制藥用水消毒與滅菌

1、制藥用水系統(tǒng)的消毒與滅菌制藥用水系統(tǒng)的消毒與滅菌 杜平華沈旭 真誠奉獻 老師課件微生物廣泛存在于自然界中，當環(huán)境適宜時，微生物迅微生物廣泛存在于自然界中，當環(huán)境適宜時，微生物迅 速生長繁殖，造成速生長繁殖，造成制水系統(tǒng)的污染，為了保證制藥用水制水系統(tǒng)的污染，為了保證制藥用水 的質(zhì)量的質(zhì)量，消毒與滅菌是重要措施之一。消毒與滅菌是重要措施之一。 消毒和滅菌基本分為二大類；物理滅菌法和化學(xué)滅菌法消毒和滅菌基本分為二大類；物理滅菌法和化學(xué)滅菌法. 消毒與滅菌消毒與滅菌 消毒消毒 指消除和殺滅外環(huán)境中的細菌及其他有害因子指消除和殺滅外環(huán)境中的細菌及其他有害因子. 消毒只能殺死細

2、菌繁殖體，不能殺死細菌芽孢和全部微生物。消毒只能殺死細菌繁殖體，不能殺死細菌芽孢和全部微生物。 滅菌滅菌 凡能殺滅物體上的所有細菌的作用稱滅菌。凡能殺滅物體上的所有細菌的作用稱滅菌。 消毒消毒 滅菌滅菌 無菌無菌 抑菌抑菌 防腐防腐 無菌無菌 不含活的微生物，多為滅菌的結(jié)果。不含活的微生物，多為滅菌的結(jié)果。 抑菌抑菌 抑制微生物的生長繁殖。抑制微生物的生長繁殖。 防腐防腐 防止或抑制體外微生物生長繁殖的方法。防止或抑制體外微生物生長繁殖的方法。 消毒消毒 滅菌滅菌 無菌無菌 抑菌抑菌 防腐防腐 驗證內(nèi)容包括驗證內(nèi)容包括 撰寫驗證方案及制定評估標準。撰寫驗證方案及制定評估標準。 安裝確認安裝確認

3、 運行確認運行確認 性能確認性能確認 匯總并完善各種文件和記錄，撰寫驗證報告。匯總并完善各種文件和記錄，撰寫驗證報告。 再驗證。再驗證。 滅菌程序的驗證滅菌程序的驗證 滅菌后，應(yīng)防止已滅菌物品再次污染，任何情況下，都應(yīng)滅菌后，應(yīng)防止已滅菌物品再次污染，任何情況下，都應(yīng) 要求容器及其密封系統(tǒng)確保產(chǎn)品在有效期內(nèi)符合無菌要求。要求容器及其密封系統(tǒng)確保產(chǎn)品在有效期內(nèi)符合無菌要求。 滅菌方法分物理滅菌法和化學(xué)滅菌法二類滅菌方法分物理滅菌法和化學(xué)滅菌法二類 消毒消毒 滅菌滅菌 無菌無菌 抑菌抑菌 防腐防腐 常用的物理滅菌方法有熱力滅菌法、輻射滅菌法、氣體滅菌常用的物理滅菌方法有熱力滅菌法、輻射滅菌法、氣體

4、滅菌 法和過濾除菌法。法和過濾除菌法。 可根據(jù)被滅菌物品的特性采用一種或多種方法組合滅菌。可根據(jù)被滅菌物品的特性采用一種或多種方法組合滅菌。 只要產(chǎn)品允許，應(yīng)盡可能選用最終滅菌法滅菌。只要產(chǎn)品允許，應(yīng)盡可能選用最終滅菌法滅菌。 物理滅菌法物理滅菌法 熱力滅菌法熱力滅菌法 干熱滅菌法干熱滅菌法 濕熱滅菌法濕熱滅菌法 煮沸法、流通蒸氣法、間歇滅煮沸法、流通蒸氣法、間歇滅 菌法、菌法、 高壓高壓 蒸氣滅菌法蒸氣滅菌法 氣體滅菌氣體滅菌 環(huán)氧乙烷環(huán)氧乙烷 輻射滅菌法輻射滅菌法 紅外線滅菌、微波紅外線滅菌、微波 滅菌、紫外線滅菌滅菌、紫外線滅菌 、60Co滅菌滅菌 濾過除菌法濾過除菌法 薄膜過濾薄膜過濾

