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湿热蒸汽灭菌柜的选用

发布日期:2015-12-04 16:14

时间:2015-12-04 16:14:32

1 前言
在制药工业、食品工业、生物制品、医疗卫生和科学研究等行业中,常要用到消毒灭菌设备对有关物品进行消毒灭菌处理,对药品而言,在达到消毒灭菌效果可靠的同时,还要保证药品不受破坏,确保其药效的安全性、有效性和稳定性。
一般而言,对某一物品进行消毒灭菌时,首选的当是该行业规定的消毒灭菌方法,如同时有几种方法均可使用,则要根据待处理物品的理化性状、消毒灭菌效果因素及经济性,进行综合分析与比较,选择最合理的消毒灭菌方法,以最经济的运行成本达到最佳的消毒灭菌效果。就目前而言,在所有可利用的消毒灭菌方法中,热是一种应用最早、效果最可靠、使用最广泛的方法,它可以杀灭一切微生物,包括细菌繁殖体、真菌、原虫、藻类、病毒和抵抗力更强的细菌芽孢,因此热力灭菌在工业消毒灭菌上深受重视。
热力法包括湿热法和干热法。湿热灭菌法系指物品在灭菌器内利用压力蒸汽或其他湿热灭菌介质杀死微生物,为热力灭菌中最有效、使用最广泛的方法。药品、药液、玻璃器皿、培养基、敷料、织物、金属器械及其他遇高温与湿热不发生变化或损坏的物品,均可用本法灭菌;而干热灭菌法系指物品在干燥空气中加热达到杀死微生物的方法,通常在160~170℃、120 min、170~180℃、60min、250℃、45min以上的条件下灭菌。湿热法由于灭菌温度低、穿透力强、作用快而使其效果优于干热法。湿热法包括压力蒸汽法、流通蒸汽法、低温蒸汽法、低温间歇法、煮沸法和巴士消毒法等,其中压力蒸汽法是所有湿热法、热力法、物理法及所有消毒灭菌方法中的首选方法,因此其广泛使用的压力蒸汽消毒灭菌柜是湿热消毒灭菌的经典设备,虽然近年来有关湿热灭菌设备为适应各种需要,开发了不少新型设备,但均是在压力蒸汽消毒灭菌柜的基础上发展起来的。
2湿热与干热的根本区别
湿热法和干热法均是利用热力因子杀死微生物的物理消毒灭菌方法,但它们的杀菌机理有所不同,即湿热法主要是通过凝固微生物的蛋白质致其死亡,干热法则是通过脱水干燥使蛋白质氧化、变性、炭化和电解质浓缩中毒而使微生物死亡。它们的操作特点也各异,其根本的区别在于消毒灭菌处理时,加热环境和微生物细胞的湿度水平有所不同:“湿热”加热在此指微生物内部和加热环境均处于湿度饱和状态的加热,此时微生物与纯净的水或饱和蒸汽呈平衡状态;而“干热”加热,则用于指加热环境中无水或不足以达到湿度饱和状态下的加热,其湿度水平可以为零,或刚刚低于饱和状态。
一般情况下,微生物对干热的耐受力较湿热者为强,即湿热凝固蛋白质比干热氧化蛋白质、从而杀灭微生物所需温度低得多;而且水分的存在有利于蛋白质凝固,在热作用的局部环境中,水分愈多或湿度愈高,蛋白质凝固所需温度愈低,凝固速度愈快,对外设的杀灭效果也愈好。另外,湿热的穿透性也比干热强,因为蒸汽和水传导热能的效率比空气高。其次蒸汽冷凝时放出大量的潜热,可使物体迅速加热,正是由于二者杀菌机理和加热特点的不同,湿热灭菌不仅效果可靠,而且也能降低杀菌温度,缩减作用时间。
3 湿热灭菌柜的基本要求
3.1 消毒灭菌效果的可靠性与有效性
由于消毒和灭菌的保证水平分别为103级和106级,即物品经消毒处理后,微生物的存活率分别为10-3级和10-6,因此影响消毒效果可靠性和有效性的最主要因素—柜室内消毒灭菌温度场的一致性就显得尤为重要。这首先要保证柜室内空载热分布要一致,如要求灭菌柜的有限灭菌室内各点的温度与其平均温度的差值≤1℃,且还要尽可能消除“冷点”及“冷点”与平均温度间的偏离(≤2.5℃)。造成上述温差的主要原因是灭菌柜室内的几何形状、进气孔位置、形状和孔径、出气孔的位置和孔径、挡气孔形状、大小和放置位置等有关,另外还要求负载热分布要一致,影响因素则与待灭菌物品的装载方式和分布方式有关。由于“冷点”或平均温差较大,则在使最不利点的F0 值保证无菌时,就会使整个灭菌时间延长,这对于温度较敏感的物品,长时间的高温就会成问题,对药品则可能影响其药效或药品的稳定性与有效性。因此灭菌柜室内温度场的均一性,尽可能消除“冷点”是湿热灭菌柜设计、制造质量好坏与否的首要条件。
3.2 验证结果的精确度与重现性高
随着GMP的全面推行,湿热灭菌柜除具备满足达到可靠而有效的消毒灭菌效果外,还提出了增加验证要求的动能。因为药品生产仅靠成品抽样检验手段以保证药品质量的方法,是不能使药厂在生产中按照已确定的要求生产出毫无问题的产品。只有坚信“药品质量是生产出来的,而不是检验出来的”观念,在重视终产品的检验控制的同时,更要强调按经过验证的生产工艺,对生产全过程进行控制,才能生产出合格产品,这是因为验证是对生产工艺的预期评估,以保证设计的工艺在规定的操作和控制条件下得到质量稳定、一致的产品,即为提供有依据的保证而去获取充分的证据。工艺控制是实现验证目标的关键,工艺验证中消毒灭菌的验证是药品生产验证的重要内容,鉴于药物的消毒灭菌是在灭菌失败危险的最大限度和灭菌药物变质危险的最大限度之间实现平衡这个特殊性,这就要求灭菌柜的精确度和重现性要高,例如空载灭菌柜内各点(包括冷点)的温度在每次灭菌过程中的差值≤±1℃。故要求设备配有GMP验证标准接口、温度时间和F0值控制、自动记录打印各种参数。
3.3适用范围的针对性强和运行的经济性佳
通用的压力蒸汽消毒灭菌柜对多种小批量的制药企业,对多种耐热、耐湿物品尽心消毒灭菌,因而有较普通的适用性,但就其操作运行的经济性而言,由于没有个性与针对性,在对某些物品消毒灭菌时,可能会使用较高的消毒灭菌温度和较长的灭菌时间,消耗较多的能量,因而在经济上不是最佳的。因此,新的湿热灭菌柜不断的被推出,正是顺应适用范围的针对性、操作运行的经济性佳的要求,尤其是对品种较单一、产量较大的制药企业而言,其重要性就更加明显。
3.4操作条件的适应性强和操作方法的简便性好
由于湿热灭菌柜的使用场合、工艺布局、物品装载方式、控制水平等的不同,灭菌柜柜门的数量、开启方式、待灭菌物品在柜室内的置放方式、消毒车的搬运方式、操作的控制方式也应该有所不同,以适应各自不同的操作要求的方便与习惯以及操作方法的简便性。
3.5 安全系统的可靠性好
灭菌柜的安全系统包括安全泄放装置、电气安全装置和压力安全连锁装置。前者常用安全阀作为蒸汽超压泄放装置;对电气安全装置主要包括漏电保护、过载保护、多电压保护,保证用电安全;压力安全连锁装置,主要保证操作者的安全,如当门的锁紧机构未关至于设计位置,蒸汽控制装置被锁住,不能进入灭菌室,防止蒸汽推开未锁住的门,吹出灭菌物品;开门时,只要灭菌室内还残存有蒸汽压力(一般为<0.027MPa)被连锁而无法打开,防止被蒸汽突然推开而造成事故。此外还有灭菌柜双扉的连锁装置,保证不能同时打开双门,确保灭菌柜前后操作间的洁净要求。
总之,湿热灭菌柜的设计要充分考虑柜室内温度场的均一性,同时要考虑设备的安全可靠,先进适用和经济运行。
4 湿热灭菌的相关参数
(1)  D值 即微生物的耐热参数,是指一定温度下,将微生物杀灭90%(即使之下降一个对数单位)所需的时间,以分(种)表示.D值越大,说明该微生物的耐热性越强,不同的微生物在不同的环境条件下具有各种不同的D值。
(2)  Z值 即灭菌温度系数,是指使某一生物的D值下降一个对数单位,灭菌温度应升高的值(℃),通常取10℃。
(3) FT值 为灭菌程序所赋予待灭菌品在温度T下的灭菌时间,以分(种)表示。
(4) F0值 即标准灭菌时间,是灭菌过程赋予待灭菌品在121℃下的等效灭菌时间,即T=121℃为标准灭菌时间,以分(钟)表示。
(5) 灭菌率L值 是指在某温度下灭菌1分钟所相应的标准灭菌时间,即F0 和FT的比值(L= F0/FT)。
(6) 灭菌保证值SAL 为灭菌产品经灭菌后微生物残存概率的负对数值,表示物品被灭菌后的无菌状态.按国际标准,规定湿热灭菌法的灭菌保证值不得低于6,即灭菌后微生物存活的概率不得大于百分之一。
5 湿热灭菌柜的分类
5.1 按容积的分类
一般,当容积在0.20m3以下者为小型灭菌器,0.20~1.5 m3者为中型灭菌柜,1.5 m3以上者为大型灭菌柜。大中型灭菌柜常用于工业灭菌,而小型则常用于医疗卫生机构和实验室。
5.2按控制方式分类
按控制方式,可分成简易式、手控式和自控式三类。简易式压力蒸汽灭菌器包括手提式和台式等小型灭菌器;手控式灭菌柜的整个灭菌过程全由操作者自行处理,各步骤之间无有机联系;自动控制(程控)灭菌柜则可按不同灭菌物品的要求提醒灭菌过程选择,除装卸物品外,整个灭菌过程连续地自动进行。
5.3 按热力介质、运行状态、排气方式、蒸汽品质和用途等分类
按杀菌因子热力介质的不同,湿热灭菌柜分为压力蒸汽灭菌柜、水浴式灭菌柜和蒸汽加空气混压灭菌柜三大类。其中水浴式灭菌柜根据柜内灭菌车的运动状态又可分为静态式和回转式二类,而压力蒸汽灭菌柜如根据排除柜内原有冷空气所需真空产生原理的不同,可分为下排式(又称为重力置换式)和预真空式(包括一次抽真空和脉动真空二种)二类;如按蒸汽品质的不同,可分为普通蒸汽型和纯蒸汽型二类;如按用途的不同,又可分为通用型蒸汽灭菌柜和专用型蒸汽灭菌柜二类。
湿热灭菌柜分类一览表
