湿热灭菌柜

湿热灭菌柜（共3篇）

湿热灭菌柜 篇1

湿热蒸汽灭菌设备是灭菌制剂生产的重要设备, 如大容量注射剂、小容量注射剂及其他灭菌制剂产品的灭菌。灭菌柜的验证, 指灭菌柜温度均匀性、装载量的确认, 灭菌温度、时间、效果, 保证将微生物污染降低至残存率小于10-1, 我国GMP要求对于关键设备如灭菌设备, 应经验证合格后方可使用, 验证应有记录并保存, 灭菌所用的热电偶温度计, 多点温度记录仪、压力计等附属设备必须定期校正, 按计划保养。灭菌柜在使用前和使用中都应进行验证和周期性再验证。

1 运行确认试验

运行确认包括设备的检查及通过试运行时对灭菌性能的调查试验及设定灭菌程序的重复性试验, 运行确认的结果, 应能为灭菌程序的所有重要控制参数的确定提供试验依据。

1) 运行确认应对公用介质进行检查

(1) 对水源进行检查, 压力应在0.15～0.3MPa范围之内。

(2) 对气源进行检查, 蒸汽压力应在0.3～0.6MPa范围之内。

(3) 对压缩空气进行检查, 压力应在0.3～0.7MPa范围之内。

(4) 对电源进行检查, 应提供～220V和～380V两种规格电源。

2) 对灭菌柜上的仪表进行检查, 应按规定进行校验。

3) 对验证用仪器, 仪表进行检查, 应按规定进行校验。

4) 功能测试:在空载情况下, 各部分功能正常, 各步程序运行正常, 空载达到灭菌温度的时间应小于10min。

2 性能确认试验

1) 热分布试验

热分布试验是调查灭菌性能的一项重要的试验, 目的是检查灭菌柜腔室内的热分布均匀性, 确定腔室内可能存在的“冷点”位置及温度差应≤±1℃。热分布试验分两步进行, 空载热分布试验和装载热分布试验。

(1) 空载热分布试验

灭菌柜内不放置灭菌产品即为空载, 空载热分布试验是采用10—20支热电耦或热电阻作温度探头, 固定在柜内不同位置, 其中蒸汽进口、冷凝水出口、柜的温度记录和控制探头处各固定一个探头, 热电耦裸露部分不能接触任何物体, 在空载状态下连续灭菌3次, 柜内各点温度差应≤±1℃。

(2) 装载热分布试验

装载热分布试验是将待灭菌的产品以不同方式装载在灭菌柜内, 温度探头固定于产品附近。每种装载方式通蒸汽灭菌3次, 从中确定“冷点”位置, 且“冷点”与柜内平均温度差值应≤±1.5℃, 装载热分布试验因其装载方式的多样性, 验证步骤比较繁琐, 因此验证过程一般采取装载的常采用方式即满载热分布试验。

2) 热穿透试验

热量在物理学中有传导、对流和辐射三种基本传递形式, 其综合产生了强大的热穿透效果, 故取名为热穿透试验, 目的是为了用该试验的极值点来考核其F0值, 对已经灭菌的产品是否被赋予设计的灭菌保证值来进行具体数据检测考核。

该实验的步骤和方法与热分布试验大体相同, 差别在于温度探头的布置是插在产品中, 不接触药品容器周边和底部。热穿透试验至少需要重复进行3次, 试验前后都要将温度探头放入冰点槽和油浴里校正。

热穿透试验可接受的标准是:

(1) 灭菌设计程序下各点热穿透试验获得的F0值基本一致。

(2) 最冷点F0值和产品的F0均值之间差值小于2.5%。

(3) 整体的F0值监察分析, 其没有在设计的F0值允许波动的公差上下限外数据。

(4) 具备良好的重现性、连续3次以上重现性。

3) 生物指示剂试验

湿热灭菌的生物指示剂试验指将一定量的已知D值微生物耐热孢子接种到待灭菌的产品中, 在设定的灭菌程序条件下灭菌, 以验证设定的灭菌工艺程序是否确定赋予产品所设定的F0值, 由此进行的实验和评价过程也成为挑战性试验。该实验常用的生物指示剂有嗜热脂肪芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、梭状芽胞杆菌, 它们的常规微生物耐热参数D值分别为 (1.5～3.0) min、 (0.3～0.7) min、 (0.4～0.5) min、 (0.4～0.8) min, 由于同一生物指示剂在不同介质或载体上的耐热性不同, 所以在试验前要测定生物指示剂在待灭菌物品中的耐热性, 并根据其耐热性确定验证时所要接种的孢子数量, 或是否需要选用一种标准溶液来替代某物品作为生物指示剂的介质。

(1) 生物指示剂的选用

可用药典规定的生物指示剂, 所用生物指示剂的耐热性应大于物品中常见污染菌的耐热性, 生物指示剂的用量也应大于物品中污染菌的污染水平。

(2) 生物指示剂的装载

为了准确反映灭菌程序对物品的灭菌效果, 生物指示剂通常被接种于被验证物品的包装容器中, 装有生物指示剂的容器要紧挨着装有测温探头的容器, 在灭菌设备的最冷点必须放置生物指示剂, 冷点通常位于蒸汽或冷凝水出入口周围。为便于准确分析验证试验结果, 所有的生物指示剂与温度探头的放置应有相对应的编号。

