水浴式滅菌柜的工作原理及其驗證-

1、在許多的藥品生產(chǎn)中,為了保證藥品的質(zhì)量一般都需要進(jìn)行滅菌,如大輸液、水針劑、口服液等,甚至在固體制劑原料中的中藥材都需要通過滅菌來保證其藥品質(zhì)量,可見滅菌是藥品生產(chǎn)中非常重要的一個環(huán)節(jié)。而滅菌方法可以分為物理滅菌法和化學(xué)滅菌法、無菌操作法,如表1所示。根據(jù)滅菌對象的不同應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臏缇椒?而在制藥工業(yè)中普遍選用物理滅菌法,其中最常使用的滅菌方法是干熱滅菌法和濕熱滅菌法。此次,關(guān)注重點是用于大容量注劑滅菌的水浴式滅菌柜(下簡稱為滅菌柜,它是一種采用濕熱滅菌法的典型制藥滅菌設(shè)備,在我國大容量注射劑生產(chǎn)企業(yè)中廣泛使用,現(xiàn)在就讓我們探討一下它的工作原理與驗證。1滅菌柜的結(jié)構(gòu)與工作原理1.1滅菌柜結(jié)構(gòu)

2、滅菌柜的結(jié)構(gòu)上主要為腔體(柜內(nèi)受壓、布水器(噴琳循環(huán)水、進(jìn)出料門(壓縮空氣密封與電機傳動、熱交換器(蒸汽與冷卻水作熱源、循環(huán)水泵(柜內(nèi)的純化水的循環(huán)等。而滅菌柜作為壓力容器,其安全方面的附件當(dāng)然少不了,一般包括壓力連鎖裝置、溫度連鎖裝置(只有柜內(nèi)沒有相對壓力和溫度達(dá)到要求時才能開門、柜內(nèi)安全閥(當(dāng)柜壓過大時排空卸壓、維修安全開關(guān)(此開關(guān)合上時滅菌柜不響應(yīng)任何運行操作,相當(dāng)于緊停開關(guān)、手動排水(排氣閥門(異常情況下排放柜內(nèi)的水和空氣等。1.2滅菌柜工作原理進(jìn)口非旋轉(zhuǎn)式水浴式滅菌柜的基本管路如圖1所示,其工作過程為:(1將要滅菌的藥品按一定的擺放方式放置于滅菌柜內(nèi),關(guān)好密封門,然后往柜內(nèi)注入純化水

3、,此過程稱為注水階段;(2當(dāng)純化水到達(dá)一定的高度時,關(guān)閉純化水的閥門,啟動循環(huán)水泵,同時開啟大、小蒸汽閥門,通過熱交換器加熱柜內(nèi)循環(huán)的純化水,此過程稱為快速升溫階段;(3當(dāng)循環(huán)水的溫度到達(dá)100后,關(guān)閉大蒸汽閥門,使柜內(nèi)的溫度緩慢升至滅菌溫度,此過程稱為慢速升溫階段;(4然后通過間隔開啟小蒸汽閥門來控制柜內(nèi)藥品維持在滅菌溫度,此過程稱為滅菌階段,停留在此階段的時間就是我們通常工藝要求所說的滅菌時間;(5在完成滅菌階段后,就關(guān)閉所有蒸汽閥門,開啟小冷卻水閥門,通過熱交換器慢速冷卻柜內(nèi)循環(huán)的純化水,此過程稱為慢速降溫階段;(6直至循環(huán)水的溫度降至100或以下時,把大、小冷卻水閥門同時開啟,加快循環(huán)

4、水冷卻速度,此過程稱為快速降溫階段(注意在降溫階段會不斷補充過濾的壓縮空氣來保持柜壓,避免爆瓶;(7直至循環(huán)水溫度降至50后,關(guān)閉循環(huán)水泵、大小冷卻水閥門、壓縮空氣閥門,打開排水水浴式滅菌柜的工作原理及其驗證范志文(白云山僑光制藥有限公司,廣東廣州510140摘要:闡述了水浴式滅菌柜的結(jié)構(gòu)與工作原理,強調(diào)了滅菌柜的控制要點,并對滅菌柜的驗證內(nèi)容、操作過程及數(shù)據(jù)分析作了祥盡分析。關(guān)鍵詞:水浴式滅菌柜;工作原理;驗證;滅菌;數(shù)據(jù)分析表1滅菌方法分類物理滅菌法化學(xué)滅菌法無菌操作法熱力過濾輻射紫外微波氣體化學(xué)藥劑閥門,排放柜內(nèi)的純化水,以及柜內(nèi)熱空氣,此過程稱為排水階段;(8直至柜內(nèi)相對壓為零,循環(huán)水