热力介质        设 备 类 型    设 备 名 称
饱和蒸汽        专用型         纯蒸汽灭菌柜
纯蒸汽          通用型         电加热式    手提式灭菌器
普通蒸汽                       台式压力蒸汽灭菌器
                               立式压力蒸汽灭菌器
                               下排式普通压力蒸汽灭菌柜
                               预真空式预真空蒸汽灭菌柜
                               脉动真空灭菌柜
                 专用型         真空检漏灭菌柜
                                快速冷却灭菌柜
                                多功能中成药灭菌柜
蒸汽空气混压     专用型         软包装灭菌柜
                                通风式灭菌柜
                                粉粒动态灭菌柜
高温过热水    水浴式            静态    水浴式灭菌柜
                                动态    旋转式水浴灭菌柜
6. 普通压力蒸汽灭菌柜的基本结构、特点和操作程序
6.1 灭菌的基本要素
压力蒸汽灭菌柜基本要素包括作用时间、灭菌温度及饱和蒸汽等三大要素。
6.1.1作用时间
压力蒸汽灭菌的作用时间,应从灭菌柜室内达到要求灭菌温度时算起,直至灭菌完成为止。总时间包括:热力穿透时间,即从灭菌柜内达到灭菌温度至灭菌物品中心部位也达到灭菌温度所需时间,时间的长短取决于灭菌物品的性质、包装的大小、放置位置、灭菌柜内空气排空程度等;灭菌维持时间,即杀灭微生物所需要延长的加热时间,一般为维持时间的一半,其长度视消毒物品而定;而灭菌处理所需时间:预热时间、排放冷空气时间、柜室升温时间、灭菌处理结束后所需的降温时间。预热时间指对灭菌柜室内进行加热达到规定灭菌温度的时间,预热可增加柜室内干热的均匀度和防止蒸汽过多冷凝;排除冷空气时间为将柜室内原有冷空气排出柜外,以加强热的穿透,这对蒸汽尤为重要,应给予充分的时间;柜室升温时间指放入物品后将整个柜室加温至灭菌要求温度的时间;降温时间指在完成消毒或灭菌停止加热后,柜室温度下降至可安全开门的时间。
6.1.2灭菌温度
微生物对热的耐受力因种类而不同,因此根据灭菌物品污染程度,其所需的灭菌温度和作用时间也各不相同,且灭菌温度和作用时间的选择需随灭菌方式、物品性能、包装材料、要求灭菌过程长短而定。一般而言灭菌温度愈高,所需时间愈短,饱和蒸汽的温度和其压力呈恒定的关系,但当柜室内的空气未排除或未完全排除,则蒸汽不能达到饱和,此时虽然压力表显示已达灭菌压力,但蒸汽温度却并未达到要求,从而导致灭菌失败。
6.1.3饱和蒸汽
饱和蒸汽必须满足干燥(含湿气〈5%〉和纯净(含冷空气〈3.5%〉,过热度不应超过5℃,因为饱和蒸汽遇冷凝结而释放出大量的潜热能,使物品的温度上升;而冷凝的同时,其体积急剧收缩(1/1600),还可产生局部负压,使随后的蒸汽穿透到物品的深处,对过热蒸汽,一方面冷凝放缓,不利于灭菌,此现象在过热5℃以上时即表现明显。另外,蒸汽过热可导致物品快速老化。过热蒸汽的产生可因输气系统或规定的压力明显下降,或夹套中温度较高或纺织品过于干燥。当蒸汽中含有较多细微雾等,形成气体流动的屏障而不于热的穿透,同时也会增加灭菌后干燥处理的难度。雾粒的存在主要因在加水过多的锅炉中表面水泡迸裂被快速蒸汽带出,或蒸汽通过较长管道冷凝而成。当蒸汽中混入空气其压力和温度间的关系与饱和蒸汽时的有所偏差,此时压力表中所示压力值应扣除空气的分压,也即其所能达到灭菌温度也会相应下降,如不注意这一点,由于未达到灭菌温度而导致灭菌失败。蒸汽中混入的空气可因输气系统,柜室内原有的空气或灭菌物品内部的空气未排除所产生,该空气的存在,还因为空气受蒸汽挤压形成空气气团,阻隔蒸汽接触灭菌物品,从而影响蒸汽向灭菌物品内部的穿透,形成包内温度低,包外温度高的温度不匀的情况,致使内部不能达到灭菌温度;同时由于空气的存在,减少了灭菌室内气体的含水量,即湿度水平的降低,不利于微杀物的杀灭。
6.2 普通压力蒸汽灭菌柜的基本结构和特点
除了手提式和立式外,工业用压力蒸汽灭菌柜常为卧式双层结构,外层夹套为普通钢制结构,并装有隔热保温层外罩和夹套压力表,内层为耐酸不锈钢制灭菌柜室,并装有柜室压力表、压力真空表与温度计、灭菌柜同时配有蒸汽进入管道、蒸汽过滤器、蒸汽控制阀、蒸汽压力调节阀和疏水器等。该类灭菌柜结构特点之一为进气口在上,排气口在下,所以按排气方式来分类,其属于下排气式压力蒸汽灭菌柜(又称重力置换式),其原理是利用蒸汽比空气轻,通过向灭菌柜送入蒸汽,由上层逐渐将冷空气挤压至下层排气口排出,由于此种排气方式排气不太彻底,会残留少量冷空气,控制不好会影响灭菌效果,但它仍为我国乃至世界大多数国家普遍使用的方法,这主要是因为它具有结构简单、造价低、适用范围广等特点。结构特点之二为双层夹套的作用,其一,在灭菌前将夹套充满蒸汽并达到一定的压力(一般应大于灭菌过程所需压力),使灭菌柜身及柜内物品得以预热,有利于提高对灭菌物品的升温速率;其二,外接蒸汽送入夹套,可将蒸汽源带来的锅炉水及蒸汽冷凝水由夹套疏水器排出,有利于提高从夹套送入柜室内的蒸汽质量,保证其为饱和蒸汽,为灭菌质量打下基础;其三,可防止热蒸汽进入灭菌柜室在柜壁上冷凝水气;四,灭菌结束后可对柜室内物品进行干燥;其五,如需连续灭菌,则因夹套仍保持原有的压力和温度,第二次灭菌的预热时间大大缩短,提高了灭菌柜的工作效率。
6.3 基本操作程序
(1)放置物品:首先将待消毒灭菌物品放入灭菌柜室内,关闭灭菌柜门。
(2)夹套加热:将蒸汽控制阀移至“关闭”位置,打开进汽阀,使蒸汽进入外层夹套,加热柜室四壁。
(3)灭菌:当夹套压力表指示已达灭菌所需压力时,将蒸汽控制阀移至“灭菌”位置,此时热蒸汽即进入灭菌柜内,将柜内冷空气和凝结水由下部的疏水器排出;待灭菌柜内压力和温度达到灭菌要求时,旋动压力调节阀,使其保持恒定,至规定灭菌时间。
(4)排气:灭菌结束后,将蒸汽控制阀移至“排汽”位置,排出灭菌柜的蒸汽。
(5)干燥:若物品需干燥,则可待排完蒸汽后将蒸汽控制阀移至“干燥”位置,此时柜室内被抽成负压,抽取20分钟即可达到干燥要求。
(6)消除真空:干燥完毕,将蒸汽控制阀移至“关闭”位置,此时空气经空气过滤器进入柜室,负压消失,将压力表恢复到“0”位、温度降至60℃以下时,可开启柜门,取出物品。
6.4 适用范围
主要用于药厂、医院、实验室对耐热、耐湿物品的消毒灭菌,如瓶(袋)装药液、金属器械、瓷器、玻璃器皿、工器具、包装材料、织物、敷料等、有效普遍的使用性,对需多品种、小批量的物品进行消毒灭菌处理的制药企业尤为适用。
7.各类湿热灭菌柜的基本性能特点和比较
7.1 水浴式灭菌柜的基本性能特点和比较
7.1.1基本工作原理
灭菌室内先注入洁净的灭菌介质(目前国内常用纯化水)至一定液位(水量经过计算,以保证循环系统内流量),然后由循环泵从柜底部抽取灭菌用水经过板式换热器加热,连续循环进入灭菌柜顶喷淋系统。喷淋系统由喷淋管道和喷头组成,喷头采用大流量广散角型式(可达1700),喷出的雾状水与灭菌物品均匀密切接触。在冷却过程中,关闭换热器一侧的蒸汽阀门,打开冷却水阀门,使灭菌用水连续逐步冷却,用于灭菌物品的快速冷却,并辅以一定的反压保护,防止爆现象的产生。
该喷淋系统具有喷头孔径大、不易堵塞;喷头散角大,覆盖范围宽;喷出的水成雾状,利于与灭菌物品换热与冷却,确保了灭菌与冷却效果,因而为国外瑞典CETINCGE公司、意大利FEDEGARI公司、国内的张家港市神农药机有限公司等广大的灭菌设备制造厂商所采用,也为广大制药企业所选用。此外也有厂家采用网板式喷淋系统,即灭菌和冷却水从柜顶进入筛网分水板,成均匀分布的垂直平行水流自上而下喷淋至药液瓶上。另外,有一定高度储存水量的分水板和大于分水板流量的泵流量、使多余水量呈瀑布状从分水板四周溢出、沿柜体四壁直泻而下,达到柜体与药品同速升降温。
7.1.2基本性能特点
(1)由于水浴式喷淋工作原理,使柜内温度均匀性好,无温度死角;升温快速均匀温度变化的梯度可控制在0~5℃/min内,使换热过程中的温度变化率均衡;恒温过程中药液温差可控制在±0.5℃内有效保证药品质量。
(2)温度调控范围宽,可实现100℃以下的均匀灭菌
(3)在整个灭菌过程中,过热的纯化水作为内循环灭菌系统的灭菌和冷却介质,处于一个相对封闭的循环系统实现升温、灭菌、冷却操作,可有效防止工作过程中因不洁冷却水对产品的再次污染。
(4)水浴冷却使灭菌物品均衡降温,且辅以反压保护措施,保证无爆瓶现象。
(5)卧式圆筒形柜体比矩形柜体受压均匀,利于消灭温度死角;且圆弧形底部空间因可存放循环水而省去另备贮水罐。另外循环水完全位于灭菌车轨道下部,对灭菌物品的进出无影响,因而是循环水得以重复使用;且循环水耗量比方形柜少,总能耗降低,提高生产效率。
(6)6.1.3适用范围
