gas using nitrogen was fed at a feed rate of about 1L / min from N 2 gas cylinder.

〔実施例2〕
実施例1の限外ろ過モジュール20を内圧式に変更し、UF膜の膜面積に合わせて、使用本数を3本にした。内圧式の限外ろ過モジュールは、旭化成株式会社製の商品名「型式SIP−3023」(有効膜面積7.2m、分画分子量6000)とし、有効膜面積を合わせるため5本使用した。その他の条件は実施例1と同じにして行った。
[Example 2]
The ultrafiltration module 20 of Example 1 was changed to an internal pressure type, and the number of modules used was set to 3 according to the membrane area of the UF membrane. As the internal pressure type ultrafiltration module, the product name was "Model SIP-3023" (effective film area 7.2 m 2 , fractional molecular weight 6000) manufactured by Asahi Kasei Corporation, and five modules were used to match the effective film area. Other conditions were the same as in Example 1.

〔気泡の測定方法〕
劣化確認試験は、熱交換器を作動させず、限外ろ過モジュール20を常温に戻して行った。劣化確認試験に使用したUF膜透過水はそのまま廃棄した。
逆浸透膜ろ過装置(RO)12及び連続イオン交換装置(EDI)16を通過した精製水を貯留する精製水タンク18より、渦流ターボミキサーによって限外ろ過モジュール20に精製水を圧送すると同時に窒素ボンベから注入した窒素(N)ガスを渦流ターボミキサー内でマイクロバブルとした気泡を送り込んだ。限外ろ過装置20を透過した純水中の気泡の数をパーティクルカウンターで計測した。
[Measuring method of air bubbles]
The deterioration confirmation test was carried out by returning the ultrafiltration module 20 to room temperature without operating the heat exchanger. The UF membrane permeated water used in the deterioration confirmation test was discarded as it was.
Purified water is pumped from the purified water tank 18 that stores the purified water that has passed through the reverse osmosis membrane filtration device (RO) 12 and the continuous ion exchange device (EDI) 16 to the ultrafiltration module 20 by a vortex turbo mixer, and at the same time, a nitrogen bomb. The nitrogen (N 2 ) gas injected from the above was used as microbubbles in a vortex turbo mixer to send bubbles. The number of bubbles in pure water that passed through the ultrafiltration device 20 was measured with a particle counter.

[水質検査方法]
実施例1及び2で製造した注射用水の品質を検査するために、限外ろ過モジュール20を通過した注射用水をサンプリングして、エンドトキシン濃度を測定した。
エンドトキシン濃度測定は、日本薬局方におけるエンドトキシン試験法のうち、比濁法(光学的測定法)を用いた。この測定は、エンドトキシンによるライセート試液のゲル化に伴う濁度の変化を光学的に測定する方法である。
比較例として、実施例1及び2のUFを自社製の蒸留器に入れ替えた運転を行った。処理流量は、実施例1及び2よりも少ない2.0m/hとした。実施例1、2と同様蒸留器を通過した注射用水をサンプリングして、比色法によりエンドトキシンを測定した。
[Water quality inspection method]
In order to inspect the quality of the water for injection produced in Examples 1 and 2, the water for injection that passed through the ultrafiltration module 20 was sampled and the endotoxin concentration was measured.
The endotoxin concentration was measured by using the turbidimetric method (optical measurement method) among the endotoxin test methods in the Japanese Pharmacopoeia. This measurement is a method of optically measuring the change in turbidity associated with the gelation of the lysate test solution by endotoxin.
As a comparative example, the operation was performed by replacing the UFs of Examples 1 and 2 with a distiller manufactured in-house. The treatment flow rate was 2.0 m 3 / h, which is less than in Examples 1 and 2. Water for injection that passed through the distiller was sampled in the same manner as in Examples 1 and 2, and endotoxin was measured by the colorimetric method.

