JP6637320B2 - 医薬精製水製造装置および医薬精製水の製造装置の殺菌方法 - Google Patents

Description

本発明は、医薬精製水製造装置等に関し、より詳しくは、被処理水に含まれる遊離塩素を除去する遊離塩素除去部を備える医薬精製水製造装置等に関する。

例えば、医薬品の製造を行うには、製薬用の水である精製水を用いることが決められている。この医薬精製水は、水道水等の被処理水に含まれる遊離塩素を除去し、さらに逆浸透膜等の濾過膜を利用した濾過部により精製することで製造されることがある。

特許文献１には、原水を順に透過させるＭＦ（精密ろ過）膜及びＲＯ（逆浸透）膜とこれらの膜を透過した透過水を通過させるＥＤＩ装置（電気再生式イオン交換装置）とを備え、ＭＦ膜の前段に配置され、かつＭＦ膜からＥＤＩ装置通過後までの被処理水が５０℃以上、９０℃以下の温度となるよう原水を加熱する熱交換器をさらに備えている精製水製造装置が開示されている。

特開２０１０−２６９２３５号公報

医薬精製水を製造する際に、遊離塩素を除去する遊離塩素除去手段に菌繁殖が生じ、その結果、医薬精製水の水質を満たせないことがある。これを抑制するためには遊離塩素除去手段を熱水殺菌することが有効である。ただし被処理水を熱水とするには、被処理水を加熱する加熱部が大きくかつ高価なものになりやすいという問題がある。さらに熱水殺菌を行うために要する被処理水の量が多くなり、排水量が大きくなりやすい問題がある。
本発明の目的は、遊離塩素除去手段を熱水殺菌する際に必要な加熱部が大きくなりにくく、熱水殺菌を行う際の排水量が多くなりにくい医薬精製水製造装置等を提供しようとするものである。

かくして本発明によれば、被処理水を精製し、製薬用の水である精製水を製造する医薬精製水製造装置であって、被処理水を送出する送出部と、送出部により送出された被処理水を加熱する加熱部と、加熱部により加熱された被処理水に含まれる遊離塩素を除去する遊離塩素除去部と、遊離塩素除去部により遊離塩素が除去された被処理水から固形分を除去する固形分除去部と、遊離塩素除去部および固形分除去部を、加熱部により加熱された被処理水である熱水により殺菌するときに、固形分除去部により固形分が除去された熱水を送出部に戻す循環部と、を備え、加熱部は、遊離塩素除去部および固形分除去部の上流にあることを特徴とする医薬精製水製造装置が提供される。

ここで、被処理水中のエアを抜くエア抜き部をさらに備えることが好ましい。
また固形分除去部に通水した被処理水の一部を排出する排出部をさらに備えることを特徴とする医薬精製水製造装置が提供される。
さらに送出部は、遊離塩素除去部および固形分除去部を熱水により殺菌するときに、熱水を送出するようにすることができる。

さらに本発明によれば、被処理水を精製し、製薬用の水である精製水を製造する医薬精製水の製造装置の殺菌方法であって、被処理水を送出部により送出する送出工程と、送出工程により送出された被処理水を加熱部により加熱する加熱工程と、加熱工程により加熱された被処理水を、遊離塩素を除去する遊離塩素除去部に通水することで殺菌する遊離塩素除去部殺菌工程と、遊離塩素除去部殺菌工程で遊離塩素除去部に通水した被処理水を、固形分を除去する固形分除去部に通水することで殺菌する固形分除去部殺菌工程と、固形分除去部殺菌工程で固形分除去部に通水した被処理水を送出部に戻す循環工程と、を含むことを特徴とする医薬精製水の製造装置の殺菌方法が提供される。

ここで、被処理水中のエアを抜くエア抜き工程をさらに含むことが好ましい。
また殺菌工程後に、被処理水の温度を降温する降温工程をさらに含み、降温工程は、固形分除去部に通水した被処理水の一部を排出するとともに、排出した被処理水量と同量の常水を供給することで被処理水の温度を降温するようにすることができる。