适用于制药行业玻璃瓶、塑料瓶和软袋装大输液的灭菌,辅助真空或真空加色水联合检漏工艺,还可用于安瓿、口服液和小输液瓶的灭菌检漏;适用于食品等行业对各种密封包装、饮用液和罐头等的灭菌。
7.1.4与压力蒸汽灭菌柜的比较
(1)由于进入柜内蒸汽的流动性、均匀地与瓶壁接触性较差,装满药品的柜内剩余空间较少及存在对蒸汽流动阻力的“死角”,使柜内温度均匀性要比水浴式差。
(2)由于采用蒸汽直接喷入柜内与玻璃瓶接触加热,因而换热时的温度梯度不能得到有效控制,玻璃瓶有可能因温度的聚变产生微裂纹,甚至爆瓶,而水浴式却无爆瓶现象。
(3)虽然水浴式灭菌柜一次性投资较压力蒸汽灭菌柜大,但由于水浴式所具有的优点,使其相同灭菌空间内的装量较蒸汽式的大,而且水浴式灭菌柜体容积也可比蒸汽式的做大;另外由于水浴式柜内温度均匀、升降温快速均衡,使其整个灭菌周期缩短,爆瓶率低、灭菌效果可靠、成品率高,因而其运行成本并不比压力蒸汽灭菌柜高。
7.2 回转水浴式灭菌柜的基本特点及比较
7.2.1基本性能特点
其工作原理与前述静态式水浴式灭菌柜基本相同,只是柜体装载灭菌物品的灭菌车是以一个可以调整的速度不断地正反旋转,因而强制对流形成强力扰动的均匀趋化温度场,从而更加缩短柜室内温度均衡的时间;同时瓶内药液被均匀地搅拌加热、恒温、冷却完成灭菌全过程。
7.2.2与静态式水浴式灭菌柜的比较
(1)由于回转运动,柜内温度场较静态式更趋一致,热的传递更快,无死角,因而灭菌效果更佳、灭菌周期更短。
(2)尤其适用于混悬剂、乳剂等易产生沉淀的药液灭菌,因为不断地正反旋转可防止产生分层、维持药液的稳定性和均匀性。
(3)用于对粘稠性大的安瓿针剂和口服液等的快速灭菌、真空检漏和干燥,因为不管瓶子的缺陷在何处,通过旋转过程全方位的运动,总能比静态式更理想地达到上述效果。
(4)由于不停地旋转,可使灭菌物品运动起来,真正地使热量容易传递到产品中间,达到快速效果,因而较静态式更适用于热敏性瓶装药液的灭菌。
7.3 纯蒸汽灭菌柜的基本特点及与普通蒸汽灭菌的比较
7.3.1纯蒸汽灭菌柜的开发
普通压力蒸汽灭菌柜的饱和蒸汽通常是由工业锅炉提供的,并由于输送系统等原因,蒸汽内常含有杂质及为减少对蒸汽锅炉的损坏而多在水中加入的少量挥发性胺等物质的存在,使在灭菌过程中会沉积在被灭菌物品上,这对于进入无菌组织的医疗器械和诊断用品可对病人产生危害,对于盛装无菌物品的容积可对无菌物品产生再次污染,进入组织培养基中也不利于病毒的培养。鉴于上述原因,在脉动真空蒸汽灭菌柜的基础上,提出了开发柜室内使用纯蒸汽、夹套内使用锅炉蒸汽的纯蒸汽灭菌柜,用于无菌手术和诊断的医疗器械、盛装无菌物品的容器、包装材料等物品的灭菌,既达到了理想的灭菌效果,提升了灭菌柜的产品档次,又控制了由此带来的操作费用不必要的增加。
7.3.2灭菌柜的洁净保证
(1)灭菌用纯蒸汽可由用户提供,也可由随机附带的纯蒸汽发生器提供。用户只需提供注射用水即可,而且不增加用户成本,且能保证纯蒸汽的饱和度及升温时间。纯蒸汽管路采用国际上最先进的长流水、长流汽原理设计,保证了纯蒸汽的洁净度。纯蒸汽进入柜室前,先通过汽液分离器,以保证蒸汽的饱和度,再经0.22μm过滤器过滤,确保纯蒸汽无菌、无热原和无微粒。同理,注射用水使用前也需经0.22μm过滤器过滤。
(2)用百级洁净区的洁净空气作为灭菌柜室的补充气体用于灭菌后物品的冷却,防止普通空气的补充对灭菌后物品的二次污染。
(3)有排放口均装有高性能的止回阀和防倒流过滤器,可使各排放管汇总后排入下水道;排放总管上高密封性能的切断阀,以备灭菌柜停车时,切断与下水道的连接,起到双保险的作用。
(4)所有纯蒸汽、注射用水、补充空气均采用优质SUS316L不锈钢卫生管和卫生级隔膜阀等,并采用快开式卡箍接口,达到卫生级要求,又便于拆卸与清洗。
(5)采用抽屉式灭菌车,既便于灭菌物品的装卸,又省却了搬运车、减少灭菌柜二侧洁净区的操作面积。
7.3.3与普通蒸汽灭菌柜的比较
由于柜室内使用纯蒸汽作为灭菌介质,因而比普通压力蒸汽作为灭菌介质的灭菌柜更卫生、更洁净、更符合GMP要求,提升产品档次,更适于直接接触无菌组织的器材和无菌物品的容器、包装材料的灭菌。
7.4预真空蒸汽灭菌柜的基本性能特点及与下排气式灭菌柜的比较
7.4.1基本性能特点
压力蒸汽灭菌柜根据排除柜室内原有冷空气所需真空产生原理的不同分为预真空式和下排气式二类。预真空式与下排气式的根本区别在于将排除柜内冷空气的方式由被动性改为主动性,即由被蒸汽从上至下靠重力推出变为由真空泵抽出。预真空压力蒸汽灭菌柜操作方法分为二类:一是采用一次抽真空,将柜室内冷空气减少至规定要求程度的预真空法;另一是采用多次抽真空,将柜室内冷空气减少至规定要求程度的脉动真空法。
7.4.2与下排气式压力蒸汽灭菌柜的比较
(1)柜室内冷空气的排除较下排气式彻底,从而作用温度提高,整个灭菌周期明显缩短。
(2)柜室内氧气随之减少,使作用时间缩短,故即使作用温度提升至较高,如132~134℃、4min,对物品的损坏亦较下排气式灭菌121℃、20min时为轻。
(3)具有比下排气式灭菌柜节约能源、减轻劳动强度、受包装和物品摆放等因素影响较小等优点。
(4)比下排气式灭菌柜结构复杂,制造成本高;一次抽真空,对真空泵和柜室的密封要求很高,增加维修工作量。
(5)可产生小装量效应,即当物品装量过少,残留气体可将小装量物品包围形成屏障,阻碍蒸汽穿透,可使灭菌失败。
7.4.3适用范围
(1)适用范围与下排气式蒸汽灭菌柜基本相同,只是由于所抽负压较强,可使敞口瓶内所装液体溢出,故不得用于敞口瓶装液体的灭菌。
(2)由于采用强制式抽真空、且负压较强,排除冷空气能力更强、排除冷空气更彻底,因而比下排气式灭菌柜更适于织物类物品的消毒灭菌。
7.4.4脉动真空式蒸汽灭菌柜的基本特点
由于预真空法一次抽真空至-98.64Kpa(20-mmHg),对设备密封要求高,且可产生小装量效应,而脉动真空法在一次抽真空的预真空法基础上改为多次抽真空法,即灭菌时,先抽真空至-95.98 Kpa~93.31 Kpa(40~60mmHg),送入蒸汽将压力上升至101 Kpa,而后再抽气至负压状态,如此反复抽送3~5次,即可相当于一次抽真空至-98.64 Kpa时空气的排除程度。虽然脉动真空法在抽真空上要多花一些时间,但负压较一次抽真空的预真空法小,因而对真空泵和柜室的密封要求较低,且可防止小装量效应的出现,效果更为可靠。为此,对蒸汽灭菌柜而言,我国目前推广的主要是脉动真空式灭菌柜。
目前针对市场需求,还在脉动真空灭菌柜的基础上开发了符合PⅢ、PⅣ实验室要求的内循环灭菌真空灭菌柜,它具有保压灭活,灭活罐灭活及内循环灭活等功能。
7.5专用型蒸汽灭菌柜的基本性能特点及比较
安瓿检漏灭菌柜、大输液快冷灭菌柜和多功能中成药灭菌柜等专用型蒸汽灭菌柜,均是在普通蒸汽灭菌柜或脉动真空蒸汽灭菌柜的结构特点上,根据不同的灭菌物品,附加相应的操作功能,在同一灭菌柜内完成灭菌操作后,相继进行有关的后续工艺,达到相当于一机多用的目的,既提高设备的利用率,节约一次性投资,节省操作空间,又减轻劳动强度,简化了操作程序。正是这种具有相对个性和针对性的专用型蒸汽灭菌柜,可实现更佳的经济运行,这对品种较单一、产量较大的生产企业而言就显得更为重要。
7.5.1检漏灭菌柜
本灭菌柜通过附加的真空泵、色水罐、色水泵,利用真空或真空加色水技术,对安瓿针剂、口服液和小输液瓶等在灭菌前或灭菌后实施真空检漏,并由附加的喷淋装置进行检漏后的清洗,以方便后续灯检和印字等作业程序,同时还有预真空排气功能,与水浴式检漏灭菌柜相比,其缺点是柜内温度的均匀性、温度梯度变化的均衡性不如水浴式,故在达到灭菌效果的同时,也可能部分地影响药品和产生爆瓶现象。
7.5.2大输液快冷灭菌柜
7.5.2.1基本性能特点
本灭菌柜通过附加喷淋装置,实施对灭菌后的大输液进行快速冷却,保证药品成分不被破坏,同地缩短整个灭菌周期;另外在冷却时辅以反压保护措施,保证软袋、瓶装大输液无爆袋、爆瓶。一般,大输液灭菌柜容积较大,故常采用预真空和多点置换的排气方式,使柜内空气排除较彻底,利于柜内灭菌温度的均匀性,确保灭菌效果和药液质量的稳定性。
7.5.2.2适用范围
适用于各种包装大输液、各种散装、瓶装、罐装和软包装液体的灭菌。
7.5.2.3与水浴式灭菌柜的比较
(1)由于采用饱和蒸汽用为热力介质和自然对流的传热方式,因而柜内温度的均匀性传热速度不如水浴式,灭菌效果和周期不如水浴式的好。
(2)从外部加入冷却水,如冷却水温度加入时间不当,极易造成柜室顶部大量爆瓶,严重时并可能连锁殃及其它各层;同时,由于快冷过程中,灭菌室内压力迅速下降形成负压,而输液瓶内压力尚未消除,导致输液瓶鼓盖或瓶塞松动,不洁的冷却水就有可能乘虚而入瓶内形成二次污染。
(3)由于受到柜门结构、强度、承载能力及消毒车装量的限制,快冷柜柜体的宽度和高度不可能增加多少,而柜体的长度又受到蒸汽流动性、分布性的影响,不宜做得过长,以免柜内温差明显加大,因此快冷柜的灭菌室难以做大。
7.5.3多功能中成药灭菌柜
7.5.3.1问题的提出