5、 物理消毒滅菌法物理消毒滅菌法 溫度溫度() 時間時間(小時小時) 滅菌效果滅菌效果 80100 1 殺死細菌繁殖體殺死細菌繁殖體 160 170 2 殺死所有微生殺死所有微生 物物 (包括芽孢包括芽孢) 180 2 除去熱除去熱原原 250 30min 除去熱除去熱原原 干熱滅菌法干熱滅菌法 巴斯德滅菌巴斯德滅菌 巴斯德滅菌（巴斯德滅菌（Pasteurization） 是法國科學(xué)家巴斯發(fā)明是法國科學(xué)家巴斯發(fā)明 的滅菌法，故又稱巴氏消毒。的滅菌法，故又稱巴氏消毒。 巴氏消毒適宜不耐熱物品滅菌，能有效地控制水系統(tǒng)的巴氏消毒適宜不耐熱物品滅菌，能有效地控制水系統(tǒng)的 內(nèi)源性微生物污染。內(nèi)源性微生物污

6、染。 制藥系統(tǒng)常用的滅菌方法制藥系統(tǒng)常用的滅菌方法 巴斯德滅菌巴斯德滅菌方法方法 采用采用80以上的熱水循環(huán)以上的熱水循環(huán)1-2h，是純化水系統(tǒng)行之有效，是純化水系統(tǒng)行之有效的消毒滅菌方法的消毒滅菌方法,通常每周消毒通常每周消毒1-2次次,每次每次1-2h,其微生物其微生物污染水平能有效地控制在低于污染水平能有效地控制在低于50CFU/ml的水平。的水平。 臭氧消毒臭氧消毒 臭氧臭氧(O3) 常溫、常壓下無色，有特臭的氣味，具有強氧化作常溫、常壓下無色，有特臭的氣味，具有強氧化作 用。臭氧是一種強氧化劑，具高效廣譜殺菌作用，殺菌率在用。臭氧是一種強氧化劑，具高效廣譜殺菌作用，殺菌率在 99%以

7、上；以上； - 對細菌繁殖體、細菌芽胞、病毒、真菌、原蟲和賈弟鞭毛蟲胞對細菌繁殖體、細菌芽胞、病毒、真菌、原蟲和賈弟鞭毛蟲胞 曩具較強的滅活效果。曩具較強的滅活效果。 - 能有效地除去水中殘留有機物、脫色、除嗅味、殺菌等具有顯能有效地除去水中殘留有機物、脫色、除嗅味、殺菌等具有顯 著效果。著效果。 - 可降低水中總有機鹵化物的濃度，而且不會產(chǎn)生有害的殘留物?？山档退锌傆袡C鹵化物的濃度，而且不會產(chǎn)生有害的殘留物。 - 受受PH、 溫度的影響很小。因此在國外受到普遍的重視，自溫度的影響很小。因此在國外受到普遍的重視，自 1905 年起，臭氧就開始用于水處理。年起，臭氧就開始用于水處理。 臭氧消毒

8、臭氧消毒 在水處理系統(tǒng)中，水罐、交換柱以及各種過濾器、在水處理系統(tǒng)中，水罐、交換柱以及各種過濾器、 膜和管道，會不斷的滋生和污染微生物，目前臭膜和管道，會不斷的滋生和污染微生物，目前臭 氧是純水系統(tǒng)中去除細菌和病毒的最好方法之一。氧是純水系統(tǒng)中去除細菌和病毒的最好方法之一。 臭氧的滅菌原理臭氧的滅菌原理 O3滅菌有以下滅菌有以下3種形式：種形式： 1.臭氧能破壞、分解細菌的細胞壁，很快地擴散透進細臭氧能破壞、分解細菌的細胞壁，很快地擴散透進細 胞內(nèi)，氧化分解細菌內(nèi)部葡萄糖所需的酶，使細菌滅活胞內(nèi)，氧化分解細菌內(nèi)部葡萄糖所需的酶，使細菌滅活 死亡。死亡。 2.破壞細菌的新陳代謝直接與細菌、病毒作