(3) 生物指示剂验证合格标准

经生物指示剂验证后可证明在设定的灭菌程序或F0条件下, 物品的无菌保证水平应低于10-6。

3 再验证

正常情况下, 每年应做1次周期性再验证, 验证内容主要包括公用介质系统的检查、空载热分布试验、满载热分布试验和生物指示剂试验。灭菌柜由于改造、调试或安装状态发生改变时, 也要对相应的改变进行验证。

参考文献

[1]白惠良/李武臣.药品生产验证指南. (M) 北京.化学工业出版社.2003

[2]李钧.药品GMP.实施与认证 (M) 北京.中国医药科技出版社.2000

浅谈对湿热灭菌柜的改造 篇2

脉动真空蒸汽灭菌柜是无菌原料药生产中的关键设备, 主要由灭菌柜主体、控制系统、蒸汽系统、压缩空气系统、水系统等组成。其工作原理是:借助水的流动, 用真空泵抽出灭菌柜腔室的冷空气, 使其处于负压状态, 然后输入纯蒸汽, 使蒸汽迅速穿透到物品内部, 如此反复数次, 在高温和高压作用下, 微生物将会因蛋白质和核酸变性而死亡, 从而达到灭菌要求;灭菌后, 需要抽真空使灭菌物品迅速干燥。整个灭菌工作流程采用微机控制, 具有方便、省时、省力、总灭菌时间短、灭菌彻底可靠、物品干燥等特点。

1 新版GMP的相关要求和设备情况

在2010版GMP的附录1无菌药品中的第70条规定, 热力灭菌通常有湿热灭菌和干热灭菌2种, 应当符合以下要求:

在验证和生产过程中, 用于监测或记录的温度探头与用于控制的温度探头应当分别设置, 且设置的位置应当通过验证确定。每次灭菌均应记录灭菌过程的时间-温度曲线。

采用自控和监测系统的, 应当经过验证, 保证符合关键工艺的要求。自控和监测系统应当能够记录系统以及工艺运行过程中出现的故障, 并安排相关操作人员进行监控。应当定期将独立的温度显示器的读数与灭菌过程中记录的图谱进行对照。

另外, 第71条规定:湿热灭菌工艺监测的参数应当包括灭菌时间、温度、压力。对于腔室底部装有排水口的灭菌柜, 必要时应当测定并记录该点在灭菌全过程中的温度数据。

我厂现有的脉动真空灭菌柜都是只有自控系统, 没有监测系统, 不符合2010版GMP的要求, 因此需要对设备进行改造。由于3台脉动真空灭菌柜的规格型号和工作方式类似, 因此以QC实验室的灭菌柜为例介绍改造过程。

2 改造方案

2.1 具体要求

QC实验室的灭菌柜主要用于微生物班组的工、器具和培养基的灭菌。对于培养基的灭菌, 要求培养基内的温度达到115℃或121℃, 并能够保持足够长的时间。这就需要在灭菌柜内室安装一个活动的探头, 将探头插入培养基或液体内, 监测灭菌过程中的温度。对于工、器具等物品的灭菌, 要保证灭菌柜内室最冷点达到121℃以上, 并且整个灭菌过程中, 内室温度都应保持在灭菌温度以上, 同时要求保持足够长的时间以满足F0值的要求。另外, 要求灭菌柜内热分布均匀, 同一时刻内室各处的温差应不超过3℃。对于上述2个温度控制点还需要设置监测探头, 以起到记录灭菌过程和复核的作用。

2.2 硬件改造

2.2.1 温度探头

根据对原湿热灭菌柜的分析结果可知, 灭菌柜运行过程中的最冷点在内室的排水口。新版GMP第71条要求对湿热灭菌柜的排水口温度进行全过程测定, 因此灭菌柜的温度探头应安装在内室排水口处, 这样不仅可以继续用于温度控制, 还可以满足新版GMP要求。

为了把监测探头和控制探头分开, 该探头改为耐高温的双支高精度探头。同时, 为了方便插入带塞子的锥形瓶等玻璃容器, 要求探头是尖头的, 且直径尽量小。探头的导线为柔软的耐高温导线。另外, 灭菌柜一般都会预留1~2个验证口, 且配有验证口专用的接头, 安装内室探头时可将温度探头穿过接头放入验证口, 并在内室预留足够长的导线, 然后上紧验证口, 即完成了探头的安装。

2.2.2 记录仪

记录仪用于记录灭菌过程的时间—温度曲线, 同时对控制系统显示的温度进行复核。考虑到直观、真实、不可修改、使用方便等因素, 选择嵌入安装的2通道有纸记录仪。有纸记录仪有毡笔和热敏2种, 厂里原先有1台毡笔的记录仪, 但是由于长时间不用而容易洇纸, 且笔头变干, 因此选择使用热敏记录纸的记录仪。