本発明によれば、遊離塩素除去手段を熱水殺菌する際に必要な加熱部が大きくなりにくく、熱水殺菌を行う際の排水量が多くなりにくい医薬精製水製造装置等を提供することができる。

本実施の形態が適用される医薬精製水製造装置について説明した図である。 精製水製造ユニットの動作について説明したフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態（以下、発明の実施の形態）について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。また、使用する図面は本実施の形態を説明するためのものであり、実際の大きさを表すものではない。

以下、図面に基づき、本実施の形態が適用される医薬精製水製造装置について説明を行う。

図１は、本実施の形態が適用される医薬精製水製造装置について説明した図である。
図示する医薬精製水製造装置の一例である精製水製造ユニット１は、被処理水を精製し、医薬精製水とする装置である。

本実施の形態では、被処理水は、例えば、日本薬局方の医薬品各条で規定されている常水である。この常水は、水道法第４条に基づく水質基準に適合することが求められている。より具体的には、水質基準として、平成１５年厚生労働省令第１０１号により５０項目が定められている。またこの基準と併せてアンモニウムが、「０．０５ｍｇ／Ｌ以下」の規格に適合することが求められる。

常水としては、例えば、水道水や消毒処理を施した井水が用いられる。そのため常水には、消毒のために使用された塩素剤に起因する遊離塩素が含まれるのが通常である。塩素剤としては、例えば、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）が用いられる。そしてこれに起因する遊離塩素としては、次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）、次亜塩素酸イオン（ＯＣｌ⁻）等が挙げられる。

本実施の形態で医薬精製水は、製薬用の水であり、日本薬局方の医薬品各条で規定されている精製水である。この精製水は、有機体炭素が０．５０ｍｇ／Ｌ以下であるとともに、導電率（２５℃）が２．１μＳ／ｃｍ以下である基準を満たす水であることが必要である。精製水は、原薬の製造、製剤における溶解剤、製薬機器の洗浄、試薬試液の調整、医療器具の洗浄、コンタクトレンズの洗浄剤保存剤の調整等の用途に用いられる。

図示するように精製水製造ユニット１は、被処理水の温度を調整する加温装置３０と、被処理水に含まれる遊離塩素を除去する活性炭塔４０と、活性炭塔４０を通過した被処理水から固形分を除去するプレフィルタ５０と、被処理水を精製するＲＯ（Reverse Osmosis Membrane：逆浸透膜）ユニット６０と、被処理水からさらにイオンを除去するＥＤＩ（Electrodeionization：電気再生式純水装置）６５と、精製された後の医薬精製水を貯留する貯留タンク７０と、精製水製造ユニット１全体を制御する制御ユニット８０とを備える。加温装置３０、活性炭塔４０、プレフィルタ５０、ＲＯユニット６０、ＥＤＩ６５、および貯留タンク７０は、ステンレスや樹脂等からなる配管Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６、Ｈ７により直列に接続される。さらに詳しくは後述するが、熱水殺菌用の配管Ｈ８が別途設けられる。また貯留タンク７０からは、貯留タンク７０から医薬精製水を供給し、ユースポイントを経て、再び貯留タンク７０に戻るループ配管Ｒが備えられる。そして配管Ｈ２および配管Ｈ５の途中には、それぞれポンプＰ１およびポンプＰ２が設けられ、ループ配管Ｒには、ポンプＰ３が設けられる。なおポンプＰ１の前に、原水である被処理水を貯留する原水タンクがあってもよい。

本実施の形態では、被処理水として水道水を用いる。

そしてポンプＰ１を駆動することで後段の装置に被処理水を送出する。この場合、ポンプＰ１は、被処理水を送出する送出部の一例であると把握することができる。

加温装置３０は、加熱部の一例であり、ポンプＰ１により送出された被処理水を加熱する。加温装置３０は、例えば、熱交換器を備える装置である。そして熱交換器に、例えば、蒸気を供給することで、被処理水との間で熱交換を行い被処理水を加温する。被処理水の温度は、例えば、５℃である。加温装置３０では、通常の運転時においては、被処理水を例えば、２５℃まで加温して、後述する逆浸透膜（ＲＯ膜）などの性能を向上させる。

