1.dureza del agua

1.
2.
3.
4.
5.
AGUA PARA USO
FARMACÉUTICO
FARMAC UTICO
DUREZA DEL AGUA
TIPOS DE AGUA Y APLICACIONES
MÉTODOS DE PURIFICACIÓN DEL AGUA
CONSERVACIÓN Y ALMACENAMIENTO
CONTROLES: FARMACOPEAS
Dra. Mireia Oliva i Herrera

AGUA:
ES EL DISOLVENTE MÁS UTILITZADO EN
FARMACIA.
ES EL EXCIPIENTE MÁS FISIOLÓGICO Y
MEJOR ADAPTADO AL ORGANISMO.
FORMA PARTE, O INTERVIENE EN EL
PROCESO DE FABRICACIÓN, DE TODAS
LAS FORMAS FARMACÉUTICAS.

1.DUREZA 1. DUREZA DEL AGUA:
SALES DISUELTAS EN EL AGUA:
Ca(HCO3) 2
Mg(HCO3) 2
CaCl 2
MgCl 2
TIPOS DE DUREZA DEL AGUA:
CaSO 4
MgSO 4
NaCl
SiO 2
DUREZA TEMPORAL O CARBONÁTICA (Dt):
Bicarbonatos de Ca y Mg. Precipitan al calentar el agua.
DUREZA PERMANENTE (Dp):
Sulfatos de Ca y Mg. No precipitan al calentar.
DUREZA TOTAL (DT ( DT): ): DT=Dt DT= Dt+Dp Dp

DUREZA DEL AGUA:
GRADOS DE DUREZA DEL AGUA:
1 GRADO ALEMÁN: 10 ppm CaO
1 GRADO FRANCÉS: 10 ppm CaCO3
1 GRADO INGLÉS: 14.3 ppm CaCO3
Agua muy blanda 500 ppm CaCO3
AGUA DE BARCELONA:
Agua muy dura: ~2000 ppm CaCO3/unidad de volumen
Desmineralización para uso en Industria Farmacéutica

2.TIPOS 2. TIPOS DE AGUA
AGUA POTABLE
AGUA DESCALCIFICADA
Eliminación de las sales de Ca2+ y Mg2+ Refrigeración y agua para el autoclave
AGUA PURIFICADA
AGUA PARA LA PREPARACIÓN PREPARACI N DE INYECTABLES
Agua para preparaciones inyectables a granel
Agua estéril para preparaciones inyectables

AGUA PURIFICADA
OBTENCIÓN:
OBTENCI N:
Eliminación de las sales minerales e impurezas volátiles
APLICACIONES
Limpieza de equipos y material de vidrio
Elaboración de la mayoría de formas farmacéuticas: óticas,
nasales, tópicas, semisólidas, suspensiones y soluciones orales,
granulados y aerosoles
Agua para diluir soluciones concentradas para hemodiálisis:
acabada de tratar y control de pirógenos.
Pirógenos:
Provocan
aumento
temperatura corporal. Endotoxinas de GRAM-. Termoestables

AGUA PARA INYECTABLES
OBTENCIÓN:
OBTENCI N:
A granel: granel Destilación del agua purificada
Estéril Est ril: Agua a granel esterilizada por calor en ampollas cerradas.
Ausencia de pirógenos. Control óptico de partículas en suspensión.
Tomado de ISBN: 84-475-2837-5

AGUA PARA INYECTABLES
OBTENCIÓN:
OBTENCI N:
A granel: granel Destilación del agua purificada
Estéril Est ril: Agua a granel esterilizada por calor en ampollas cerradas.
Ausencia de pirógenos. Control óptico de partículas en suspensión.
Tomado de ISBN: 84-475-2837-5

AGUA PARA INYECTABLES
OBTENCIÓN:
OBTENCI N:
A granel: granel Destilación del agua purificada
Estéril Est ril: Agua a granel esterilizada por calor en ampollas cerradas.
Ausencia de pirógenos. Control óptico de partículas en suspensión.
APLICACIONES
Limpieza de equipos y material de vidrio
Disolvente
Elaboración de colirios
Elaboración de inyectables esterilización
Elaboración de baños oculares después de envasar

3.MÉTODOS
3. TODOS
DESCALCIFICACIÓN
DESCALCIFICACI
DESMINERALIZACIÓN
DESMINERALIZACI
DESTILACIÓN
DESTILACI
Permutación
Efecto simple
Doble efecto
Intercambio iónico
Ósmosis inversa
Electrodiálisis
Por termocompresión
En membranas