9、用，破壞它破壞細菌的新陳代謝直接與細菌、病毒作用，破壞它 們的細胞器和們的細胞器和DNA、RNA，導(dǎo)致細菌死亡。，導(dǎo)致細菌死亡。 3.透過細胞膜組織，侵入細胞內(nèi)，作用于外膜的脂蛋白透過細胞膜組織，侵入細胞內(nèi)，作用于外膜的脂蛋白 和內(nèi)部的脂多糖等大分子聚合物，和內(nèi)部的脂多糖等大分子聚合物， 使細菌發(fā)生通透性畸使細菌發(fā)生通透性畸 變而溶解死亡。變而溶解死亡。 存在的問題存在的問題 - 臭氧穩(wěn)定性差容易分解為氧氣，故不能裝瓶儲臭氧穩(wěn)定性差容易分解為氧氣，故不能裝瓶儲 存和運輸，必須現(xiàn)場制備立即使用。存和運輸，必須現(xiàn)場制備立即使用。 - 設(shè)備投資大、電耗大、成本高，造成運輸管理設(shè)備投資大、電耗大、成本

10、高，造成運輸管理 比較復(fù)雜。比較復(fù)雜。 臭氧消毒的注意事項臭氧消毒的注意事項 - 臭氧最適用于水質(zhì)及用水量比較穩(wěn)定的系統(tǒng)。臭氧最適用于水質(zhì)及用水量比較穩(wěn)定的系統(tǒng)。 - 水中有機物含量對滅菌效果有一定影響；水中濁度水中有機物含量對滅菌效果有一定影響；水中濁度 小于小于5mg / L影響極微，增大時臭氧的消耗量將會升高，影響極微，增大時臭氧的消耗量將會升高， 其消毒能力降低。其消毒能力降低。 - 污染有機物的水中用臭氧處理后，大的有機物分子會破污染有機物的水中用臭氧處理后，大的有機物分子會破 裂成微生物新陳代謝的營養(yǎng)源，因此，在沒有維持管網(wǎng)裂成微生物新陳代謝的營養(yǎng)源，因此，在沒有維持管網(wǎng) 臭氧濃度

11、的情況下會使水質(zhì)惡化。臭氧濃度的情況下會使水質(zhì)惡化。 殘存臭氧去除法殘存臭氧去除法 臭氧殘存量一般控制在小于臭氧殘存量一般控制在小于0.0005-0.5 mg/L的水平。的水平。 去除方法有活性炭過濾、熱破壞、紫外線輻射等。最去除方法有活性炭過濾、熱破壞、紫外線輻射等。最 常用的方法是紫外線輻射，一般消除常用的方法是紫外線輻射，一般消除1 mg /L臭氧殘留臭氧殘留 所需紫外線照射量為所需紫外線照射量為900000micro; Ws/cm2。紫外線消毒紫外線消毒紫外線殺菌的原理紫外線殺菌的原理微生物、病毒、噬菌體內(nèi)都含有微生物、病毒、噬菌體內(nèi)都含有RNA和和DNA，而，而RNA和和DNA 具有

12、多核苷酸鏈，它對紫外光具有強烈的吸收作用具有多核苷酸鏈，它對紫外光具有強烈的吸收作用并在并在260nm有最大值吸收。有最大值吸收。在紫外光作用下，核酸的功能團發(fā)生變化，出現(xiàn)紫外損傷，在紫外光作用下，核酸的功能團發(fā)生變化，出現(xiàn)紫外損傷，當核酸吸收的能量達到細菌致死量而紫外光的照射保持一當核酸吸收的能量達到細菌致死量而紫外光的照射保持一定時間時，細菌便大量死亡。定時間時，細菌便大量死亡。 根據(jù)生物效應(yīng)的不同，將紫外線按照波長分為四部分；根據(jù)生物效應(yīng)的不同，將紫外線按照波長分為四部分； A波段波段波長范波長范 為為400 nm 320 nm 。 B波段波段波長范圍為波長范圍為320 nm275 nm