2.2.3 控制系统

排水口和内室温度探头共4组探头线, 2组接至PLC控制系统, 另外2组接至2通道有纸记录仪。

2.3 控制程序的改造

由于在液体或培养基灭菌过程中, 液体内部的升温速度相对较慢, 因此将控制方式由原来的排水口温度单独控制改为排水口和内室温度共同控制。当2处温度都达到设定的灭菌温度时, 灭菌过程开始计时;当温度发生波动时, 只累计当前温度值高于灭菌温度的时间, 并在累计时间达到灭菌设定时间后, 结束灭菌过程, 进入干燥或排气阶段。

另外, 需要在触摸屏画面增加内室探头的温度显示, 以方便观察内室温度。

3 设备确认

改造完成后, 需要对灭菌柜进行设备确认, 包括安装确认、运行确认和性能确认。根据这次灭菌柜的改造情况, 确认内容的重点包括:外观确认、电气连接确认、气密性确认和空载及满载的性能确认。

通过验证来检查并确认该脉动真空灭菌柜的各项指标能否满足生产要求, 同时还可以验证灭菌柜在空载及满载时的温度分布情况、满载时不同位置的热分布试验、热穿透和生物指示剂试验, 从而确保灭菌柜的灭菌能力能够满足生产工艺和生产能力的要求。每个确认项目都要做3次, 以观察确认结果的重现性。

4 结语

灭菌柜改造完成后, 增加的内室活动探头使操作人员能够直观地了解热穿透情况和内室位置温度变化情况, 并能随时对灭菌柜的灭菌温度进行复核, 及时发现探头温度的偏差情况。经过设备确认, 改造后的脉动真空灭菌柜能够符合已定的各项指标, 同时满足2010版GMP对灭菌柜的相关要求。

摘要：根据2010版GMP规范对湿热灭菌柜新增的相关要求, 从制定方案、硬件选型、控制程序、设备确认这4个方面介绍了灭菌柜的改造过程。

湿热灭菌及验证综述性探讨 篇3

湿热灭菌工艺是无菌药品生产过程中至关重要的工艺。无论是终端灭菌, 还是采用无菌工艺生产药品, 灭菌工艺都是最重要的工艺环节之一。其广泛应用于对无菌衣、玻璃器械、最终灭菌药品 (尤其是注射剂) 的灭菌处理, 湿热灭菌具有传导迅速、穿透能力强、灭菌效果好的特点。

1 灭菌及灭菌物品

灭菌法是用适当的物理或化学手段将物品中活的微生物杀灭或除去, 从而使物品残存活微生物的概率下降至预期的无菌保证水平的方法。灭菌法适用于制剂、原料、辅料及医疗器械等物品的灭菌。

无菌物品是指物品中不含任何活的微生物。对于任何一批灭菌物品而言, 绝对无菌无法保证, 也无法用试验来证实。一批物品的无菌特性只能相对地通过物品中活微生物的概率低至某个可接受的水平来表述, 即无菌保证水平 (Sterility assurance level, 简称SAL) 。实际生产过程中, 灭菌是指将物品中污染微生物的概率下降至预期的无菌保证水平。最终灭菌的物品微生物存活概率, 即无菌保证水平不得高于10-6。已灭菌物品达到的无菌保证水平可通过验证确定。

灭菌物品的无菌保证不能依赖于最终产品的无菌检验, 而是取决于生产过程中采用合格的灭菌工艺、严格的GMP管理和良好的无菌保证体系。

灭菌工艺的确定应综合考虑被灭菌物品的性质、灭菌方法的有效性和经济性、灭菌后物品的完整性和稳定性等因素。

2 灭菌方法

常用的灭菌方法有湿热灭菌法、干热灭菌法、辐射灭菌法、气体灭菌法和过滤除菌法。可根据被灭菌物品的特性采用一种或多种方法组合灭菌。

2.1湿热灭菌法

湿热灭菌法指将物品置于灭菌柜内利用高压饱和蒸汽、过热水喷淋等手段使微生物菌体中的蛋白质、核酸发生变性而杀灭微生物的方法。该法灭菌能力强, 为热力灭菌中最有效、应用最广泛的灭菌方法。药品、容器、培养基、无菌衣、胶塞以及其他遇高温和潮湿不发生变化或损坏的物品均可采用本法灭菌。

2.2干热灭菌法

干热灭菌法指将物品置于干热灭菌柜、隧道灭菌器等设备中, 利用干热空气达到杀灭微生物或消除热原物质的方法。其适用于耐高温但不宜用湿热灭菌法灭菌物品的灭菌, 如玻璃器具、金属制容器、纤维制品、固体药品、液状石蜡等均可采用本法灭菌。

2.3辐射灭菌法

辐射灭菌法指将灭菌物品置于适宜放射源辐射的γ射线或适宜的电子加速器发生的电子束中进行电离辐射而达到杀灭微生物的方法。本法最常用的为60Co-γ射线辐射灭菌。医疗器械、容器、生产辅助用品、不受辐射破坏的原料药及成品等均可用本法灭菌。

2.4气体灭菌法

气体灭菌法指用化学消毒剂形成的气体杀灭微生物的方法。常用的化学消毒剂为环氧乙烷、气态过氧化氢、甲醛等。采用气体灭菌法时, 应注意灭菌气体的可燃可爆性、致畸性和残留毒性。本法适用于在气体中稳定的物品灭菌。

