ChSTU repository

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
КАФЕДРА ХІМІЧНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ВОДООЧИЩЕННЯ 
 
Реєстраційний №________  
          «Допущено до захисту» 
     Завідувач кафедри  д.т.н., 
професор 
     _______Геннадій СТОЛЯРЕНКО 
                                                                       «____»  _________________2021р. 
 
 
 
КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА МАГІСТРА 
на тему 
РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ТА АПАРАТУРНОГО 
ОФОРМЛЕННЯ ОТРИМАННЯ ВОДИ ДЛЯ ІН’ЄКЦІЙ             
ПОТУЖНІСТЮ 400 ДМ3/ГОДИНУ 
за спеціальністю 161 «Хімічні технології та інженерія» 
 
 
Науковий керівник Виконавець роботи 
д.т.н., доцент магістрант 
  
________Віталій ВЯЗОВИК  __________ Юлія БЕЛАН 
 
  
  
  
  
  
      Нормоконтроль                         Наталія ФОМІНА 
  
 
Черкаси 2021 
 
 ВСТУП 
 
Актуальність теми. Вода є одним з основних продуктів, що 
використовуються фармацевтичною промисловістю. Вона може бути 
присутньою як допоміжна речовина, або використовуватися для підготовки 
препаратів до застосування, в процесі синтезу, у ході виробництва готової 
продукції або як очищувальний засіб для промивання ємностей (резервуарів), 
обладнання, первинних пакувальних матеріалів тощо.  
Залежно від цілей використання у фармації потрібна вода різних рівнів 
якості. Контроль якості води, зокрема її мікробіологічної чистоти, є 
важливим аспектом, і фармацевтична промисловість виділяє значні ресурси 
для розробки та технічного обслуговування систем очистки води. 
Вода очищена – це вода для виготовлення лікарських препаратів, при 
виробництві яких до води не висувають вимоги щодо стерильності та/або 
апірогенності. 
Вода для ін’єкцій – це вода, яка використовується як розчинник при 
приготуванні лікарських засобів для парентерального застосування (вода для 
ін'єкцій «in bulk») або для розчинення, або для розведення субстанцій або 
лікарських засобів для парентерального застосування перед використанням 
(вода для ін'єкцій стерильна). 
Секція обробки, зберігання та розподілу води є частиною 
фармацевтичного виробництва, з якої починається життя. Фармацевтичні 
препарати, які спеціалізуються на інфузіях та ін’єкціях, потребують великої 
кількості води. Вода для ін'єкцій входить до складу настою від 70% до 99%. 
Вихідною водою для виробництва очищеної води є вода міського 
водопроводу, яка відповідає вимогам якості, затвердженим уповноваженим 
компетентним органом. Сировиною для води для ін’єкцій є очищена вода. 
Значна частина виготовленої води очищеної та води для ін’єкцій окрім 
безпосереднього виготовлення лікарських засобів використовуються для 
очищення виробничого обладнання, що застосовується в процесі 
виробництва, очищення чистих приміщень, очищення фільтраційних 
установок, охолодження реакторного та стерилізаційного обладнання, 
рекуперації тепла. 
Одним з основних завдань перед проектуванням системи підготовки, 
зберігання та розподілу води у фармацевтичній промисловості є 
забезпечення виробництва води, яка відповідатиме вимогам щодо 
мікробіологічного навантаження. 
Існує ряд новітніх технологічних рішень для вирішення питання 
знезараження води та підтримки мікробіологічного навантаження нижче 
встановленого рівня. 
Озонування було запропоновано як метод дезактивації для підтримки 
мікробіологічної якості води для ін’єкцій. Озонування води має ряд переваг 
перед іншими реагентними методами дезінфекції. Знезараження води 
озонуванням відбувається швидко (за кілька хвилин). Озон не надає воді ні 
запаху, ні смаку, на нього не впливають температура, рН, каламутність та 
інші властивості води. 
У фармацевтичній промисловості необхідно проводити періодичний 
контроль якості води для ін’єкцій на мікробіологічній основі. Оскільки 
інфузійні та ін’єкційні продукти негайно надходять у кров і часто 
використовуються в надзвичайних ситуаціях, фармацевтична компанія 
повинна забезпечити дотримання умов для належного виробництва води. 
Системи розподілу води для ін’єкцій необхідно регулярно 
контролювати за якістю води за провідністю та загальним органічним 
вуглецем. Якість води для ін’єкцій регулюється на державному рівні.  
Мета та завдання роботи. Перед даною роботою було поставлене 
завдання: розробити технологічну схему та апаратурне оформлення 
отримання води для ін’єкцій потужностю 400 дм3/годину. 
Для досягнення заданої мети, необхідно вирішити наступні 
завдання: 
1. Провести аналіз вимог, щодо виробництва води, для 
фармацевтичного використання. 
2. Вивчити методи виробництва води очищеної та води для ін’єкцій. 
3. Розробити технологічну схему водопідготовки фармацевтичного 
виробництва. 
4. Провести розрахунок обладнання основних стадій водопідготовки. 
5. Запропонувати технологію водопідготовки води для ін’єкцій . 
6. Визначення оптимальної, ефективної концентрації озону, об’ємних 
витрат озону на одиницю об’єму води та часу обробки води. 
Об'єктом розробки в роботі є технологія водопідготовки 
фармацевтичного виробництва для виробництва води для ін’єкцій . 
Предметом дослідження в роботі є інтенсифікація очищення та 
знезараження води очищеної . 
Методи дослідження. Лабораторні дослідження очищеної води на 
відповідність за мікробіологічними показниками.  Визначення ефективності 
запропонованої , розробленої схеми  води очищеної. 
Наукова новизна полягає в тому, що запропоноване застосування 
знезараження, в виробництві води очищеної, дозволяє гарантовано 
підтримувати мікробіологічний показник якості води на необхідному рівні. 
Практичне значення отриманих результатів. Запропонована 
технологія водопідготовки фармацевтичного виробництва дозволяє 
отримувати воду необхідної якості, що відповідає ряду вимог нормативної 
документації, а процес виробництва води очищеної та води для ін’єкцій може 
бути валідований, відповідно до вимог СТ-Н МОЗУ 42-4.0:2013 
 
 
 
1 АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ 
 
Воду для фармацевтичного використання отримують з питної води, 
джерелом якої є природна вода, важливим моментом є очищення останньої 
від наявних в ній домішок. Природна вода може містити розчинні речовини, 
іони різних солей, суспензії гідроксидів металів, органічні кислоти, органічні 
сполуки хлору, інертні газоподібні органічні сполуки, мікроорганізми, 
водорості тощо. Значна частина цих речовин видаляється на етапі отримання 
питної води. Однак вода для фармацевтичного використання повинна 
відповідати особливим вимогам. Особливі вимоги до нього на сучасному 
фармацевтичному підприємстві пов’язані з тим, що вода використовується на 
всіх етапах виробництва. Це миття приміщень та обладнання, санітарно-
гігієнічні заходи, приготування аналітичних розчинів, використання в якості 
теплоносія і холодоагенту, підготовка комплектуючих і готового продукту. 
Різноманітність сфер використання води зумовлює наявність різних 
критеріїв якості та використання різних методів очищення. 
1.1 Порівняльна характеристика 
 
Воду для фармацевтичного виробництва отримують з питної води 
шляхом дистиляції, іонного обміну або будь-яким іншим відповідним 
способом. 
Загальна кількість життєздатних аеробних мікроорганізмів належним 
чином контролюється та контролюється під час виробництва та подальшого 
зберігання води для ін’єкцій. Для моніторингу несприятливих тенденцій 
встановлюється ліміт попередження та ліміт, який вимагає дій. У звичайних 
умовах необхідна межа, що вимагає дій, — вміст 100 життєздатних аеробних 
мікроорганізмів в 1 мл. 
Як розчинники лікарських речовин при приготуванні рідких лікарських 
форм використовують воду для ін’єкцій, ізотонічні розчини деяких 
лікарських засобів та неводні розчинники природного, синтетичного та 
напівсинтетичного походження, що відповідають вимогам нормативно-
технічної документації. 
До розчинників висуваються такі вимоги: висока розчинність, 
необхідна хімічна чистота, фармакологічна індиферентність, хімічна 
сумісність з лікарськими засобами, тобто відсутність хімічної взаємодії, 
стабільність при зберіганні, доступність і дешевизна. 
У промислових умовах виробництво води для фармацевтичного 
виробництва здійснюється за допомогою високопродуктивних корпусних 
пристроїв, термокомпресійних дистиляторів різних конструкцій та установок 
зворотного осмосу [1, 2]. 
Одним із представників колонних багатокамерних апаратів є 
багатоступінчасті апарати. Установки подібного типу для очищення води 
бувають різної конструкції. Продуктивність великих моделей 
досягає 10 м3/год. 
Найчастіше застосовуються триступінчасті колонні апарати з трьома 
корпусами (випарниками), розташованими вертикально або горизонтально. 
Особливістю колонних апаратів є те, що тільки перший випарник 
нагрівається парою, вторинна пара з першого корпусу надходить у другий як 
нагрівник, де конденсується. З другого корпусу вторинна пара надходить у 
третій як нагрівник, де також конденсується. Таким чином, очищення води 
здійснюється в другому та третьому корпусах. Продуктивність такої 
установки до 10 м3/год дистиляту. Якість одержаного дистиляту задовільна, 
тому що в корпусах достатня висота парового простору і передбачене 
видалення краплинної фази з пари за допомогою сепараторів. 
Для забезпечення апірогенності отримуваної води необхідно створити 
умови, які запобігають потраплянню пірогенних речовин у дистилят.  
Найбільш досконалими нині є термокомпресійні дистилятори, 
конструкція яких розроблена італійською фірмою «Вопарасе», їx перевага 
перед дистиляторами інших типів полягає в тому, що для одержання 1 л води 
для ін'єкцій необхідно витратити 1,1 л холодної водопровідної води. В інших 
апаратах це співвідношення складає 1:9 - 1:15. Принцип роботи апарата 
полягає в тому, що пара, яка утворюється в ньому, перед тим як надійти в 
конденсатор, проходить через компресор і стискується. При охолодженні і 
конденсації вона виділяє тепло, за величиною відповідне прихованій теплоті 
пароутворення, що витрачається на нагрівання охолоджувальної води у 
верхній частині трубчастого конденсатора. Живлення апарата водою 
здійснюється в напрямку знизу нагору, вихід дистиляту - зверху вниз. 
Продуктивність дистилятора до 2,5 м3/год. Якість одержаної апірогенної 
води висока, тому що краплинна фаза випаровується на стінках трубок 
випарника [4]. 
Нагрівання і кипіння в пробірках відбувається рівномірно, не 
перевертаючи, тонким шаром. Утриманню крапель пари сприяє також висота 
парового простору. До недоліків можна віднести складність конструкції та 
експлуатації. 
Найпоширенішим методом очищення води до останніх років була 
дистиляція. Цей метод вимагає значної кількості енергії. Інші дефекти 
включають громіздкість обладнання та велику площу; можлива наявність у 
воді пірогенних речовин; складність обслуговування. 
На деяких хімічних і фармацевтичних підприємствах воду для ін’єкцій 
виробляють за допомогою дистилятора Mascarini, продуктивністю 1500 
л/год. Він оснащений пристроєм контролю чистоти води, бактерицидними 
лампами, повітряними фільтрами, пристроєм для видалення пірогенних 
речовин, а також установкою подвійної перегонки води продуктивністю 3000 
л/год. 
Методи мембранного розділення, які все частіше впроваджуються у 
виробництво, позбавлені цих дефектів. Вони здійснюються без фазових 
перетворень і вимагають для їх реалізації значно менших енергетичних 
витрат, еквівалентних мінімальній теоретично визначеній енергії поділу. 
Методи очищення мембрани засновані на властивостях перегородки 
(мембрани), яка має вибіркову проникність, завдяки чому розділення 
можливе без хімічних і фазових перетворень. Завдяки розвитку мембранних 
технологій за допомогою ультрафільтраційних установок можна отримувати 
стерильну, апірогенну воду. Такі системи очищення мають установку 
стерилізації, ультрафільтраційні мембрани та установку озонування води, а 
також можуть використовуватися УФ-випромінювачі. 
1– конденсатор - холодильник; 2 – паровий простір; 3 – компресор; 4 – 
регулятор тиску; 5 – камера попереднього нагріву; 6 – трубки випаровування. 
 