AGUA
DE RED
INTERCAMBIO
IÓNICO
DESCALCIFICACIÓN
DESCALCIFICACI
DESMINERALIZACIÓN
DESMINERALIZACI
ÓSMOSIS
INVERSA
AGUA
DESCALCIFICADA
ELECTRODIÁLISIS
AGUA PARA
INYECTABLES
DESTILACIÓN
DESTILACI
AGUA
PURIFICADA
DESTILACIÓN
DESTILACI

DESCALCIFICACIÓN:
DESCALCIFICACI
Ca
Mg
Ca
Mg
Ca
Mg
Na
(HCO3) 2
(HCO3) 2
SO4 SO4 Cl2 Cl2 Cl
ZEOLITAS
ZEOLIT
Y
PERMUTITAS
(3 SiO2, Al2O3, Na2O·2H2O) AGUA BRUTA
Se transforma en
Na2R+ Ca (HCO3) 2
Na2R + CaSO 4
→ CaR
→
Ca
Mg
CaR
AGUA TRATADA
R
+ 2 NaHCO 3
+ Na2SO4 Na HCO3 Na2 SO4 Na
Cl

DESMINERALIZACIÓN:
DESMINERALIZACI : métodos todos
Intercambio iónico:
Desionización
Resinas de intercambio iónico
Ósmosis inversa:
Filtración
Membranas semipermeables
Electrodiálisis
Separación
Electrodos y membranas de intercambio iónico

DESIONIZACIÓN:
DESIONIZACI
RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICO I NICO
Sustancias insolubles en agua que tienen iones lábiles fácilmente
intercambiables por otros iones del mismo signo presentes en
una solución acuosa.
Son cadenas poliméricas de elevado peso molecular unidas por un
enlace iónico a un contraión: catión (resinas catiónicas)
anión (resinas aniónicas)
+

RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICO I NICO

RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICO I NICO
RESINAS
CATIÓNICAS
RESINAS
ANIÓNICAS
Fuertes
Débiles
Fuertes
Débiles
Grupos
sulfonados
Grupos
carboxilados
Amonio
cuaternario
Aminas o
fenoles
Todos los
cationes
Cationes unidos
a ácidos débiles
Todos los
aniones
Aniones unidos
a bases débiles

RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICO I NICO
La eficacia de una resina depende de:
Rugosidad de la superficie
Radio iónico de los iones a captar
Regeneración de las resinas:
Intercambio catiónico: : ácido
Intercambio aniónico: : sosa
Tipos de columnas de intercambio iónico:
Columnas separadas: Intercambio aniónico
Intercambio catiónico
Columnas de lecho mixto

COLUMNAS DE LECHO MIXTO: MIXTO
Na + , Ca 2+ , Cl - , SO 4 2- H + , Cl - , SO 4 2-
INTERCAMBIO
CATIÓNICO
INTERCAMBIO
ANIÓNICO
AGUA
DESIONIZADA

DESENDURECIMIENTO DEL AGUA

MÉTODOS TODOS DE FILTRACIÓN:
FILTRACI
Clasificación según: (Tema 3)
Presión
Tamaño de partícula
Filtración (clarificante)
Microfiltración (germicida)
Ultrafiltración (esterilizante)
Nanofiltración
Ósmosis inversa
Tipo de retención
Tipo de filtro

Espectro de filtración

MÉTODOS TODOS DE FILTRACIÓN:
FILTRACI
MICROFILTRACIÓN
MICROFILTRACI
MICROFILTRACIÓN
GRASAS GRASAS
PROTEÍNAS
PROTE NAS
MEMBRANA
MEMBRANA
AGUA AGUA
ULTRAFILTRACIÓN
ULTRAFILTRACI
ULTRAFILTRACIÓN
PROTEÍNAS
PROTE NAS
AZÚCARES
AZ CARES
MEMBRANA
MEMBRANA
AGUA AGUA

MÉTODOS TODOS DE FILTRACIÓN:
FILTRACI
NANOFILTRACIÓN
NANOFILTRACI
NANOFILTRACIÓN
AZÚCARES
AZ CARES
SALES SALES
MEMBRANA
MEMBRANA
AGUA AGUA
ÓSMOSIS SMOSIS INVERSA
SALES SALES
AGUA AGUA
MEMBRANA
MEMBRANA