2.5过滤除菌法

过滤除菌法利用细菌不能通过致密具孔滤材的原理以除去气体或液体中微生物的方法。常用于气体、热不稳定的药品溶液或原料的除菌。

3 湿热灭菌条件

湿热灭菌条件的选择应考虑灭菌物品的热稳定性、热穿透力、微生物污染程度等因素。

湿热灭菌条件通常采用121 ℃×15 min、121 ℃×30 min或116 ℃×40 min的程序, 也可采用其他温度和时间参数, 但无论采用何种灭菌温度和时间参数, 都必须证明所采用的灭菌工艺和监控措施在日常运行过程中能确保物品灭菌后的SAL≤106。

当灭菌程序的选定采用F0值概念时 (F0值为标准灭菌时间, 系灭菌过程赋予被灭菌物品121 ℃下的灭菌时间) , 应采取特别措施确保被灭菌物品能得到足够的无菌保证, 此时, 除对灭菌程序进行验证外, 还必须在生产过程中对微生物进行监控, 证明污染的微生物指标低于设定的限度。

对热稳定的物品, 灭菌工艺可首选过度杀灭法, 以保证被灭菌物品获得足够的无菌保证值。热不稳定性物品, 其灭菌工艺的确定依赖于在一定的时间内, 一定的生产批次的被灭菌物品灭菌前微生物污染的水平及其耐热性。因此, 日常生产全过程应对产品中污染的微生物进行连续地、严格地监控, 并采取各种措施降低物品微生物污染水平, 特别是防止耐热菌的污染。

热不稳定性物品的F0值一般不低于8 min。

4 湿热灭菌原理

湿热灭菌的原理是使微生物的蛋白质及核酸变形导致其死亡。这种变形首先是分子中的氢键分裂, 当氢键断裂时, 蛋白质及核酸内部结构被破坏, 进而丧失了原有功能。蛋白质及核酸的这种变形可以是可逆的, 也可以是不可逆的。若氢键破裂的数量未达到微生物死亡的临界值, 则其分子很可能恢复到它原有的形式, 微生物就没有被杀死。为有效地使蛋白质变形, 如采用高压蒸汽灭菌时, 就需要水蒸气有足够的温度和持续时间, 这对灭菌效果十分重要。高温饱和水蒸气可迅速使蛋白质变形, 在规定操作条件下, 蛋白质发生变形的过程即微生物死亡的过程, 是可预见和重复的。微生物的灭活符合一级动力学方程, 微生物死亡速率是微生物耐热参数D和杀灭时间的函数。即在给定的时间下被灭活的微生物与仍然存活数成正比。

lg Nt=lg N0-F (T, Z) /DT

式中Nt———t分钟后微生物计数值;

N0———初始微生物计数值;

DT——在T温度下的微生物降低一个对数单位所需要的时间;

F (T, Z) ———灭菌程序在确定温度系数Z的T温度的等效灭菌时间。

5 湿热灭菌法方法

5.1流通蒸汽灭菌法

流通蒸汽灭菌是指在常压条件下, 采用100 ℃流通蒸汽加热杀灭微生物的方法, 灭菌时间通常为30~60 min。该法适用于消毒以及不耐高热制剂的灭菌, 但不能保证杀灭所有芽孢, 是非可靠的灭菌方法。

5.2间歇蒸汽灭菌法

间歇蒸汽灭菌法利用反复多次的流通蒸汽加热, 杀灭所有微生物, 包括芽胞。方法同流通蒸汽灭菌法, 但要重复3次以上, 每次间歇是将要灭菌的物体放到37 ℃孵箱过夜, 目的是使芽胞发育成繁殖体。若被灭菌物不耐100 ℃高温, 可将温度降至75~80 ℃, 加热延长为30~60 min, 并增加次数。该法适用于不耐高热的含糖或牛奶的培养基。

5.3高压蒸汽灭菌法

高压蒸汽灭菌法是指压力在103.4 k Pa下, 蒸汽温度达121.3 ℃, 维持15~20 min杀灭微生物的方法。

6 湿热灭菌过程

大多数湿热灭菌循环依赖接触的饱和蒸汽, 饱和蒸汽是与液态水保持平衡的水蒸气。饱和蒸汽只存在于液态和气态分界线上, 也就是说, 温度和压力的关系是固定的, 饱和蒸汽对灭菌过程是最有效的。

湿热灭菌通过热量从蒸汽转移到装载物和通过生成冷凝液的水合作用影响实现 (水合过程将放出热量) , 冷凝是从蒸汽状态转变成低能量的液体状态, 这个阶段蒸汽释放的热量转移到周边环境中 (在121 ℃时, 蒸汽变到液态释放热量39.6 k J/mol) 。

6.1饱和蒸汽程序

在大多灭菌器的设计中, 空气去除是一个关键的要素, 在相同压力下空气-蒸汽的混合气体比不含空气的蒸汽 (纯蒸汽) 所含有的潜热少, 因此会降低热量从蒸汽转移到装载物的效能。设计为去除腔体和装载物内空气的抽真空法比重力置换法更有效, 然而, 基于工艺能力灭菌器内所有空气不可能全部被移除, 灭菌器装载影响去除的数量。例如, 一个含有诸如衣服、过滤器和软管的装载比没有此物品的装载保留更多的空气, 所以必须通过确认措施证明此类低水平的空气残留将不会对灭菌循环产生不利影响。