5、排放完畢,藥品溫度低于50后才能夠開啟柜門。歸納總結(jié)滅菌柜的整個工作過程,可將其分成:(1注水階段;(2升溫階段(快速、慢速;(3滅菌階段;(4降溫階段(慢速、快速;(5 排水階段。1.3滅菌柜控制要點現(xiàn)在一般的滅菌柜控制系統(tǒng)都是采用PLC+觸摸屏(或者PC 機的方式,柜內(nèi)的瓶溫度探頭、柜外的上下溫度探頭、柜壓與壓縮空氣的壓力探頭、液位開關(guān)等的狀態(tài)通過輸入端輸送到PLC ,PLC 根據(jù)各輸入端的情況判斷現(xiàn)在所處的階段,按程序分別對各工藝管道閥門和各執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出執(zhí)行指令進(jìn)行控制。一般來說,控制程序都分開手動控制和自動控制程序兩部分,并附有許多安全保護(hù)的互鎖程序,以免不當(dāng)操作引起事故。不同藥品根據(jù)

6、工藝要求的不同可以進(jìn)行選擇不同的滅菌程序,而不同的滅菌程序主要是滅菌溫度和時間的不同,對于一些較為先進(jìn)的滅菌柜生產(chǎn)廠家,還可以根據(jù)不同藥品的需要,為生產(chǎn)藥品企業(yè)微調(diào)其中的程序,以滿足其對溫度偏差控制的要求,例如加快或減慢升溫(降溫速度、調(diào)整滅菌階段控溫可接受的正負(fù)偏差、調(diào)整溫度探頭校正值等。在日常的生產(chǎn)當(dāng)中,我們還應(yīng)該定期對布水板的進(jìn)行清洗和對框門門封進(jìn)行潤滑,檢查換熱器是否有穿和漏水的現(xiàn)象,校驗溫度探頭和壓力變送器,檢查各閥門是否靈敏,電機工作是否正常等等,這些都是平常需要注意的。2滅菌柜的驗證2.1評價標(biāo)準(zhǔn)和驗證內(nèi)容在1992年版世界衛(wèi)生組織的規(guī)范第17章,提到對注射劑的驗證要求:(117

7、.32條:所有設(shè)備如滅菌柜、空氣過濾系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)(包括蒸餾水機均應(yīng)按計劃進(jìn)行驗證、維護(hù)和監(jiān)控。(217.55條:任何滅菌方法在正式采用前,該方法對產(chǎn)品的適用性以及每一裝載方式下被滅菌品的所有部位是否達(dá)到規(guī)定滅菌要求都應(yīng)經(jīng)過驗證。應(yīng)定期進(jìn)行再驗證,每當(dāng)設(shè)備有重大改變時,也須進(jìn)行再驗證。而在98版藥品GMP 檢查指南中:(13102條:滅菌柜的能力是否與生產(chǎn)相適應(yīng),是否具有自動監(jiān)測及記錄裝置。(25703條:關(guān)鍵設(shè)備及無菌藥品的驗證內(nèi)容是否包括滅菌設(shè)備、藥液濾過及灌裝(分裝系統(tǒng)。由上可見,滅菌工序?qū)τ谧⑸鋭┥a(chǎn)的重要作用以及藥政部門對滅菌柜驗證的重視。而對于滅菌柜的驗證,美國FDA 和歐盟藥品

8、衛(wèi)生組織對于不同的滅菌柜有具體的指引和要求(可以查閱有關(guān)的官方網(wǎng)頁,我國在這方面只有2002年版的藥品驗證指南大容量注射劑章節(jié)中給出對于滅菌柜驗證的例子,同時2005版的藥典中關(guān)于滅菌法部分也給出更詳細(xì)的要求。我們大多是參照它來制定評價標(biāo)準(zhǔn)的,筆者參考指南的例子把整個滅菌柜驗證簡單歸納為以下幾個方面:(1預(yù)確認(rèn),對滅菌柜的基本功能是否達(dá)到公司的要求進(jìn)行確認(rèn);(2安裝確認(rèn),包括文件確認(rèn)、圖紙檢查、主要機械部件檢查、安全系統(tǒng)檢查、公用管道連接檢查、儀器儀表檢查和校正、控制系統(tǒng)硬件部分檢查、控制系統(tǒng)軟件功能實現(xiàn)檢查、備件備品的檢查等;(3運行確認(rèn),包括功能測圖1進(jìn)口非旋轉(zhuǎn)式水浴式滅菌柜原理試和基本性