Рисунок 1.1 - Принцип роботи термокомпресійного дистилятора 
 
Ультрафільтраційні модулі випускають багато закордонних фірм, такі 
як «Asahi Chemical» (Японія), «Christ» (Німеччина), «Hoffmann La Roche» 
(Швейцарія), «Elga» (Великобританія) та ін. 
Для одержання води для ін'єкцій у практичному відношенні цікаві такі 
зворотноосмотичні апарати, як «Джерело-600», «СуперК'ю», «Шар'я-500М», 
«Osmocarb» (Великобританія) та ін. 
В установці «СуперК'ю» (продуктивністю 720 л/год) вода 
пропускається через вугільний фільтр, де відбувається очищення від 
органічних речовин; потім - через змішаний шар іонітів; після чого 
надходить на патронний бактеріальний фільтр із розміром пор 0,22 нм (0,22 * 
109 м). Далі вода надходить на зворотноосмотичний модуль, де відбувається 
видалення пірогенних речовин. Отриману воду використовують для 
приготування ін'єкційних лікарських форм, а концентрат використовують як 
технічну воду або повторно відправляють на очищення. 
Із застосуванням принципу мембранного очищення працює установка 
високоочищеної води «Шар'я-500М». Продуктивність цього апарата за 
живильною його водою 500 л/год; одержана на ньому вода - високоочищена, 
вільна від механічних домішок, органічних і неорганічних речовин. Вона 
застосовується у виробництві імунобіологічних бактерійних препаратів і для 
приготування ін'єкційних розчинів. 
Установка включає блоки передфільтрації, зворотного осмосу і 
фінішного очищення. 
Фільтраційна установка призначена для очищення питної 
водопровідної води від механічних домішок 5 мкм і включає один катіонний 
фільтр і два вугільні фільтри, які працюють паралельно або взаємозамінно. 
Установка зворотного осмосу працює при тиску не менше 1,5 МПа (15 
атм). Після надходження в установку вода, що надходить в установку, 
ділиться на два потоки: один з яких проходить через мембрани зворотного 
осмосу, а другий потік, що проходить по поверхні мембрани і містить 
підвищену кількість солей (концентрату), видаляється. від установки. Для 
нормальної роботи даного агрегату необхідно, щоб співвідношення об'ємів 
води на подачі, стоку і що проходить через мембрану було 3: 2: 1 відповідно. 
Таким чином, щоб отримати 1 л високоочищеної води, необхідно витратити 
близько 3 л водопровідної води. Швидкість зливу досить висока, що 
запобігає шкідливому впливу концентрованої поляризації на роботу 
установки. 
Установка зворотного осмосу очищає воду від розчинних солей, 
органічних домішок, твердих суспензій і бактерій. Якість води контролюють 
за допомогою кондуктометра. 
Після установки зворотного осмосу вода надходить на блок 
остаточного очищення, який включає іонний обмін і ультрафільтрацію. 
Іонообмінне очищення води здійснюється за допомогою послідовно 
з’єднаних катіонних та аніонних фільтрів, за якими встановлено змішаний 
катіонно-аніонний фільтр, де відбувається очищення від решти катіонів та 
аніонів. 
Остаточна доочистка води проводиться в двох ультрафільтраційних 
апаратах із порожнистими волокнами AP-2,0, призначених для відділення 
органічних мікродомішок (колоїдних частинок і мікромолекул). 
Широкого розповсюдження набули системи зворотного осмосу Ecosoft 
MO-12 MAXI. 
Система являє собою компактний функціонально завершений модуль. 
Устаткування системи, прилади КВП, трубна обв'язка,  регулююча та запірна 
арматура змонтовані на металевій рамі. 
Процес демінералізації здійснюється на зворотноосмотичних 
мембранних елементах Filmtec виробництва компанії DOW Chemical (США). 
У робочому режимі в мембранному модулі системи відбувається 
розділення води на два потоки : демінералізовану воду - пермеат і воду з 
підвищеним солевмістом - концентрат. Частина концентрату під час роботи 
модуля скидається в каналізацію, а частина направляється на вхід насоса 
високого тиску , так званий рецикл концентрату. Система має регульовану 
лінію рециклу, що дозволяє контролювати і регулювати об’єм скидання 
концентрату. Демінералізована вода ( пермеат ) надходить до збірника, в 
якому монтується поплавковий вимикач, що відключає систему при 
досягненні максимального значення рівня. 
Автоматика системи забезпечує електричні захист насоса від сухого 
ходу, захист мембран від високого тиску, забезпечує включення і 
відключення системи за рівнем в збірнику пермеата, виконує автоматично 
гідравлічну промивку мембран. 
Періодично мембрана зворотноосмотичного модуля потребує хімічної 
промивання[3, 4, 5, 6]. 
 
1.2 Преспиктиви удосконалення існуючих технологій 
 
Виробництво та контроль якості води, що використовують при 
виробництві лікарських засобів, входять до сфери дії належної виробничої 
практики (GMP). Слід також зазначити, що сфера застосування води 
залежить не тільки від її якості, але й від способу виготовлення. В Державну 
Фармакопею України 1.4 введено три монографії «Вода для ін’єкцій», «Вода 
високоочищена» та «Вода очищена», що гармонізовані з відповідними 
монографіями Європейської Фармакопеї: «Water for Injections», «Water, 
Highly Purified» та «Water, Purified». Розрізняють три типи води, що 
використовують на фармацевтичних підприємствах: вода для ін’єкцій, вода 
високо очищена, вода очищена. Вода очищена застосовується для підготовки 
обладнання, інвентарю та виробничих приміщень, для приготування 
дезинфікуючих та мийно-дезинфікуючих розчинів; для підготовки матеріалів 
первинної упаковки при виробництві ін’єкційних форм готових лікарських 
засобів, у виробництві напівпродуктів, у виробництві твердих та м’яких форм 
нестерильних лікарських засобів, а також для одержання води для ін’єкцій. 
Раніше очищену воду можна було отримувати лише шляхом перегонки, але з 
розвитком технологій, із зростанням попиту на цей вид продукції, очищення 
води методом дистиляції вимагає великих капіталовкладень та витрат 
електроенергії. В даний час очищену воду можна отримати шляхом 
дистиляції, зворотного осмосу, іонного обміну, електродеіонізації. 
Система водоочищення - це система, що складається з двох або більше 
з'єднаних між собою установок і пристроїв, що забезпечують поетапне 
очищення води, що використовується у виробничих приміщеннях цеху. 
Різноманітність сфер використання води зумовлює наявність різних критеріїв 
якості та використання різних методів очищення. 
 
1.2.1 Виробництво води очищеної 
 
Використовуючи багаторічний досвід світових лідерів розробки систем 
водопідготовки, виробників рідких лікарських форм, сировиною для 
виробництва води для ін’єкцій є вода очищена. 
Вода очищена повинна відповідати вимогам СТ-Н МОЗУ 42-3.7:2013 
Якість води для застосування у фармації. Воду очищену одержують із води 
питної дистиляцією, іонним обміном, зворотним осмосом або будь-яким 
іншим підхожим способом. 
Для води очищеної при зберіганні та розподіленні мають бути створені 
умови, що запобігають росту мікроорганізмів і дозволяють уникнути будь-
якого іншого забруднення. 
Окремі іонообмінні установки втрачають свою популярність через 
складність і небезпеку їх регенерації. Змішані іоніти, які не потребують 
регенерації, значно збільшують експлуатаційні витрати. 
Останнім часом широко розвиваються системи зворотного осмосу як 
енергоефективний і відносно безпечний метод. Конструкція установок 
зворотного осмосу повинна мінімізувати застійні зони та запобігати 
можливості адсорбції біоплівки на мембранах. 
Для гарантії якості очищеної води використовуються двоступеневі 
системи зворотного осмосу. Проте з кожним роком на світовому ринку 
висуваються вимоги до технологічного обладнання з точки зору безпеки, 
автоматизації, забезпечення якості. 
Термостійкі мембрани останнім часом набули поширення в Європі. 
Часто після двох ступенів зворотного осмосу встановлюють 
електродеіонізатор для зниження електропровідності води. 
Конструктивно установка зворотного осмосу складається з мембран, 
встановлених в корпусах, і насоса високого тиску, що забезпечує умови для 
відділення очищеної води і концентрату в мембранному блоці. Для 
забезпечення оптимальної роботи та автоматизації процесів зворотного 
осмосу установка повинна бути оснащена контролером, комплектом 
автоматичних клапанів і контрольно-вимірювальними приладами. [1, 2] 
1.2.2 Виробництво води для ін’єкцій 
 
Вода для ін'єкцій - вода, яка використовується як розчинник при 
приготуванні лікарських засобів для парентерального застосування (вода для 
ін'єкцій або для розчинення, або для розведення речовин або ліків для 
парентерального застосування перед застосуванням. 
Воду для ін'єкцій отримують з питної води або з води, очищеної шляхом 
дистиляції на обладнанні, деталі, що контактують з водою, виготовлені з 
нейтрального скла, кварцу або відповідного металу. Обладнання повинно 
бути забезпечено ефективним пристроєм, що запобігає захопленню крапель. 
Потрібне належне технічне обслуговування та обслуговування обладнання. 
Першу порцію води, отриману на початку роботи, зливають, потім збирають 
дистилят. 
Щоб гарантувати належну якість води, використовуються перевірені 
процедури та моніторинг у процесі виробництва питомої провідності та 
регулярний мікробний моніторинг. 
Умови зберігання та розподілу води для ін’єкцій повинні бути 
розроблені таким чином, щоб запобігти розмноженню мікроорганізмів та 
уникати будь-якого іншого забруднення. 
Багатоступеневі дистилятори STERIS FINN AQUA широко 
використовуються для виробництва води для ін’єкцій. [1, 2, 3, 4] 
 
 
1 – регулятор тиску; 2 – конденсатор-холодильник; 3 – теплообмінник 
камер попереднього підігріву; 4 – запірне обладнання для пару; 5 – зона 
випарювання; 6, 7, 8 – труби, 9 – теплообмінник. 
 
Рисунок 1.2 – Трьохкорпусний аквадистилятор FINN AQUA 
 
Вода надходить через регулятор тиску в конденсатор , проходить 
теплообмінники камер попереднього підігріву, а після нагрівання надходить 
в зону випаровування , що складається із системи трубок , що обігріваються 
всередині гріючою парою. Нагріта вода подається на зовнішню поверхню 
перегрітих трубок у вигляді плівки, стікає по них і нагрівається до 
температури кипіння. 
У випарнику за рахунок поверхні киплячих плівок створюється 
інтенсивний потік пари, який рухається знизу вгору зі швидкістю 20-60 м/с. 
Відцентрова сила, що виникає при цьому, забезпечує стікання крапель в 
нижню частину корпусу, притискаючи їх до стінок [5]. 
Багатоступінчасті дистилятори FINN-AQUA представлено на рисунку 
1.3 виробляють дистилят, що відповідає вимогам Американської (USP), 
Європейської (EP) і Японській Фармакопеям (JP) на воду для ін'єкцій (WFI). 
Дистилятори FINN - AQUA мають ряд особливостей, які гарантують швидку 
і безпроблемну інсталяцію і кваліфікацію, постійність і надійність процесу 
виробництва WFI упродовж усього терміну експлуатації дистилятора. 
 
Рисунок 1.3  Багатоступеневий дистилятор FINN-AQUA. 
 
Дистилятори FINN-AQUA поєднують в собі оптимальні експлуатаційні 
характеристики і надійність, понижене споживання ресурсів і мінімум часу 
на обслуговування. 
Проектування, виготовлення і експлуатаційні характеристики 
дистиляторів FINN-AQUA відповідають більшості світових стандартів. 
Запатентована FINN-AQUA технологія трифазного відділення домішок 
гарантує високу якість WFI без вмісту ендотоксинів, пірогенів і мікрочасток. 
Трьохстадійна технологія відділення домішок включає: 
- розподіл при випаровуванні методом падаючої плівки; 
- розподіл під дією сили тяжіння шляхом перенаправлення пари на 
180°; 
- розподіл під дією відцентрової сили; 
- безперервний злив відокремлених домішок; 
- злив відокремлених домішок з кожної колони. 
 
 
Рисунок 1.4 - Принцип відділення домішок у колоні установки. 
 
Унікальний метод з'єднання труб - максимальний термін експлуатації. 
Перша колонна, усі попередні нагрівачі, і обидва конденсори 
дистиляторів FINN-AQUA мають подвійну кожухотрубну конструкцію 
double - tube - sheet (DTS).  
 
 
 
Рисунок 1.5 - Дистиляційна колона установки FINN-AQUA 
 
1 - вхід дистиляту; 2 - подача пари з попередньої колони;  3 - подача 
води для живлення з попередньої колони; 4 – вихід пари    до попереднього 
нагрівача; 5 – вихід дистиляту; 7 – водача пари у наступну колону;   8 – вихід 
пірогенного концентрату; 9 – подача води у наступну колону. 
а – рух живильної води, що не змінила агрегатного стану;                       
б – внутрішня камера; в – проміжна камера; г – рух пари, що утворився          
із живильної води; д – зовнішня камера.      
 
 
Усередині колон труби розвальцьовуються до фланців, без зварювання, 
що дозволяє уникнути термо тріщин. 
Процес дистиляції FINN–AQUA: 
- концентрат, що містить усі відокремлені домішки, - пірогени і частки, 
вважається "стоком" і прямує в злив; 
- у резервуар для зберігання або розподілу потрапляє тільки чиста вода 
WFI; 
- злив виводиться окремо з кожної колони. Таким чином, в 
дистиляційному процесі FINN - AQUA виключається перенесення домішок з 
однієї стадії на іншу, гарантуючи найвищу якість отриманої води для ін'єкцій 
WFI. в подальшому очищена вода використовується для приготування 
ін’єкційних препаратів та інфузій. 
Демінералізація води зворотно-осмотичним методом здійснюється 
наступним чином: вихідна вода під тиском, що перевищує осмотичний тиск 
розчину, подається в мембранотримач, що містить 3 послідовно розміщені 
мембранні елементи. Після цього потік води через канали прокладки подачі 
вихідної води надходить на поверхню мембрани. Частина води зі значно 
зниженим вмістом солей (пермеат) транспортується через напівпроникну 
мембрану і збирається у водоймі. Залишок води (концентрату), розчинних 
солей, зважених частинок видаляється з мембранного елемента, з іншого 
боку мембрани. Для зменшення загального споживання води в установці 
зворотного осмосу організовується рециркуляція, тобто частина потоку 
концентрату повертається на вхід агрегату. 
Під час роботи установки зворотного осмосу забезпечується автоматична 
гідравлічна промивка мембранних елементів. 
Залежно від умов експлуатації та якості вихідної води через деякий час якість 
пермеату і продуктивність установки можуть знизитися при номінальних 
значеннях тиску в модулі. 
Для підтримки номінальної продуктивності установки та необхідної якості 
очищення необхідно періодично промивати елементи мембрани хімічними 
реагентами. Хімічне промивання здійснюється за допомогою спеціального 
мобільного блоку, для промивання мембран (рисунок 1.6) 
КШ-1.1-1.41 – крани шарові; Ф-1.1-1.6 – фільтри механічного очищення;    
ГФ-1.1-1.6 – мембрани осмотичні; КЛ-клапани електромагнітні. 
 
Рисунок 1.6 – Апаратурна схема системи механічного очищення води 
«Екософт МО-10''» 
 
КШ-1-30 – крани шарові; КП-1-6 – кондуктометри. 
 
Рисунок 1.7 – Апаратурна схема блоку іонообмінної фільтрації          
«Екософт ФСД-10''» 
 
 
 
КШ-1.98-1.101 – крани шарові; Н-1.2 – насос; ЗБ-1.3 ємність збірник;           
Ф-1.1 – фільтр. 
 