[気泡の測定試験結果]
外圧式のUF膜を使用した実施例1と、内圧式のUF膜を使用した実施例2時のUF膜の耐久試験を限外ろ過モジュール20の上流側に窒素(N)の微細気泡を添加しながら、限外ろ過モジュール20の下流側で透過水に含まれる気泡の数を計測した。限外ろ過(UF)膜の劣化確認試験は、1週間に1回程度の頻度で、1600日まで継続した。試験の結果を表1に示した。
[Bubble measurement test results]
Durability test of the UF membrane in Example 1 using the external pressure type UF membrane and Example 2 using the internal pressure type UF membrane was carried out by placing fine bubbles of nitrogen (N 2 ) on the upstream side of the ultrafiltration module 20. While adding, the number of bubbles contained in the permeated water was measured on the downstream side of the ultrafiltration module 20. The deterioration confirmation test of the ultrafiltration (UF) membrane was continued for up to 1600 days at a frequency of about once a week. The test results are shown in Table 1.

Figure 2020131093
Figure 2020131093

表1の結果から、実施例1の外圧式のUF膜を使用した場合、使用開始後1100日目までパーティクルカウンターで気泡は観察されなかった。実施例2の内圧式のUF膜を使用した場合、使用開始後500日目までパーティクルカウンターで気泡は観察されなかった。 From the results in Table 1, when the external pressure type UF membrane of Example 1 was used, no bubbles were observed on the particle counter until 1100 days after the start of use. When the internal pressure type UF membrane of Example 2 was used, no bubbles were observed on the particle counter until 500 days after the start of use.

[水質検査の結果]
実施例1及び2で製造した注射用水の品質を検査するために、限外ろ過モジュール20を通過した注射用水をサンプリングして、エンドトキシン濃度を測定した。水質検査は、1週間に1回程度の頻度で、1600日まで継続した。試験の結果を表2に示した。
[Result of water quality inspection]
In order to inspect the quality of the water for injection produced in Examples 1 and 2, the water for injection that passed through the ultrafiltration module 20 was sampled and the endotoxin concentration was measured. The water quality test was carried out about once a week for up to 1600 days. The test results are shown in Table 2.

Figure 2020131093
Figure 2020131093

通水初期の水質検査の結果を見ると、実施例1、2で得られた注射用水に含まれるエンドトキシンの濃度は、検出限界の0.005EU/mL以下であり、比較例より2桁以上優れた結果であった。
このことから、本発明の注射用水の製造装置は、外圧式のUF膜、内圧式のUF膜の何れを使用した限外ろ過モジュールを使用した場合にあっても、注射用水の製造装置として好ましく使用できることが明らかとなった。
Looking at the results of the water quality test at the initial stage of water flow, the concentration of endotoxin contained in the water for injection obtained in Examples 1 and 2 was 0.005 EU / mL or less, which is the detection limit, which is more than two orders of magnitude better than the comparative example. It was the result.
From this, the device for producing water for injection of the present invention is preferable as the device for producing water for injection regardless of whether the ultrafiltration module using either the external pressure type UF membrane or the internal pressure type UF membrane is used. It became clear that it could be used.

表1の結果から、実施例1の外圧式のUF膜を使用した場合、使用開始後1400日目までエンドトキシン濃度は、検出限界以下であり、エンドトキシンの混入は認められなかった。実施例2の内圧式のUF膜を使用した場合、使用開始後900日目までエンドトキシン濃度は、検出限界以下であり、エンドトキシンの混入は認められなかった。陰性対照の滅菌注射用水は試験期間を通じて検出限界の0.005EU/L以下であった。
以上のことから、実施例1の外圧式のUF膜を使用した限外ろ過モジュールは少なくとも1100日、実施例2の内圧式のUF膜を使用した限外ろ過モジュールは少なくとも500日連続して使用できることが明らかとなった。
From the results in Table 1, when the external pressure type UF membrane of Example 1 was used, the endotoxin concentration was below the detection limit until 1400 days after the start of use, and no endotoxin contamination was observed. When the internal pressure type UF membrane of Example 2 was used, the endotoxin concentration was below the detection limit until 900 days after the start of use, and no endotoxin contamination was observed. Negative control sterile water for injection was below the detection limit of 0.005 EU / L throughout the test period.
From the above, the ultrafiltration module using the external pressure type UF membrane of Example 1 is used continuously for at least 1100 days, and the ultrafiltration module using the internal pressure type UF membrane of Example 2 is used continuously for at least 500 days. It became clear that it could be done.