对中药制药企业来说,中药泡材、饮片,尤其是药粉、浸膏的消毒灭菌,由于其药粉细度达到100目,有的甚至300目以上,浸膏又相当粘稠,因而显得相当困难。例如,有的厂家采用传统的下排气式普通蒸汽灭菌柜,其结果是由于药粉中间存在冷空气,蒸汽不易穿透,致使灭菌不合格,另外造成药粉潮湿、药粉结块等现象。也有厂家采用乙醇熏蒸法、臭氧灭菌法、环氧乙烷灭菌法、钴-60辐射灭菌法和微波灭菌法,但由于生产成本高,或有化学品残留,或是霉菌、杂菌杀菌不彻底,或是生产效率低,因而效果也不理想。
鉴于上述原因,张家港市神农药机有限公司基于湿热蒸汽灭菌基本原理,对普通压力蒸汽灭菌柜在产品结构和灭菌工艺上经过不断摸索、总结,开发出了适用于中药药材、饮片、药粉、浸膏消毒灭菌的多功能中成药灭菌柜,并经有关厂家的生产,实践证明其效果是很有效的。
7.5.3.2多功能中成药灭菌柜的基本结构及工艺特点
针对中药企业目前尚无十分理想的消毒灭菌设备的前提,充分利用压力蒸汽灭菌是所有灭菌工艺中生产成本最低、灭菌最有效、使用最广泛的灭菌方法及设备的优点,来解决中药泡材、饮片、药粉、浸膏怕湿的主要矛盾,也即保证了其产品的质量要求。该新产品的结构特点、工艺特点如下:
(1)采用双层柜体结构,通过先行夹套加热,排除蒸汽管道中的凝水,确保进入内层的是饱和蒸汽,避免凝水潮湿待消毒灭菌的中药物品。
(2)采用预真空排除灭菌柜室内及药粉内的冷空气,使蒸汽灭菌时易于穿透。同进利用夹套的间接加热对中药物品进行预热及真空干燥,减少了饱和蒸汽用于药品加热接触时间,从而减少了药粉的潮湿程度以及药粉的总含湿量,为避免灭菌后药粉的干燥,由于含湿量过多或干燥速度过快造成的药粉结块现象创造了有利条件。
(3)灭菌柜室内配置有专用防潮装置,避免了升温及灭菌过程中的冷凝水潮湿药粉。
(4)该多功能中成药灭菌柜还配置有专用不锈钢灭菌车及灭菌托盘,设计合理,装载量大,利于产品灭菌及干燥效果;设备采用PLC+彩色触摸屏+CF卡进行控制,用户可设定各种灭菌参数及将各种数据存贮到CF卡(无纸记录,数据及温度曲线报告可通过计算机打印);采用专利的气密封锁紧技术,保证密封门的可靠性;附有专用GMP验证接口,可进行现场温度及灭菌效果的GMP验证。
(5)预热:夹套先通入蒸汽,然后再内层抽真空,将中药药粉加热(尽量减少蒸汽通入内室时冷凝水的产生)。
(6)灭菌:灭菌前内层呈真空状态,饱和蒸汽从夹套进入内层进行灭菌操作,灭菌温度及时间可根据用户要求设定。
(7)干燥:夹套保持一定压力,保温加热,内层抽真空并控制适当干燥时间。
7.5.3.3消毒灭菌效果
采用多功能中成药灭菌柜灭菌后药粉质量如下:
霉菌、杂菌指标<10CFU/g;
药粉松散不结块;
药粉含湿量≤5%(产品干燥值);
药粉不变色。
7.5.3.4结论
对目前还在进行GMP改造的广大中药制药企业来说,多功能中成药灭菌柜的成功推出,不仅可使产品在达到消毒灭菌效果的同时,确保其产品的质量要求,而且还能降低生产成本,是目前中药制药企业值得考虑的经济实用的中药泡材、饮片、药粉、浸膏的首选灭菌设备。
7.6蒸汽空气混压灭菌柜的基本性能特点及比较
7.6.1软包装快冷灭菌柜
7.6.1.1基本性能特点
用饱和蒸汽加空气作为混压灭菌介质,进行高温快速加热灭菌,采用均匀布点技术,柜内冷空气排除彻底、灭菌温度均匀;灭菌后利用附加的冷却装置,从外部注入冷却水,均匀喷淋软袋,快速冷却至出瓶温度,冷却的同时辅以反压跟踪技术,确保无爆袋产生;整个操作循环周期短,生产效率高。
7.6.1.2适用范围
适用于药厂、医院、食品业等对塑料袋、塑料瓶等软包装大输液或其它软包装液体的灭菌,也可通用于玻璃瓶装大输液产品的灭菌处理。
7.6.1.3与大输液快冷灭菌柜的比较
该灭菌柜的最主要特点是采用蒸汽加空气的混压灭菌原理,利用反压跟踪技术,确保灭菌时软袋外压力大于因加热而造成软袋内升高的压力,或防止快速冷却时柜室内造成的负压的形成,避免爆袋现象的产生,因此该柜尤其适用于软包装液体的灭菌处理。
7.6.2强制通风干燥式软包装灭菌柜
和软包装快冷灭菌柜一样,该柜采用蒸汽加空气的混合灭菌原理,采用蒸汽均匀布点注入技术,并在冷却中辅反压跟踪技术,确保灭菌、冷却过程中均无爆袋。不同的是该柜的混压气体通过置于柜顶的一个或几个高能双速风机,强制性地在灭菌室产品中间对流循环,提供良好的热传递,保证温度的均匀性,解决一般软包装灭菌柜由于采用混压灭菌原理而产生灭菌温度不均匀的问题;灭菌后,通过冷凝冷却盘管由冷却水将柜内蒸汽冷凝、冷却循环空气,使灭菌物品既降温又使其表面干燥,利于快速灯检与入库。因此该灭菌柜特别适于对PE、PP塑料瓶装、PVC、复合塑料软袋装液体灭菌、冷却结束时,容器和包装必须干燥的产品的灭菌,这也是与一般软包装灭菌柜、水浴式灭菌柜等最大的不同之处。同时,由于采用强制循环技术,利于蒸汽和压缩空气的均匀混合,保证柜室内灭菌温度的均匀性,因而可使灭菌柜的有效灭菌空间比一般软包装灭菌柜做大,达到经济的灭菌规模。
8湿热灭菌柜的其它选项
目前随着医药市场的发展,有一种双室袋的软包装自配型,它对灭菌提出了更高要求。
1)灭菌柜前后门需要彻底隔断,因为前后区域都是洁净区。
2)灭菌后袋子表面干燥,可直接进入下道灌药粒工序。
3)灭菌后灌药粉室两边膜不粘连
4)两室之间虚焊焊牢固,并可用。双手手劲挤压破裂。
8.1柜门
8.1.1柜门的数量
柜门的数量一般有单扉和双扉二种。当消毒灭菌前后的物品分别处于二个不同的结净区域、或当要求消毒灭菌前后的物品需要利用灭菌柜严格分隔、以防止已消毒灭菌物品与未消毒灭菌物品混杂时,常选用双扉型湿热灭菌柜,双扉门的启闭设置联锁保护。
8.1.2柜门的开启方式
柜门的开启方式包括手动门、气动门和电动门,开启方向有旋转门和平移门(左右平移,上下升降)。
8.1.3柜门的锁紧装置
柜门的锁紧装置有辐射状撑档型、平移门的插销锁紧型、嵌齿锁紧型和横向撑档型,小型灭菌柜常用螺栓螺母型、旋合式和横担式锁紧结构,锁紧方式可以手动、电动和气动。
8.2灭菌物品的搬运方式
A.搁板方式:灭菌室有可装卸的搁板,被灭菌物装入筐内放在搁板上。
B.搬运车及框架车方式:运送载放被灭菌物的框架车出入灭菌室时使用搬运车。
C.折叠导轨及框架车方式:框架车载放被灭菌物进出灭菌室,用于将框架拉出灭菌室导轨是折叠导轨。
8.3控制方式 消毒灭菌的操作过程,根据用户具体要求,有手动式、自动控制式和过程参数自动记录三种可供选择。
8.4柜身一般柜身有圆筒形和矩形二种。无论何种形状,柜身设计均应符合压力容器设计规定并加装安全装置。柜身结构除满足产量要求外,还要满足传热迅速、温度均匀、制造工艺简单经济等要求。一般来说,矩形柜身外形壮观、高雅、有效利用空间大;但制造工艺复杂,循环水用量比圆形多且不便保存,柜壁与灭菌车间的间隙小,对测温探头线的摆放带来不便。圆形柜身受压能力强,制造工艺相对简单,制造成本低,循环水用量相对较少,且便于在柜身内保存,柜壁与灭菌车间的间隙有最大值和最小值之分,测温探头线可以摆放在间隙大的位置,不易损坏。
9湿热灭菌柜的选用
9.1湿热灭菌柜的选用原则
自湿热消毒灭菌的经典设备—压力蒸汽灭菌柜问世以来,为适应各种需要,除杀菌方面的改进外,更开发出不少新型的湿热灭菌柜,这既给使用者在湿热灭菌柜的选用方面提供了更大的灵活空间,同时也对使用者提出了如何选择湿热灭菌柜的问题。一般来说,选用设备需考虑的综合隐私很多,但基本因素不外乎是:灭菌效果的可靠性、设备投资的可行性、灭菌操作运行的经济性、对灭菌物品的适用性及灭菌后物品的有效性。
对设备投资而言,回转水浴式灭菌柜较水浴式贵,水浴式灭菌柜比蒸汽式贵,专用型灭菌柜较通用式贵,脉动真空式蒸汽灭菌柜比普通压力蒸汽灭菌柜贵,对操作运行的经济性,会因灭菌柜室的有效容积而在使用设备数量、由于灭菌温度均匀性产生的成品率、由于整个灭菌周期长短不同引起的动力消耗、设备维修费、折旧费及人工费等因素而变,这需要进行详细比较与测算才能确定。至于灭菌后物品质量的有效性、各类湿热灭菌柜的适用性前面章节已有说明,此处不再详述。
9.2 湿热灭菌柜的基本选择
(1) 当受设备投资限制,或受到灭菌物品的通用性、多品种小批量产品灭菌的考虑因素时,一般可选用通用的压力蒸汽灭菌柜,其中尤以脉动真空蒸汽灭菌柜为佳。
(2)考虑到规模生产的经济性、灭菌物品单一且大批量等因素,对压力蒸汽灭菌柜而言,应优先选用专用型的湿热灭菌柜,如检漏灭菌柜,大输液快冷灭菌柜、多功能中药灭菌柜、软包装灭菌柜、强制通风干燥式软包装灭菌柜等。
(3)当考虑到灭菌后物品质量的有效性与成品率,对封装液体的灭菌当推水浴式灭菌,其中对混悬剂、乳剂等易沉淀分层、热敏性药液、粘稠性药液的灭军尤以回转式水浴灭菌为好,其次考虑选用专用型的压力蒸汽灭菌柜。
(4)当采用含有杂质或其他化学物质的普通锅炉蒸汽作为灭菌介质,对未经包装的物品灭菌可能带来二次污染等不利影响时,则应选用纯蒸汽灭菌柜(或称卫生级灭菌柜)
10 结束语
湿热消毒灭菌柜是制药、食品、医疗卫生、科研单位常用的消毒灭菌设备,自从19世纪法国著名的微生物学家巴斯德发明了消毒灭菌法以来,为适应各种情况的需要,除在杀菌方面的改进外,各种新型的湿热灭菌柜层出不穷,这为用户对消毒灭菌设备的选用提供了更大的选择余地,这同样要求使用者需根据设备投资、运行成本、设备的适用性及灭菌后物品质量的有效性等因素,结合企业自身的实际情况,加以综合考虑、全面平衡作出最佳选择。