Рисунок 1.8 – Пересувний блок промивання мембранних елементів 
 
Для більш глибокої демінералізації воду додатково обробляють на 
фільтрі, наповненому сильнокислою катіонітом, а потім на фільтрі, 
наповненому високоосновною аніонообмінною смолою. 
На лінії подачі очищеної води в збірний бак встановлена контактна 
камера для процесу озонування. Стадія озонування в системі виробництва 
очищеної води є надзвичайно ефективним методом підтримки 
мікробіологічних показників очищеної води та додатковою стадією 
очищення від залишків органічних забруднень. 
Контактна камера являє собою ємність, оснащену перфорованими 
елементами для диспергування озоно-повітряної суміші, для процесу 
озонування. Озоно-повітряну суміш отримують за допомогою 
озоногенератора. Стиснутий кисень або попередньо кондиціонований кисень 
можна використовувати як джерело кисню для синтезу озону в спеціальних 
вентиляційних системах кондиціонування повітря. 
Після обробки води озоном наступним етапом є обробка води 
ультрафіолетом. При обробці озонованої води ультрафіолет зменшує вміст 
залишкового озону у воді та ще більше зменшує мікробіологічне 
забруднення. Використання ультрафіолету після озонування є надзвичайно 
ефективним методом отримання високоочищеної води. 
Очищена вода надходить до ємності-збірника. Ємність-збірник є дуже 
важливою складовою частиною, всієї системи. Вода очищена з ємності збірника 
за допомогою насосів та магістралей трубопроводів розподіляється на 
виробничі дільниці, частина води використовується як сировина для 
виробництва води для ін'єкцій. Система розподілення води очищеної має бути 
сконструйована в виді замкнених кілець, що забезпечують доступ до води 
очищеної у всіх точках споживання та повернення її назад у ємність. Система 
ємність-трубопроводи, повинна бути зацикленою, та не мати застійних зон. 
Виробництво води для ін’єкцій здійснюється на дистиляційному заводі 
Finn-Aqua 2900-T-6, який працює за принципом протитоку. Дистилятор 
складається з шести колон. Перша колона обігрівається технічною парою. 
Очищену воду нагрівають поступово, спочатку в конденсаторі, а потім у 
теплообмінниках, встановлених у кожній колоні, до температури технічної 
пари. Після випаровування частини води, очищеної в трубах колони, чиста пара 
конденсується і направляється в дренаж і частково в систему рециркуляції 
установки. Частина очищеної води, яка не випарувалася в першій колоні, 
використовується для живлення другої колони. Вода повторно нагрівається 
парою, що утворюється в першій колоні, і направляється в другу колону через 
теплообмінник, в якому частина енергії використовується для нагрівання 
очищеної води. Цей процес повторюється у всіх стовпцях. Вода для ін'єкцій 
надходить у конденсатор і збірний бак. Цей дистилятор має режим 
парогенератора, при якому з першої колони можна отримати чисту пару для 
стерилізації основного технологічного обладнання. Продуктивність цієї 
установки залежить від тиску води на вході, і може бути в межах 2900-5900 л / 
год. Установка оснащена системою регулярного контролю провідності. 
Система автоматичного регулювання температури дистиляту забезпечує 
надходження води для ін'єкцій перегрітою до ємності-збірника, де вона має 
зберігатись при температурі 80-95°С, що знижує енергетичні затрати на 
підтримання температури води для ін'єкцій. Вода для ін'єкцій надходить до 
ємності-збірника, що обладнаний рубашкою, для забезпечення безпечних умов 
роботи з ємністю та підтримання необхідної температури води для ін'єкцій.  
Крім системи підготовки та зберігання, невід’ємною частиною є розподіл 
води для ін’єкцій. Розподільна система являє собою замкнуте кільце, по якому 
вода циркулює за допомогою циркуляційних насосів. Крім розподільних кілець, 
система оснащена невеликим кільцем, по якому циркулює вода для ін’єкцій. , 
для запобігання утворенню застійних зон і біологічної плівки. Розподільна 
система обладнана триходовими кранами - точками забору води для 
закачування. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 АПАРАТУРНЕ ОФОРМЛЕННЯ  
  
Зробивши аналітичний огляд літератури по темі магістерської роботи і 
ознайомившись з перспективами удосконалення існуючих технологій 
виробництва води для фармакологічних потреб  я пропоную технологічний 
процес отримання очищеної води для виробництва ін’єкцій та інфузій  
скласти із наступних стадій : 
- деферизація води; 
- знесолення на іонообмінній установці; 
- пом’якшення води та очищення зворотнім осмосом; 
- знезараження води Уф – випромінюванням;  
- дистиляція води. 
Отримана вода за своєю якістю перевищує вимоги Державної фармакопеї 
України (як приклад основний показник електропровідності за вимогами 
ДФУ складає 1,1 Мікро Сіменс, а у нас досягнуто рівня 0.4 – 0.6 Мікро 
Сіменс.) Система управління якістю яка діє з 2005 року гарантує постійний 
контроль якості сировини, субстанцій, матеріалів первинної упаковки, а 
також моніторинг параметрів виробництва – приготування води, повітря, 
стан приміщень та обладнання.  
Дотримання високих вимог до культури виробництва, суворої 
технологічної дисципліни, сумлінне виконання своїх посадових обов’язків 
гарантується системою підготовки, навчання, перепідготовки та атестації 
кадрів, запровадженням єдиної системи управління персоналом. 
Контроль якості проміжної продукції на етапах виробництва та контроль 
готової продукції здійснюється в лабораторії, акредитованій 
Держстандартом. Лабораторно-виробнича база не має собі рівних серед 
виробників інфузійних розчинів, а мікробіологічна лабораторія визнана 
найкращою в Черкаській області. 
Приладова база складається з кращого обладнання та приладів провідних 
світових виробників Швейцарії, США та Німеччини, що дозволяє проводити 
як рутинні так і складні лабораторні дослідження за вимогами Європейської 
та Американської фармакопеї.  
 
2.1 Деферизація води 
 
Для фільтрації води та видалення з неї заліза та марганцю вихідна вода 
надходить у три фільтри. Як живлення фільтрів у фільтрах використовували 
бірму, яка каталізує реакцію окислення заліза і марганцю з розчиненим у воді 
киснем. Під час фільтрації розчинене у воді залізо взаємодіє на поверхні 
Бірми з розчиненим киснем. Бірма володіє каталітичними властивостями і 
прискорює процеси окислення, що сприяє випаданню його в осад у вигляді 
тривалентних оксидних сполук, які під дією адгезії затримуються в шарі 
фільтра. Грубі сполуки, що містяться у воді, утворюють плівку на поверхні 
фільтруючого матеріалу до тих пір, поки інтенсивність зчеплення не 
перевищує інтенсивність їх відриву. Якщо досягається розрахований час 
захисної дії завантаження фільтра, він автоматично вимикається і ставиться 
на прання. Промивка здійснюється шляхом промивання води з бака шляхом 
подачі води до фільтрів у зворотному напрямку. Промивна вода потрапляє в 
шар фільтра і «заплутує» його. Зважені та колоїдні частинки змиваються з 
фільтруючого матеріалу та видаляються промивною водою в дренаж. Після 
промивання та видалення зважених частинок фільтр переходить в режим 
фільтрації води. 
Нерозчинні з’єднання заліза та мангану, які утворюються у воді в 
результаті окислення, осаджуються в шарі завантаження та можуть бути 
легко відфільтровані. З метою видалення грубодисперсних, зважених та 
колоїдних забруднень (пісок, глина, окалина), перед установкою видалення 
2.2 Очищення води на Na - катіонітових установках 
 
Суть іонного обміну полягає в здатності іонообмінни матеріалів або 
іонітів поглинати з води (розчинів електроліту) позитивні або негативні 
іони в обмін на еквівалентну кількість іонів іоніту. Процес обробки води 
методом іонного обміну, в результаті якого відбувається обмін катіонів, 
називається катіонообмінним. Катіони у воді розбухають, збільшуючись 
в об'ємі. Відношення об'ємів однакових мас катіонітів в набряклому і 
повітряно-сухому стані називають коефіцієнтом набухання. Коефіцієнт 
виражається відношенням насипної щільності повітряно-сухого і 
набряклого іонітів. 
Іонний склад і ступінь набухання частинок іонообмінної смоли є 
результатом рівноваги рушійних сил у системі частинки-вода. Разом з 
невеликою часткою енергії, що виділяється внаслідок гідратації 
функціональних груп, рушійні сили виникають переважно за рахунок 
різниці концентрацій між внутрішньою набряклою частинкою зерна та 
навколишньою водою. Після різниці концентрацій протиіони 
функціональних груп намагаються покинути частинку смоли і 
проштовхнути в неї молекули води. Це викликає зсув потенціалу на 
межі розділу частинки. Міграція протиіонів і набухання смоли 
припиняються після досягнення умов мінімального запасу енергії. 
Усередині частинки накопичуються ті багатоатомні протиіони з малим 
радіусом, які пов’язані з функціональними групами з малим запасом 
енергії. Ця селективність, що лежить в основі процесу, зменшується зі 
збільшенням концентрації середовища та зменшенням ступеня 
«зшивання» іоніта. 
Енергія входження різних катіонів в катіоніт по величині їх 
динамічної активності може бути охарактеризована для однакових умов 
наступним рядом: Nа+, < NH +
4 ,< К+ < Mg2+ < Cа2+ < Al3+ < Fе3+, тобто чим 
більше заряд катіонів, тим більше їх енергія входження в катіоніт. Для 
катіонів однакової валентності енергія входження в катіоніт залежить 
від їх гідратації; що стосується енергії входження іона водню в катіоніт, 
то вона в 17 разів більше, ніж у натрію, і в 4 рази більше, ніж у кальцію. 
Основоположним чинником кінетики процесу є швидкість іонообміну 
між іонами води і омиваною частинкою смоли. Безпосередньо на 
зовнішній поверхні омиваної частинки утворюється нерухома водяна 
плівка, товщина якої залежить від швидкості потоку пом'якшуваної води 
і розмірів зерна смоли. Іон Са2+ або Мg2+, який прагне потрапити 
всередину частинки смоли, у функціональну групу, повинен 
дифундувати з води через плівку, пройти через граничну поверхню 
частинки і усередині смоли в розчині набухання спрямуватися до 
асоціації з функціональною групою. 
Швидкість обміну катіонів залежить від їх дифузії до поверхні розділу 
катіоніт — вода і визначається структурою катіоніту. При компактній 
структурі катіоніту обмін відбувається швидко і в основному на 
зовнішніх поверхнях — екстраміцелярний обмін . Проте, при цьому не 
повністю використовується сорбційна ємкість катіоніту. При пористій 
структурі катіоніту, коли розміри капілярних каналів більше діаметру 
гідратованих іонів, обмін відбувається на внутрішніх поверхнях — 
інтерміцелярний обмін. Швидкість його менша, а обмінна здатність 
катіоніту більша. Швидкості реакції обміну іонів в катіонітах і 
досягнення повної рівноваги досить великі. Навіть в пористих катіонітах 
реакція обміну Са2+, Мg2+, Nа+ на іони водню досягає 90 - 98% протягом 
долі хвилини, а рівновага встановлюється за 5 - 6 хвилин. Тому є 
допустимими великі швидкості фільтрування пом'якшуваної води через 
катіоніти. 
Кожен катіоніт володіє певною обмінною ємкістю (здатністю), що 
виражається кількістю катіонів, які катіоніт може обміняти протягом 
фільтроциклу. Обмінну ємкість катіоніту вимірюють в грам-
еквівалентах затриманих катіонів на 1 м3 катіоніту, що знаходиться в 
набряклому (робочому) стані після перебування у воді, тобто в такому 
стані, в якому катіоніт знаходиться у фільтрі. Розрізняють повну і 
робочу обмінну ємкість катіоніту.  
Натрій - катіонітовий метод застосовують для пом'якшення води із 
вмістом суспензії не більше 8 мг/л і кольоровістю не більше 30 град. 
Жорсткість води знижується при одноступінчатому натрій-катіонуванні 
до 0,05-0,1, при двоступінчатому — до 0,01 мг-екв/л. Процес Na-
катіонування описується наступним реакціями обміну: 
 
Ca[HCO ] Ca[K]
2Na[K]  3 2  2  2NaHCO
3 ; 
Mg[HCO ] Mg[K]
3 2 2
CaCl Ca[K]
2Na[K]  2  2  2NaCl ; 
MgCl Mg[K]
2 2
CaSO Ca[K]
2Na[K]  4  2  Na SO
2 4 ; 
MgSO Mg[K]
4 2
CaSiO Ca[K]
2Na[K]  3  2  Na SiO
2 3 . 
MgSiO Mg[K]
3 2
 
де [K] - нерозчинна матриця полімеру. 
Після виснаження робочої обмінної ємкості катіоніту він втрачає 
здатність пом'якшувати воду і його необхідно регенерувати. Процес 
пом'якшення води на катіонітових фільтрах складається з наступних 
послідовних операцій: фільтрування води через шар катіоніту до 
моменту досягнення жорсткості, що гранично допускається, у фільтраті 
(швидкість фільтрування в межах 10 - 25 м/год); розпушування шару 
катіоніту висхідним потоком пом'якшеної води, відпрацьованого 
регенерату або відмивних вод (інтенсивність потоку 3 - 4 л/(с-м2); 
зливання водяної подушки щоб уникнути розбавлення регенеруючого 
розчину; регенерації катіоніту за допомогою фільтрування відповідного 
розчину (швидкість фільтрування 3 - 5 м/год); відмивання катіоніту 
непом'якшеною водою (швидкість фільтрування 8 - 10 м/год). На 
регенерацію зазвичай витрачають близько 2 годин, з них на 
розпушування — 10 - 15, на фільтрування регенеруючого розчину — 25 
- 40, на відмивання - 30 - 60 хв. 
Вибір методу катіонування диктується вимогами, що пред'являються 
до пом'якшеної води, властивостями початкової води і техніко-
економічними міркуваннями.  
Для технологічної схеми виробництва води для ін’єкцій, що 
розробляється я обираю систему іонообмінного обміну (рисунок 2.1) яка 
 
 
 
 
 Рисунок 2.1 -  Система іонного обміну 
 
 
 
складається з трьох фільтрів які завантажені іонообмінною смолою Lewatit S 
1467 Na працюють безперервно. Катіоніт володіє здатністю видаляти із води 
іони Са2+ і Mg2+ та віддавати уводу еквіваленту кількість іонів Na+. 
Пом’якшуючи воду катіоніт поступово насичується іонами Са2+ і Mg2+ та 
втрачає здатність до іонного обміну. В процесі пом’якшення відбувається 
зниження загальної жорсткості води з 9,7 мг-екв/л до 0,3 мг-екв/л. 
 