13、。 C波段波段（波長范（波長范 275nm200nm。 D波段波段波長范圍為波長范圍為200nm 10nm 。 紫外線消毒紫外線消毒 波長在波長在200-300nm之間的紫外線具滅菌作用，其中以之間的紫外線具滅菌作用，其中以 254-257nm波段滅菌效果最好。波段滅菌效果最好。 C波段的紫外線會使細菌、病毒、芽孢及其他病原菌波段的紫外線會使細菌、病毒、芽孢及其他病原菌 的的DNA喪失活性，從而破壞它們的復(fù)制和生存的能力。喪失活性，從而破壞它們的復(fù)制和生存的能力。 紫外線消毒紫外線消毒 由外殼、低壓汞燈、石英套管及電氣設(shè)施等組成。由外殼、低壓汞燈、石英套管及電氣設(shè)施等組成。 外殼外殼 高強度低

14、壓汞燈高強度低壓汞燈 電氣設(shè)施電氣設(shè)施 石英套管石英套管 使用紫外線滅菌時，由于長期使用紫外線，有可使殺裝置或使用紫外線滅菌時，由于長期使用紫外線，有可使殺裝置或 其附近的非金屬材料老化，使之降解，導(dǎo)致電阻率的改變。其附近的非金屬材料老化，使之降解，導(dǎo)致電阻率的改變。 注意事項注意事項 - 高的殺滅率，一般要求大于高的殺滅率，一般要求大于99.9%。 - 當純化水通過該裝置后，電阻率降低值不得超過當純化水通過該裝置后，電阻率降低值不得超過 0.5MCM(25)。 紫外線殺菌裝置紫外線殺菌裝置紫外消毒的影響因素和注意事項紫外消毒的影響因素和注意事項 紫外光線殺菌效果的決定因素紫外光線殺菌效果的決

15、定因素 紫外線的強度、紫外線光譜波長和照射時間紫外線的強度、紫外線光譜波長和照射時間 波長為波長為253.7nm殺菌能力最強殺菌能力最強 因此要求用于殺菌的紫外燈的輻射光譜能量集中在因此要求用于殺菌的紫外燈的輻射光譜能量集中在253.7nm 左右，以取得最佳殺菌效果。左右，以取得最佳殺菌效果。紫外消毒的影響因素和注意事項紫外消毒的影響因素和注意事項為取得最佳殺菌效果使用紫外線燈的輻射光應(yīng)在為取得最佳殺菌效果使用紫外線燈的輻射光應(yīng)在253.7nm左右。左右。安裝位置安裝位置 紫外線殺菌器的安裝位置一般離使用點越近越好但應(yīng)留有一定紫外線殺菌器的安裝位置一般離使用點越近越好但應(yīng)留有一定 的操作空間。

16、的操作空間。由于被殺死的細菌尸體污染純水，因此要在紫外殺菌器后面安由于被殺死的細菌尸體污染純水，因此要在紫外殺菌器后面安 裝過濾器，一般要求濾膜孔徑為裝過濾器，一般要求濾膜孔徑為0.22m 。紫外消毒的影響因素和注意事項紫外消毒的影響因素和注意事項 流量流量 當紫外殺菌器功率不變、水中微生物污染波動小時，當紫外殺菌器功率不變、水中微生物污染波動小時， 流量對殺菌效果有顯著的影響，流量越大、流速越流量對殺菌效果有顯著的影響，流量越大、流速越 快，被紫外線照射的時間就越短；快，被紫外線照射的時間就越短； 細菌被照射的時間縮短，被殺菌的概率也因而下降。細菌被照射的時間縮短，被殺菌的概率也因而下降。

17、紫外消毒的影響因素和注意事項紫外消毒的影響因素和注意事項水的物理化學(xué)性質(zhì)水的物理化學(xué)性質(zhì)- 水的色度、濁度、總鐵含量對紫外光都有不同程水的色度、濁度、總鐵含量對紫外光都有不同程的吸收，其結(jié)果是降低殺菌效果。的吸收，其結(jié)果是降低殺菌效果。- 紫外線殺菌器對水質(zhì)的要求一般為：紫外線殺菌器對水質(zhì)的要求一般為：色度色度15濁度濁度5總鐵含量總鐵含量0.3mg/L細菌含量細菌含量900個個/ml。紫外消毒的影響因素和注意事項紫外消毒的影響因素和注意事項 水的吸收系數(shù)越高，輻射強度就越弱，殺菌能力降水的吸收系數(shù)越高，輻射強度就越弱，殺菌能力降 低由于光能透過固體物質(zhì)，故水中懸浮顆粒會降低低由于光能透過固體