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湿热蒸汽灭菌柜的选用

发布日期:2015-12-04 16:14

时间:2015-12-04 16:14:32

1 前言
在制药工业、食品工业、生物制品、医疗卫生和科学研究等行业中,常要用到消毒灭菌设备对有关物品进行消毒灭菌处理,对药品而言,在达到消毒灭菌效果可靠的同时,还要保证药品不受破坏,确保其药效的安全性、有效性和稳定性。
一般而言,对某一物品进行消毒灭菌时,首选的当是该行业规定的消毒灭菌方法,如同时有几种方法均可使用,则要根据待处理物品的理化性状、消毒灭菌效果因素及经济性,进行综合分析与比较,选择最合理的消毒灭菌方法,以最经济的运行成本达到最佳的消毒灭菌效果。就目前而言,在所有可利用的消毒灭菌方法中,热是一种应用最早、效果最可靠、使用最广泛的方法,它可以杀灭一切微生物,包括细菌繁殖体、真菌、原虫、藻类、病毒和抵抗力更强的细菌芽孢,因此热力灭菌在工业消毒灭菌上深受重视。
热力法包括湿热法和干热法。湿热灭菌法系指物品在灭菌器内利用压力蒸汽或其他湿热灭菌介质杀死微生物,为热力灭菌中最有效、使用最广泛的方法。药品、药液、玻璃器皿、培养基、敷料、织物、金属器械及其他遇高温与湿热不发生变化或损坏的物品,均可用本法灭菌;而干热灭菌法系指物品在干燥空气中加热达到杀死微生物的方法,通常在160~170℃、120 min、170~180℃、60min、250℃、45min以上的条件下灭菌。湿热法由于灭菌温度低、穿透力强、作用快而使其效果优于干热法。湿热法包括压力蒸汽法、流通蒸汽法、低温蒸汽法、低温间歇法、煮沸法和巴士消毒法等,其中压力蒸汽法是所有湿热法、热力法、物理法及所有消毒灭菌方法中的首选方法,因此其广泛使用的压力蒸汽消毒灭菌柜是湿热消毒灭菌的经典设备,虽然近年来有关湿热灭菌设备为适应各种需要,开发了不少新型设备,但均是在压力蒸汽消毒灭菌柜的基础上发展起来的。
2湿热与干热的根本区别
湿热法和干热法均是利用热力因子杀死微生物的物理消毒灭菌方法,但它们的杀菌机理有所不同,即湿热法主要是通过凝固微生物的蛋白质致其死亡,干热法则是通过脱水干燥使蛋白质氧化、变性、炭化和电解质浓缩中毒而使微生物死亡。它们的操作特点也各异,其根本的区别在于消毒灭菌处理时,加热环境和微生物细胞的湿度水平有所不同:“湿热”加热在此指微生物内部和加热环境均处于湿度饱和状态的加热,此时微生物与纯净的水或饱和蒸汽呈平衡状态;而“干热”加热,则用于指加热环境中无水或不足以达到湿度饱和状态下的加热,其湿度水平可以为零,或刚刚低于饱和状态。
一般情况下,微生物对干热的耐受力较湿热者为强,即湿热凝固蛋白质比干热氧化蛋白质、从而杀灭微生物所需温度低得多;而且水分的存在有利于蛋白质凝固,在热作用的局部环境中,水分愈多或湿度愈高,蛋白质凝固所需温度愈低,凝固速度愈快,对外设的杀灭效果也愈好。另外,湿热的穿透性也比干热强,因为蒸汽和水传导热能的效率比空气高。其次蒸汽冷凝时放出大量的潜热,可使物体迅速加热,正是由于二者杀菌机理和加热特点的不同,湿热灭菌不仅效果可靠,而且也能降低杀菌温度,缩减作用时间。
3 湿热灭菌柜的基本要求
3.1 消毒灭菌效果的可靠性与有效性
由于消毒和灭菌的保证水平分别为103级和106级,即物品经消毒处理后,微生物的存活率分别为10-3级和10-6,因此影响消毒效果可靠性和有效性的最主要因素—柜室内消毒灭菌温度场的一致性就显得尤为重要。这首先要保证柜室内空载热分布要一致,如要求灭菌柜的有限灭菌室内各点的温度与其平均温度的差值≤1℃,且还要尽可能消除“冷点”及“冷点”与平均温度间的偏离(≤2.5℃)。造成上述温差的主要原因是灭菌柜室内的几何形状、进气孔位置、形状和孔径、出气孔的位置和孔径、挡气孔形状、大小和放置位置等有关,另外还要求负载热分布要一致,影响因素则与待灭菌物品的装载方式和分布方式有关。由于“冷点”或平均温差较大,则在使最不利点的F0 值保证无菌时,就会使整个灭菌时间延长,这对于温度较敏感的物品,长时间的高温就会成问题,对药品则可能影响其药效或药品的稳定性与有效性。因此灭菌柜室内温度场的均一性,尽可能消除“冷点”是湿热灭菌柜设计、制造质量好坏与否的首要条件。
3.2 验证结果的精确度与重现性高
随着GMP的全面推行,湿热灭菌柜除具备满足达到可靠而有效的消毒灭菌效果外,还提出了增加验证要求的动能。因为药品生产仅靠成品抽样检验手段以保证药品质量的方法,是不能使药厂在生产中按照已确定的要求生产出毫无问题的产品。只有坚信“药品质量是生产出来的,而不是检验出来的”观念,在重视终产品的检验控制的同时,更要强调按经过验证的生产工艺,对生产全过程进行控制,才能生产出合格产品,这是因为验证是对生产工艺的预期评估,以保证设计的工艺在规定的操作和控制条件下得到质量稳定、一致的产品,即为提供有依据的保证而去获取充分的证据。工艺控制是实现验证目标的关键,工艺验证中消毒灭菌的验证是药品生产验证的重要内容,鉴于药物的消毒灭菌是在灭菌失败危险的最大限度和灭菌药物变质危险的最大限度之间实现平衡这个特殊性,这就要求灭菌柜的精确度和重现性要高,例如空载灭菌柜内各点(包括冷点)的温度在每次灭菌过程中的差值≤±1℃。故要求设备配有GMP验证标准接口、温度时间和F0值控制、自动记录打印各种参数。
3.3适用范围的针对性强和运行的经济性佳
通用的压力蒸汽消毒灭菌柜对多种小批量的制药企业,对多种耐热、耐湿物品尽心消毒灭菌,因而有较普通的适用性,但就其操作运行的经济性而言,由于没有个性与针对性,在对某些物品消毒灭菌时,可能会使用较高的消毒灭菌温度和较长的灭菌时间,消耗较多的能量,因而在经济上不是最佳的。因此,新的湿热灭菌柜不断的被推出,正是顺应适用范围的针对性、操作运行的经济性佳的要求,尤其是对品种较单一、产量较大的制药企业而言,其重要性就更加明显。
3.4操作条件的适应性强和操作方法的简便性好
由于湿热灭菌柜的使用场合、工艺布局、物品装载方式、控制水平等的不同,灭菌柜柜门的数量、开启方式、待灭菌物品在柜室内的置放方式、消毒车的搬运方式、操作的控制方式也应该有所不同,以适应各自不同的操作要求的方便与习惯以及操作方法的简便性。
3.5 安全系统的可靠性好
灭菌柜的安全系统包括安全泄放装置、电气安全装置和压力安全连锁装置。前者常用安全阀作为蒸汽超压泄放装置;对电气安全装置主要包括漏电保护、过载保护、多电压保护,保证用电安全;压力安全连锁装置,主要保证操作者的安全,如当门的锁紧机构未关至于设计位置,蒸汽控制装置被锁住,不能进入灭菌室,防止蒸汽推开未锁住的门,吹出灭菌物品;开门时,只要灭菌室内还残存有蒸汽压力(一般为<0.027MPa)被连锁而无法打开,防止被蒸汽突然推开而造成事故。此外还有灭菌柜双扉的连锁装置,保证不能同时打开双门,确保灭菌柜前后操作间的洁净要求。
总之,湿热灭菌柜的设计要充分考虑柜室内温度场的均一性,同时要考虑设备的安全可靠,先进适用和经济运行。
4 湿热灭菌的相关参数
(1)  D值 即微生物的耐热参数,是指一定温度下,将微生物杀灭90%(即使之下降一个对数单位)所需的时间,以分(种)表示.D值越大,说明该微生物的耐热性越强,不同的微生物在不同的环境条件下具有各种不同的D值。
(2)  Z值 即灭菌温度系数,是指使某一生物的D值下降一个对数单位,灭菌温度应升高的值(℃),通常取10℃。
(3) FT值 为灭菌程序所赋予待灭菌品在温度T下的灭菌时间,以分(种)表示。
(4) F0值 即标准灭菌时间,是灭菌过程赋予待灭菌品在121℃下的等效灭菌时间,即T=121℃为标准灭菌时间,以分(钟)表示。
(5) 灭菌率L值 是指在某温度下灭菌1分钟所相应的标准灭菌时间,即F0 和FT的比值(L= F0/FT)。
(6) 灭菌保证值SAL 为灭菌产品经灭菌后微生物残存概率的负对数值,表示物品被灭菌后的无菌状态.按国际标准,规定湿热灭菌法的灭菌保证值不得低于6,即灭菌后微生物存活的概率不得大于百分之一。
5 湿热灭菌柜的分类
5.1 按容积的分类
一般,当容积在0.20m3以下者为小型灭菌器,0.20~1.5 m3者为中型灭菌柜,1.5 m3以上者为大型灭菌柜。大中型灭菌柜常用于工业灭菌,而小型则常用于医疗卫生机构和实验室。
5.2按控制方式分类
按控制方式,可分成简易式、手控式和自控式三类。简易式压力蒸汽灭菌器包括手提式和台式等小型灭菌器;手控式灭菌柜的整个灭菌过程全由操作者自行处理,各步骤之间无有机联系;自动控制(程控)灭菌柜则可按不同灭菌物品的要求提醒灭菌过程选择,除装卸物品外,整个灭菌过程连续地自动进行。
5.3 按热力介质、运行状态、排气方式、蒸汽品质和用途等分类
按杀菌因子热力介质的不同,湿热灭菌柜分为压力蒸汽灭菌柜、水浴式灭菌柜和蒸汽加空气混压灭菌柜三大类。其中水浴式灭菌柜根据柜内灭菌车的运动状态又可分为静态式和回转式二类,而压力蒸汽灭菌柜如根据排除柜内原有冷空气所需真空产生原理的不同,可分为下排式(又称为重力置换式)和预真空式(包括一次抽真空和脉动真空二种)二类;如按蒸汽品质的不同,可分为普通蒸汽型和纯蒸汽型二类;如按用途的不同,又可分为通用型蒸汽灭菌柜和专用型蒸汽灭菌柜二类。
湿热灭菌柜分类一览表
热力介质        设 备 类 型    设 备 名 称