饱和蒸汽通过冷凝传递的热量是从高于饱和点的蒸汽 (即过热蒸汽) 转移热量的许多倍。用过热蒸汽灭菌是一种干热现象, 效率低于饱和蒸汽工艺。过热蒸汽温度改变1 ℃只有1.5 k J/mol的能量转换。而饱和蒸汽释放39.6 k J/mol的热量使之成为更有效的工艺。过热蒸汽也被称作“干蒸汽”, 因为它一旦接触冷的表面不会立即形成冷凝水。因而, 当过热出现时重要的水合作用将不会发生, 为了维护一个饱和蒸汽条件, 应避免突然的压力降低。过热能通过维持蒸汽发生器中的蒸汽与水相平衡进行避免, 灭菌腔体周围蒸汽的夹套可能被用于降低升温时间和提高腔体温度均匀性。但是, 该夹套在升温和灭菌暴露阶段应该被控制在低于腔体温度, 以避免腔体中过热的产生。

对饱和蒸汽循环来说, 冷凝成水将导致气体体积压缩超过99%, 如果冷凝的蒸汽没有立即用额外的蒸汽填充到灭菌器中, 这通常将导致一个实质性的压力降, 这时允许蒸汽快速加热装载物表面, 直到达到一个有效灭菌温度的冷凝/补给循环。

6.1.1 重力置换程序

重力置换程序是基于灭菌器腔体内空气比蒸汽更冷更重而将下沉到腔体底部的原理, 由于蒸汽进入腔体, 空气被排挤至腔体底部排水沟, 并且连同冷凝水一起从疏水阀排出腔体外。

疏水阀是被设计为有效地允许大量空气通过的通道。该循环 (重力置换程序) 排除空气的成功与否取决于疏水阀的正确运行和蒸汽的适当分布。蒸汽通过导流板或散流器注入灭菌器, 蒸汽注入的速率是关键的, 如果蒸汽进得过快或分布不合理, 装载的顶部或周围可能会夹带空气层。如果进汽过于缓慢, 空气受热而扩散入蒸汽中, 从而使排除空气更加困难。

从腔体中去除空气的有效性通过测量排水沟处温度进行确定, 因为空气和冷凝水下沉到腔体底部, 由于空气被消除, 它首先被热冷凝水取代, 最后被饱和蒸汽取代, 该处温度从冷空气和冷凝水的温度变化到更热的蒸汽, 导致疏水阀关闭。随着工艺循环进展, 灭菌器腔体逐渐达到符合期望温度相对应的压力。

一个重力置换循环的变化是一个强迫空气去除的循环。强迫空气去除确保空气从腔体快速去除, 比重力空气去除方法更可靠更有效, 它被设计为引入蒸汽强迫空气从排水管排出达到从灭菌腔体去除空气。一个附在排水管的真空泵同时运行帮助从系统中去除空气, 在该阶段腔体压力和温度被控制。

6.1.2 预真空程序

预真空程序灭菌开始之前, 用一个机械真空泵或蒸汽喷射器将空气抽走或排出, 该方法适宜于带有内部体积的装载物诸如管道、过滤器、缠绕的灭菌包以及灌装组合体。

蒸汽脉冲是用来快速填充由真空脉动创造的空间, 使得残留空气减少。蒸汽和真空脉冲间大的压力差提高空气去除速度, 需要脉动的次数应该在灭菌工艺开发时确认。蒸汽和真空交替脉冲对去除空气比单一的抽真空更有效。

真空脉动工艺在制药工业中用于灭菌去除空气较困难的装载物是最常用的方法, 蒸汽脉动和真空水平间的压差越大, 空气去除能力越强。

6.2空气加压

6.2.1 为何有时要求空气存在

尽管空气通常被认为是一个会降低蒸汽灭菌工艺效率的潜在的问题, 但有的时候空气又是被要求存在的。注射液体制剂经常在灭菌器中被最终灭菌, 在这种情况下蒸汽冷凝的主要功能是提供快速的热量转移到产品容器壁上, 几乎在所有容器内溶液上方的空间中有空气 (氮气或其他惰性气体) , 由于溶液被加热, 气体膨胀并加入因容器内水演变成蒸汽而压力上升, 因而, 容器内压力将超过灭菌器内的压力。

玻璃小瓶用专门的密封盖进行密封用来承受压力, 只要在排气过程中压力差不变得太大, 玻璃小瓶将不会破裂或爆炸。装载物快速冷却时, 压力差可能变得非常关键足以能导致容器破裂或密闭性损坏。

灌封注射器、塑料袋和半刚性容器表现出一个较大的问题, 因为它们没有玻璃那种固有的强度, 其随着压力差的上升而有爆炸或打开的趋向, 为预防这种情况, 必须向灭菌器腔体中注入空气以增加压力直到确定的压力水平。

6.2.2 空气混合加压

空气的存在, 尽管必要, 但会降低热传递效率。因此, 当一个空气加压循环被使用时, 维持一个良好的混合腔体环境以保证热传递到装载物是均匀的非常重要。混合有几种方法达到, 两个主要方法是:蒸汽空气混合工艺和过热水工艺。

