Дистилляция
Является традиционным, эффективным и надежным методом, обеспечивающим высокую степень очистки, возможность получения горячей воды и обработки паром, что важно при производстве лекарственных средств в соответствии с правилами GMP .
Общий принцип получения воды этим методом заключается в следующем: питьевая вода, прошедшая предварительную подготовку, поступает в дистиллятор, состоящий из трех основных узлов: испарителя, конденсатора и сборника. Испаритель с водой нагревают до кипения. Пары воды поступают в конденсатор, где они сжижаются и в виде дистиллята поступают в сборник. Все нелетучие примеси, находившиеся в исходной воде, остаются в дистилляторе.
Следует отметить, что дистилляция редко используется для получения воды очищенной, т.к. существуют более экономичные методы, описанные выше.
Для получения воды очищенной используют дистилляторы, которые отличаются друг от друга по способу нагрева, производительности и конструктивным особенностям.
Метод однократной дистилляции неэкономичен, так как при его использовании велики энергозатраты на нагрев и испарение воды (около 3000 кДж на кг пара), а также затраты воды на конденсацию пара (около 8 л воды 1 кг пара). Использование однократной дистилляции целесообразно для малых потреблений воды - 10-20 л/ч.
Более эффективным и экономичным, по сравнению с обычной дистилляцией, являются высокоэффективные многоколоночные дистилляторы. Но они чрезвычайно дороги, к тому же высоки затраты на предподготовку воды для них. Их применение целесообразно для получения воды для инъекций.
Основной принцип многоколоночного дистилляционного аппарата состоит в том, что требующаяся для переноса тепла разница температур (что соответствует разнице давлений) получается при нагреве первой колонны паром с высокой температурой. Пар, полученный в первой колонне, охлаждается в дистиллят, давая ему немного подогреть работающую при более низкой температуре и давлении вторую колонну. Пар второй колонны, в свою очередь, подогревает третью колонну, которая функционирует при атмосферном давлении. Таких колонн может быть несколько. Только в последней колонне полученный пар требует для охлаждения в дистиллят типичного охладителя с холодной водой. Таким образом, энергию используют на подогрев только первой колонны дистиллятора, а охлаждающую воду – только в последней колонне для охлаждения пара. Увеличивая число колонн, можно уменьшить расход как пара, так и воды, так как в каждой колонне уменьшается количество испаряемой воды и пара в охладителе.
Другим экономичным методом дистилляции является метод термического сжатия. Компрессорный дистилляционный аппарат действует по принципу природных законов для газов: при повышении давления газа, т.е. при сокращении его объема, его температура поднимается. Когда вода в баке кипячения и сам аппарат сначала нагреваются до 100 оС подводимой извне энергией, вода начинает при атмосферном давлении кипеть. В этот момент включается насос, в баке снижается давление и одновременно снижается температура газа, т.е. точка кипения воды на стороне всасывания снижается, но с другого конца пар уплотняется и температура и давление со стороны сжатия поднимаются. Полученный таким образом пар под давлением с более высокой температурой используется для подогрева бака кипячения с помощью спирали. Пар остывает и образовавшаяся из пара дистиллированная вода вытекает из аппарата. В аппарате нет обычного конденсатора и не требуется охлаждающей воды. Если дистиллированную воду используют холодной, оставшееся в дистилляторе тепло почти полностью переносится в питательную среду в теплообменник. При включенном термокомпрессоре и стабилизации работы дистилляционного аппарата дополнительной энергии не требуется. Недостатками этого метода являются возможность попадания в чистую воду посторонних частиц, высокий уровень шума и необходимость в постоянном техническом обслуживании. Поэтому данный метод практически не используется при получении воды для фармацевтических целей.
К достоинствам дистилляции, несомненно, можно отнести высокую степень очистки, возможность получения горячей воды, обработки паром.
К недостаткам метода дистилляции следует, в первую очередь, отнести его достаточно высокую стоимость и значительное потребление энергии. В связи с возможностью образования накипи на поверхностях дистиллятора, неспособности удалять газообразные вещества (аммиак) необходимо проводить соответствующую водоподготовку.