〔実施例1及び2の比較〕
実施例2の内圧式のUF膜を使用した限外ろ過モジュール20の場合、通水開始900日後には、限外ろ過モジュール20の下流側にて微細気泡数の増加が見られたが、これは、UF膜から流出したN気泡が検出されたものである。なお、この時点でUF膜透過水のエンドトキシン濃度を測定したが、検出限界の0.005EU/L以下であった。エンドトキシン濃度の増加は、通水開始後1100日から始まった。
実施例1の外圧式のUF膜を使用した限外ろ過モジュールの場合には通水開始から1400日後には微細気泡数の増加が始まった。しかこの時点でエンドトキシンの濃度の上昇はなかった。エンドトキシン濃度の上昇は通水開始後1600日程度から始まった。
[Comparison of Examples 1 and 2]
In the case of the ultrafiltration module 20 using the internal pressure type UF membrane of Example 2, an increase in the number of fine bubbles was observed on the downstream side of the ultrafiltration module 20 900 days after the start of water flow. Is the detection of N 2 bubbles flowing out of the UF membrane. At this point, the endotoxin concentration of the UF membrane permeated water was measured, but it was below the detection limit of 0.005 EU / L. The increase in endotoxin concentration began 1100 days after the start of water flow.
In the case of the ultrafiltration module using the external pressure type UF membrane of Example 1, the number of fine bubbles started to increase 1400 days after the start of water flow. However, there was no increase in endotoxin concentration at this point. The increase in endotoxin concentration started about 1600 days after the start of water flow.

限外ろ過モジュールの下流側で微細気泡数の増加が見られた時点では、エンドトキシン濃度の上昇は見られないことから、気泡数の測定によるUF膜の劣化状態のチェックにより、注射用水の高品質の保証が可能であることが示された。
また、限外ろ過モジュールの気泡数の増加、エンドトキシン濃度の上昇のいずれも、外圧式UF膜より内圧式UF膜の方が早い時期から始まるので、外圧式UF膜の方が長期運転に耐えることが示された。
When the number of fine bubbles is increased on the downstream side of the ultrafiltration module, the endotoxin concentration does not increase. Therefore, by checking the deterioration state of the UF membrane by measuring the number of bubbles, the quality of the water for injection is high. It was shown that the guarantee is possible.
In addition, both the increase in the number of bubbles and the increase in endotoxin concentration in the ultrafiltration module start earlier in the internal pressure type UF membrane than in the external pressure type UF membrane, so the external pressure type UF membrane should withstand long-term operation. It has been shown.

10:精製水製造部
12:逆浸透膜ろ過装置
14、21:ポンプ
16:連続イオン交換装置(EDI)
18:精製水タンク
20:限外ろ過(UF)モジュール
22:気泡発生装置
24:パーティクルカウンター
26:UF膜モジュール
30:滅菌注射用水タンク(WFITK)
40:熱交換器
EDI:連続イオン交換
HEX:配管設備
POU:使用時点
RO:逆浸透
TK:タンク
UF:限外ろ過
WFI:滅菌注射用水
10: Purified water production unit 12: Reverse osmosis membrane filtration device 14, 21: Pump 16: Continuous ion exchange device (EDI)
18: Purified water tank 20: Ultrafiltration (UF) module 22: Bubble generator 24: Particle counter 26: UF membrane module 30: Sterilized water tank for injection (WFITK)
40: Heat exchanger EDI: Continuous ion exchange HEX: Piping equipment POU: At the time of use RO: Reverse osmosis TK: Tank UF: Ultrafiltration WFI: Sterilized injection water

これを防ぐためには、供給水の流量を上げて流速を上げればよく、そのためには濃縮水の流量を上げればよい。すなわち、UF膜モジュール径をL1、中空糸膜外径をL2、中空糸膜本数をn、処理水の動粘性係数[温度により決定]をνとした場合に、供給水の流量がSとなるよう適宜調整して、下記レイノルズ数が、1000〜10000となるように運転することが好ましく、2500〜5000がより好ましい。