饱和蒸汽        专用型         纯蒸汽灭菌柜
纯蒸汽          通用型         电加热式    手提式灭菌器
普通蒸汽                       台式压力蒸汽灭菌器
                               立式压力蒸汽灭菌器
                               下排式普通压力蒸汽灭菌柜
                               预真空式预真空蒸汽灭菌柜
                               脉动真空灭菌柜
                 专用型         真空检漏灭菌柜
                                快速冷却灭菌柜
                                多功能中成药灭菌柜
蒸汽空气混压     专用型         软包装灭菌柜
                                通风式灭菌柜
                                粉粒动态灭菌柜
高温过热水    水浴式            静态    水浴式灭菌柜
                                动态    旋转式水浴灭菌柜
6. 普通压力蒸汽灭菌柜的基本结构、特点和操作程序
6.1 灭菌的基本要素
压力蒸汽灭菌柜基本要素包括作用时间、灭菌温度及饱和蒸汽等三大要素。
6.1.1作用时间
压力蒸汽灭菌的作用时间,应从灭菌柜室内达到要求灭菌温度时算起,直至灭菌完成为止。总时间包括:热力穿透时间,即从灭菌柜内达到灭菌温度至灭菌物品中心部位也达到灭菌温度所需时间,时间的长短取决于灭菌物品的性质、包装的大小、放置位置、灭菌柜内空气排空程度等;灭菌维持时间,即杀灭微生物所需要延长的加热时间,一般为维持时间的一半,其长度视消毒物品而定;而灭菌处理所需时间:预热时间、排放冷空气时间、柜室升温时间、灭菌处理结束后所需的降温时间。预热时间指对灭菌柜室内进行加热达到规定灭菌温度的时间,预热可增加柜室内干热的均匀度和防止蒸汽过多冷凝;排除冷空气时间为将柜室内原有冷空气排出柜外,以加强热的穿透,这对蒸汽尤为重要,应给予充分的时间;柜室升温时间指放入物品后将整个柜室加温至灭菌要求温度的时间;降温时间指在完成消毒或灭菌停止加热后,柜室温度下降至可安全开门的时间。
6.1.2灭菌温度
微生物对热的耐受力因种类而不同,因此根据灭菌物品污染程度,其所需的灭菌温度和作用时间也各不相同,且灭菌温度和作用时间的选择需随灭菌方式、物品性能、包装材料、要求灭菌过程长短而定。一般而言灭菌温度愈高,所需时间愈短,饱和蒸汽的温度和其压力呈恒定的关系,但当柜室内的空气未排除或未完全排除,则蒸汽不能达到饱和,此时虽然压力表显示已达灭菌压力,但蒸汽温度却并未达到要求,从而导致灭菌失败。
6.1.3饱和蒸汽
饱和蒸汽必须满足干燥(含湿气〈5%〉和纯净(含冷空气〈3.5%〉,过热度不应超过5℃,因为饱和蒸汽遇冷凝结而释放出大量的潜热能,使物品的温度上升;而冷凝的同时,其体积急剧收缩(1/1600),还可产生局部负压,使随后的蒸汽穿透到物品的深处,对过热蒸汽,一方面冷凝放缓,不利于灭菌,此现象在过热5℃以上时即表现明显。另外,蒸汽过热可导致物品快速老化。过热蒸汽的产生可因输气系统或规定的压力明显下降,或夹套中温度较高或纺织品过于干燥。当蒸汽中含有较多细微雾等,形成气体流动的屏障而不于热的穿透,同时也会增加灭菌后干燥处理的难度。雾粒的存在主要因在加水过多的锅炉中表面水泡迸裂被快速蒸汽带出,或蒸汽通过较长管道冷凝而成。当蒸汽中混入空气其压力和温度间的关系与饱和蒸汽时的有所偏差,此时压力表中所示压力值应扣除空气的分压,也即其所能达到灭菌温度也会相应下降,如不注意这一点,由于未达到灭菌温度而导致灭菌失败。蒸汽中混入的空气可因输气系统,柜室内原有的空气或灭菌物品内部的空气未排除所产生,该空气的存在,还因为空气受蒸汽挤压形成空气气团,阻隔蒸汽接触灭菌物品,从而影响蒸汽向灭菌物品内部的穿透,形成包内温度低,包外温度高的温度不匀的情况,致使内部不能达到灭菌温度;同时由于空气的存在,减少了灭菌室内气体的含水量,即湿度水平的降低,不利于微杀物的杀灭。
6.2 普通压力蒸汽灭菌柜的基本结构和特点
除了手提式和立式外,工业用压力蒸汽灭菌柜常为卧式双层结构,外层夹套为普通钢制结构,并装有隔热保温层外罩和夹套压力表,内层为耐酸不锈钢制灭菌柜室,并装有柜室压力表、压力真空表与温度计、灭菌柜同时配有蒸汽进入管道、蒸汽过滤器、蒸汽控制阀、蒸汽压力调节阀和疏水器等。该类灭菌柜结构特点之一为进气口在上,排气口在下,所以按排气方式来分类,其属于下排气式压力蒸汽灭菌柜(又称重力置换式),其原理是利用蒸汽比空气轻,通过向灭菌柜送入蒸汽,由上层逐渐将冷空气挤压至下层排气口排出,由于此种排气方式排气不太彻底,会残留少量冷空气,控制不好会影响灭菌效果,但它仍为我国乃至世界大多数国家普遍使用的方法,这主要是因为它具有结构简单、造价低、适用范围广等特点。结构特点之二为双层夹套的作用,其一,在灭菌前将夹套充满蒸汽并达到一定的压力(一般应大于灭菌过程所需压力),使灭菌柜身及柜内物品得以预热,有利于提高对灭菌物品的升温速率;其二,外接蒸汽送入夹套,可将蒸汽源带来的锅炉水及蒸汽冷凝水由夹套疏水器排出,有利于提高从夹套送入柜室内的蒸汽质量,保证其为饱和蒸汽,为灭菌质量打下基础;其三,可防止热蒸汽进入灭菌柜室在柜壁上冷凝水气;四,灭菌结束后可对柜室内物品进行干燥;其五,如需连续灭菌,则因夹套仍保持原有的压力和温度,第二次灭菌的预热时间大大缩短,提高了灭菌柜的工作效率。
6.3 基本操作程序
(1)放置物品:首先将待消毒灭菌物品放入灭菌柜室内,关闭灭菌柜门。
(2)夹套加热:将蒸汽控制阀移至“关闭”位置,打开进汽阀,使蒸汽进入外层夹套,加热柜室四壁。
(3)灭菌:当夹套压力表指示已达灭菌所需压力时,将蒸汽控制阀移至“灭菌”位置,此时热蒸汽即进入灭菌柜内,将柜内冷空气和凝结水由下部的疏水器排出;待灭菌柜内压力和温度达到灭菌要求时,旋动压力调节阀,使其保持恒定,至规定灭菌时间。
(4)排气:灭菌结束后,将蒸汽控制阀移至“排汽”位置,排出灭菌柜的蒸汽。
(5)干燥:若物品需干燥,则可待排完蒸汽后将蒸汽控制阀移至“干燥”位置,此时柜室内被抽成负压,抽取20分钟即可达到干燥要求。
(6)消除真空:干燥完毕,将蒸汽控制阀移至“关闭”位置,此时空气经空气过滤器进入柜室,负压消失,将压力表恢复到“0”位、温度降至60℃以下时,可开启柜门,取出物品。
6.4 适用范围
主要用于药厂、医院、实验室对耐热、耐湿物品的消毒灭菌,如瓶(袋)装药液、金属器械、瓷器、玻璃器皿、工器具、包装材料、织物、敷料等、有效普遍的使用性,对需多品种、小批量的物品进行消毒灭菌处理的制药企业尤为适用。
7.各类湿热灭菌柜的基本性能特点和比较
7.1 水浴式灭菌柜的基本性能特点和比较
7.1.1基本工作原理
灭菌室内先注入洁净的灭菌介质(目前国内常用纯化水)至一定液位(水量经过计算,以保证循环系统内流量),然后由循环泵从柜底部抽取灭菌用水经过板式换热器加热,连续循环进入灭菌柜顶喷淋系统。喷淋系统由喷淋管道和喷头组成,喷头采用大流量广散角型式(可达1700),喷出的雾状水与灭菌物品均匀密切接触。在冷却过程中,关闭换热器一侧的蒸汽阀门,打开冷却水阀门,使灭菌用水连续逐步冷却,用于灭菌物品的快速冷却,并辅以一定的反压保护,防止爆现象的产生。
该喷淋系统具有喷头孔径大、不易堵塞;喷头散角大,覆盖范围宽;喷出的水成雾状,利于与灭菌物品换热与冷却,确保了灭菌与冷却效果,因而为国外瑞典CETINCGE公司、意大利FEDEGARI公司、国内的张家港市神农药机有限公司等广大的灭菌设备制造厂商所采用,也为广大制药企业所选用。此外也有厂家采用网板式喷淋系统,即灭菌和冷却水从柜顶进入筛网分水板,成均匀分布的垂直平行水流自上而下喷淋至药液瓶上。另外,有一定高度储存水量的分水板和大于分水板流量的泵流量、使多余水量呈瀑布状从分水板四周溢出、沿柜体四壁直泻而下,达到柜体与药品同速升降温。
7.1.2基本性能特点
(1)由于水浴式喷淋工作原理,使柜内温度均匀性好,无温度死角;升温快速均匀温度变化的梯度可控制在0~5℃/min内,使换热过程中的温度变化率均衡;恒温过程中药液温差可控制在±0.5℃内有效保证药品质量。
(2)温度调控范围宽,可实现100℃以下的均匀灭菌
(3)在整个灭菌过程中,过热的纯化水作为内循环灭菌系统的灭菌和冷却介质,处于一个相对封闭的循环系统实现升温、灭菌、冷却操作,可有效防止工作过程中因不洁冷却水对产品的再次污染。
(4)水浴冷却使灭菌物品均衡降温,且辅以反压保护措施,保证无爆瓶现象。
(5)卧式圆筒形柜体比矩形柜体受压均匀,利于消灭温度死角;且圆弧形底部空间因可存放循环水而省去另备贮水罐。另外循环水完全位于灭菌车轨道下部,对灭菌物品的进出无影响,因而是循环水得以重复使用;且循环水耗量比方形柜少,总能耗降低,提高生产效率。
(6)6.1.3适用范围