 
  2.3 Очищення води методом зворотного осмосу 
 
Метод зворотного осмосу заснований на наступному явищі. Якщо в 
посудині між прісною та солоною водою встановити напівпроникний 
бар’єр, який здатний пропускати воду й утримувати гідратовані іони 
водорозчинних солей, то можна побачити, як прісна вода починає 
надходити у відсік із солоною водою. Потік чистої води обумовлений 
різницею в концентрації рідини по обидві сторони перегородки. Через 
деякий час рівень прісної води буде значно нижче рівня розчину солі. 
Різниця рівнів після постійної рівноваги характеризує осмотичний тиск 
розчиненої речовини. Процес самовільного перетікання менш 
концентрованого розчину в більш концентрований через напівпроникну 
перегородку називається осмосом. Якщо створити в розчині солі тиск, 
що перевищує осмотичний, то виникає потік молекул прісної води в 
напрямку, протилежному її природному руху, тобто вода з розчину 
починає надходити через бар’єр у прісну воду. Цей процес відомий як 
зворотний осмос. 
Напівпроникний бар’єр обраний таким чином, щоб через нього могли 
проходити молекули води, але не проходили іони солей, розчинені в 
солоній воді. Оскільки іони солі приблизно в 1,5 рази більші за 
молекули води, це цілком можливо. 
Запропоновано декілька варіантів механізму зворотного осмосу. За 
однією з них, мембрани збирають воду, яка в поверхневому шарі не має 
здатності розчиняти солі. Якщо товщина шару адсорбованих молекул 
води становить половину або більше половини діаметра пор мембрани, 
то під тиском через пори буде проходити тільки чиста вода, незважаючи 
на те, що розмір багатьох іонів менший за розмір молекули води. 
Проникненню таких іонів через пори перешкоджає оболонка утвореного 
в них гідрату. Розмір гідратних оболонок різний для різних іонів. Якщо 
товщина адсорбованого шару молекул води менше половини діаметра 
пір, то разом з водою через мембрану проникнуть розчинені речовини. 
Зворотноосмотичній обробці піддаються в основному гомогенні 
системи - дійсні розчини, в яких затримувана речовина представлена у 
вигляді молекул і іонів. Ця характерна особливість обумовлюється 
відмінностями як за типом фільтруючих середовищ, так і по величині 
тиску, під дією яких йдуть процеси. Величина пор в 
зворотноосмотичних мембранах значно менша, ніж в середовищах, що 
використовують для фільтрування, що обумовлює значні втрати напору 
при продавлюванні навіть дистильованої води. При продавлюванні 
розчину через напівпроникні мембрани виникає (практично відсутня при 
фільтруванні) додаткова протидіюча сила - різниця осмотичного тиску 
початкового розчину і фільтрату, величина якої може бути співставлена 
з величиною робочого тиску, що діє на початковий розчин. 
Якщо розчинена речовина від поверхні неідеальної напівпроникної 
мембрани не відводиться, то процес продавлювання розчину не 
припиниться, проте, концентрація розчинених речовин у фільтраті 
дорівнюватиме їх концентрації в початковому розчині. Іони в порядку 
збільшення затримання розташовуються в ряд, співпадаючий в 
основному із рядом збільшення енергії гідратації: 
Н+ < NO − − −
3  < J  < Вг  < Cl−< K+ < F− < Na+ < SO 2−
4  < Ba2+ < Са2+ < Мg2+ 
< Сd2+  
Збільшення затримки одновалентних іонів із багатокомпонентних 
розчинів порівняно з їх утриманням із бінарних розчинів добре відомо в 
практиці зворотного осмосу. Це явище, яке має велике практичне 
значення, спостерігається не тільки на плоских мембранах, а й на 
мембранах, виготовлених у вигляді порожнистих волокон. 
Схема процесу показана на рисунку 4.6. Опріснення води шляхом 
зворотного осмосу відбувається без фазових перетворень, енергія в 
основному витрачається на створення тиску вихідної води - середовища, 
практично нестисливої. 
Осмотичний тиск розчинів, близьких за складом до природних вод, 
навіть при невеликому ступені мінералізації досить високий, наприклад, 
для морської води, що містить до 3,5% солей, він становить близько 2,5 
МПа. Робочий тиск в опріснювальних установках рекомендується 
підтримувати не менше 5 МПа і навіть вище, оскільки їх продуктивність 
визначається різницею між робочим і осмотичним тиском. 
Ефективність зворотноосмотичного знесолення води залежить в 
значній мірі від питомої продуктивності мембран q м3/(м2∙добу), яка 
зв'язана із швидкістю фільтрування розчину v співвідношенням: 
                                  V = 11,6∙10−6∙q,                                                (2.1) 
і від здатності мембран затримувати яку-небудь речовину: 
                               R = 1 − Cф/С0  ,                                                                                (2.2) 
де Сф і С0 — концентрація розчинених речовин в початковій і 
фільтрованій воді. 
Швидкість фільтрування розчину через зворотноосмотичну мембрану 
пов'язана з тиском фільтрування р і величинами осмотичного тиску 
води, що знесолюється, і фільтрату залежністю: 
                                      v = k0(p − Δπ),                                                 (2.3) 
де k0 - коефіцієнт водопроникності мембрани, м/(с∙Па). Величина 
осмотичного тиску розчину залежить від природи розчиненої речовини, 
його концентрації і температури розчину, причому, із зростанням 
останніх, осмотичний тиск також збільшується. 
При зворотноосмотичному знесолюванні води із-за переважного 
перенесення розчинника через напівпроникну мембрану біля її поверхні 
збільшується концентрація розчинених речовин в порівнянні з їх 
вмістом в початковому розчині. При цьому встановлюється такий 
градієнт концентрації розчинених речовин в напірній камері апарату, 
який забезпечує динамічну рівновагу між підведенням речовин до 
мембрани і видаленням їх унаслідок конвективної і молекулярної 
дифузії. 
Компонент градієнта концентрації розчиненої речовини перпендикулярний 
до поверхні мембрани, що викликає явище, яке називається концентраційною 
поляризацією. Однак в приладах зворотного осмосу присутній компонент 
градієнта концентрації, спрямований уздовж поверхні мембран, це пов'язано 
з тим, що при русі по поверхні мембрани частина води фільтрується через неї 
і концентрація розчинених речовин в розчині збільшується. Останнє явище 
називають концентрацією розчинів. 
Ефект поляризації концентрації завжди негативний з наступних 
причин:знижується ефективний тиск внаслідок збільшення осмотичного 
тиску розчину, що визначається концентрацією саме в пограничному шарі. 
Це приводить як до зниження швидкості процесу, так і селективності 
процесу; 
 зменшується строк служби полімерних мембран, який у великій 
мірі залежить від концентрації розчиненої речовини. 
При дослідженні процесів селективної проникності мембран зазвичай 
створюють в апараті такі гідродинамічні умови, за яких практично 
виключається вплив концентраційної поляризації на основні 
характеристики мембран.  
Для трубчастих мембран зазвичай використовуються спіральні 
вкладиші, а для плоских – різні типи розподільників. Встановлено, що 
спіральні вкладиші збільшують коефіцієнт масообміну в трубчастих 
мембранах у 4 - 10 разів. 
Аналіз даних про вплив температури на проникність і селективність 
мембран показує, що спочатку з підвищенням температури проникність 
зростає обернено пропорційно в'язкості речовини. Потім крива G = f (t) 
починає відхилятися від цієї закономірності, проникність зменшується і 
при температурі 85 0С падає до нуля. Цей ефект можна пояснити лише 
усадкою та повною усадкою пор мембрани в процесі структурування 
полімеру, що закінчується при заданій температурі. Вибірковість 
мембран при підвищенні температури спочатку зростає, потім 
залишається приблизно постійною. 
В результаті дії високого тиску на полімерний матеріал мембран 
спостерігається значна залишкова поляризація. Усадка структури 
мембрани з часом зменшує проникність і підвищує селективність. 
Практично режим проникності і вибірковості встановлюється через 5 - 6 
годин роботи установки. 
Відмінною особливістю систем зворотного осмосу є простота 
конструкції та експлуатації. Це призводить до бажання використовувати 
зворотний осмос для опріснення морських і солонуватих вод, видалення 
з води деяких органічних домішок і поверхнево-активних речовин, 
глибокої очистки промислових стічних вод і природно забруднених вод. 
У деяких випадках дуже ефективним є поєднання зворотного осмосу з 
іншими процесами. Таким чином, при вмісті солі у вихідній воді 0,9 - 1,0 
г/л, установки зворотного осмосу можна використовувати як попередній 
етап перед іонообмінними фільтрами. Використання такої схеми для 
очищення додаткової живильної води знижує витрати опрісненої води 
на 26%, а осмос сольових розчинів – на 50%. 
Для технології що розробляється я обираю установку зворотнього 
осмосу Швейцарского виробництва яка представлена на рисунку 2.2 
 
 
 
 
       Рисунок 2.2 -  Установка зворотного осмосу 
 
 
 
2.4 Знезараження води   УФ – випромінюванням 
 
Пом’якшенна та знесоленна вода в кількості 40 м3/годину поступає на 
станцію знезараження  ультрафіолетової обробки .  
Для інтенсифікації процесу ультрафіолетового очищення води я 
пропоную установити в технологічній схемі  систему ультрафіолетового 
знезараження  Pallas AQUALINE ES-110. Це сучасна система за допомогою 
ультрафіолетових ламп, які знаходиться в карцевих чохлах, для захисту ламп 
від води, з коректировкою по дозуванню, знезаражує воду яка проходить 
крізь установку. Середній коефіцієнт  ефективності установки складає 99,9 %  
Основні характеристики системи ультрафіолетового знезараження  
Pallas AQUALINE ES-110 ( рисунок 2.4 ): 
- висока доза УФ – опромінювання 10,0 м3/час (300 Дж/см2) якої 
достатньо для дезактивації багатьох мікроорганізмів; 
- фізичний метод знезараження не потребує додаткових хімічних 
реагентів тим самим не утворює стічних вод; 
- корпус виготовлено з нержавіючої сталі; 
- камера виконана з високочистого кварца та має підвищену стійкість до 
утворення відкладень та руйнування; 
- довгий строк ефективної роботи складає до 9000 годин; 
- має панель  управління. 
Комплектація ультрафіолетового знезаражувача складається з 
корпусу з нержавіючої сталі, п’ятьох ультрафіолетових 
випромінювачів  в чохлах з кварцового скла. Температура води яка 
буде поступати на знезараження повинна складати 5-40°С, тиск 0,2 
МПа, напруга 220 В, 50Гц. 
Після ультрафіолетового випромінювання (УФВ) особливо чиста вода 
перевірялася на мікробіологічну чистоту в мікробіологічній лабораторії. 
 
Рисунок 2.4 - Вузол ультрафіолетового знезараження 
 
2.5 Очищення води для ін’єкцій на дистиляційній установці 
 
Після знезараження  на УФ - установці вода поступає на відділення 
дистиляції де на установці FINN-AQUA виробництва США  отримують воду 
для ін’єкцій (рисунок 2.5) 
 
   
 Рисунок 2.5 - Установка дистиляційна 
Виробництво води для ін’єкцій здійснюється на дистиляційному заводі 
Finn-Aqua 2900-T-6, який працює за принципом протитоку. Дистилятор 
складається з шести колон. Перша колона обігрівається технічною парою. 
Очищену воду нагрівають поступово, спочатку в конденсаторі, а потім у 
теплообмінниках, встановлених у кожній колоні, до температури технічної 
пари. Після випаровування частини води, очищеної в трубах колони, чиста пара 
конденсується і направляється в дренаж і частково в систему рециркуляції 
установки. Частина очищеної води, яка не випарувалася в першій колоні, 
використовується для живлення другої колони. Вода повторно нагрівається 
парою, що утворюється в першій колоні, і направляється в другу колону через 
теплообмінник, в якому частина енергії використовується для нагрівання 
очищеної води. Цей процес повторюється у всіх стовпцях. Вода для ін'єкцій 
надходить у конденсатор і збірний бак. Цей дистилятор має режим 
парогенератора, при якому з першої колони можна отримати чисту пару для 
стерилізації основного технологічного обладнання. Продуктивність цієї 
установки залежить від тиску води на вході, і може бути в межах 2900-5900 л / 
год. Установка оснащена системою регулярного контролю провідності. 
Система автоматичного регулювання температури дистиляту забезпечує 
надходження перегрітої води для ін’єкцій у збірну ємність, де вона повинна 
зберігатися при температурі 80-95 °С, що зменшує витрати енергії на 
підтримання температури води для ін’єкцій. Вода для ін’єкцій надходить у 
збірний бак, обладнаний сорочкою для забезпечення безпечних умов роботи з 
резервуаром та підтримки необхідної температури води для ін’єкцій. 
Крім системи підготовки та зберігання, невід’ємною частиною є розподіл 
води для ін’єкцій. Розподільна система являє собою замкнуте кільце, по якому 
вода циркулює за допомогою циркуляційних насосів. Крім розподільних кілець, 
система оснащена невеликим кільцем, по якому циркулює вода для ін’єкцій. , 
для запобігання утворенню застійних зон і біологічної плівки. Розподільна 
система обладнана триходовими кранами - точками забору води для 
закачування. 
Переглянувши всі стадії виробництва води для ін’єкцій та обрав 
обладнання я пропоную  технологічну схему яку представлено на рисунку 2.5  
2.5 Технологічна схема отримання води для ін’єкцій 
 
3 РОЗРАХУНОК ОСНОВНИХ АПАРАТІВ 
 
 
В при підготовці води для ін’єкцій вона послідовно проходить стадії 
очищення від заліза, фільтрації, пом’якшення, знесолення і знезараження 
ультрафіолетовоми випромінями, заключна стадія дистиляції. 
Розраховуємо кількість води, яку необхідно подати на очищення, щоб 
забезпечити продуктивність установки 400 дм3/годину . 
Крім води, що подається на очищення, вода ще тратиться на 
промивання установки знезалізнення, промивання іонообмінних фільтрів та 
приготування регенераційного розчину, розпушування іонітів та промивання 
звротноосмотичної установки. 
 
3.1 Розрахунок та вибір основного технологічного обладнання 
 
3.1.1 Розрахунок установки для видалення заліза 
Схема установки включає в себе вентилятор, градирню, контактний 
резервуар, насос і напірний фільтр. 
Дані для розрахунку: 
- продуктивність по очищуваній воді – 65,64 м3/годину; 
- вміст у воді заліза складає 1,97 ≈ 2 мг/дм3. 
Для видалення вільної вуглекислоти із води використовують аерацію 
на вентиляційній градирні: 
Необхідна площа вентиляційної градирні визначається за формулою: 
 
Q
год
Fгр. =  ,                                                  (3.1) 
Ф
де Qгод – втирати води, що поступає на очищення, м3/год.; 
     Ф – питомі витрати води на 1 м3 площі вентиляційної градирні (для 
насадки із кілець Рашига 60 м3/год.) [ 8 ]. 
 
65,64
Fгр. =  = 1,09 ≈ 1,1 м2. 
60
 
Висота шару насадки із кілець Рашига за умови лужності води 7 мг-
екв/дм3 приймається hкр = 4 м [  8  ]. 
Продуктивність вентилятора градирні визначається за формулою: 
 
Qвент = Qгод∙Q0 ,                                               (3.2) 
де Q0 – необхідна продуктивність вентилятора на 1 м3 очищаємої води. 
Як правило приймається 10 м3 [ 8  ]. 
 
Qвент = 65,64∙10 = 656,4 м3/годину. 
 
