LES EAUX À USAGE PHARMACEUTIQUE

1 LES EAUX USAGE PHARMACEUTIQUE Dr Chikh PLAN : Introduction I- Les m thodes de traitement de l eau adoucissement d min ralisation par permutation distillation osmose inverse ultrafiltration II- comparaison entre les diff rentes m thodes de purification III- Les eaux inscrites la Pharmacop e eau purifi e eau hautement purifi e eau pour pr paration injectable L eau est l utilit la plus utilis e dans l industrie PHARMACEUTIQUE ou plus simplement lors de la pr paration de la grande majorit des m dicaments. L eau est utilis e en tant qu excipient, pour reconstituer un m dicament, lors des tapes de synth se du PA ou de la formulation du produit fini ou comme l ment principal de nettoyage des cuves, des quipements ou des emballages primaires. Diff rentes qualit s d eau sont n cessaires, selon l utilisation qui en serait faite. Les diff rentes qualit s d eau se remarquent par leur puret chimique et microbiologique.

2 Les principaux contaminants de l eau l tat brut : Les particules en suspension. Les inorganiques dissous : qui sont responsables de la duret de l eau. Ils proviennent de sels min raux. Les organiques dissous : sont des impuret s qui r sultent des d chets industriels et domestiques , des pesticides et herbicides, et de la d gradation des v g taux Les microorganismes : les eaux de surface contiennent de nombreux microorganismes : amibes, bact ries, algues. Les gaz dissous O2, CO2 en plus de NH 3. I- M THODES DE TRAITEMENT DE L EAU : D finition : Traitement physico-chimique dont l objectif est de limiter l entartrage des canalisations et des quipements de distribution de l eau (d p t de CaCO3,MgCO3) Constitue le plus souvent un pr traitement dans la fili re des traitements n cessaires l obtention d eau purifi e, d eau d min ralis e, d eau pour dilution des solutions concentr es de dialyse r nale. Les ions de Na+ remplacent les ions Ca+2 et Mg+2.

3 La conductivit n est donc pas ou peu modifi e par rapport la conductivit de l eau initiale . Principe: L'eau dure passe sur un lit de r sine cationique, pr alablement charg e de sodium (Na), qui change les ions calcium (Ca++) et magn sium (Mg++), responsables de la duret de l'eau, contre des ions sodium (Na+) : 2 R-Na + Ca ++ R2-Ca + 2 Na+ La saturation de la r sine impose la r g n ration de celle-ci qui se d clenche et se d roule automatiquement selon un processus d' change ionique rebours: R2-Ca + 2 Na+ 2 R-Na + Ca ++ Elle s'effectue avec des pastilles de NaCl. Les ions Na+ se fixent nouveau sur la r sine tandis que les ions Ca++ et Mg++ sont vacu s l' gout sous forme de CaCl2 et de MgCl2. Remarques: Les r sines constituent un support favorable la prolif ration bact rienne surtout si elles fonctionnent par intermittence. Les adoucisseurs n cessite un entretien soigneux et r gulier : r g n ration chimique, d sinfection, et changement de r sines.

4 2. D MIN RALISATION PAR PERMUTATION: Principe: Passage de l eau purifi e par des r sines changeuses de cation puis des changeurs d anion : les ions de l eau trait e sont chang s avec des ions H+ et OH-. ceux-ci vont se recombiner pour former de nouvelles mol cules d'eau. Tous les cations et anions de l'eau seront donc chang s, et le r sultat net est une disparition quasi-totale des contaminants ionis s. changeurs de cations: La r action d' change de cations: - 2 R'H + Ca++ R2Ca + 2 H+ - R'H + Na+ R'Na + H+ Ex: - 2 R H + Ca(HCO3)2 R 2Ca + 2H2CO3 2CO2+2H2O - Avec le : CaSO4 H2SO4 (solution acide) => n cessit de passage sur r sines changeuses d anions. La r g n ration de la r sine se fait avec de l eau acidul e (H2SO4 ou HCl 1%) Les changeurs d anions: - R OH + Cl R Cl + OH - 2 R OH + SO4-2 R 2SO4 + 2 OH - 2 R OH + H2SO4 R 2SO4 + 2 H2O Dans ce cas, la r g n ration de l changeur se fait avec une solution alcaline de Na2CO3, de NaOH ou de NH4OH.

5 La d min ralisation peut donc tre sch matis e: Le passage sur ces deux r sines constitue la bipermutation. : Les d min ralisateurs peuvent tre: en lits s par s quand les r sines changeuses d anions et de cations sont individualis es, en lits m lang s quand les deux r sines sont contenues dans un dispositif unique. La bipermutation sur lit m lang donne une eau parfaitement d min ralis e ( /cm/cm2 0,01 mg/ml de sels ionis s) 3. OSMOSE INVERSE: finition: Traitement physico-chimique et antimicrobien. Il est le plus souvent mis en uvre apr s un adoucissement et une ou plusieurs filtration(s) et peut constituer le dernier traitement d une fili re de traitement d eau purifi e, d eau pour dilution des solutions concentr es d h modialyse. RO est r alis e par passage de l eau traiter sur une membrane semi-perm able qui assure la r tention de la majorit des compos s pr sents dans l eau (particules, collo des, ions , contaminants organiques y compris endotoxines bact riennes et micro-organismes).