过热水指在100 ℃以上并需一定压力才能保持液态的水。而过热水程序是指在空气加压条件下, 以不断循环的过热水为灭菌介质的灭菌工艺。

理解空气与蒸汽混合的物理原理是非常重要的, 混合气体的压力和温度之间的关系不同于饱和蒸汽, 混合可通过以下几种方法完成:

(1) 蒸汽与空气:可能用风扇或另一种持续循环手段, 混合空气和蒸汽;

(2) 蒸汽/水/空气:灭菌器用一个外部泵循环过热水, 从腔体底部通过一系列分布于灭菌器顶部或侧面的喷嘴使水循环到装载物上方淋下来, 通过“雨淋”作用用来混合空气、水及蒸汽。

这两种设计在最终灭菌产品冷却时都有一个额外的用途, 水或空气通过一个热交换器循环有助于更快冷却容器从而提高灭菌器生产能力, 快速冷却对加强产品稳定性是必要的。

7 灭菌器设计

对工艺的认识决定了最适合该产品的湿热灭菌方式。

影响因素包括产品类别、工艺类别、包装和制备。例如, 部分产品的摆放和包装要求对于空气排出和湿热蒸汽灭菌穿透十分重要;产品和组件可能需要正压行程对密封的液体进行有效灭菌。

风险评估是湿热灭菌器系统设计过程的重要部分。评估首先要考虑产品和工艺过程, 以及灭菌温度、设施的损失、灭菌数据丢失、冷却要求、蒸汽要求、正压要求。

7.1用户需求

正确选择灭菌器需要确定灭菌器的性能要求和期望。

用户要确定:如何使用灭菌器?灭菌物是否为坚实的物品?灭菌物是否为已灌装的注射剂?灭菌物是否为液体装载物?灭菌物品的尺寸和可能的装载密度是什么?

7.1.1 设备需考虑的若干问题

7.1.1.1 密封的考虑

当灭菌器两端洁净级别不同时, 应考虑密封 (例如生物密封、气压密封) 。密封类型取决于空间大小和生物危害防护要求, 应保持一定压差, 防止颗粒进入洁净区, 防止微生物从一个密闭环境中扩散出来。

7.1.1.2 环境影响的考虑

灭菌器的操作能够影响环境的温度和湿度, 因此必须了解所在区域的温度、湿度要求。在灭菌器运行时 (如卸载) , 必须考虑温度、湿度提高对洁净厂房环境的影响, 可在天花板安装排气口, 排出过量湿气, 可能还需要高湿喷水装置和烟雾感应器。

7.1.1.3 公用系统的考虑

灭菌器操作应考虑所需配套的公用系统设施, 如清洁蒸汽、工业蒸汽、工艺气体、水、电等。并说明设施工作条件, 如清洁蒸汽和工艺气体的最低和最大压力范围, 水温、电流和电压。

7.1.1.4 操作、验证的考虑

(1) 阀门位置 (如隔离和关闭) 、灭菌器腔体验证口、压力表、蒸汽疏水阀和蒸汽质量检测口应有明显标识;

(2) 日常监控和验证取样点应合理设置;

(3) 取样口应避免任何冷凝水聚集;

(4) 灭菌器运行产生的排出物 (如冷凝水体积和温度) , 需要时应指明处理要求, 例如增加热交换器将冷凝水温度降至允许的排放温度。

7.1.1.5 空间的考虑

对于灭菌器所在区域的设置, 应有进行维护的足够空间。有足够空间存放和操作装载设备, 特别是灭菌柜前方应有足够空间。

7.1.2 评估工艺要求

(1) 温度探头验证口, 指定接口的数量、尺寸、位置和类别;

(2) 装载和卸载要求 (如步入式或手伸入式) ;

(3) 门密封介质 (如清洁蒸汽或医用气体) 的要求, 确定是否需要备用门密封;

(4) 完成灭菌行程所需时间、生产能力要求;

(5) 对于多孔/坚实物品 (设备、管道、衣服) 的灭菌, 空气排出效果对热传递至装载物十分关键。在灭菌开始前, 应将空气从灭菌柜和装载物中排出, 使用饱和蒸汽, 饱和蒸汽不得含有可能污染灭菌物品的化学物质。

(6) 对于已经包装产品的最终灭菌, 重点要确定灭菌行程, 在装载的所有位置都能获得足够杀灭效果, 但不影响物品或产品质量。因此, 必须保证装载的温度是均匀的。

7.2系统控制

对于灭菌设备的技术要求、建造、测试和运行, GMP要求系统控制能符合设备设计要求和预期用途。

7.2.1 控制系统的设计考虑

(1) 控制系统与安装区域的其他系统可能存在的相互干扰。 (2) 数据采集 (如本地打印报告、网络打印报告、建筑控制系统报告、历史数据趋势分析) 。 (3) 用于药品生产, 具备电子数据采集的控制系统应符合法规要求。 (4) 确定需记录的工艺变量清单和记录频次, 如腔体压力、腔体温度、夹套温度、运行时间。 (5) 如果系统能够提供报告, 确定报告需保护哪些信息。 (6) 控制系统复杂或简单程度。根据手动、半自动或自动操作来描述控制系统要求。 (7) 系统的运行控制是在灭菌器上操作界面, 还是通过外部控制系统完成。系统的进入是否通过数据通信连接完成。根据操作、灭菌行程设计、维护, 确定不同安全访问等级。 (8) 系统报警要求, 包括关键报警或提示报警。

