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El proceso de purificación de agua

La pureza del agua es extremadamente importante en la industria farmacéutica y bioquímica, Las partículas disueltas o en suspensión, los compuestos orgánicos, las impurezas y otros contaminantes impiden utilizar agua corriente en aplicaciones de laboratorio e investigación científica. Se utilizan parámetros como la resistividad, la conductividad, el tamaño de partículas y la concentración de microorganismos para determinar la calidad del agua y, en consecuencia, especificar los usos previstos para el agua. Algunas aplicaciones toleran la presencia de determinadas impurezas en el agua, pero otras, como la cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC) exigen eliminar la mayoría de los contaminantes.

 

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Contaminantes

El agua es un excelente disolvente y puede obtenerse en prácticamente cualquier lugar de la Tierra. Esta propiedad hace que esté expuesta a todo tipo de contaminación.

 

  • Partículas: el cieno y los sedimentos pueden eliminarse haciendo pasar el agua por filtros de 10 a 20 micras (o menos en caso necesario).

  • Microorganismos: los agentes bacterianos constituyen un verdadero reto para los sistemas de purificación de agua. Su velocidad de crecimiento, tamaño y resistencia exigen un diseño eficaz (detección, retirada del agua de entrada, inhibición del crecimiento, etc.). Las bacterias se miden en unidades de formación de colonias por milímetro y pueden eliminarse mediante desinfectantes. Como resultado, sus secrecciones y fragmentos celulares deben eliminarse también para evitar la contaminación.

  • Endotoxinas, pirógenos, ácido ribonucleico y desoxirribonucleico: fragmentos celulares y derivados bacteriales. Nocivos para los cultivos de tejidos. Pueden detectarse con una prueba LAL (limus amoebocyte lysate).

  • Elementos inorgánicos disueltos: incluyen fosfatos, nitratos, calcio y magnesio, dióxido de cargono, silicatos, hierro, cloro, flúor y cualquier otro producto químico natural o artificial debido a la exposición al entorno. La conductividad eléctrica (μSiemens/cm) se utiliza para supervisar altas concentraciones de iones, y la resistividad (miliohmios/cm) se utiliza para identificar los iones presentes en pequeñas concentraciones. Estos contaminantes influyen en la dureza del agua y su alcalinidad/acidez.

  • Elementos orgánicos disueltos: pesticidas, restos o fragmentos de plantas y animales. Se utilizan analizadores de carbono orgánico total (TOC) para medir el CO2 que emiten los organismos sujetos a oxidación. El agua libre de materia orgánica se utiliza principalmente en aplicaciones en las que se realiza un análisis de sustancias orgánicas, como cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC), cromatografía y espectrometría de masa).


Las aplicaciones científicas exigen eliminar determinados tipos de contaminantes. Por otro lado, la producción de productos farmacéuticos exige, en la mayoría de los casos, la eliminación casi total de impurezas (los organismos normativos locales/internacionales o los estándares específicos determinan los criterios). 

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Proceso de purificación

Existen distintos métodos que se emplean habitualmente en la purificación de agua. Su efectividad depende del tipo de contaminante tratado y del tipo de aplicación en la que se va a utilizar el agua:

  • Filtrado: este proceso puede consitir en cualquiera de los siguientes:
    • Filtrado grueso: también llamado filtrado de partículas, puede utilizar desde un filtro de arena de 1 mm hasta un filtro de cartucho de 1 micra.

    • Microfiltrado: utiliza dispositivos de 1 a 0,1 micras para filtrar las bacterias. Una implementación habitual de esta técnica se encuentra en el proceso de elaboración de cerveza.

    • Ultrafiltrado: elimina pirógenos, endotoxinas y fragmentos de ADN y ADR.

    • Ósmosis inversa (OI): la ósmosis inversa es el grado más refinado de filtrado de líquidos. En lugar de un filtro, se utiliza un material poroso que actúa como tamiz unidireccional para separar partículas de tamaño molecular.

  • Destilación: el método de purificación más antiguo. Es un método asequible, pero no puede utilizarse para un proceso bajo demanda. El agua debe destilarse y, a continuación, almacenarse para usarse después, con lo que puede volver a contaminarse si no se almacena correctamente.

  • Adsorción de carbono activado: funciona como un imán para el cloro y los compuestos orgánicos.

  • Radiación ultravioleta: con una longitud de onda determinada, permite esterilizar las bacterias y descomponer otros microorganismos.

  • Desionización: también llamada intercambio de iones, se utiliza para producir agua purificada bajo demanda haciéndola pasar a través de capas de resina. La resina con carga negativa (catiónica) elimina los iones positivos, mientras que la resina con carga positiva (aniónica) elimina los iones negativos. La supervisión y el mantenimiento continuo de los cartuchos produce el agua más pura.

 

 

Esterilización con agua caliente

Los equipos de purificación de agua se pueden esterilizar con agua caliente combinando adecuadamente el tiempo de exposición y la temperatura. Un uso significativo de este proceso es la desactivación de microbios viables. Es importante mencionar que la reducción de endotoxinas no se logra como resultado directo del proceso de esterilización con agua caliente.


Según el origen del agua, las condiciones operativas del sistema y los procedimientos de funcionamiento y mantenimiento del usuario final, pueden ser necesarios procedimientos de limpieza química convencional.


La esterilización por agua caliente implica la inclusión de intercambiadores de calor en un sistema de limpieza in situ (CIP) tradicional para calentar y enfriar gradualmente el agua que circula a través del sistema de membranas de ósmosis inversa. Los fabricantes de membranas suelen exigir una velocidad de calentamiento y enfriamiento controlada para proteger la membrana de daños irreversibles y garantizar el funcionamiento a largo plazo del sistema.


Una secuencia de esterilización con agua caliente común consta de las fases siguientes:


  • Inicialización (comprobación de condiciones).
  • Calentamiento.
  • Retención.
  • Enfriamiento.

 

Por lo tanto, el sistema de control debe aportar flexibilidad en la forma de conseguir el control preciso y repetido del entorno de esterilización, e incluir las funciones siguientes:


  • Preciso control de lazo con programación de perfiles de puntos de consigna.
  • Control secuencial para esterilización.
  • Mensajes de operario en pantalla.
  • Control de bomba activa/de reserva.
  • Recogida segura de datos on-line del sistema de agua purificada para analizarlos.
  • Pantalla local de operario con gráficos nítidos y acceso controlado a parámetros.


El sistema Eycon™ Visual Supervisor es una solución perfecta para esta aplicación.