また加温装置３０を使用することで、後段の装置や配管の殺菌を行うことができる。この際は、加温装置３０は、被処理水を例えば、８５℃に加温し熱水として供給する。これにより後段の装置や配管を熱水殺菌することができる。詳しくは後述するが、活性炭塔４０で遊離塩素が除去されるため、加温装置３０の後段の装置や配管は、定期的に殺菌する必要がある。

活性炭塔４０は、遊離塩素除去部の一例であり、加温装置３０により加熱された被処理水に含まれる遊離塩素を除去する。活性炭塔４０は、例えば、内部に活性炭を充填する装置である。そして被処理水を活性炭に通水することで、被処理水に含まれる遊離塩素を除去する。活性炭塔４０で使用する活性炭は、特に限定されるものではない。例えば、活性炭には、活性炭を製造するための原料により、石炭系活性炭とヤシガラ活性炭に大別されるが、何れも使用することができる。ただし、溶出するおそれがより少ないという点で活性炭に含まれる不純物はできるだけ少ない方が好ましい。

なお被処理水に含まれる遊離塩素を除去する機能を有する装置であれば、活性炭塔４０ではなく他の装置であってもよい。例えば、亜硫酸ソーダを使用して被処理水中の遊離塩素を還元する装置や、紫外線の照射で遊離塩素を分解する装置であってもよい。

プレフィルタ５０は、固形分除去部の一例であり、活性炭塔４０により遊離塩素が除去された被処理水から微粒子等の固形分を除去する。本実施の形態の場合、活性炭塔４０で活性炭の微粒子が生じる場合がある。そして活性炭の微粒子は、そのまま後段のＲＯユニット６０に通水したときに、逆浸透膜を閉塞させることがあるため、プレフィルタ５０で予め活性炭の微粒子を除去する。

ＲＯユニット６０は、逆浸透膜（ＲＯ膜）を備える装置であり、濾過部の一例である。ＲＯユニット６０は、逆浸透膜により被処理水中に含まれる不純物を濾過し、被処理水の精製を行う。
逆浸透膜は、概ね１ｎｍ〜２ｎｍの大きさの孔が多数形成された膜であり、水は透過するが、イオンは透過しない性質を有する。そのため被処理水から不純物である塩類やイオンを除去し、精製を行なうことができる。逆浸透膜としては、例えば、ポリアミド膜が例示される。ＲＯユニット６０では、逆浸透膜による抵抗が生じるため、ポンプＰ２を設け、被処理水を昇圧した上でＲＯユニット６０に供給する。

ＥＤＩ６５は、陽イオンを通過させる陽イオン交換膜と陰イオンを通過させる陰イオン交換膜の間に陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を充填した構造を一単位とし、この単位を複数並べる構成を採る。そしてこれらが並ぶ方向の両側に陽電極と陰電極を設け、これらの電極間に直流電圧を印可する。

この場合、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂が充填された箇所（脱塩室）に被処理水を通水すると、この中に含まれる陽イオンと陰イオンが、それぞれ陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂により除去される。さらに陽イオン交換樹脂により除去された陽イオンは、直流電圧の作用により陰電極側に引きつけられ、陽イオン交換膜を通過して、上記単位間の空間（濃縮室）に染み出てくる。また陰イオンも同様に、直流電圧の作用により陽電極側に引きつけられ、陰イオン交換膜を通過して、濃縮室に染み出てくる。その結果、脱塩室からは、被処理水から陽イオンおよび陰イオンが除去された医薬精製水が得られる。一方、濃縮室からは、陽イオンおよび陰イオンを多く含む水が、排水として装置外に排出される。