7.2.2 控制系统的总体要求

(1) 控制系统首先一定要稳定; (2) 灭菌周期计时和顺序控制器要准确; (3) 灭菌能力要达到灭菌要求。

7.2.3 系统互锁功能

(1) 在关闭并锁死前, 门没有完全密封; (2) 只有在门处于密封状态下, 才能启动灭菌行程; (3) 只有当没有报警时, 才可启动灭菌行程; (4) 在灭菌行程结束, 以及腔体压力降至大气压力前, 不得打开门; (5) 当灭菌行程中止, 但保温阶段尚未结束时, 只能从装载侧打开; (6) 如果门是打开的或未密封, 控制器不得开启腔体蒸汽阀; (7) 确定急停按钮的布置, 双门灭菌器应在灭菌器两侧均有急停按钮; (8) 操作者启动灭菌行程中止时, 系统反馈的描述是在中止步骤结束后灭菌器所处的最终状态。

7.3详细设计

(1) 应包括所有灭菌器通用的基本要素, 以及满足特定操作的特定要求; (2) 基本要素包括灭菌器描述、尺寸和结构、所需灭菌行程类别和最大装载尺寸或重量; (3) 安装区域的设施可作为限制性因素; (4) 应涵盖控制系统的类别及其验证要求; (5) 要考虑不同洁净级别对清洁要求的不同, 这将影响灭菌器面板的材质, 也可能影响墙体密封的设计, 所处区域的洁净级别也影响面板的装饰; (6) 应指明设施管路要求, 指明清洁蒸汽、工艺气体、卫生腔体排出和无菌系统的管路焊接和坡度要求。

8 设备验证及确认

湿热灭菌验证的目的, 就是通过一系列验证试验提供足够的数据和文件依据, 从而找到最有效最合理的灭菌参数, 并把已经验证过的饱和蒸汽灭菌设备和灭菌工艺参数应用到药品生产的除菌过程中去, 以证明用于药品生产过程中的每一台饱和蒸汽灭菌设备都能起到灭菌的效果。并且, 对不同灭菌物品的灭菌过程和灭菌效果具有可靠性和重现性, 即验证结果必须证明生产中所采用的灭菌过程对经过灭菌的物品能够保证残存微生物污染的概率或可能性低于百万分之一。

8.1工厂验证测试

工厂验证测试应该成为供应商生产质量保证项目完整的部分。工厂现场验收测试是指导供应商工厂, 证明设备是根据设计说明和符合功能需求和用户需求的性能来建造的。

8.2软件测试

软件测试程序开发应当与指导方针一致。很多情况下, 灭菌器主要软件程序根据多种设置建立。这些软件模块取决于选择的项目开启或关闭, 每个基本程序应该进行软件测试, 软件测试应该在模拟环境下执行。

测试一般包括:屏幕导航测试、安全性测试、输入值的边界测试、过程顺序和过渡条件测试、报警测试、互锁测试、版本确认和审计跟踪、可配置的参数、数据传输到拥有者提供的硬件和软件。

8.3安装确认

安装确认的目的是确认和记录灭菌器的安装符合规定。

8.3.1 主机安装

(1) 确认主机已安装稳固; (2) 确认设备安装位置有充分的回转空间和维修空间; (3) 确认设备与界面安装的密封性符合要求; (4) 确认设备的设计制造符合合同要求; (5) 确认设备安装的空间符合相应法规要求; (6) 确认设备符合国家有关压力容器的安装要求; (7) 确认主控柜与主机连线正确; (8) 确认真空系统与主机连接正确, 且运行正常。

8.3.2 压缩空气确认

(1) 确认压缩空气系统与主机连接正确, 且运行正常; (2) 确认压缩空气应无油、无水、无菌; (3) 确认压缩空气管道为优质卫生级不锈钢; (4) 确认压缩空气压力≥0.55 MPa。

8.3.3 电源确认

(1) 检查并确认主机电源为380 V; (2) 检查并确认PLC电源为24 V。

8.3.4 纯蒸汽确认

(1) 检查并确认设备与纯蒸汽的连接正确; (2) 检查并确认管道为316 L不锈钢; (3) 检查并确认纯蒸汽压力为0.15~0.2 MPa; (4) 蒸汽质量测试。