Напір, що розвивається вентилятором визначається за формулою: 
 
hвент. = hкр∙30 = 4∙30 = 120 мм вод. ст.                           (3.3) 
 
Ємкість для контактного резервуару визначається за формулою: 
 
Q  t
W = год.  ,                                                 (3.4) 
60
де t – час перебування води в контактному резервуарі (30 – 40 хв.) [ 8 ]. 
 
65,64 30
W =  = 32,82 ≈ 33 м3. 
60
 
Розмір контактного резервуару об’ємом 33 м3 за умови глибини води в 
ньому 2м 4,06х4,06 м. 
Для завантаження напірних фільтрів використано бірм та кварцовий 
пісок гранулометричним складом 0,6 – 2,26 мм та 2 – 3 мм відповідно за 
умови висоти фільтруючого шару відповідно 1000 мм. 
За умови швидкості фільтрування 10 м/год. необхідна площа фільтрації 
складе: 
 
65,64
Fфіл. =  = 6,56 ≈ 7 м2. 
10
 
Приймаємо два робочих фільтра (один резервний) серійного 
виробництва діаметром 3,4 м  та площею кожний 9,07 м2. 
Тривалість циклу фільтрування повинна бути не менше ніж 12 годин. 
 
3.1.2 Розрахунок установки для пом’якшення води 
 
Дані для розрахунку: 
- продуктивність по воді – 40,00 м3/годину; 
- загальна жорсткість вихідної води – 8,4 мг-екв./дм3; 
- допустима жорсткість пом’якшеної води не більше 0,7 мг-екв./дм3; 
- повна обмінна здатність катіоніту 1500 – 1800 г-екв./м3. 
Розрахунок ведемо для одноступінчастої Na – катіонітової установки. 
Добове число циклів фільтрування визначається за формулою-: 
 
T
n  =  ,                                                    (3.5) 
t  t
1
де Т – тривалість роботи катіонітової установки на протязі доби, годин; 
     t – корисна тривалість одного циклу фільтрування, годин 
(приймається від 10 до 22 годин) [ 8 ]; 
     t1 – тривалість операцій, що супроводжують регенерацію 
катіонітового фільтру, годин (приймається 1,5 години) [ 8 ]. 
 
24
n  =  = 1,7 = 2. 
12 1,5
 
Основною характеристикою іонообмінних матеріалів є повна обмінна 
здатність. Для Lewatit S 1467 Na Еповн = 1600 – 1800 г-екв/м3. 
Робоча обмінна здатність Na – катіоніту розраховується за формулою: 
Е Na
роб.  = αе∙βNa∙Еповн. – 0,5∙qпит.∙Ж0                                (3.6) 
де αе – коефіцієнт ефективності регенерації катіоніту (при Дс = 300 αе = 
0,9) [ 8 ]; 
     βNa – коефіцієнт, що враховує зниження обмінної ємкості катіоніту 
по Са2+ і Mg2+ за рахунок часткового затримання іонів Na+ [ 8 ]; 
     qпит – питомі витрати води на відмивання катіоніту в м3 на 1 м3 
катіоніту (приймається 4 – 5 м3); 
    Ж0 – загальна жорсткість вихідної води, г-екв/м3. 
Так як у вихідній воді міститься 5 мг/дм3 іонів натрію, то при 
перерахунку в мг-екв/дм3 величина концентрації Na+ буде: 
 
Na  5
СNa =  =  = 0,22 мг-екв/дм3. 
M 23
Na
 
Відношення С2
Na/Ж0 = 0,222/8,4 ≈ 0,03, відповідно βNa = 0,9 [ 8 ]. 
Таким чином: 
 
Е Na
роб.  = 0,9∙0,9∙1700 – 0,5∙5∙8,4 = 1377 г-екв/м3. 
 
Необхідний об’єм катіоніту розраховуємо за формулою: 
 
Q Ж
lддо 0 65,64 8,4
Wкат =  =  = 0,2 м3 .                             (3.7) 
Na
n E 2 1377
роб
 
Висоту катіонітового завантаження приймаємо hК = 0,8 м. 
Допустима швидкість фільтрування через фільтр при 5 мг-екв/дм3 < Ж0 
< 10мг-екв/дм3 є рівною 25м/годину [ 8 ]. 
 
Швидкість фільтрування визначається за формулою: 
 
Na ENa
роб  h
υрозр  = K  ,                     (3.8) 
T Ж  0,02 ЕNa d2
роб 80  (lnЖ  lnЖ )
M 0 0 доп
де d80 – 80% калібр катіонітового завантаження, мм; 
     Ждоп – допустима жорсткість пом’якшеної води, мг-екв/дм3; 
     
 ТМ – тривалість міжрегенераційного циклу, годин; 
 
24
ТМ =  − (tзр + tрег + tвідм)                                     (3.9) 
2
де tзр – тривалість часу зрихлення катіоніту (0,25 год. = 15 хв.) ; 
     tрег – тривалість регенерації катіоніту (0,42 год. = 25 хв.); 
     tвідм – тривалість відмивання катіоніту (0,83 год. = 50 хв.) . 
Відповідно: 
 
24
ТМ =  − (0,25 + 0,42 + 0,83) = 10,5 годин. 
2
 
1377 0,8
υ Na
розр  =  = 7,7 м/год. < 25 м/год. 
10,5 8,4  0,02 1377 0,8  (ln 8,4  ln 0,7)
 
Необхідна сумарна робоча площа Na – катіонітових фільтрів: 
 
Q
F доб
Na =                               (3.10) 
Na
υ (T  n(t  t  t ))
розр зр рег выдм
65,64
FNa =  = 0,5 м3. 
7,7(24  2(0,25  0,42  0,83))
 
Приймаємо два робочих фільтри діаметром 0,8 м та площею f = 0,5 м2 і 
один резервний тих же розмірів. Розміри фільтрів: діаметр 0,8 м; висота 
1800м. 
 
Витрати повареної солі Gс на одну регенерацію кожного фільтру: 
E Na
роб  h Д  f
Gс = K с  ,                                           (3.11) 
1000
 
1377  0,8 300  0,5
Gс =  = 165 кг. 
1000
 
Розрахуємо розміри розчинника солі. Корисна ємкість по солі серійно 
виготовляємого розчинника солі 240 кг [ 8 ]. 
Відповідно вистачить одного робочого розчинника та одного 
резервного. 
Об’єм розчину солі, що пропускається через шар гравію для очищення 
від забруднень: 
 
G  q
c pc
Wpc =  ,                                              (3.12) 
n 1211
де qрс – кількість води для розчинення 1 кг солі (10 дм3) [  8  ]; 
 1211 – об’ємна вага 24%-го розчину солі, кг/м3. 
 
165 10
Wpc =  = 0,68 м3. 
2 1211
 
Швидкість фільтрації розчину солі через гравійні шари за умови площі 
розчинника солі fс = 0,4 м2 складе: 
 
υс = Wpc∙fс = 0,68:0,4 = 1,7 м/годину < 6м/годину, тобто менше гранично 
допустимої. 
Корисний об’єм кожного розчинника солі приймається на 35 – 40% 
більше розрахованої кількості солі, т.б. 
 
165
Wc =  = 0,068 м3. 
2 1211
Звідси висота корисного об’єму кожного розчинника солі hс = 0,068:0,4 
= 0,17 м за умови повної висоти корпусу 1 м. 
 
3.1.3 Розрахунок установки знесолення води 
 
Дані для розрахунку : 
кількість очищаємої води    40 м3/добу; 
початкова концентрація солей, моль/л. 0,4; 
кінцева концентрація солей, моль/л.  0,01; 
густина очищаємої води    998,2 кг/м3; 
динамічна в’язкість очищаємої води  0,914∙10-6 м2/с; 
тип мембран      МГА 90; 
 
3.1.3.1 Вибір робочої температури , типу мембрани та перепаду тиску 
через мембран 
З підвищенням температури розділяє мого розчину селективність 
мембран змінюється мало, а питома продуктивність збільшується в першому 
наближенні обернено пропорційно до в’язкості пермеату. Але з підвищенням 
температури зростає швидкість гідролізу полімерних мембран та 
скорочується строк їх служби. Враховуючи це, а також те, що використання 
теплообмінників ускладнює робить більш дорогим процес, процес очистки 
води будемо проводити за звичайних умов оточуючого середовища – т.б. 
температурі 20 0С. 
Зі збільшенням перепаду тиску на мембрані збільшується рушійна сила 
зворотного осмосу і збільшується питома продуктивність мембран. Але коли 
полімерні мембрани високого тиску піддають герметизації, яка при 
певному тиску може нейтралізувати ефект, пов'язаний з підвищенням 
продуктивності мембран (в залежності від структури мембран). Крім того, 
при високому тиску мембрани стають більш забрудненими зваженими 
частинками, присутніми в розчині. Практика показує, що в умовах тривалого 
використання полімерних плоских мембран оптимальний перепад тиску 
становить 5 - 6 МПа. 
При виборі мембрани ми керуємося тим, що вона повинна мати 
максимальну питому продуктивність із вибірковістю, що забезпечує 
відповідність вимогам до якості пермеату. Крім того, мембрана повинна мати 
високу хімічну стійкість до розділюваного розчину. 
При роботі на нейтральних розчинах найбільше розповсюдження 
отримали ацетат целюлозні мембрани, які характеризуються гарними розділяючи 
ми властивостями. Оскільки розділяємий розчин має рН = 7, то вибираємо 
ацетатцелюозну мембрану МГА – 90. Мембрана має селективність 99,1% по 
іонам Са2+та 99,9% по іонам Mg2+ при рН розчину 6 та тиску 4,12 МПа [ 8 ]. 
 
 
3.1.3.2 Розрахунок робочої поверхні мембран 
 
Питома продуктивність мембран по воді при розділенні зворотним 
осмосом з урахуванням того, що концентрація солей у очищає мій воді не 
перевищує 0,4 моль/л та в першому наближенні можна знехтувати впливом 
концентраційної поляризації, а також прийнявши те , що осмотичний тиск 
пермеату дуже малий (α2 = 0), можна розрахувати за формулою: 
 
G = G0(1 – α1/Δp) ,                                        (3.13) 
де G  – продуктивність мембрани по воді, кг/(м2
0 ∙с). 
Згідно графіка  на  рисунку  11.2 [ 8 ] знаходимо,  що  α1 = 0,0058 МПа;  
α2 = 0,023 МПа. 
Питома продуктивність на вході розділяємого розчину в апараті 
зворотного осмосу та на виході є рівною: 
 
Gп = 3,0∙10-3(1 – 0,023/5) = 2,98∙10-3 кг/(м2∙с), 
G  = 3,0∙10-3
к (1 – 0,0058/5) = 2,99∙10-3 кг/(м2∙с). 
В першому наближенні приймаємо, що середня питома продуктивність 
мембран може бути виражена як середня арифметична величина. 
 
Gсер = (2,89 + 2,99)/2 = 2,985∙10-3 кг/(м2∙с). 
 
Тоді робоча поверхня мембран складе: 
 
F = Lр / Gсер = 0,35 / 2,985∙10-3 = 117 м2 ,                        (3.14) 
де Lр = 0,46(1 – 4-1/0,991) = 0,35 кг/с – питома продуктивність очищаємої 
води через мембрану МГА – 90, кг/с. 
 
3.1.3.3 Вибір апарату та визначення його основних характеристик 
Серед мембранних апаратів найбільше розповсюдження отримали апарати з 
фільтруючими рулонними елементами. Серед них найбільш перспективними є 
апарати, кожний модуль яких складається з декількох сумісно навитих рулонних 
фільтруючих елементів (РФЕ). Така конструкція дозволяє зменшити гідравлічний 
опір дренажу потоку пермеату завдяки тому, що шлях, який проходить пермеат в 
дренажі є обернено пропорційною до сумісно навитих РФЕ. Виберемо апарат з РФЕ 
типу ЭРО – Э – 6,5/900. 
Основні характеристики апарату: 
довжина рулонного модуля lм, м                   0,9; 
довжина пакету lп, м                    0,95; 
ширина пакету bп, м                    0,83; 
 
висота напірного каналу, що дорівнює товщині 
сітки сепаратора с, м                  5∙10-4; 
товщина дренажної сітки д, м     3∙10-4; 
товщина підложки  -4
1, м      1∙10 ; 
товщина мембрани 2, м      1∙10-4; 
число елементів в модулі n                         5. 
Визначимо параметри апарату, що необхідні для розрахунку. 
Поверхня мембран в одному елементі визначається формулою 2∙lп∙bп. 
враховуючи, що частина поверхні використовується для склеювання пакетів  
                 
(приблизно 0,05 м) і не приймає участі в процесі фільтрації, робочу поверхню 
мембран в одному елементі Fе визначимо із співвідношення: 
 
Fе = 2(lп – 0,05)∙(bп - 2∙0,05) = 2(0,95 – 0,05)∙(0,83 – 0,1) = 1,315 м2 .    (3.15) 
 
Робоча поверхня мембран в одному модулі Fм рівна : 
 
Fм = Fe∙ne = 1,315∙5 = 6,57 м2 .                                   (3.16) 
 
Приймаємо, що апарат складається з чотирьох модулів. Тоді робоча 
поверхня мембран в апараті: 
 
Fа = Fм∙4 = 26,71∙≈ 27 м2 .                                        (3.17) 
 
Переріз апарату, по якому проходить розділяємий розчин : 
 
Sпер = ne∙c(ln -= 0,05) = 5∙5∙10-4∙0,9 = 2,25∙10-3 м2.               (3.18) 
Загальне число апаратів в мембранній установці: 
n = F / Fa = 60 / 27 = 2.                                     (3.19) 
 
3.1.3.4 Розрахунок  селективності мембран 
Селективність мембран розраховуємо за формулою: 
 
lg ((1 - ) / ) = U / 2,3∙ + lg ((1 - ) / I) ,                         (3.20) 
де U – швидкість руху розчину у напрямку до мембрани, що викликана 
відведенням пермеату; 
     - коефіцієнт масовіддачі розчиненої речовини від поверхні 
мембрани до ядра потоку розділяємого розчину. 
 
Коефіцієнт масовіддачі  визначимо із дифузійного критерію 
Нуссельта. Під час розрахунку будемо вважати канал, по якому рухається 
розділяємий розчин пустотілим, т.б. не будемо брати до уваги вплив на 
масообмін сепаруючої сітки. 
Проведемо розрахунки при середніх значеннях робочих параметрів 
установки. 
Середня питома продуктивність 2,985∙10-3 кг/(м2∙с), середня 
концентрація: 
 
(0,04 + 0,0001)/2 = 0,02 % (мас.). 
 