适用于制药行业玻璃瓶、塑料瓶和软袋装大输液的灭菌,辅助真空或真空加色水联合检漏工艺,还可用于安瓿、口服液和小输液瓶的灭菌检漏;适用于食品等行业对各种密封包装、饮用液和罐头等的灭菌。
7.1.4与压力蒸汽灭菌柜的比较
(1)由于进入柜内蒸汽的流动性、均匀地与瓶壁接触性较差,装满药品的柜内剩余空间较少及存在对蒸汽流动阻力的“死角”,使柜内温度均匀性要比水浴式差。
(2)由于采用蒸汽直接喷入柜内与玻璃瓶接触加热,因而换热时的温度梯度不能得到有效控制,玻璃瓶有可能因温度的聚变产生微裂纹,甚至爆瓶,而水浴式却无爆瓶现象。
(3)虽然水浴式灭菌柜一次性投资较压力蒸汽灭菌柜大,但由于水浴式所具有的优点,使其相同灭菌空间内的装量较蒸汽式的大,而且水浴式灭菌柜体容积也可比蒸汽式的做大;另外由于水浴式柜内温度均匀、升降温快速均衡,使其整个灭菌周期缩短,爆瓶率低、灭菌效果可靠、成品率高,因而其运行成本并不比压力蒸汽灭菌柜高。
7.2 回转水浴式灭菌柜的基本特点及比较
7.2.1基本性能特点
其工作原理与前述静态式水浴式灭菌柜基本相同,只是柜体装载灭菌物品的灭菌车是以一个可以调整的速度不断地正反旋转,因而强制对流形成强力扰动的均匀趋化温度场,从而更加缩短柜室内温度均衡的时间;同时瓶内药液被均匀地搅拌加热、恒温、冷却完成灭菌全过程。
7.2.2与静态式水浴式灭菌柜的比较
(1)由于回转运动,柜内温度场较静态式更趋一致,热的传递更快,无死角,因而灭菌效果更佳、灭菌周期更短。
(2)尤其适用于混悬剂、乳剂等易产生沉淀的药液灭菌,因为不断地正反旋转可防止产生分层、维持药液的稳定性和均匀性。
(3)用于对粘稠性大的安瓿针剂和口服液等的快速灭菌、真空检漏和干燥,因为不管瓶子的缺陷在何处,通过旋转过程全方位的运动,总能比静态式更理想地达到上述效果。
(4)由于不停地旋转,可使灭菌物品运动起来,真正地使热量容易传递到产品中间,达到快速效果,因而较静态式更适用于热敏性瓶装药液的灭菌。
7.3 纯蒸汽灭菌柜的基本特点及与普通蒸汽灭菌的比较
7.3.1纯蒸汽灭菌柜的开发
普通压力蒸汽灭菌柜的饱和蒸汽通常是由工业锅炉提供的,并由于输送系统等原因,蒸汽内常含有杂质及为减少对蒸汽锅炉的损坏而多在水中加入的少量挥发性胺等物质的存在,使在灭菌过程中会沉积在被灭菌物品上,这对于进入无菌组织的医疗器械和诊断用品可对病人产生危害,对于盛装无菌物品的容积可对无菌物品产生再次污染,进入组织培养基中也不利于病毒的培养。鉴于上述原因,在脉动真空蒸汽灭菌柜的基础上,提出了开发柜室内使用纯蒸汽、夹套内使用锅炉蒸汽的纯蒸汽灭菌柜,用于无菌手术和诊断的医疗器械、盛装无菌物品的容器、包装材料等物品的灭菌,既达到了理想的灭菌效果,提升了灭菌柜的产品档次,又控制了由此带来的操作费用不必要的增加。
7.3.2灭菌柜的洁净保证
(1)灭菌用纯蒸汽可由用户提供,也可由随机附带的纯蒸汽发生器提供。用户只需提供注射用水即可,而且不增加用户成本,且能保证纯蒸汽的饱和度及升温时间。纯蒸汽管路采用国际上最先进的长流水、长流汽原理设计,保证了纯蒸汽的洁净度。纯蒸汽进入柜室前,先通过汽液分离器,以保证蒸汽的饱和度,再经0.22μm过滤器过滤,确保纯蒸汽无菌、无热原和无微粒。同理,注射用水使用前也需经0.22μm过滤器过滤。
(2)用百级洁净区的洁净空气作为灭菌柜室的补充气体用于灭菌后物品的冷却,防止普通空气的补充对灭菌后物品的二次污染。
(3)有排放口均装有高性能的止回阀和防倒流过滤器,可使各排放管汇总后排入下水道;排放总管上高密封性能的切断阀,以备灭菌柜停车时,切断与下水道的连接,起到双保险的作用。
(4)所有纯蒸汽、注射用水、补充空气均采用优质SUS316L不锈钢卫生管和卫生级隔膜阀等,并采用快开式卡箍接口,达到卫生级要求,又便于拆卸与清洗。
(5)采用抽屉式灭菌车,既便于灭菌物品的装卸,又省却了搬运车、减少灭菌柜二侧洁净区的操作面积。
7.3.3与普通蒸汽灭菌柜的比较
由于柜室内使用纯蒸汽作为灭菌介质,因而比普通压力蒸汽作为灭菌介质的灭菌柜更卫生、更洁净、更符合GMP要求,提升产品档次,更适于直接接触无菌组织的器材和无菌物品的容器、包装材料的灭菌。
7.4预真空蒸汽灭菌柜的基本性能特点及与下排气式灭菌柜的比较
7.4.1基本性能特点
压力蒸汽灭菌柜根据排除柜室内原有冷空气所需真空产生原理的不同分为预真空式和下排气式二类。预真空式与下排气式的根本区别在于将排除柜内冷空气的方式由被动性改为主动性,即由被蒸汽从上至下靠重力推出变为由真空泵抽出。预真空压力蒸汽灭菌柜操作方法分为二类:一是采用一次抽真空,将柜室内冷空气减少至规定要求程度的预真空法;另一是采用多次抽真空,将柜室内冷空气减少至规定要求程度的脉动真空法。
7.4.2与下排气式压力蒸汽灭菌柜的比较
(1)柜室内冷空气的排除较下排气式彻底,从而作用温度提高,整个灭菌周期明显缩短。
(2)柜室内氧气随之减少,使作用时间缩短,故即使作用温度提升至较高,如132~134℃、4min,对物品的损坏亦较下排气式灭菌121℃、20min时为轻。
(3)具有比下排气式灭菌柜节约能源、减轻劳动强度、受包装和物品摆放等因素影响较小等优点。
(4)比下排气式灭菌柜结构复杂,制造成本高;一次抽真空,对真空泵和柜室的密封要求很高,增加维修工作量。
(5)可产生小装量效应,即当物品装量过少,残留气体可将小装量物品包围形成屏障,阻碍蒸汽穿透,可使灭菌失败。
7.4.3适用范围
(1)适用范围与下排气式蒸汽灭菌柜基本相同,只是由于所抽负压较强,可使敞口瓶内所装液体溢出,故不得用于敞口瓶装液体的灭菌。
(2)由于采用强制式抽真空、且负压较强,排除冷空气能力更强、排除冷空气更彻底,因而比下排气式灭菌柜更适于织物类物品的消毒灭菌。
7.4.4脉动真空式蒸汽灭菌柜的基本特点
由于预真空法一次抽真空至-98.64Kpa(20-mmHg),对设备密封要求高,且可产生小装量效应,而脉动真空法在一次抽真空的预真空法基础上改为多次抽真空法,即灭菌时,先抽真空至-95.98 Kpa~93.31 Kpa(40~60mmHg),送入蒸汽将压力上升至101 Kpa,而后再抽气至负压状态,如此反复抽送3~5次,即可相当于一次抽真空至-98.64 Kpa时空气的排除程度。虽然脉动真空法在抽真空上要多花一些时间,但负压较一次抽真空的预真空法小,因而对真空泵和柜室的密封要求较低,且可防止小装量效应的出现,效果更为可靠。为此,对蒸汽灭菌柜而言,我国目前推广的主要是脉动真空式灭菌柜。
目前针对市场需求,还在脉动真空灭菌柜的基础上开发了符合PⅢ、PⅣ实验室要求的内循环灭菌真空灭菌柜,它具有保压灭活,灭活罐灭活及内循环灭活等功能。
7.5专用型蒸汽灭菌柜的基本性能特点及比较
安瓿检漏灭菌柜、大输液快冷灭菌柜和多功能中成药灭菌柜等专用型蒸汽灭菌柜,均是在普通蒸汽灭菌柜或脉动真空蒸汽灭菌柜的结构特点上,根据不同的灭菌物品,附加相应的操作功能,在同一灭菌柜内完成灭菌操作后,相继进行有关的后续工艺,达到相当于一机多用的目的,既提高设备的利用率,节约一次性投资,节省操作空间,又减轻劳动强度,简化了操作程序。正是这种具有相对个性和针对性的专用型蒸汽灭菌柜,可实现更佳的经济运行,这对品种较单一、产量较大的生产企业而言就显得更为重要。
7.5.1检漏灭菌柜
本灭菌柜通过附加的真空泵、色水罐、色水泵,利用真空或真空加色水技术,对安瓿针剂、口服液和小输液瓶等在灭菌前或灭菌后实施真空检漏,并由附加的喷淋装置进行检漏后的清洗,以方便后续灯检和印字等作业程序,同时还有预真空排气功能,与水浴式检漏灭菌柜相比,其缺点是柜内温度的均匀性、温度梯度变化的均衡性不如水浴式,故在达到灭菌效果的同时,也可能部分地影响药品和产生爆瓶现象。
7.5.2大输液快冷灭菌柜
7.5.2.1基本性能特点
本灭菌柜通过附加喷淋装置,实施对灭菌后的大输液进行快速冷却,保证药品成分不被破坏,同地缩短整个灭菌周期;另外在冷却时辅以反压保护措施,保证软袋、瓶装大输液无爆袋、爆瓶。一般,大输液灭菌柜容积较大,故常采用预真空和多点置换的排气方式,使柜内空气排除较彻底,利于柜内灭菌温度的均匀性,确保灭菌效果和药液质量的稳定性。
7.5.2.2适用范围
适用于各种包装大输液、各种散装、瓶装、罐装和软包装液体的灭菌。
7.5.2.3与水浴式灭菌柜的比较
(1)由于采用饱和蒸汽用为热力介质和自然对流的传热方式,因而柜内温度的均匀性传热速度不如水浴式,灭菌效果和周期不如水浴式的好。
(2)从外部加入冷却水,如冷却水温度加入时间不当,极易造成柜室顶部大量爆瓶,严重时并可能连锁殃及其它各层;同时,由于快冷过程中,灭菌室内压力迅速下降形成负压,而输液瓶内压力尚未消除,导致输液瓶鼓盖或瓶塞松动,不洁的冷却水就有可能乘虚而入瓶内形成二次污染。
(3)由于受到柜门结构、强度、承载能力及消毒车装量的限制,快冷柜柜体的宽度和高度不可能增加多少,而柜体的长度又受到蒸汽流动性、分布性的影响,不宜做得过长,以免柜内温差明显加大,因此快冷柜的灭菌室难以做大。
7.5.3多功能中成药灭菌柜
7.5.3.1问题的提出