MICROFILTRACIÓN
MICROFILTRACI
MICROFILTRACIÓN
GRASAS GRASAS
PROTEÍNAS
PROTE NAS
MEMBRANA
MEMBRANA
AGUA AGUA
NANOFILTRACIÓN
NANOFILTRACI
NANOFILTRACIÓN
AZÚCARES
AZ CARES
SALES SALES
MEMBRANA
MEMBRANA
AGUA AGUA
ULTRAFILTRACIÓN
ULTRAFILTRACI
ULTRAFILTRACIÓN
PROTEÍNAS
PROTE NAS
AZÚCARES
AZ CARES
MEMBRANA
MEMBRANA
AGUA AGUA
ÓSMOSIS SMOSIS INVERSA
SALES SALES
AGUA AGUA
MEMBRANA
MEMBRANA

PROCESO DE ÓSMOSIS SMOSIS:
Ósmosis: smosis:
Paso espontáneo de un disolvente desde un
contenedor con baja concentración de solutos hacia
otro de mayor concentración, a través de una
membrana semipermeable.
Membrana semipermeable:
Lámina natural o sintética que deja pasar a su través
moléculas de pequeño tamaño, impidiendo el paso
de aquellas de mayor tamaño o con carga iónica.

PROCESO DE ÓSMOSIS SMOSIS:
Membrana Semipermeable Membrana Semipermeable

PRESIÓN PRESI N OSMÓTICA
OSM TICA:
Presión Presi n necesaria para detener el flujo de agua
a través trav s de una membrana semipermeable.
Ecuaci Ecuación n de Van't Hoff: Hoff
π
≈
(R·T/V /VA)·ln ln
c α
B
π: presión osmótica
c B α : conc. molar soluto
R: constante de los gases ideales (R = N A·K B)

ÓSMOSIS SMOSIS INVERSA:
Membrana Semipermeable Membrana Semipermeable

CALIDAD DE LAS MEMBRANAS:
Alta Alta retención de de sales minerales y y compuestos
orgánicos: orgánicos TASA DE DEPURACIÓN
Alta Alta permeabilidad al al agua pura CAUDAL
Poco Pocoespesor espesor
Baja biodegradabilidad
Elevada inercia química
Margen de pH amplio
Buena resistencia mecánica
Buena estabilidad en el tiempo

RENDIMIENTO INSTALACIONES O.I.: O.I.:
CAUDAL: (densidad del flujo de permeado)
Diferencia de presiones (↑)
Temperatura del sistema (↑)
Dureza del agua (↓)
Espesor de la membrana (↓)
TASA DE DEPURACIÓN: DEPURACI (Rechazo)
Rc= (1
= (1 -
cp/cR c p : concentración de soluto en el permeado
c R : concentración de soluto en el rechazado
Idealmente R c = 1
)

MEMBRANAS Y MÓDULOS M DULOS DE O.I.: O.I.:
Membranas:
Naturales: acetato y triacetato de celulosa
Sintéticas: poliamidas aromáticas
poliamidas de polisulfonas
Módulos: conjunto membrana-contenedor
Cartuchos: Máx. área membrana / Vol. módulo
Enrolladas en espiral: naturales
Fibras huecas: naturales o sintéticas
Placas filtrantes: naturales
Δ resistencia
a la presión
presi

CARACTERÍSTICAS CARACTER STICAS DE LAS MEMBRANAS
Tasa
Presión
Naturales Sintéticas
de depuración 93% 96%
Duración 2 a 3 años 3 a 5 años
y T A
Resistencia al
Prefiltro
máx. 30-42 bars, 30ºC 28 bars, 35ºC
Cℓ Alta Baja
obligatorio NO Anticloro
Resistencia a la hidrólisis Baja Alta
pH tolerados 4,5 a 6,5 4 a 11
Resistencia a las bacterias Baja Alta
Ventajas Precio Rendimiento
Inconvenientes Fragilidad Precio

MEMBRANAS ENROLLADAS EN ESPIRAL

FIBRAS HUECAS

Agua
Bruta
Agua bruta
Rechazo
Tubo no
poroso
Permeado
Fibras
Huecas
FIBRA
HUECA
Agua
Pura
Tubo poroso
distribuidor
Disco
poroso
AGUA
PURA