この構成によれば、被処理水から陽イオンおよび陰イオンを除去して医薬精製水を得るとともに、除去された陽イオンおよび陰イオンは、濃縮されて装置外に排出される。即ち、陽イオン交換樹脂および陰イオン交換樹脂に吸着された各種イオンを、イオン交換膜を使用した電気透析により、連続再生が行なわれる。その結果、陽イオン交換樹脂および陰イオン交換樹脂の再生処理を行なう頻度が低減され、処理費用がより廉価となる。

貯留タンク７０は、ＲＯユニット６０を透過して医薬精製水となった水を貯留する。そして医薬精製水は、ポンプＰ３を駆動することで、貯留タンク７０からループ配管Ｒにより各ユースポイントに送られる。

次に熱水殺菌についてさらに詳細に説明を行う。
本実施の形態では、加温装置３０を使用して被処理水を熱水とし、活性炭塔４０およびプレフィルタ５０を熱水殺菌する。そしてこのときポンプＰ１、配管Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５、Ｈ８を使用して熱水を循環供給する。具体的には、被処理水をポンプＰ１を駆動し、配管Ｈ２を使用して加温装置３０に送出する。加温装置３０では、上述したような熱交換が行われ、被処理水の温度が上昇（昇温）する。次に被処理水は、配管Ｈ３により活性炭塔４０に送られ、活性炭塔４０の内部を通水する。さらに被処理水は、配管Ｈ４によりプレフィルタ５０に送られ、プレフィルタ５０の内部を通水する。活性炭塔４０およびプレフィルタ５０は、これにより熱水殺菌が行われる。そして被処理水は、配管Ｈ８によりポンプＰ１に戻される。即ち、本実施の形態の精製水製造ユニット１は、ポンプＰ１→配管Ｈ２→加温装置３０→配管Ｈ３→活性炭塔４０→配管Ｈ４→プレフィルタ５０→配管Ｈ５→配管Ｈ８→ポンプＰ１となる循環経路を形成する。そしてポンプＰ１を駆動することで熱水を循環供給する。なおこの場合、配管Ｈ８は、活性炭塔４０およびプレフィルタ５０を熱水により殺菌するときに、プレフィルタ５０により固形分が除去された被処理水をポンプＰ１に戻す循環部の一例であると把握することができる。

このようにすることで、加温装置３０が大きくなりにくく、熱水殺菌を行う際の排水量が多くなりにくい。つまり循環供給を行わない場合、１度の加温で被処理水を熱水にしなければならず、加温装置３０として大きなものが必要となる。さらに熱水は１度しか使用されないため、排水量が多くなりやすい。対して、循環供給を行う場合は、被処理水が循環している間に被処理水の温度を８５℃にまで徐々に昇温していけばよい。そのため加温装置３０が小さいものですむ。さらに熱水は循環することで繰り返し利用されるため、排水量が少なくてすむ。

なお本実施の形態の精製水製造ユニット１は、被処理水中のエアを抜くエア抜き部の一例として、エア抜き弁９２をさらに備える。
本実施の形態では、加温装置３０で被処理水を昇温する際に、上記循環経路内にエアが溜まることがある。そしてこのエア溜まりの箇所では、温度が十分に上昇せず、殺菌不良となる場合がある。またエアが膨張することで循環経路内の圧力が過度に上昇し、そのため例えば、循環経路内のポンプ（図示する例では、ポンプＰ１）のメカニカルシールが破損する可能性がある。

そこで本実施の形態では、エア抜き弁９２を設け、これを利用して循環経路内のエアを抜く作業を行うことで、上記問題の回避を図っている。なお図１では、エア抜き弁９２を配管Ｈ３の途中に設けているが、循環経路内であれば、エア抜き弁９２を設ける箇所についての制限は特にない。例えば、エア抜き弁９２を、配管Ｈ２、配管Ｈ４、配管Ｈ８の途中に設けたり、ポンプＰ１、活性炭塔４０、プレフィルタ５０の上部に設けることもできる。