对中药制药企业来说,中药泡材、饮片,尤其是药粉、浸膏的消毒灭菌,由于其药粉细度达到100目,有的甚至300目以上,浸膏又相当粘稠,因而显得相当困难。例如,有的厂家采用传统的下排气式普通蒸汽灭菌柜,其结果是由于药粉中间存在冷空气,蒸汽不易穿透,致使灭菌不合格,另外造成药粉潮湿、药粉结块等现象。也有厂家采用乙醇熏蒸法、臭氧灭菌法、环氧乙烷灭菌法、钴-60辐射灭菌法和微波灭菌法,但由于生产成本高,或有化学品残留,或是霉菌、杂菌杀菌不彻底,或是生产效率低,因而效果也不理想。
鉴于上述原因,张家港市神农药机有限公司基于湿热蒸汽灭菌基本原理,对普通压力蒸汽灭菌柜在产品结构和灭菌工艺上经过不断摸索、总结,开发出了适用于中药药材、饮片、药粉、浸膏消毒灭菌的多功能中成药灭菌柜,并经有关厂家的生产,实践证明其效果是很有效的。
7.5.3.2多功能中成药灭菌柜的基本结构及工艺特点
针对中药企业目前尚无十分理想的消毒灭菌设备的前提,充分利用压力蒸汽灭菌是所有灭菌工艺中生产成本最低、灭菌最有效、使用最广泛的灭菌方法及设备的优点,来解决中药泡材、饮片、药粉、浸膏怕湿的主要矛盾,也即保证了其产品的质量要求。该新产品的结构特点、工艺特点如下:
(1)采用双层柜体结构,通过先行夹套加热,排除蒸汽管道中的凝水,确保进入内层的是饱和蒸汽,避免凝水潮湿待消毒灭菌的中药物品。
(2)采用预真空排除灭菌柜室内及药粉内的冷空气,使蒸汽灭菌时易于穿透。同进利用夹套的间接加热对中药物品进行预热及真空干燥,减少了饱和蒸汽用于药品加热接触时间,从而减少了药粉的潮湿程度以及药粉的总含湿量,为避免灭菌后药粉的干燥,由于含湿量过多或干燥速度过快造成的药粉结块现象创造了有利条件。
(3)灭菌柜室内配置有专用防潮装置,避免了升温及灭菌过程中的冷凝水潮湿药粉。
(4)该多功能中成药灭菌柜还配置有专用不锈钢灭菌车及灭菌托盘,设计合理,装载量大,利于产品灭菌及干燥效果;设备采用PLC+彩色触摸屏+CF卡进行控制,用户可设定各种灭菌参数及将各种数据存贮到CF卡(无纸记录,数据及温度曲线报告可通过计算机打印);采用专利的气密封锁紧技术,保证密封门的可靠性;附有专用GMP验证接口,可进行现场温度及灭菌效果的GMP验证。
(5)预热:夹套先通入蒸汽,然后再内层抽真空,将中药药粉加热(尽量减少蒸汽通入内室时冷凝水的产生)。
(6)灭菌:灭菌前内层呈真空状态,饱和蒸汽从夹套进入内层进行灭菌操作,灭菌温度及时间可根据用户要求设定。
(7)干燥:夹套保持一定压力,保温加热,内层抽真空并控制适当干燥时间。
7.5.3.3消毒灭菌效果
采用多功能中成药灭菌柜灭菌后药粉质量如下:
霉菌、杂菌指标<10CFU/g;
药粉松散不结块;
药粉含湿量≤5%(产品干燥值);
药粉不变色。
7.5.3.4结论
对目前还在进行GMP改造的广大中药制药企业来说,多功能中成药灭菌柜的成功推出,不仅可使产品在达到消毒灭菌效果的同时,确保其产品的质量要求,而且还能降低生产成本,是目前中药制药企业值得考虑的经济实用的中药泡材、饮片、药粉、浸膏的首选灭菌设备。
7.6蒸汽空气混压灭菌柜的基本性能特点及比较
7.6.1软包装快冷灭菌柜
7.6.1.1基本性能特点
用饱和蒸汽加空气作为混压灭菌介质,进行高温快速加热灭菌,采用均匀布点技术,柜内冷空气排除彻底、灭菌温度均匀;灭菌后利用附加的冷却装置,从外部注入冷却水,均匀喷淋软袋,快速冷却至出瓶温度,冷却的同时辅以反压跟踪技术,确保无爆袋产生;整个操作循环周期短,生产效率高。
7.6.1.2适用范围
适用于药厂、医院、食品业等对塑料袋、塑料瓶等软包装大输液或其它软包装液体的灭菌,也可通用于玻璃瓶装大输液产品的灭菌处理。
7.6.1.3与大输液快冷灭菌柜的比较
该灭菌柜的最主要特点是采用蒸汽加空气的混压灭菌原理,利用反压跟踪技术,确保灭菌时软袋外压力大于因加热而造成软袋内升高的压力,或防止快速冷却时柜室内造成的负压的形成,避免爆袋现象的产生,因此该柜尤其适用于软包装液体的灭菌处理。
7.6.2强制通风干燥式软包装灭菌柜
和软包装快冷灭菌柜一样,该柜采用蒸汽加空气的混合灭菌原理,采用蒸汽均匀布点注入技术,并在冷却中辅反压跟踪技术,确保灭菌、冷却过程中均无爆袋。不同的是该柜的混压气体通过置于柜顶的一个或几个高能双速风机,强制性地在灭菌室产品中间对流循环,提供良好的热传递,保证温度的均匀性,解决一般软包装灭菌柜由于采用混压灭菌原理而产生灭菌温度不均匀的问题;灭菌后,通过冷凝冷却盘管由冷却水将柜内蒸汽冷凝、冷却循环空气,使灭菌物品既降温又使其表面干燥,利于快速灯检与入库。因此该灭菌柜特别适于对PE、PP塑料瓶装、PVC、复合塑料软袋装液体灭菌、冷却结束时,容器和包装必须干燥的产品的灭菌,这也是与一般软包装灭菌柜、水浴式灭菌柜等最大的不同之处。同时,由于采用强制循环技术,利于蒸汽和压缩空气的均匀混合,保证柜室内灭菌温度的均匀性,因而可使灭菌柜的有效灭菌空间比一般软包装灭菌柜做大,达到经济的灭菌规模。
8湿热灭菌柜的其它选项
目前随着医药市场的发展,有一种双室袋的软包装自配型,它对灭菌提出了更高要求。
1)灭菌柜前后门需要彻底隔断,因为前后区域都是洁净区。
2)灭菌后袋子表面干燥,可直接进入下道灌药粒工序。
3)灭菌后灌药粉室两边膜不粘连
4)两室之间虚焊焊牢固,并可用。双手手劲挤压破裂。
8.1柜门
8.1.1柜门的数量
柜门的数量一般有单扉和双扉二种。当消毒灭菌前后的物品分别处于二个不同的结净区域、或当要求消毒灭菌前后的物品需要利用灭菌柜严格分隔、以防止已消毒灭菌物品与未消毒灭菌物品混杂时,常选用双扉型湿热灭菌柜,双扉门的启闭设置联锁保护。
8.1.2柜门的开启方式
柜门的开启方式包括手动门、气动门和电动门,开启方向有旋转门和平移门(左右平移,上下升降)。
8.1.3柜门的锁紧装置
柜门的锁紧装置有辐射状撑档型、平移门的插销锁紧型、嵌齿锁紧型和横向撑档型,小型灭菌柜常用螺栓螺母型、旋合式和横担式锁紧结构,锁紧方式可以手动、电动和气动。
8.2灭菌物品的搬运方式
A.搁板方式:灭菌室有可装卸的搁板,被灭菌物装入筐内放在搁板上。
B.搬运车及框架车方式:运送载放被灭菌物的框架车出入灭菌室时使用搬运车。
C.折叠导轨及框架车方式:框架车载放被灭菌物进出灭菌室,用于将框架拉出灭菌室导轨是折叠导轨。
8.3控制方式 消毒灭菌的操作过程,根据用户具体要求,有手动式、自动控制式和过程参数自动记录三种可供选择。
8.4柜身一般柜身有圆筒形和矩形二种。无论何种形状,柜身设计均应符合压力容器设计规定并加装安全装置。柜身结构除满足产量要求外,还要满足传热迅速、温度均匀、制造工艺简单经济等要求。一般来说,矩形柜身外形壮观、高雅、有效利用空间大;但制造工艺复杂,循环水用量比圆形多且不便保存,柜壁与灭菌车间的间隙小,对测温探头线的摆放带来不便。圆形柜身受压能力强,制造工艺相对简单,制造成本低,循环水用量相对较少,且便于在柜身内保存,柜壁与灭菌车间的间隙有最大值和最小值之分,测温探头线可以摆放在间隙大的位置,不易损坏。
9湿热灭菌柜的选用
9.1湿热灭菌柜的选用原则
自湿热消毒灭菌的经典设备—压力蒸汽灭菌柜问世以来,为适应各种需要,除杀菌方面的改进外,更开发出不少新型的湿热灭菌柜,这既给使用者在湿热灭菌柜的选用方面提供了更大的灵活空间,同时也对使用者提出了如何选择湿热灭菌柜的问题。一般来说,选用设备需考虑的综合隐私很多,但基本因素不外乎是:灭菌效果的可靠性、设备投资的可行性、灭菌操作运行的经济性、对灭菌物品的适用性及灭菌后物品的有效性。
对设备投资而言,回转水浴式灭菌柜较水浴式贵,水浴式灭菌柜比蒸汽式贵,专用型灭菌柜较通用式贵,脉动真空式蒸汽灭菌柜比普通压力蒸汽灭菌柜贵,对操作运行的经济性,会因灭菌柜室的有效容积而在使用设备数量、由于灭菌温度均匀性产生的成品率、由于整个灭菌周期长短不同引起的动力消耗、设备维修费、折旧费及人工费等因素而变,这需要进行详细比较与测算才能确定。至于灭菌后物品质量的有效性、各类湿热灭菌柜的适用性前面章节已有说明,此处不再详述。
9.2 湿热灭菌柜的基本选择
(1) 当受设备投资限制,或受到灭菌物品的通用性、多品种小批量产品灭菌的考虑因素时,一般可选用通用的压力蒸汽灭菌柜,其中尤以脉动真空蒸汽灭菌柜为佳。
(2)考虑到规模生产的经济性、灭菌物品单一且大批量等因素,对压力蒸汽灭菌柜而言,应优先选用专用型的湿热灭菌柜,如检漏灭菌柜,大输液快冷灭菌柜、多功能中药灭菌柜、软包装灭菌柜、强制通风干燥式软包装灭菌柜等。
(3)当考虑到灭菌后物品质量的有效性与成品率,对封装液体的灭菌当推水浴式灭菌,其中对混悬剂、乳剂等易沉淀分层、热敏性药液、粘稠性药液的灭军尤以回转式水浴灭菌为好,其次考虑选用专用型的压力蒸汽灭菌柜。
(4)当采用含有杂质或其他化学物质的普通锅炉蒸汽作为灭菌介质,对未经包装的物品灭菌可能带来二次污染等不利影响时,则应选用纯蒸汽灭菌柜(或称卫生级灭菌柜)
10 结束语
湿热消毒灭菌柜是制药、食品、医疗卫生、科研单位常用的消毒灭菌设备,自从19世纪法国著名的微生物学家巴斯德发明了消毒灭菌法以来,为适应各种情况的需要,除在杀菌方面的改进外,各种新型的湿热灭菌柜层出不穷,这为用户对消毒灭菌设备的选用提供了更大的选择余地,这同样要求使用者需根据设备投资、运行成本、设备的适用性及灭菌后物品质量的有效性等因素,结合企业自身的实际情况,加以综合考虑、全面平衡作出最佳选择。


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