PLACAS FILTRANTES

PLACAS FILTRANTES

INSTALACIÓN INSTALACI N DE ÓSMOSIS SMOSIS INVERSA:
Agua
bruta
Bomba de alta
presión
Membrana semipermeable
Módulo de
ósmosis inversa
Agua depurada
Válvula de
expansión
Rechazo
(concentrado)

INSTALACIÓN INSTALACI N DE ÓSMOSIS SMOSIS INVERSA:

INSTALACIÓN INSTALACI N DE ÓSMOSIS SMOSIS INVERSA:

INSTALACIÓN INSTALACI N DE ÓSMOSIS SMOSIS INVERSA:

ELECTRODIÁLISIS
ELECTRODI LISIS:
Procedimiento de separación con membranas que tiene por
objeto concentrar o diluir disoluciones de electrolitos
mediante el uso de membranas de intercambio iónico y la
aplicación de un potencial eléctrico.
Agua bruta

ELECTRODIÁLISIS
ELECTRODI LISIS:

ELECTRODIÁLISIS
ELECTRODI LISIS:
Inconvenientes:
Bajo rendimiento: 40 – 66% electrolitos
No elimina moléculas no ionizadas ni coloides
Aplicaciones:
Producción de agua potable a partir de agua
salobre de baja mineralización (0.8 a 2 g/ℓ)
Desalinización de soluciones coloidales u
orgánicas (desmineralización de sueros)

DESTILACIÓN
DESTILACI
Agua líquida Vapor de agua Agua
Vaporizacióónn
Vaporizaci Condensaci
Condensacióónn
Precauciones:
Ebullición controlada
Despreciar: (sólo destiladores discontinuos)
fracción inicial: impurezas volátiles (CO 2 y NH 3 )
fracción final: sales minerales
Tipos: Efecto Simple
Doble Efecto
Por Termocompresión
En membranas
líquida

DESTILACIÓN DESTILACI N EFECTO SIMPLE:
Agua
desmineralizada
Vapor
sobrecalentado
Evaporador
Deflector
Condensador
AGUA DESTILADA
DESTILADA
Agua
fría

DESTILACIÓN DESTILACI N DOBLE EFECTO :
Vapor
Evaporador Evaporador Condensador
Condensador
1er EFECTO
2º
EFECTO
Agua
purificada
Agua fría
REFRIGERANTE
AGUA DESTILADA

DESTILACIÓN DESTILACI N por TERMOCOMPRESIÓN:
TERMOCOMPRESI N:
Agua
desmineralizada
Vapor
sobrecalentado
Agua
purificada
Evaporador
Deflector
Aguas
salinas
1. Calefacción
2. Compresor
3. Condensador
4. Intercambiador
5,6. Condensador Resistencias
7. Alimentador
(nivel constante)
8. Llave de regulación
AGUA
DESTILADA
AGUA DESTILADA
DESTILADA
Agua
fría

DESTILACIÓN DESTILACI N en MEMBRANAS:
Proceso combinado de evaporación y filtración: el transporte se
realiza en fase vapor a través de una membrana microporosa e
hidrófoba.
La diferencia de presiones parciales de vapor, debida a la
diferencia de temperaturas entre las dos caras de la membrana,
provoca el transporte de vapor.
Funciones membrana: separar mecánicamente dos líquidos que
están a temperaturas diferentes y soportar la interfase líquidovapor.
Los poros no se “mojan” por la mezcla líquida.
Bajo coste energético: bajas temperaturas.
Técnica relativamente nueva (1967, --, 1982)

DESTILACIÓN DESTILACI N en MEMBRANAS:
POR ARRASTRE DE GAS A BAJA PRESIÓN
PRESI

DESTILACIÓN DESTILACI N en MEMBRANAS:
DESTILACIÓN EN
MEMBRANAS CON
“GAP” DE AIRE
Se rechaza
el permeado:
impurezas volátiles

COMPARACIÓN COMPARACI N ENTRE PROCEDIMIENTOS
RESISTIVIDAD
(Ω·m/cm 2 )
AGUA
POTABLE
1.000 a
4.000
pH 7,3 –
SALES (p.p.m.) 32 -
METALES PESADOS
(p.p.m.)
DESTIL.
SIMPLE
8,3 5,8 –
1119 1,5 -
DESTIL.
DOBLE EFECTO
150.000 400.000 1 –
INTERCAMBIO
IÓNICO
6,6 5,2 7,0
ÓSMOSIS
INVERSA
5 Millones 2500
4 0,5 --- 20 -
1 0,1 0,05 0,01 0,1
MICROORGANISMOS >100 5μm) >10000