本実施の形態では、被処理水の温度を８５℃にまで昇温させ、その後、熱水殺菌を一定時間行う。そして熱水殺菌の終了後は、循環経路内の被処理水を徐々に降温することが好ましい。
本実施の形態は、プレフィルタ５０に通水した被処理水の一部を排出するとともに、排出した被処理水と同量の常水を供給することで降温を行う。なおここで常水とは、被処理水と同じものであってもよく、同等の水質を有する他の水であってもよい。
具体的には、排水弁９１を利用して、プレフィルタ５０に通水した被処理水の一部を排出し、残りを配管Ｈ８によりポンプＰ１に戻す。そして排水弁９１から排出した分の被処理水と同量の常水をポンプＰ１に供給する。つまり循環経路内の被処理水の総量はほぼ変化しないが、熱水殺菌を行うときに使用した被処理水は徐々に減少し、常水が徐々に供給される。常水は、常温であるため、この結果、循環経路内の被処理水は、徐々に降温することになる。なおこの場合、排水弁９１は、プレフィルタ５０に通水した被処理水の一部を排出する排出部の一例と把握することができる。

なお降温後は、活性炭塔４０の水洗を行ってもよい。例えば、ポンプＰ１により活性炭塔４０の上部から被処理水を供給するとともに、下部から排水を行う。このとき加温装置３０は動作させない。これにより活性炭塔４０の水洗を行うことができる。
また活性炭塔４０内の活性炭層の圧密化等による偏流を抑制するため、熱水殺菌を行う前に、水洗を行ってもよい。また逆洗を行うこともできる。

次に精製水製造ユニット１の動作について説明を行なう。
図２は、精製水製造ユニット１の動作について説明したフローチャートである。
以下、図１および図２に基づき、精製水製造ユニット１の動作について説明を行なう。

まずポンプＰ１を駆動し、被処理水をポンプＰ１により加温装置３０に送出する（ステップ１０１）。

次に活性炭塔４０等を殺菌する必要があるかを判断する（ステップ１０２）。殺菌の時期は、通水時間や通水量により判断することができる。
そして殺菌する必要がない場合（ステップ１０２でＮｏ）、被処理水を加温装置３０で一定の温度（例えば、２５℃）まで加温し、活性炭塔４０に送る（ステップ１０３）。
そして被処理水中の活性炭塔４０で被処理水に含まれる遊離塩素を除去する（ステップ１０４）。
さらに被処理水中の微粒子をプレフィルタ５０で取り除く（ステップ１０５）。

次にポンプＰ２を駆動し、ＲＯユニット６０により被処理水を濾過し、精製を行う（ステップ１０６）。
さらにＥＤＩ６５により被処理水からさらにイオンを除去する（ステップ１０７）。

ＥＤＩ６５を透過した水は、医薬精製水として、貯留タンク７０に貯留される（ステップ１０８）。
なおステップ１０３〜ステップ１０８の工程は、被処理水から精製水を生成する精製工程と把握することができる。

一方、殺菌する必要がある場合（ステップ１０２でＹｅｓ）、上述した循環経路により被処理水を循環させつつ、被処理水を加温装置３０により昇温させ、熱水とする（ステップ１０９：昇温工程）。

そして予め定められた温度（例えば、８５℃）になったとき、同様の循環経路により被処理水を循環させつつ、活性炭塔４０およびプレフィルタ５０を熱水殺菌する。
具体的には、まず被処理水をポンプＰ１により加温装置３０に送出する（ステップ１１０：送出工程）。次にポンプＰ１により送出された被処理水を加温装置３０によりさらに加熱する（ステップ１１１：加熱工程）。これにより熱水の温度を維持する。さらに加熱された被処理水を、遊離塩素を除去する活性炭塔４０に通水することで殺菌する（ステップ１１２：遊離塩素除去部殺菌工程）。そして活性炭塔４０に通水した被処理水を、固形分を除去するプレフィルタ５０に通水することで殺菌する（ステップ１１３：固形分除去部殺菌工程）。またプレフィルタ５０に通水した被処理水をポンプＰ１に戻す（ステップ１１４：循環工程）。