Середня лінійна швидкість руху розділяємого розчину в каналах 
мембранних паратів: 
 
 = (п + к) / 2 = ((Lп / (ρп∙Sc∙n) + Lк / (ρк∙Sc n)) / 2 .           (3.21) 
     
 = ((0,46 / (0,9167∙2,25∙10-3∙5) + 0,11 / (0,9124∙2,25∙10-3∙5)) / 2 = 0,114 м/с. 
 
Значення густини та необхідні для послідуючих розрахунків значення 
коефіцієнтів кінематичної в’язкості та дифузії знаходимо, користуючись 
даними [ 8 , стор. 346].  
Визначимо режим руху розчину. Еквівалентний діаметр кільцевого 
каналу: 
 
Dе = 2∙с = 2∙5∙10-4 = 1∙10-3 м.                              (3.22) 
Критерій Рейнольдса: 
 
Re = 0,114∙1∙10-3 / (0,934∙10-6) = 122. 
 
Таким чином в апаратах ламінарний режим протікання розділяємого 
розчину. Для знаходження середнього за довжиною каналу значення 
критерію Нуссельта  у випадку ламінарного потоку в щілинах та кільцевих 
каналах можна знайти за критеріальним рівнянням: 
 
Nu = 1,67∙Re0,34∙(Pr)0,33∙(de / l) ,                            (3.23) 
де Pr =  / D – дифузійний критерій Прандтля; 
    l,67 – довжина каналу, що дорівнює ширині пакету. 
Підставивши значення знайдемо: 
 
Pr = 0,934∙10-6 / 1,281∙10-9) = 729. 
Nu = 1,67∙1220,34∙7290,33(1∙10-3 / 0,83) = 10,25. 
 
Коефіцієнт масовіддачі: 
 
 = Nu∙D / de = 10,25∙1,281∙10-3(1∙10-3 / 0,83) = 1,31∙10-5  м/с.     (3.24) 
 
Поперечний потік: 
 
U = G / ρ = 2,25∙10-3 / 998,2 = 2,254∙10-6 м/с.                 (3.25) 
 
Розрахуємо спостерігаєму селективність за формулою (6.20). 
lg ((1 - ) / ) = 2,254∙10-6 / 2,3∙1,31∙10-5 + lg((1 – 0,91) / 0,91), 
Звідки  = 0,946. Спостерігаєма селективність мембрани більша ніж 
задана за характеристикою. Тому тип апарату та мембрани МГА – 90 обрано 
правильно. 
3.1.3.5 Розрахунок гідравлічного опору апарату 
Тиск стоврюємий насосом Δрн витрачається на створення перепаду 
робочого тиску через мембрану Δр, подолання гідравлічного опору потоку 
розділяємого розчину в апараті Δра і потоку пермеату в дренажах Δрд, а 
також на компенсацію втрат тиску на тертя та місцеві опори в трубопроводах 
та апаратурі Δрв і підйом розчину на певну геометричну висоту Δрг: 
 
Δрн = Δр + Δра + Δрд + Δрв + Δрг.                               (3.26) 
 
Останньою складаючою в установках зворотного осмосу можна 
знехтувати із-за її малого значення у порівнянні з іншими. Втрати на тертя та 
місцеві опори в трубопроводах та арматурі залежить від компоновки апаратів 
та використаної арматури. Для практичних розрахунків можна вважати, що 
Δрв складає 10% від Δра. Таким чином, вираз (6.26) буде мати вигляд: 
 
Δрн = Δр + Δра + Δрд + 0,1Δрв.                              (3.27) 
 
Гідравлічний опір при протіканні рідини в каналах, утворених сітками 
– сепараторами та дренажним шаром, можна визначити за формулами: 
 
Δра = Δрпк∙1 .                                         (3.28) 
Δрд = Δрпк∙2 ,                                         (3.29) 
де Δрпк – гідравлічний опір пустотілих каналів; 
1 і 2 – коефіцієнти, що залежать від виду се паруючої сітки та 
дренажного м матеріалу (1 = 5 – 10, 2 = 100 – 200). Для рулонних модулів за 
експериментальними даними 1 = 5,6. 
Значення Δрпк визначають на основі загального виразу: 
 
 
l ρ ω2
Δрпк =    .                                     (3.30) 
d 2
e
За умови ламінарного режиму  протікання в рідини в щілинних каналах 
 = 96 / Re. Тоді : 
 
Δрпк = 48ρl / d 2
e .                                      (6.31) 
 
Розрахуємо Δра. Розчин протікає від першої до останньої секції в 
каналах кільцевого перерізу вздовж осі апаратів. Загальна довжина каналів 
дорівнює добутку числа секцій, числа модулів в апараті та довжини шляху в 
модулі, що дорівнює ширині мембранного пакету: l = 5∙2∙0,83 = 8,3 м. 
Оскільки швидкість, густина та в’язкість розділяємого розчину мало 
змінюється від першої до останньої секції, підставимо в формулу (6.30) 
середньоарифметичні значення цих параметрів на вході в першу чергу 
секцію і на виході із останньої: 
 
Δрпк = 48∙0,934∙10-6∙938,2∙8,3∙0,114 / (1∙10-6) = 39799 Па 
 
Δра  = 39799∙5,6 = 222874 Па. 
 
Розрахуємо Δрд. Пермеат проходить по каналах, що утворені 
дренажним шаром, причому його швидкість змінюється від нуля на 
зовнішній поверхні елементу (спіралі) до максимального значення при  вході 
в пермеатовідвідну трубку. Загальна довжина каналу є рівною довжині 
пакету, а ширина – пакету за винятком частин, які використані для 
склеювання. 
Оскільки дренажний матеріал характеризується значно більш крупним 
порами, чим матеріал підложки, його опір в багато разів менше, і можна 
вважати, що пермеат протікає тільки по каналу, утвореному дренажною 
сіткою (д =3∙10-4 м).  
Еквівалентний  діаметр  (в перерахунку на пустотілий канал) є рівним : 
de = 2д = 6∙10-4 м. 
Перепад тиску в довільному перерізі на участку нескінченно малої 
довжини для пустотілого каналу складе: 
 
dp = 48∙∙∙d∙l / d 2
e  .                                     (3.32) 
 
Швидкість у довільному перерізі пов’язана з довжиною каналу 
наступним чином: 
 
G  2(b  2  0,05)  l 2 G  l
 = п  =  ,                          (6.33) 
ρ(b  2  0,05)  δ ρ  δ
п д д
 
де bп - 2∙0,05 – ширина каналу, що являє собою ширину мембранного 
пакету за винятком частини, яка використовується для склеювання пакетів: 
2(bп - 2∙0,05)∙l – робоча поверхня мембрани від зовнішньої поверхні спіралі 
до довільного перерізу на відстані l; вираз (bп - 2∙0,05)∙д – площа 
поперечного перерізу каналу. 
Підставивши вираз (6.32) у співвідношення (3.33): 
νρ2Gl νGl
dp = 48 dl = 96 . 
2 2
d ρδ d δ
e д e д
 
Враховуючи, що д = de / 2, отримаємо: 
 
dp = 192∙∙G∙l∙dl / d 3
e . 
 
Проінтегруємо ліву частину від 0 до Δрпк, а праву – від 0 до (lп – 0,05): 
 
 
νG (l  0,05) 2 νG(l  0,05) 2
Δрпк = 192  п   = 96 п                   (3.34) 
3 3
d 2 d
e e
 
Проведемо розрахунок за формулою (3.34), використовуючи 
середньоарифметичне значення питомої продуктивності мембран: 
 
Gсер = (Gп + Gк) / 2 = (2,98∙10-3 + 2,99∙10-3) / 2 = 2,985∙10-3 кг/(м2∙с); 
Δрпк = 96∙0,9∙10-6∙2,285∙10-3(0,95 – 0,05)2 / (6∙10-4)3 = 740 Па. 
 
Приймаємо 2 = 150. Тоді Δрд = 740∙150 = 111000 Па. 
Визначимо тиск, який повинен розвивати насос : 
 
Δрн = 5∙106 + 0,223∙106 + 0,111∙106 + 0,1∙0,223∙106 = 5,36∙106 Па. 
 
Напір насоса (при густині вихідного розчину ρп): 
Н = Δр 6
н  / (ρп∙g) = 5,36∙10  / (998,2∙9,81) = 547 м. 
 
Згідно розрахунку вибираємо центробіжний живильний 
багатоступінчасий насос марки ПЭ 150-53 з наступними основними 
характеристиками: Q = 0,49 м3/с;  Н = 580 м; n = 50 с-1;  н = 0,7;  Nн = 305 
кВт. 
 
3.1.4 Розрахунок установки знезараження води бактерицидним 
випромінюванням 
 
Основними факторами, що впливають на процес знезараження води 
бактерицидним випромінюванням, є :  
- бактерицидний потік від джерел випромінювання; 
- поглинання випромінювання водою; 
- опір бактерій дії бактерицидного випромінювання. 
В залежності від способу розміщення джерел установки для 
знезараження води випромінюванням ділять на два основних типи : із не 
зануреними та із зануреними джерелами бактерицидного випромінювання. 
Для водопровідних джерел середньої продуктивності з подачею води 
30 – 150 м3/годину рекомендована установка ОВ – АКХ – 1 із зануреними 
джерелами випромінювання . 
Розраховуємо бактерицидний потік джерел випромінювання за 
формулою: 
 
P
Q α  k  lg
год
P
Fб = − 0  ,                                      (3.35) 
1563,4  η  η
p 0
де Qгод – витрати води на знезараження, м3/годину; 
     α – коефіцієнт поглинання випромінювання водою (для підземних 
вод 0,1 см-1)  [  8  ]; 
     k – коефіцієнт опору бактерій, що піддаються випромінюванню 
(2500 мквт∙с/см2; 
     Р0 – кількість бактерій в 1 л води, або колі – індекс води до 
опромінення (Р0 = 1000); 
     Р – кількість бактерій в 1 л води , або колі – індекс води після 
опромінення (Р ≤ 3); 
     ηр – коефіцієнт використання бактерицидного потоку (для занурених 
джерел 0,9) [ 8  ]; 
     η0 - коефіцієнт використання бактерицидного випромінювання, що 
залежить від товщини шару води, фізико – хімічних показників та 
конструктивного типу установки ( приймається рівним 0,9). 
50 0,1 2500  (3)
Fб = −  = 29,62 Вт. 
1563,4 0,9 0,9
Необхідна кількість ламп складе: 
 
n = Fб : Fл ,                                                   (3.36) 
де Fл – розрахований бактерицидний потік лампи після 4500 – 5000 
годин горіння, Вт. 
Величина Fл приймається у відповідності до характеристики ламп. Для 
ламп типу ПРК – 7 Fл = 35 Вт. Відповідно n = 29,62 : 35 = 0,84 ≈ 1шт. 
Таким чином може бути прийнято дві установки (одна запасна) типу 
ОВ - 1П – РКС, які обладнані однією ультрафіолетова лампа в  кварцовому 
чехлі лампою ПРК - 5 кожна. 
Витрати електроенергії для знезараження води  розраховуємо за формулою: 
 
N  n
S =  ,                                                     (3.37) 
Q
год
де Nn – потужність, що споживається однією лампою (Nn = 1000), Вт  
1000  2
S =  = 40 Вт. 
50
Втрати напору в установці розраховуються за формулою: 
 
h = 0,000022∙m∙Q 2
1                                           (3.38) 
де m – кількість камер в одній секції установки; 
     Q1 – розрахована кількість води через одну установку, м3/годину. 
 
h = 0,000022∙1∙252 = 0,014 м. 
 
3.1.5 Розрахунок  дистиляційної установки 
 
 
У адіабатних, або безповерхневих, випарниках вода нагрівається в підігрівачі  без кипіння і 
далі вводиться в камеру випаровування. Тут вона частково випаровується, завдяки підтриманню в 
камері значень тиску більш низького, ніж тиск насичення при температурі води, що надходить в 
камеру. Такі випарники, особливо в багатоступеневому виконанні, виключно широко поширені в 
теплоенергетичних установках, де пар для опріснювальної установки надходить з котла або з 
відбору від турбіни. 
Витрати тепла в одноступінчастих випарниках: 
1
q0  r2 mc(t p  t зв ),                                                 (3.39) 

де m – коефіцієнт подачі живильної води, рівний відношенню її витрати до продуктивності 
опріснювача; с – теплоємність солоної води; tзв – температура солоної води; ƞ – коефіцієнт 
збереження тепла, що враховує його втрати через корпус і ізоляцію випарника. 
         Для найбільш поширеного в вакуумних випарниках абсолютного тиску р2=0,07 ат, r2 = 575 
ккал/кг, m = 2, t = 39o
p C, c = 0,94, t  o
з.в.=28 C и  ƞ=0,99 отримаємо. 
1
q0  [57530,94(39 28)]  697ккал / кг.        
0,99
Для випарників надлишкового тиску характерні значення P2 = 1,2 ат, r2=537 ккал/кг, m=2, 
tp=105,4oC, ƞ = 0,98 отримаємо  
1
q0  [537 2 0,94(105,4 28)]  697ккал / кг  
0,98
Очевидно, яким би складним не був опріснювач, для отримання 1 кг дистиляційної води 
необхідно передати через поверхні нагріву кількість тепла q0, яка дорівнює різніці ентальпій 
вторинної пари й солоної води, а також кількість тепла, що втрачається з розсолом: 
q0  [(i2  iз.в.)  (ip  iз.в. )],                                          (3.40) 
де i2 – ентальпія вторинної пари. Якщо випаровування відбувається в декількох ступенях з різним 
тиском, то повинно бути прийнято середньозважене значення i2; 
iсв – ентальпія вхідної солоної води (iз.в.  cа.в. tз.в.) ; 
ip – ентальпія розсолу (ip  c p  t p ) ; 
ɛ– коефіцієнт продувания (  m1) . 
Для визначення ізв слід враховувати, що зі збільшенням концентрації теплоємність розсолу 
зменшується, а температура кипіння tp збільшується [4;5]. 
У всіх випадках регенерації тепла вторинної пари (а іноді й розсолу) витрати тепла ззовні 
зменшується на величину, що дорівнює кількості регенерованого тепла. Введенням поняття 
«ступінь регенерації», яке визначається як відношення qp / q0 = ρ, можна записати дійсні витрати 
тепла ззовні в загальному вигляді 
                            q  (1 )q0  ,                                                        (3.41) 
Величину qp або  ρ для кожної схеми визначити простіше, ніж загальні витрати тепла з 
рівняння теплового балансу. 
В цьому випадку: 
q p  mc(tп.в  t з.в ) ,                                                       (3.42) 
 