18、物質(zhì)，故水中懸浮顆粒會降低 紫外線的殺菌效率紫外線的殺菌效率,水中鈣鎂離子對紫外線吸收很小。水中鈣鎂離子對紫外線吸收很小。 紫外線消毒紫外線消毒 燈管功率燈管功率 燈管實際點燃功率對殺菌效率影響很大。隨著燈點燃時間的燈管實際點燃功率對殺菌效率影響很大。隨著燈點燃時間的增加，燈的輻射能量隨之降低，殺菌效果亦下降。增加，燈的輻射能量隨之降低，殺菌效果亦下降。 試驗證明，試驗證明，1000W的紫外線燈點燃的紫外線燈點燃1000h后，其輻射能量將降后，其輻射能量將降低低40%左右。左右。 隨著時間的推移，紫外燈的功率會逐漸減弱，一般低于原功隨著時間的推移，紫外燈的功率會逐漸減弱，一般低于原功率的率的7

19、0%即應(yīng)更換。即應(yīng)更換。介質(zhì)溫度的影響介質(zhì)溫度的影響 紫外線燈管輻射光譜能量與燈管管壁的溫度有關(guān)。紫外線燈管輻射光譜能量與燈管管壁的溫度有關(guān)。 當燈管周圍的介質(zhì)溫度很低時，輻射能量降低，影響殺菌當燈管周圍的介質(zhì)溫度很低時，輻射能量降低，影響殺菌效果。效果。 紫外線消毒紫外線消毒紫外線消毒紫外線消毒解決方法解決方法通常將紫外燈管安置在一個開口的石英套管內(nèi)，以便使通常將紫外燈管安置在一個開口的石英套管內(nèi)，以便使燈管與套管之間形成環(huán)狀空氣夾層，這樣，即可及時散燈管與套管之間形成環(huán)狀空氣夾層，這樣，即可及時散發(fā)掉燈管本身的熱量，又可避免低溫水對紫外燈管發(fā)光發(fā)掉燈管本身的熱量，又可避免低溫水對紫外燈管發(fā)

20、光功能的影響，并使其周圍的溫度保持在功能的影響，并使其周圍的溫度保持在25-35左右的左右的最佳運行狀態(tài)。最佳運行狀態(tài)。紫外線消毒紫外線消毒石英套管石英套管 石英材料的純度高，紫外線的透過率高。石英材料的純度高，紫外線的透過率高。 石英套管的維護石英套管的維護 - 應(yīng)保持石英套管的清潔狀態(tài)，定期將套管抽出，用無水乙應(yīng)保持石英套管的清潔狀態(tài)，定期將套管抽出，用無水乙醇擦拭。通常，每年至少醇擦拭。通常，每年至少1次。次。 - 紫外線殺菌燈應(yīng)連續(xù)運行，減少燈的開啟次數(shù)，每開關(guān)紫外線殺菌燈應(yīng)連續(xù)運行，減少燈的開啟次數(shù)，每開關(guān)1次，將減少次，將減少3h的使用壽命，使用前應(yīng)預(yù)熱的使用壽命，使用前應(yīng)預(yù)熱10

21、-30min。 - 電壓穩(wěn)定，波動范圍不得超過額定電壓的電壓穩(wěn)定，波動范圍不得超過額定電壓的5%，否則應(yīng)安裝，否則應(yīng)安裝穩(wěn)壓器。穩(wěn)壓器。紫外線消毒紫外線消毒 水層的厚度同紫外線殺菌效果的關(guān)系 舉例 紫外線消毒紫外線消毒 在上述流速條件下，紫外線有效滅菌水層厚度不超過在上述流速條件下，紫外線有效滅菌水層厚度不超過2.2cm。 - 水中含有芽胞細菌水中含有芽胞細菌 水層厚度應(yīng)減少至水層厚度應(yīng)減少至1.4cm，水的流速少至，水的流速少至90L/h。 - 水中含有泥砂污物水中含有泥砂污物 有效水層厚度還有效水層厚度還 應(yīng)下降，水流速度亦減小。應(yīng)下降，水流速度亦減小。 否則就達不到預(yù)期的滅菌效果。否則就