そして一定時間経過したか否かを判断し（ステップ１１５）、この時間が経過していない場合（ステップ１１５でＮｏ）、ステップ１１０に戻る。
対して経過した場合（ステップ１１５でＹｅｓ）、熱水殺菌を終了する。具体的には、プレフィルタ５０に通水した被処理水の一部を排出するとともに、排出した被処理水と同量の常水を供給することで被処理水を降温する（ステップ１１６：降温工程）。
さらに活性炭塔４０の水洗を行う（ステップ１１７：水洗工程）。
なおステップ１１０〜ステップ１１５の工程は、精製工程で使用する機器を熱水により殺菌する殺菌工程と把握することができる。なおこの工程中、エア抜き弁９２を使用して被処理水中のエアを抜く作業（エア抜き工程）を行ってもよい。

以上説明した方法によって、精製水製造ユニット１により医薬精製水を製造することができる。

以上詳述した精製水製造ユニット１は、濾過手段として逆浸透膜を使用したＲＯ装置を使用した例について説明したが、これに限られるものではなく、濾過機能を有するものであれば特に限られるものではない。例えば、限外濾過膜を使用したＵＦ（Ultrafiltration Membrane）装置であってもよい。

１…精製水製造ユニット、３０…加温装置、４０…活性炭塔、５０…プレフィルタ、６０…ＲＯユニット、６５…ＥＤＩ、７０…貯留タンク、８０…制御ユニット

Claims (7)

1. 被処理水を精製し、製薬用の水である精製水を製造する医薬精製水製造装置であって、
   被処理水を送出する送出部と、
   前記送出部により送出された被処理水を加熱する加熱部と、
   前記加熱部により加熱された被処理水に含まれる遊離塩素を除去する遊離塩素除去部と、
   前記遊離塩素除去部により遊離塩素が除去された被処理水から固形分を除去する固形分除去部と、
   前記遊離塩素除去部および前記固形分除去部を、前記加熱部により加熱された被処理水である熱水により殺菌するときに、当該固形分除去部により固形分が除去された当該熱水を前記送出部に戻す循環部と、
   を備え、
   前記加熱部は、前記遊離塩素除去部および前記固形分除去部の上流にあることを特徴とする医薬精製水製造装置。
2. 被処理水中のエアを抜くエア抜き部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の医薬精製水製造装置。
3. 前記固形分除去部に通水した被処理水の一部を排出する排出部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の医薬精製水製造装置。
4. 前記送出部は、前記遊離塩素除去部および前記固形分除去部を前記熱水により殺菌するときに、当該熱水を送出することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の医薬精製水製造装置。
5. 被処理水を精製し、製薬用の水である精製水を製造する医薬精製水の製造装置の殺菌方法であって、
   被処理水を送出部により送出する送出工程と、
   前記送出工程により送出された被処理水を加熱部により加熱する加熱工程と、
   前記加熱工程により加熱された被処理水を、遊離塩素を除去する遊離塩素除去部に通水することで殺菌する遊離塩素除去部殺菌工程と、
   前記遊離塩素除去部殺菌工程で前記遊離塩素除去部に通水した被処理水を、固形分を除去する固形分除去部に通水することで殺菌する固形分除去部殺菌工程と、
   前記固形分除去部殺菌工程で前記固形分除去部に通水した被処理水を前記送出部に戻す循環工程と、
   を含むことを特徴とする医薬精製水の製造装置の殺菌方法。
6. 被処理水中のエアを抜くエア抜き工程をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の医薬精製水の製造装置の殺菌方法。
7. 前記殺菌工程後に、被処理水の温度を降温する降温工程をさらに含み、
   前記降温工程は、前記固形分除去部に通水した被処理水の一部を排出するとともに、排出した被処理水量と同量の常水を供給することで被処理水の温度を降温することを特徴とする請求項５または６に記載の医薬精製水の製造装置の殺菌方法。

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