де tнв – температура живильної води на виході з конденсатора. 
Для вакуумного випарника 
q p  3 0,94(33 28) 14,1ккал / кг;  
14,1
   0,023;  
612
q  (10,023) 612  599ккал / кг.  
Питомі витрати гріючої пари на випарник  
q
dн                                                               (3.43) 
i1  ik
де і1 – ентальпія гріючої пари; іk – ентальпія конденсата, що відводиться з випарника або 
охолоджувача конденсата,  якщо такий існує в установці. 
В першому прикладі dн = 1,02…1,04, в другому – 1,15…1.25 кг дистильованої води на 1 кг 
гріючої пари. Величина, зворотня до dн, називається коефіцієнтом продуктивности μ  і дорівнює, 
відповідно,  0,96…0,98 і 0,80…0,87 кг дистильованої води на 1 кг гріючої пари. 
При температурі води 39оС згідно даним [4] на лінії насичення тиск пари складає 0,07 
бар = 7∙103 Па, питома теплота пароутворення дорівнює Q = 2409 кДж/кг, а густина пари дорівнює 
ρ = 0,049 кг/м3. Оскільки проектований дистилятор повинен працювати в стаціонарному режимі, 
це означає, що тиск в ньому має підтримуватися практично на незмінному. Цей режим може бути 
досягнутий за умови, що швидкість пароутворення дорівнює продуктивності насоса, який видаляє 
пару з дистилятора. З огляду на це, потужність насоса може визначити кількість тепла за одиницю 
часу, яке необхідно виділити в об’ємі води, щоб забезпечити її випаровування з заданою 
швидкістю. 
Згідно залежності швидкості відкачування пари насосом НВЗ-500 із замкнутого об’єму від 
тиску в ньому продуктивність насосу складає Vн = 0,45 м3 пари за секунду можна просто 
розрахувати швидкість випаровування, яка дорівнює швидкості дистиляції. 
D  Vн  0,049 0,45  2,2 102
 кг∙с-1=79,2 кг∙год -1.        (3.44) 
За такої швидкості дистиляції максимальна продуктивність установки дорівнюватиме 
приблизно 600 кг дистиляту на добу (в сонячний день). 
Необхідна корисна потужність для дистиляції визначеного об’єму води дорівнює: 
W  = Q∙D = 2,41∙106∙2,2∙10-2
d  = 53∙103 Вт                        (3.45) 
З одного метра площі поверхні, перпендикулярної до сонячного випромінювання можна 
отримати потік енергії P = 800…1000 Вт/м2.  
Тоді загальна площа дистилятора Sd, що сприймає сонячне випромінювання з урахуваннм 
ККД дистилятора повинна складати: 
Sd = Wd/(P∙η) = 5,3∙104 /(800∙0,8) = 83 м2.                        (3.46) 
Потужність Wк, що витрачається на нагрів потоку води D в сонячних колекторах, дорівнює 
                W  = cD (t – t )= 4190∙ 2,2∙10-2
к k 0 ∙18 = 1,66∙103 Вт,              (3.47) 
де с – питома теплоємність води. 
 В такому разі загальна площа сонячних колекторів Sк, що забезпечать нагрів води в 
зазначеному діапазоні температур, визначається як 
                            Sк = Wк/(P∙η) = 1,66∙103 /(800∙0,8) = 2,6 м2.                    (3.48) 
Іншим шляхом побудови установки для опріснення води є адіабатне випаровування води з 
вільної поверхні. 
Закономірності випаровування води з вільної поверхні визначаються 
фізичними умовами на межі розділу двох фаз: повітря - вода. Інтенсивність 
випаровування J, кг/(м2∙год) води при невеликих відхиленнях значень тиску у 
порівнянні з барометричним можна обчислювати за наближеною формулою 
Дальтона: 
                                                  J = c (pн – рп),                                       (3.49) 
де с – коефіцієнт випаровування, що враховує швидкість V (м/с) 
повітря і його напрямок біля поверхні води, що випаровується. 
Різниця рн – рп  є потенціалом випаровування, який визначається за 
формулою 
                            рн – рп = Δt (65 – 0,0006 рп).                                (3.50) 
Підставивши значення рн - рп  в формулу Дальтона, отримаємо 
J = c∙Δt∙ (6,5 – 0,0006рп)                                  (3.51) 
В цій формулі визначальним параметром інтенсивності випаровування 
J води є  Δt. При паралельному напрямі повітряного потоку до випаровуваної 
водної поверхні і його температурі в діапазоні 60…250°С коефіцієнт с 
наближено дорівнює 
c = 0,00017 + 0,00013 v 
При направленні потоку повітря перпендикулярно до поверхні води 
інтенсивність випаровування подвоюється. Більш точні значення коефіцієнта 
с можна отримати при обліку тепло- і масообмінних критеріїв подібності і 
швидкості дифузії пари в повітрі. 
Коефіцієнт с дорівнює: 
        c = 0,00017 + 0,00013∙2 = 0,00043. 
Інтенсивність випаровування води J 
J = 0,00043∙45∙(65 - 0,0006∙25 500) = 0,95 кг/(м2∙год). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ  
 
Однією з головних цінностей будь-якої фармацевтичної компанії є 
відповідальність перед споживачами за якість продукції. Тому 
фармацевтичні компанії щорічно інвестують в нові технології, постійно 
оптимізують виробничі процеси та системи. 
Відомо, що якість інфузійних розчинів - це якість води, на якій вони 
виготовлені. Тому підготовці води у фармакологічному виробництві 
відводиться дуже важлива роль. Очисна споруда забезпечує очищення води 
від попередньої обробки (очищення заліза, фільтрація, пом’якшення, 
опріснення та знезараження в ультрафіолетовому світлі) до завершального 
етапу підготовки води для ін’єкцій у зворотному осмосі та FINN-AQUA. 
Крім води, що подається на очищення та підготовку для випуску 
готового продукту ін’єкцій та інфузій попередньо очищена вода 
використовується на промивання установки знезалізнення, промивання 
іонообмінних фільтрів та приготування регенераційного розчину, 
розпушування іонітів та промивання звротноосмотичної установки. 
Ультрафіолетове знезараження води успішно використовується 
протягом багатьох років без будь-яких негативних наслідків. З усіх існуючих 
методів знезараження води УФ-випромінювання вважається одним з 
найбільш ефективних, економічних, швидких і безпечних. 
Мембранний метод (зворотний осмос) рідких систем забезпечує 
цілеспрямований перенесення необхідних організму речовин із зовнішнього 
середовища в клітину, і навпаки. 
Метод дистиляції відбувається на заводі FINN-AQUA, виготовленому в 
США. Багатоступеневі дистилятори FINN-AQUA виробляють дистиляти, які 
відповідають вимогам американської (USP), Європейської (EP) та Японської 
фармакопеї (JP) до води для ін’єкцій (WFI). 
 вода для ін’єкцій (ВДІ) – вода яка використовується виключно у 
технологічних процесах, які безпосередньо пов’язані із лікарськими засобами 
(кінцева обробка при митті флаконів, миття та санітарна обробка робочого 
обладнання у «чистих» зонах, промивка продуктових ліній тощо). 
 
5.1 Дослідження ринку та забезпечення випуску продукції  
 
Розроблену технологію отримання води для ін’єкцій  я пропоную 
розмістити на фармакологічному підприємстві міста Черкаси. На сьогодні 
підприємство « ЮРІЯ-ФАРМ» є провідним виробником інфузійних розчинів 
не лише в Україні але і в СНД. Корпорація поставляє лікувально-
профілактичним установам більше 100 позицій інфузійних розчинів, 
оригінальних інфузійних препаратів, антибіотиків, антисептиків, препаратів 
для перентерального харчування, протитуберкульозних засобів. Асортимент 
продукції налічує більше 40 найменувань препаратів. Щорічно компанія 
випускає більше 60 міліонів одиниць продукції. 
Продукція корпорації представлена в Росії, Молдові, Казахстані, 
Таджикістані, Киргизтані, Туркменістані, Грузії, В’єтнамі, Італії та інших 
країнах. Планується вихів на ринки Азіатсько-тихоокеанського регіону, 
Африки і Південної Америки.  
Відділення по підготовці та очищенню води  для ін’єкцій та інфузій 
планується розмістити на території корпорації «Юрія-Фарм» що 
дозволить задовольнити потреби в знесоленій воді і знизити залежність від 
сторонніх підприємств та дасть змогу  постійно контролювати якість 
знесоленої води. 
З урахуванням всіх потреб для виробництва ін’єкцій та інфузій 
відділення підготовки води для ін’єкцій виробляє 400 дм3/годину 
спеціально   підготовленої  та очищеної води і води для ін’єкцій. 
 
5.2. Маркетинг – план  
 
Вимоги до якості води, що використовується у фармацевтичному 
виробництві, постійно зростають, тому раніше використовувані методи 
отримання очищеної води та води для ін’єкцій дають воду, що не 
відповідає чинним вимогам нормативних документів. 
Особливої уваги вимагає один з основних показників якості очищеної 
води та води для ін’єкцій – мікробіологічна чистота. Відповідність якості 
води цьому показнику на всіх ділянках підготовки, зберігання та розподілу 
води є необхідною умовою, можливістю її використання. Недотримання води 
призводить до великої матеріальної шкоди, а саме: використання всієї води, 
очищення всієї системи водопідготовки, просте виробництво під час 
виконання цих робіт, а в разі забруднення втрати будуть ще більшими. 
Найгірше те, що вихід на ринок, який не відповідає стандартам якості, може 
бути загрозою для здоров’я та життя людей. Використання стадії озонування 
у виробництві очищеної води, дозволяє отримувати очищену воду із 
заданими показниками мікробіологічного забруднення, при необхідності 
вдається досягти 100% бактерицидного ефекту. 
Очищена вода служить основним джерелом для приготування розчинів 
інфузій та ін’єкцій для корпорації «Юрія-Фарм» м.Черкаси. 
Збут продукції відбувається за схемою: 
Цех знесоленої води     Відділення дистиляції      Споживач. 
 
5.3. Виробничий план підприємства 
 
Враховуючи досвід експлуатації систем підготовки води та вимоги :        
Вода очищена – вода якість якої відповідає вимогам СП-08.03-070 та  
вода для ін'єкцій – вода якість якої відповідає вимогам СП-08.03-069  
Технологічний процес отримання очищеної води для виробництва ін’єкцій та 
інфузій  складається із наступних стадій : 
- аерація води; 
- деферизація води; 
- фільтрація води; 
- пом’якшення води та очищення зворотнім осмосом; 
- знезараження води Уф – випромінюванням та озонуванням 
-   дистиляція води 
Отримана вода за своєю якістю перевищує вимоги Державної фармакопеї 
України (як приклад основний показник електропровідності за вимогами 
ДФУ складає 1,1 Мікро Сіменс, а у нас досягнуто рівня 0.4 – 0.6 Мікро 
Сіменс.) Система управління якістю яка діє з 2005 року гарантує постійний 
контроль якості сировини, субстанцій, матеріалів первинної упаковки, а 
також моніторинг параметрів виробництва – приготування води, повітря, 
стан приміщень та обладнання.  
Дотримання високих вимог до культури виробництва, суворої 
технологічної дисципліни, сумлінне виконання своїх посадових обов’язків 
гарантується системою підготовки, навчання, перепідготовки та атестації 
кадрів, запровадженням єдиної системи управління персоналом. 
Контроль якості проміжної продукції на етапах виробництва та контроль 
готової продукції здійснюється в лабораторії, акредитованій 
Держстандартом. Лабораторно-виробнича база не має собі рівних серед 
виробників інфузійних розчинів, а мікробіологічна лабораторія визнана 
найкращою в Черкаській області. 
Інструментальна база складається з найкращого обладнання та приладів 
від провідних світових виробників Швейцарії, США та Німеччини, що 
дозволяє проводити як планові, так і комплексні лабораторні дослідження 
відповідно до вимог Європейської та Американської Фармакопеї.  
 
5.3.1 Режим роботи цеху 
Цех підготовки  води для ін’єкцій  працює за режимом з безперервною 
робочою неділею в три зміни по 8 годин. Кількість бригад визначається за 
формулою: 
П = 24/tзм + 1,                                                (5.1) 
де tзм - тривалість зміни, годин. 
Отримуємо:  
П = 24/8 + 1=4 бригади. 
 
Тривалість оберту змін визначаємо за формулою: 
Т = Па,                                                    (5.2) 
де а - число робочих днів у зміні протягом тижня. 
Тоді: 
Т = 42 = 8 днів. 
 
Виходячи з отриманих розрахунків складаємо графік виходу бригад, 
який наведений у таблиці 5.1. 
 
Таблиця 5.1- Графік виходу бригад 
Бригади Числа місяця 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 
1 А А - В В В В - С С С С - - А 
2 С С С С - - А А А А - В В В В 
3 В В В - С С С С - - А А А А - 
4  - А А А А - В В В В - С С С 
 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 
1 А А А - В В В В - С С С С - - 
2 - С С С с - - А А А А - В В В 
3 В В В В - С С С С - - А А А А 
 С - - А А А А - В В В В - С С 
4 
Буквами у графіку позначені А - перша зміна, час роботи з 7.00 до 
15.30 годин; В - друга зміна, час роботи з 15.30 до 24.00 годин; С - третя 
зміна, час роботи з 24.00 до 7.00 годин. 
 
 
 
 
 
5.3.2 Фонд часу роботи обладнання 
 
Календарний фонд - це максимально можливий фонд часу 
роботи обладнання на рік. Тобто: 
 
Рк = 36524 = 8760 годин. 
 
Номінальний фонд часу роботи обладнання в залежності від 
встановленого режиму виробництва визначається за формулою: 
 
Рд = 365пр,                                                            (5.3) 
де пр - кількість годин роботи обладнання на 
добу.  
Для встановленого режиму. 
Рд = 36524 = 8760 год. 
Ефективний фонд часу дорівнює дійсному фонду за мінусом 
технологічних зупинок на ремонт, який проводиться у робочий час і 
визначається за формулою: 
 
Fеф=FдТрем − То,                                             (5.4) 
де Трем - загальна тривалість зупинок обладнання по всіх видах 
ремонту протягом року, годин; 
То - тривалість зупинок технологічного характеру за рік, 
годин.  
Приймаємо Трем = 456 год., а То - 24 годин.  
Отримуємо: 
 
Реф= 8760 − 456 − 24=8280 годин. 
 