Figure 2020131093
ここで、Dは代表径、Vは代表流速を表しており、
Figure 2020131093
レイノルズ数が過剰に大きくなると、供給水がUF膜に与える衝撃が大きくなり、膜が折れる可能性があるため好ましくない。
なお、濃縮水流量を上記範囲にするために、濃縮水の一部をポンプのサクション側に戻すことにより循環運転することも有効である。 In order to prevent this, the flow rate of the supplied water may be increased to increase the flow velocity, and for that purpose, the flow rate of the concentrated water may be increased. That is, when the UF membrane module diameter is L1, the hollow fiber membrane outer diameter is L2, the number of hollow fiber membranes is n, and the kinematic viscosity coefficient [determined by temperature] of the treated water is ν, the flow rate of the supply water is S. Yo suitably adjusted to the following Reynolds number is preferably to be operated such that 1000 to 10000, 2500 to 5000 is more preferable.
Figure 2020131093
Here, D represents a representative diameter and V represents a representative flow velocity.
Figure 2020131093
If the Reynolds number is excessively large, the impact of the supplied water on the UF membrane is large, and the membrane may be broken, which is not preferable.
In addition, in order to keep the flow rate of concentrated water within the above range, it is also effective to carry out circulation operation by returning a part of concentrated water to the suction side of the pump.

[水質検査方法]
実施例1及び2で製造した注射用水の品質を検査するために、限外ろ過モジュール20を通過した注射用水をサンプリングして、エンドトキシン濃度を測定した。
エンドトキシン濃度測定は、日本薬局方におけるエンドトキシン試験法のうち、比濁法(光学的測定法)を用いた。この測定は、エンドトキシンによるライセート試液のゲル化に伴う濁度の変化を光学的に測定する方法である。
比較例として、実施例1及び2のUFを自社製の蒸留器に入れ替えた運転を行った。処理流量は、実施例1及び2よりも少ない2.0m/hとした。実施例1、2と同様蒸留器を通過した注射用水をサンプリングして、比濁法によりエンドトキシンを測定した。

[Water quality inspection method]
In order to inspect the quality of the water for injection produced in Examples 1 and 2, the water for injection that passed through the ultrafiltration module 20 was sampled and the endotoxin concentration was measured.
The endotoxin concentration was measured by using the turbidimetric method (optical measurement method) among the endotoxin test methods in the Japanese Pharmacopoeia. This measurement is a method of optically measuring the change in turbidity associated with the gelation of the lysate test solution by endotoxin.
As a comparative example, the operation was performed by replacing the UFs of Examples 1 and 2 with a distiller manufactured in-house. The treatment flow rate was 2.0 m 3 / h, which is less than in Examples 1 and 2. Water for injection that passed through the distiller was sampled in the same manner as in Examples 1 and 2, and endotoxin was measured by the turbidimetric method .

Claims (8)