6 Il vise extraire les substances inorganiques et organiques de l : osmose Osmose inverse Osmose: transfert de l eau de la solution la moins concentr e vers la solution la plus concentr e. En appliquant une pression forte sur le compartiment contenant la solution la plus concentr s => inversion du ph nom ne.(osmose inverse)=> passage de l eau du milieu concentr vers le milieu dilu . Appareillage: L eau p n tre dans la cartouche et sous la pression d alimentation, les mol cules d eau traversent la membrane, tandis que les autres mol cules sont rejet es en permanence avec une partie de l eau non filtr e. 1- Entr e d eau 2- Sortie de concentrat 3- Sortie de perm at 4- Sens d coulement de l eau brute 5- Sens d coulement du perm at 6- Mat riau de protection 7- Joint d tanch it entre module et enveloppe 8- Perforations collectant le perm at 9 -Espaceur 10- Membrane 11- Collecteur de perm at Membranes utilis es: Mb en ac tate de cellulose dispos es en spirale dans des modules cylindrique.

7 Fibre creuse en nylon: Chaque module contient +++ millions de fibres Modules fibres creuses Une installation compl te comprend g n ralement +++ modules mont s soit en parall le soit en s rie. En amont, L eau d alimentation doit subir un pr traitement qui d pend : Des caract ristiques de cette eau. De la nature de la membrane. De la qualit d eau obtenir. Ex: dans le cas des fibres de nylon: D chloration + adoucissement En aval, l eau peut subir des traitements compl mentaires : D gazage, distillation, passage sur un 2 me osmoseur, passage sur changeurs d ion. Dans la pratique, le traitement par RO ne conduit pas une d min ralisation totale Le taux de rejet moyen 95% (88% petites M , 98% grosses M ). DISTILLATION: L eau distill e est produite par chauffage, vaporation, puis condensation sur une paroi froide, de la fraction volatile de l eau introduite dans l appareil. Pr cautions prendre: o NH3, CO2: viter les fractions de t te, ou d gazage.

8 O O2:barbotage d azote o substances non volatiles entrain es par primage : Introduire pierre ponce dans la chaudi re. passage de l air ou un gaz inerte par le fond. D flecteurs dans les chaudi res oVerre neutre, acier inoxydable. o viter la contamination par des organismes Les distillateurs discontinus: Petites productions de laboratoire. S paration des fractions de t te (impuret s volatiles). Bouilleur : ballon (verre neutre) surmont par une colonne et d un condenseur (fonctionnant avec l eau froide). Tr s faible rendement. Les distillateurs continus: Alimentation continue permet d avoir un niveau constant dans le distillateur (dispositif niveau constant). Meilleur rendement. Proc d ne permet pas la s paration des fractions de t tes Appareils industriels : Fonctionnement continu => d bit suffisant Recyclage de l eau de refroidissement => gain d nergie. Diff rents types: Distillateur simple effet.

9 Distillateur double effet. Distillateur par thermocompression. Distillateur simple effet. Il comprend 02 parties: l vaporateur et le condenseur en acier inoxydable. Chauffage assur par passage de la vapeur surchauff e ou par des r sistances lectriques. D flecteur dans la partie sup rieur => viter le primage. Alimentation de l vaporateur niveau constant avec de l eau d min ralis e. Rendement : plusieurs centaines de litres/h Il peut fournir de l eau apyrog ne pour pr parations inj Inconv nients : gaspillage d eau et des calories Distillateur double effet: 2 vaporateurs => r cup ration importante des calories. vaporateur 1 : Maintenu sous P => l eau va y bouillir 110 C. Vapeur fournie par 1 : fait bouillir l eau de l vaporateur 2 100 C sous Patm. Vapeur fournie par 2 : c de ses calories l eau purifi e d alimentation, puis rejoint la vapeur de 1 dans le r frig rant. R frig rant : travers par un serpentin aliment en eau de ville.

10 D bit moindre par rapport au pr c dent Installation plus complexe Il existe des installation triple et m me quadruple effet Distillateur thermocompression: re; ; ; 4. changeur; 5 et 6 .r sistances; niveau cte; 8 .Robinet de r glage Principe de fonctionnement: La distillation se fait sous P l g rement < Patm Apr s compression, la condensation de la vapeur se fait la m me T , sous P l g rement > Patm (sans eau de r frig ration) . Appareil calorifug et chauff lectriquement. Fonctionnement: Eau distiller changeur partie < de la chaudi re (96 ) niveau > de la chaudi re mise en marche du compresseur palette. Robinet : r gler la P l int rieur du condenseur (> 1 atm) et l ext rieur, dans la chaudi re (< 1 atm). Dans le condenseur, les vapeurs seront l g rement comprim es passage l tat liquide passage dans l changeur sortie 25 C : Technique de filtration sous pression permettant de s parer les mol cules en fonction de leur taille l aie de membranes de perm abilit tr s s lective.