FARMACOPEAS
ENSAYO
Apirógena
Agua
purificada
Agua para
Inyectables
Agua estéril est ril para
inyectables
Estéril NO NO SI
(L.A.L.) NO ≤0.25 UI/ml ≤ 0.25 UI/ml
pH (U.S.P.) 5-7 5-7
Cloruros negativo ≤0.5 p.p.m.
Sulfatos, Calcio negativo negativo
Metales
Sustancias
N0 3
Residuos
Amonios negativo ≤ 0.2 p.p.m.
, N0 2
negativo ≤ 0.2 p.p.m.
pesados negativo ≤ 0.1 p.p.m.
oxidables negativo negativo
secos ≤
0.001% ≤ 0.004%

4.CONSERVACI
4. CONSERVACIÓN
AGUA PURIFICADA:
En recipientes herméticos que no alteren sus propiedades
AGUA PARA INYECTABLES:
En las condiciones necesarias para evitar la contaminación y la
multiplicación de microorganismos que producirían pirógenos.
Recipientes de acero inoxidable con respirador provisto de
filtro hidrófobo de 0,45 μm. El agua circula entre 2 o más
recipientes con un sistema de radiaciones U.V. a una
temperatura ~70ºC

Pirógenos:
APIROGENIA
Sustancias u organismos que producen un aumento
de la temperatura corporal cuando son inyectadas
por vía parenteral. Pueden ser bacterias o residus
bacterianos, pirógenos víricos y endotoxinas.
Endotoxinas bacterianas:
Sustancias lipopolisacaroideas que se sintetizan en
la membrana de las bacterias Gram Θ. La fracción
activa (pirógena) es el lipopolisacárido.
Se eliminan por exclusión de tamaños, por exclusión
de peso o por hidrólisis de los enlaces éster.

PIRÓGENOS: Endotoxinas Gram Θ

PIRÓGENOS: Endotoxinas Gram Θ

PIRÓGENOS: Endotoxinas Gram Θ

Características de los pirógenos
Termoestables, resisten el autoclave
Atraviesan la mayoría de los filtros
Pueden ser retenidos por sustancias
adsorbentes
Fácilmente agregables (no en
presencia de tensioactivos)

DESPIROGENIZACIÓN
POR ELIMINACIÓN POR INACTIVACIÓN
Dilución Calor seco
Atracción electrostática Calor húmedo
Carbón activado Oxidación
Cromatografía Alquilación
Ultrafiltración Radiaciones ionizantes
Ósmosis inversa Aplicación de ácidos y
bases diluidos
Destilación
Despirogenización de materiales Despirogenización del agua

Tratamiento del agua
No almacenar agua innecesariamente
Conservarla en condiciones que eviten el
desarrollo de microorganismos: acero
inoxidable, recirculación, radiación UV,
filtros, etc.
Evitar el diseño de canalizaciones que
produzcan estancamientos
Limpiar regular y cuidadosamente las
canalizaciones con antisépticos o vapor

CONTROL DE LA APIROGENIA
Método de la medida del aumento de
la temperatura en conejos.
Método de la coagulación del lisado
de amebocitos del cangrejo Limulus
polyphemus (L.A.L.)
Métodos inmunológicos en sangre
humana (WBT, de Whole Blood Test).

TEST de PIRÓGENOS en CONEJOS
Selección conejos:
Peso
Ensayos previos
Resultado
Prueba 1-3 día antes
Bolo i.v. NaCℓ
0.9% (m/V)
10 mℓ
/Kg
38.5ºC
90 min antes
3h después

TEST de PIRÓGENOS en CONEJOS
Nº DE
CONEJOS
SUSTANCIA SATISFACE
ENSAYO SI SUMA
RESPUESTAS ≤
3 1,15°
6 2,80 0
9 4,45°
12 6,60°
SUSTANCIA NO
SATISFACE ENSAYO SI
SUMA RESPUESTAS >
C 2,65°
C 4,30°
C 5,95°
C 6,60°
C
C
C
C

TEST L.A.L.
Ensayo in vitro, fácil rápido
Específico para endotoxinas Gram (-)

TEST L.A.L.

MÉTODOS INMUNOLÓGICOS

MÉTODOS INMUNOLÓGICOS

MÉTODOS INMUNOLÓGICOS