22、達不到預(yù)期的滅菌效果。濾過除菌法濾過除菌法 本法系利用細菌不能通過致密具孔濾材的原理以除去氣體或本法系利用細菌不能通過致密具孔濾材的原理以除去氣體或 液體中微生物的方法。液體中微生物的方法。 生產(chǎn)中常用除菌過濾器有圓盤式過濾器和筒式過濾器，采用生產(chǎn)中常用除菌過濾器有圓盤式過濾器和筒式過濾器，采用 孔徑分布均勻的微孔濾膜作過濾材料?？讖椒植季鶆虻奈⒖诪V膜作過濾材料。 濾膜材質(zhì)依過濾物品的性質(zhì)及過濾目的而定。濾膜材質(zhì)依過濾物品的性質(zhì)及過濾目的而定。濾器的選擇濾器的選擇 過濾器不得對被濾過成分有吸附作用，也不能釋放物過濾器不得對被濾過成分有吸附作用，也不能釋放物 質(zhì)，不得有纖維脫落，禁用含石棉的過濾

23、器。質(zhì)，不得有纖維脫落，禁用含石棉的過濾器。 濾器和濾膜在使用前應(yīng)進行潔凈處理，并用高壓蒸汽濾器和濾膜在使用前應(yīng)進行潔凈處理，并用高壓蒸汽 進行滅菌。進行滅菌。濾過除菌法濾過除菌法 藥品生產(chǎn)中采用的除菌濾膜孔徑一般不超過藥品生產(chǎn)中采用的除菌濾膜孔徑一般不超過022um。 在微生物檢驗中可使用孔徑不超在微生物檢驗中可使用孔徑不超 過過045um的濾膜。的濾膜。試驗常用的生物指示劑為缺陷假單胞菌試驗常用的生物指示劑為缺陷假單胞菌(Pseudomonas diminuta)。濾過除菌法濾過除菌法過濾過程中無菌保證與過濾液體的初始生物負荷過濾器對數(shù)過濾過程中無菌保證與過濾液體的初始生物負荷過濾器對數(shù)下

24、降值下降值LRV（Log reduction value有關(guān)。有關(guān)。LRV-系指規(guī)定條件下，被過濾液體過濾前的微生物數(shù)量與過系指規(guī)定條件下，被過濾液體過濾前的微生物數(shù)量與過濾后的微生物數(shù)量比的常對數(shù)值。即：濾后的微生物數(shù)量比的常對數(shù)值。即： LRV=IgN0LgN 式中式中N0為產(chǎn)品除菌前的微生物數(shù)量。為產(chǎn)品除菌前的微生物數(shù)量。 N為產(chǎn)品除菌后的微生物數(shù)量。為產(chǎn)品除菌后的微生物數(shù)量。濾過除菌法濾過除菌法 LRV 表示過濾器的過濾除菌效率。表示過濾器的過濾除菌效率。 對孔徑為對孔徑為022um的過濾器而言，要求每的過濾器而言，要求每lcm2有效過濾面有效過濾面 積的積的LRV應(yīng)不小于應(yīng)不小于7。

25、 過濾除菌時，被過濾產(chǎn)品總的污染量應(yīng)控制在規(guī)定的度內(nèi)。過濾除菌時，被過濾產(chǎn)品總的污染量應(yīng)控制在規(guī)定的度內(nèi)。 為保證過濾除菌效果，可使用兩個過濾器串連過濾，或在為保證過濾除菌效果，可使用兩個過濾器串連過濾，或在 灌裝前用過濾器進行再次過濾。灌裝前用過濾器進行再次過濾。濾過除菌法濾過除菌法 在過濾除菌中，一般無法對全過程中過濾器的關(guān)鍵參數(shù)在過濾除菌中，一般無法對全過程中過濾器的關(guān)鍵參數(shù)： 濾膜孔徑的大小及分布，濾膜孔徑的大小及分布， 濾膜的完整性及濾膜的完整性及LRV進行監(jiān)控。進行監(jiān)控。 在每一次過濾除菌前后均應(yīng)作濾器的完整性試驗，在每一次過濾除菌前后均應(yīng)作濾器的完整性試驗， 氣泡點試驗氣泡點試驗 壓力維持試驗壓力維持試驗 氣