 
5.3.3 Розрахунок і побудова графіку ППР обладнання 
 
Згідно з ремонтними нормативами, які регламентують час роботи 
обладнання між ремонтами будуємо графік планово-попереджувальних 
ремонтів, враховуючи те, що за рік повинен проводитися один капітальний 
ремонт і декілька поточних. 
Отримані дані щодо часу роботи обладнання заносимо до таблиць 5.2 і 5.3. 
 
Таблиця 5.2 - Річний графік ППР обладнання цеху  
 
 Нормативи часу Умовні  
 позначення 
роботи між Річна 
 ремонту та їх 
Найменування ремонтами/ час виконання по тривалість 
обладнання кварталам 
зупинки на ремонт зупинок, годин 
    
Кап.рем, Поточ.рем 
1 2 3 4 
годин. годин. 
Фільтри        
видалення заліза 133140 / 72 4380 / 24 Пт К 96 
        
Градирня 17280 / 48 4380 / 24 Пт К 72 
Механічний        
фільтр 8760 / 48 4380 / 24 К Пт 72 
 
 
 
 
 
 
 
Кінець таблиці 5.2 
Na -        
катіонітовий 133140 / 72 4380 / 24 Пт к 96 
Фільтр 
Зворотноосмо-        
тична установка 17280 / 48 4380 / 24 К Пт 72 
Аніонітовий        
 
фільтр 8760 / 48 4380 / 24 Пт К 72 
Установка         
Знезараження  
133140 / 72 4380 / 24 Пт К 96 
УФВ 
Насоси 133140 / 72 4380 / 24 Пт   К 96 
Ємкісне 8760 / 48 4380 / 24 П  К  96 
обладнання т 
 
Таблиця 5.3 – Ефективний фонд часу роботи обладнання 
Затрати часу Дні Години 
365 8760 
Календарних днів 
  
Ремонт: -   
15 360 
капітальний -   
 4  96 
поточний - 
1 24 
технологічний 
345 8280 
Ефективний фонд робочого часу 
обладнання 
 
5.3.4 Розрахунок виробничої потужності 
Виробнича потужність цеху визначається продуктивністю основної 
дільниці, що визначається продуктивністю основного агрегату, а виробнича 
потужність виробництва - виробничою потужністю цеху. 
Для безперервного процесу розрахунок виробничої потужності 
проводиться за формулою: 
 
N = Q·n·Tеф  / Кв   ,                                                                               (5.5) 
де Q - продуктивність агрегату за годину;  
n - кількість агрегатів; 
Теф - ефективний фонд часу роботи обладнання;  
Кв - витратний коефіцієнт. 
 
N = 40,8·1·8280 / 1,1 = 301090,909 м3/рік. 
 
5.3.5 Розрахунок вартості основних фондів 
 
Далі проводимо розрахунок вартості основних фондів, до яких належать 
вартість будівель та вартість обладнання. Розрахунок вартості будівель 
наведено у таблиці 5.4. 
 Таблиця 5.4 — Розрахунок вартості будівель 
 Вартість буді- Вар- Вартість Вар-  
 вельних робіт, тість оздоблюваль- тість Повна 
Найменуван- грн. робіт, них робіт робіт. вартість. 
ня грн . за 1 м2 повної будівель, 
будівель 1 м2, Сума, опале Елек. всього площі, грн. 
 грн. грн. ння робо- , грн. 
ти м3 
Виробничі 223 115603 0,8 0,67 1,47 7620,49 1163652,4 
Допоміжні 192 2 1,16 0,68 1,84 8 276415,84, 
Побутові 141 27379 1,32 0,44 1,76 2623,84 380312,64 
З2а гальна вартість 4688,64 1820380,8 
Розрахунок вартос3т7і 5о6б2ладнання приведений у таблиці 5.5. 
4 
 
 
Таблиця 5.5 - Розрахунок вартості обладнання 
 
5.4 Штати і фонд заробітної плати персоналу  
 
5.4.1 Баланс часу роботи 
Баланс робочого часу визначає кількість днів, які повинен 
відпрацювати один середньосписочний робітник за рік в залежності від 
прийнятого у проекті режиму роботи цеху та тривалості робочої зміни. 
Для безперервних виробництв з 8-годинною робочою зміною баланс 
роботи часу одного робітника в днях за рік складає: 
1) Календарний фонд - 365 днів; 
2) Вихідні та святкові дні-91 день; 
3) Дійсний фонд часу роботи 274 дні; 
4) Неявки на роботу: 
- відпустка - 24 дні;  
- хвороба - 7 днів; 
- виконання державних обов'язків - 1 день; 
Разом невиходів - 32 дні; 
5) Ефективний фонд робочого часу одного робітника - 242 дні. 
Змінообіг становить 16 днів, тобто робітник працює 12 днів по 8 годин 
і має 4 вихідні. 
 
11.4.2 Визначення кількості працюючих 
 
Розрахунок кількості робітників проводиться за явочними списками. Для 
переходу від явочної до облікової кількості необхідно зіставити кількість днів 
роботи цеху з часом роботи окремого робітника за рік. 
При безперервній роботі цеху кількість днів роботи за рік становить 365 днів, 
баланс часу роботи одного робітника - 242 дні, коефіцієнт переходу від явочної до 
облікової кількості робітників становить: 
 
365:242 = 1,5. 
 
Різниця між обліковою і явочною кількістю робітників становить 
додаткову кількість для підміни в графіку змінності роботи та заміні при неявці 
в зв'язку з хворобою, відпусткою тощо. Порядок розрахунку кількості працюючих 
та фонду їх зарплати наводиться в таблиці 5.6 . 
 
 
5.4.3 Розрахунки фонду зарплати робітників 
 
Розрахунки фонду оплати праці робітників основних виробництв і 
допоміжних робітників наводяться окремо, оскільки заробітна плата (з 
нарахуванням) робітників основних виробництв при розрахунку собівартості 
продукції включається в окрему статтю, а допоміжних робітників у цехові 
витрати і обслуговування та обслуговування обладнання. Допоміжні 
працівники діляться на групи: 
- робітники по обслуговуванню технологічного процесу (КВПіА, 
лаборанти) - зарплата цієї групи включається в кошторис цехових витрат; 
- робітники з нагляду за технологічним обладнанням (ремонтні 
бригади, чергові слюсарі, електрики, наладчики, їх заробітна плата входить 
до кошторису витрат на технічне обслуговування та експлуатацію 
обладнання); 
- робітники з поточного ремонту технологічного обладнання (ремонтні 
бригади з проведення поточних ремонтів цехами) - заробітна плата входить 
до складу витрат на поточний ремонт устаткування окремо не враховується. 
Розрахунки фонду оплати праці робітників проводяться на основі 
діючих тарифних умов, чисельності основних і допоміжних робітників і 
фонду часу. Результати розрахунків наведено в таблиці 5.6. 
 
Таблиця 5.6 - Розрахунки чисельності робітників та фонду заробітної плати. 
 
Розрахунки фонду заробітної плати адміністративного персоналу 
проводяться на основі діючих тарифних умов та фонду часу. Результати 
розрахунків наведено в таблиці 5.7. 
Таблиця 5.7 - Розрахунок штату і фонду заробітної плати 
адміністративного персоналу 
 
Посада Катего- Чисель Посадо Річний Додатко Разом 
рія пра- ність вий фонд ва річний фонд 
цівників оклад зарплат зарплата зарплати, 
и, , грн. 
грн. грн. 
1 2 3 4 5 6 7 
Начальник       
цеху ІТП 1 13200 158400 7800 109440 
 
 
 
 
 
 
Кінець таблиці 5.7 
1 2 3 4 5 6 7 
       
Механік ІТП 1 12800 153600 5500 219600 
Інженер-       
хімік ІТП 1 12400 148800 4300 200400 
Інженер-       
мікробіолог ІТП 1 12400 148800 4300 200400 
Всього 1440240 
 
 
5.5 Розрахунок собівартості продукції 
 
Розрахунки собівартості виробництва включають: 
1. Вивчення річної потреби в сировині, матеріалах, енергії; 
2. Розрахунки вартості електроенергії, води та пари; 
3. Розрахунки вартості обладнання та амортизаційних витрат; 
4. Кошторис цехових витрат основних виробничих цехів; 
5. Кошторис витрат на утримання та експлуатацію обладнання; 
6. Складання калькуляції собівартості виробництва продукції та 
визначення її ціни. 
 
5.5.1 Розрахунок вартості електроенергії, води та пари 
 
Розрахунки проводяться у відповідності з встановленими в 
технологічній частиш нормами витрат сировини, матеріалів, палива, енергії 
та у відповідності з прийнятим обсягом виробництва. Закупівельні ціни 
взяті за даними підприємства. 
Потреби в силовій енергії розраховуємо за формулою: 
Есил =N·Т·К·КФ,                                               (5.6) 
де N — потужність використовуємого обладнання, кВт; 
Т - час роботи обладнання, год/рік; 
К - коефіцієнт навантаження обладнання за потужністю, К=0,7; 
Кф - коефіцієнт, який враховує косинус фі, Кф=0,95. 
 
Есил= 75·8280·0,7·0,95 = 412965 кВт/год. 
 
Потреба в електроенергії для освітлення визначаються за формулою : 
 
Еосв. = (Т·S·а·К·1,02·1,05) / 1000,                                   (5.7) 
де Т - період штучного освітлення в годинах в залежності від району 
розміщення установи становить 3000 год;  
S - площа освітлення; 
а - потужність світильників на 1 м2 поверхні (8 - 15 Вт);  
1,02 - коефіцієнт, який враховує втрати в мережах;  
1,05 - коефіцієнт чергового освітлення. 
Еосв. = (3000·324·8·0,8·1,02·1,05)/1000 = 6662,5 кВт. 
 
Загальні потреби в електроенергії визначаються за формулою: 
 
Е = Есил + Еосв                                                  (5.8) 
Е = 412965 + 6662,5 = 413627,5 кВт/рік. 
Ціна за 1 кВт/год складає 0,7 грн. 
Вос = Е·Ц = 413627,5·0,7 = 289539,25 грн/рік. 
 
Витрати на опалення розраховуються в залежності від опалюємої виробничої 
площі та вартості, ціни за 1 м2 опалюваної площі: 
 
Воп = S·Ц,                                                       (5.9) 
 
де S — опалюєма виробнича площа, м2; 
Ц - оплата за 1 м2 площі в сезон опалення. 
Сім місяців з періоду року припадає на сезон опалення. 
 
Воп = 1012·7,85=7944,2 грн. 
 
Витрати на опалення становлять 7944,2 грн. 
 
5.5.2 Розрахунок амортизаційних відрахувань 
 
Розрахунок амортизації виконується лише від вартості будівель та 
обладнання, які відносяться до основного виробництва. Розрахунок 
амортизації приведено у таблиці 5.8. 
 
 Таблиця 5.8 - Амортизація обладнання, будівель і споруд 
Перелік основних Вартість осн. Норма Сума амортизації, 
фондів фондів, грн аморт.,% грн. 
Виробничі будівлі 1820380,8 5 91019,04 
Обладнання 520075,02 15 78011,25 
Всього   169030,29 
 
 
 
 
5.5.3 Кошторис цехових витрат 
 
Кошторис цехових витрат складається на основі попередніх 
розрахунків та заноситься у таблицю 5.9. 
 
Таблиця 11.9 - Цехові витрати 
 
 
5.5.4 Кошторис витрат на утримання та експлуатацію обладнання 
 
Кошторис складається на основі попередніх розрахунків та заноситься 
у таблицю 5.10. 
Таблиця 5.10 - Утримання та експлуатація обладнання 
 
Статті витрат № Сума, грн Примітки 
Утримання і витрати: 1   
а)зарплата робітників по нагляду і   
обслуговуванню обладнання 324000 з табл.11.6 
б)відрахування на соц. страхування 121500 37,5% від ЗП 
в)допоміжні матеріали 156082,51 30% від варт. 
обладнання 
Разом:  601582,51  
Поточний ремонт обладнання і тр. засобів: 2   
а)зарплата робітників по ремонту 252000  
б)нарахування на зарплату 94500 37,5% від 2а 
в)послуги РМУ, зап. деталі тощо 15602,25 3% варт, 
облад 
Разом:  362102,25  
Амортизація виробничого обладнання та 3   
61239,92 табл.. 11.5 
апаратури 
Разом по кошторису  1024924,68  
 
 
5.5.5 Калькуляція собівартості продукції 
 
Розрахунки витрат на виробництво продукції використовуються на весь 
обсяг продукції підприємства по статтях калькуляції. Калькуляція 
собівартості заноситься в таблицю 5.11. 
 
 
 
 
 
 
 
Таблиця 5.11 - Калькуляція собівартості очищеної води 
Од. Ціна за Витрати на добову Витрати на 
вимі один., продуктивність, т одиницю (1 м3) 
ру грн Кільк. Сума, грн Кількість Сума, грн 
      
т. 15,0 67,61 1014,15 1,35 20,86 
т. 1426,7 0,09 128,4 0,093 132,25 
т. 23,0 0,78 17,9 0,78 17,9 
      
      
т. 12000 0,55 6600 0,0005 6 
т. 6667 1,4 9333,8 0,001 6,66 
т. 1575 3 78,75 0,0025 3,94 
   17173  187,61 
кВт 0,70 1253 877,1 1,04 0,73 
Гкал 78,35 105,18 8240,85 0,088 6,87 
   26290,95  24,2 
грн   5404,63258 1 960,6606 
грн   838,69 1 0,83 
грн   2970,8 1 2,48 
грн   4095,57 1 3,41 
грн   59432,53 1 1188,6506 
 
 
 
 
 
 
 
ВИСНОВКИ 
 
В кваліфікаційній роботі магістра  було розроблено технологічну схему  
та паратурне оформлення підготовки води для ін’єкцій продуктивністю 400 
дм3 / годину.  
У ході роботи були розглянуті існуючі технології виробництва води 
для ін’єкцій. Вибір технологічної схеми очищеної води та води для 
ін'єкцій був економічно обґрунтованим. 
Розрахунок процесу видалення заліза, мембранного та 
іонообмінного очищення води, процесу знезараження води 
ультрафіолетовим випромінюванням, розрахунок матеріального балансу 
та вибір основного та допоміжного обладнання технологічної схеми. 
У процесі виконання магістерської кваліфікаційної роботи 
розроблено технологічну схему, проведено аналіз різноманітних приладів 
та підібрано обладнання, що відповідає європейським стандартам та 
нормам Державної фармакопеї України (ДФУ). 
  Розглянуто питання потенційної небезпеки на робочому місці 
працівника відділення водопідготовки для ін'єкцій та розроблено основні 
заходи з охорони праці. 
В розділі економічні розрахунки розраховано собівартість очищеної 
води для ін’єкцій яка склала 1188,6506 грн. за м3 .