9、能參數(shù)的確認(rèn),以及對上述安裝確認(rèn)內(nèi)容的運行時動態(tài)確認(rèn),同時根據(jù)實際情況修訂操作規(guī)程和對操作人員進(jìn)行實操培訓(xùn);(4性能確認(rèn),包括驗證儀器的校驗、空載熱分布(腔室平均溫度與冷點溫差<1.5、滿載熱分布(腔室平均溫度與冷點溫差于1.5、滿載熱穿透的試驗以及生物指示劑的挑戰(zhàn)性試驗。其中,最主要的衡量標(biāo)準(zhǔn)是滅菌階段冷點和平均溫度之差<0.5和最終F值>8。2.2滅菌柜驗證操作過程關(guān)于預(yù)確認(rèn)和安裝與運行確認(rèn)的內(nèi)容在此省略,因為這和其他制藥設(shè)備驗證的基本準(zhǔn)則是一樣的。另需注意的是關(guān)于滅菌柜的安全部分和控制部分的確認(rèn),因為滅菌柜是壓力容器,安全防護(hù)的措施和設(shè)置是必不可少的,這些措施既有機械方

10、面的也應(yīng)該有電器和PLC程序方面的,而滅菌效果如何則取決于控制程序和探頭的精度等因素,所以要把握重點。在完成了以上的3種確認(rèn)以后,就進(jìn)入性能確認(rèn)。(1驗證用的儀器,主要由3部分組成:高精度的測溫探頭(進(jìn)口PT100熱電阻溫度探頭、用微機制成的測溫和傳送集成系統(tǒng)以及手提電腦(主要是電腦上用VB 編寫的和數(shù)據(jù)庫連接的驗證儀記錄軟件。(2使用以前當(dāng)然就是要進(jìn)行校正。(3校正完了以后就按照布點圖進(jìn)行布點。1空載熱分布是指柜內(nèi)不放任何玻璃瓶,只放空的滅菌架進(jìn)入腔體;2滿載熱分布是指按最大裝載量把玻璃瓶放滿滅菌架中,然后探頭是放于瓶外去測溫,看瓶外的溫度變化;3滿載熱穿透的玻璃瓶放置方法和跟滿載熱分布一樣

11、,只是溫度檢測探頭的位置不一樣,滿載熱穿透是把探頭放置于盛滿藥液或水的瓶子中緊固,用于探測瓶內(nèi)溫度。以上每個階段都需要進(jìn)行至少連續(xù)運行3次。這里需要注意的是不同的規(guī)格都需要按最大裝載量去放置,而且要按正常滅菌的程序進(jìn)行滅菌,不然就失去驗證的意義了(當(dāng)然也可以進(jìn)行挑戰(zhàn)性試驗,適當(dāng)降低滅菌溫度,這里不作詳述,而我們在這個過程只需要觀察數(shù)據(jù)就可以了。還有用生物指示劑進(jìn)行挑戰(zhàn)性試驗,生物指示劑的選用可根據(jù)藥典,但應(yīng)強調(diào)所用生物指示劑的耐熱性應(yīng)大于產(chǎn)品中常見污染菌的耐熱性,用量也應(yīng)大于產(chǎn)品中該污染菌的水平,經(jīng)生物指示劑驗證后,應(yīng)能證明在設(shè)定的F值條件下,產(chǎn)品的無菌保證水平低于10-6。(4最后驗證完要對