纯蒸汽冷凝水的水质必须符合注射用水标准。表1是《中华人民共和国药典》 (2010年版) 规定的注射用水标准。

8.3.5 冷却水确认

(1) 检查并确认冷却水的安装和质量符合要求:温度为8~14 ℃, 压力大于0.2 MPa; (2) 管道为优质卫生级不锈钢。

8.3.6 过滤器的确认

检查并确认过滤器与设备的连接正确, 并经过完整性测试。

8.3.7 压力表确认

检查并确认设备的各种压力表连接正确, 并通过校验, 且现场校验合格。

8.3.8 温度探头确认

检查并确认设备的温度探头连接正确, 并通过校验。

8.3.9 安全温度计的确认

检查并确认设备的安全温度计安装正确, 并通过校验。

8.4运行确认

运行确认测试证明蒸汽灭菌器和配套组件按照预先确定的循环参数运行。

8.4.1 密封门的开关与安全温度计的连接

8.4.1.1 验证目的

确认密封门系统正常, 门与安全温度计的连接正常。

8.4.1.2 可接受标准

(1) 在灭菌的第一阶段, 如果柜门没有关闭, 灭菌不能自动进行; (2) 安全温度计的设定温度为75 ℃, 在灭菌循环结束时, 如果温度高于75 ℃, 按开门键不能打开柜门; (3) 在从灭菌循环的第二阶段开始到循环结束时, 密封门不能被打开。

8.4.2 紧急停机功能检查

8.4.2.1 验证目的

确认紧急停机功能正常。

8.4.2.2 可接受标准

程序循环过程中, 按“紧急停止”物理开关, 程序立即停止循环, 并且电源被切断。

8.4.3 真空度及灭菌腔室内泄露试验

8.4.3.1 验证目的

确认真空状态下灭菌柜内泄露正常。

8.4.3.2 可接受标准

抽真空后暴露10 min, 腔室内压力变化应<1.3×105MPa/min。

8.4.4 温度控制器及温度记录仪误差试验

8.4.4.1 验证目的

检查程序运行过程温度显示记录值与热电偶指示数之间的误差, 以及程序控制时间与标准计时器之间的误差均符合设计要求和允许的误差范围。

8.4.4.2 验证标准

允许的误差范围为0.5%。

8.4.4.3 验证设备的校正

将经过校正的7个温度探头编好号固定在灭菌柜箱体内的不同位置。根据湿热灭菌器操作的方法。设定121 ℃、40 min灭菌, 试验前后都要将温度探头放进冰点槽和油浴缸中进行校正。

8.4.5 空载热分布试验

8.4.5.1 验证目的

在设备空载的情况下, 检查腔室内的热分布情况, 调查可能存在的冷点。

8.4.5.2 可接受标准

最冷点温度与腔室平均温度之差应≤±1 ℃。

8.4.5.3 操作

将经过校正的10个温度探头编好号固定在灭菌器箱体内的不同位置。

温度探头的安放位置包括可能的高温点及低温点, 如蒸汽入口处和抽真空口, 另外温度探头均匀地放在小车的不同层, 所有的温度探头都不能与柜体表面接触, 从而使温度的检测具有良好的代表性。

根据湿热灭菌器操作方法, 设定121 ℃、40 min灭菌, 试验前后都要将温度探头放进冰点槽和油浴缸中进行校正。

8.4.6 负载热分布试验

8.4.6.1 验证目的

在设备装载灭菌物品的情况下, 将温度探头放在被灭菌的物品以外, 确认灭菌柜内空气的热分布均匀性并确定装载中空气的“最冷点”。

8.4.6.2 可接受标准

确定热分布均匀性, 确定最冷点的空气的F0≥15 min。

8.4.6.3 操作

将经过校正的10个温度探头编好号固定在满载的灭菌柜箱体内的不同位置。

温度探头的安放位置包括由空载热分布确定的高温点及低温点, 另外温度探头均匀地放在小车的不同层, 所有的温度探头都不能与柜体表面接触。装载时应选用最难穿透物质的最大装载, 从而使温度的检测具有良好的代表性。

根据湿热灭菌器操作的方法, 设定121 ℃、40 min灭菌, 试验前后都要将温度探头放进冰点槽和油浴缸中进行校正。

8.5生物指示剂试验

8.5.1 生物指示剂

生物指示剂是一类特殊的活微生物制品, 可用于确认灭菌设备的性能、灭菌程序的验证、生产过程灭菌效果的监控等, 对特定灭菌处理有确定的抗力, 并装在内层包装中可供使用的染菌载体。

8.5.2 湿热灭菌生物指示剂

湿热灭菌生物指示剂由嗜热脂肪杆菌芽孢 (ATCC7953) 菌片、培养基 (密封在玻璃管内) 及塑料外壳组成。

8.5.3 测试方法

在最大装载量的情况下, 每层布置5个嗜热芽胞杆菌生物指示剂, 其中应有一点位于最冷点。设定温度为121 ℃, 开启仪器, 连续运行15 min, 待灭菌后培养观察生物指示剂变色情况。

嗜热芽胞杆菌生物指示剂使用方法: (1) 将压力蒸汽灭菌生物培养指示剂放于标准测试包中; (2) 按照国家规范, 分别将测试包放于灭菌柜中的不同位置; (3) 灭菌完毕, 取出生物指示剂; (4) 挤破内含的安瓿, 与一支对照管一起放于56 ℃培养箱内; (5) 培养48 h后, 观察结果。

8.5.4 结果判定

培养后, 指示管不变色 (呈紫色) , 表示灭菌通过;培养后, 指示管变黄 (呈黄色) 表示灭菌不通过。同时, 培养的对照管应为阳性 (呈黄色) 。

9 结语