原水を逆浸透ろ過及び/又はイオン交換して精製水とする精製水製造部と、
前記精製水を中空糸膜によって限外ろ過して透過水とする限外ろ過モジュールと、
前記限外ろ過モジュールの精製水側又は透過水側に設けられ、前記限外ろ過モジュールに気泡含有水を供給する気泡水供給部と、
前記限外ろ過モジュールを挟んだ気泡水供給部の反対側に設けられ、前記限外モジュールを透過した気泡含有水の気泡量を測定する気泡測定手段と、
前記限外ろ過モジュールの透過水を貯留する滅菌注射用水タンクと、を備えていることを特徴とする注射用水の製造装置。
Purified water production department that reverse osmosis filtration and / or ion exchanges raw water into purified water
An ultrafiltration module that ultrafilters the purified water with a hollow fiber membrane to obtain permeated water.
A bubble water supply unit provided on the purified water side or the permeated water side of the ultrafiltration module and supplying bubble-containing water to the ultrafiltration module,
A bubble measuring means provided on the opposite side of the bubble water supply section sandwiching the ultrafiltration module and measuring the amount of bubbles in the bubble-containing water that has passed through the ultrafiltration module.
An apparatus for producing water for injection, which comprises a sterilized water tank for injection for storing the permeated water of the ultrafiltration module.
前記気泡測定手段はパーティクルカウンターであることを特徴とする請求項1記載の注射用水の製造装置。 The apparatus for producing water for injection according to claim 1, wherein the bubble measuring means is a particle counter. 前記限外ろ過モジュールは、中空糸膜の外表面に前記精製水が供給され前記中空糸膜の内表面から透過水が取り出される外圧式により限外ろ過を行なうモジュールであることを特徴とする請求項1記載の注射用水の製造装置。 The ultrafiltration module is a module that performs ultrafiltration by an external pressure type in which the purified water is supplied to the outer surface of the hollow fiber membrane and the permeated water is taken out from the inner surface of the hollow fiber membrane. Item 1. The apparatus for producing water for injection according to Item 1. 前記限外ろ過モジュールの上流側又は下流側で且つ前記滅菌注射用水タンクより上流側に熱交換器が配置されていることを特徴とする請求項1記載の注射用水の製造装置。 The device for producing water for injection according to claim 1, wherein the heat exchanger is arranged on the upstream side or the downstream side of the ultrafiltration module and on the upstream side of the water tank for sterile injection. 前記限外ろ過モジュールの下流側には、膜処理装置と蒸留装置のいずれも設置されてないことを特徴とする請求項1記載の注射用水の製造装置。 The device for producing water for injection according to claim 1, wherein neither a membrane treatment device nor a distillation device is installed on the downstream side of the ultrafiltration module. 前記滅菌注射用水タンクには、50〜90℃の注射用水が貯留され、かつ使用場所(POU)への循環ラインが備えられていること特徴とする請求項1記載の注射用水の製造装置。 The apparatus for producing injectable water according to claim 1, wherein the sterile injectable water tank is provided with an injectable water at 50 to 90 ° C. and a circulation line to a place of use (POU). 原水を逆浸透ろ過及び/又はイオン交換して精製水とする精製水製造段階と、
前記精製水を中空糸膜を有する限外ろ過モジュールで限外ろ過して透過水とする透過水製造段階と、
前記限外ろ過モジュールの精製水側又は透過水側に設けた気泡水供給部により前記限外ろ過モジュールに気泡含有水を供給する気泡含有水供給段階と、
前記限外ろ過モジュールを挟んだ気泡水供給部の反対側に設けられた気泡測定手段により前記限外ろ過モジュールを透過した気泡含有水の気泡量を測定する気泡測定段階と、
前記限外ろ過モジュールの透過水を滅菌注射用水タンクに貯留する透過水貯留段階と、を備えていることを特徴とする注射用水の製造方法。
Purified water production stage in which raw water is reverse osmosis filtered and / or ion exchanged to obtain purified water.
The permeated water production stage in which the purified water is ultrafiltered by an ultrafiltration module having a hollow fiber membrane to obtain permeated water.
A bubble-containing water supply step of supplying bubble-containing water to the ultrafiltration module by a bubble-containing water supply unit provided on the purified water side or the permeated water side of the ultrafiltration module.
A bubble measurement step in which the amount of bubbles in the bubble-containing water that has passed through the ultrafiltration module is measured by a bubble measuring means provided on the opposite side of the bubble water supply unit that sandwiches the ultrafiltration module.
A method for producing water for injection, which comprises a permeated water storage stage for storing the permeated water of the ultrafiltration module in a sterilized water tank for injection.
前記透過水製造段階の前記限外ろ過モジュールの配置状態のままで同モジュールに前記気泡含有水を定期的に供給して前記気泡測定手段により劣化確認試験を行うことを特徴とする請求項7記載の注射用水の製造方法。 7. The seventh aspect of the invention, wherein the bubble-containing water is periodically supplied to the ultrafiltration module in the arranged state of the permeated water production stage, and a deterioration confirmation test is performed by the bubble measuring means. How to make water for injection.
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