12、溫度探頭進(jìn)行再次校正,驗證前后偏差均應(yīng)小于0.5為合格。2.3滅菌柜驗證數(shù)據(jù)分析驗證過程做完了,再看看最關(guān)心的數(shù)據(jù)分析階段,有很多人只關(guān)心結(jié)論是否合格?可以生產(chǎn)了嗎?其實這是錯誤的,驗證的核心思想是通過驗證過程發(fā)現(xiàn)問題,了解滅菌柜的實際工作狀況(特別是每年的再驗證更是如此,從而解決問題,為日后的維護(hù)和檢查提供依據(jù)與對照,才能知曉這個柜控制是否合理、精度如何、是否年久失修等,有經(jīng)驗的人就能通過對比數(shù)據(jù)就能看出來,讓滅菌柜更穩(wěn)定地工作才是驗證目的。水浴式非旋轉(zhuǎn)的滅菌柜溫度分布特點是怎樣的呢?總的來說,柜底近排水位置會相對低一些,至于哪一邊溫度低些則可能取決于滅菌柜的安裝水平度或者由于噴淋頭的堵塞狀

13、況,而柜的中間位置溫度會相對溫度高一些。圖2是一個非旋轉(zhuǎn)水浴式滅菌柜滿載熱穿透滅菌過程的溫度曲線圖,從上圖可以看出非旋轉(zhuǎn)水浴式滅菌柜柜內(nèi)各點的熱分布還是比較均勻的,比蒸汽式滅菌柜要好很多,但又比旋轉(zhuǎn)水浴式滅菌柜要差一些,也許這就是非旋轉(zhuǎn)水浴式滅菌柜成為主流滅菌柜的原因吧。圖2非旋轉(zhuǎn)水浴式滅菌柜滅菌溫度曲線 (上接第43頁對滅菌柜之類影響藥品質(zhì)量的設(shè)備每年都進(jìn)行嚴(yán)格的驗證。按GMP要求并參考藥品生產(chǎn)驗證指南的方法對上述3種滅菌柜都進(jìn)行了熱分布試驗、熱穿透試驗和生物指示劑試驗(德國默克公司的嗜熱脂肪芽胞桿菌,并有相應(yīng)的驗證方案、驗證報告和合格證書。有些情況下,雖然設(shè)備驗證合格,但在使用一段時間后,

14、會因一些故障而使滅菌效能降低,安全可靠性大大降低,滅菌的不確定性增加,對滅菌產(chǎn)品的安全構(gòu)成直接威脅。在使用過程中總結(jié)了一些,在此列出來進(jìn)行探討。(1對于純蒸汽滅菌柜,密封性能對其滅菌效果極其重要。純蒸汽滅菌柜在使用過程中,會產(chǎn)生密封圈、管道閥門磨損、松動及老化等使密封性能不佳的現(xiàn)象,當(dāng)滅菌過程中造成冷空氣進(jìn)入,常引起隱蔽性滅菌失敗,所以必須進(jìn)行常規(guī)和定期的檢測。常用方法有BD試驗和生物檢測、漏氣速率檢測和密封時間檢測等等。滅菌柜密封性能下降的初期,漏氣現(xiàn)象不明顯則很難判斷。因此,在滅菌柜的實際使用過程中要根據(jù)具體情況,采用一種或多種方法來保證滅菌柜的滅菌效果。(2過濾器對滅菌柜的滅菌效果的影響

15、也是不容忽視的。過濾器的失效會直接給滅菌產(chǎn)品帶來污染,影響滅菌柜的滅菌效果。溫度探頭和壓力探頭等測量元件的不準(zhǔn)確也會影響滅菌效果。4結(jié)語2年多來,我們的滅菌產(chǎn)品均能達(dá)到合格要求。因此,我們認(rèn)為:只要使用方法正確,嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程,定期做好設(shè)備驗證,進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)測,使用上述滅菌柜均可為藥品的生產(chǎn)提供合格的滅菌產(chǎn)品。希望我們的總結(jié)體會能給相同或相似設(shè)備的使用和維護(hù)提供一些借鑒,同時對設(shè)備選型也作為一種參考。參考文獻(xiàn)1藥品生產(chǎn)驗證指南.化學(xué)工業(yè)出版社,20032果海青,尉效軍,左風(fēng)亭.脈動真空壓力式蒸汽滅菌器密封不良與密封檢測符號率的關(guān)系.中華醫(yī)學(xué)感染學(xué)雜志,2002,12(1收稿日期:2006-05-30作者簡介:謝元輝(1980-,男,山東煙臺人,助理工程師,現(xiàn)從事設(shè)備維護(hù)工作。3結(jié)語筆者從水浴式滅菌柜的結(jié)構(gòu)與工作原理入手,通過對其驗證評價標(biāo)準(zhǔn)與