制药企业洁净室臭氧灭菌参数的优化

制药企业洁净室臭氧灭菌参数的优化

王建纲申美兰吴芳王丽芳

王建纲申美兰吴芳王丽芳（正大青春宝药业有限公司310023）

【摘要】在制药企业洁净区空间灭菌的几种常用方法中，臭氧灭菌具有不可替代的优势。通过对臭氧发生器灭菌效果的几大决定因素的分析探讨，结合实际应用开发合适的臭氧灭菌程序，从而最大程度发挥臭氧灭菌的效力，提高制药工艺特别是无菌制剂生产过程中环境的无菌保障水平。

【关键词】臭氧空间灭菌制药洁净区

【中图分类号】R134【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2013）20-0113-03

1洁净室空气灭菌概述

对于现代制药企业来讲，洁净的生产环境是产品质量的重要保障。许多药品的生产流程，要求在洁净区内完成，特别是对于那些要求无菌的制剂，对生产环境的洁净度、微生物限度的要求更为苛刻。

无菌制剂是高风险的产品，特别对于采用无菌生产工艺生产的产品，如注射液，其灌装等工序都要求在无菌环境下进行。对生产过程的微生物监控，如浮游菌、沉降菌的检测，毕竟都只是事后的，虽然监控到的污染不一定直接和产品的污染成正比，但至少大大增加了产品染菌的风险，又由于抽样检验的随机性，不一定能抽检到染菌的样品，所以为降低产品染菌的风险，必须采取有效的环境灭菌措施。

就洁净区空间灭菌来讲，目前最常用的方法有臭氧、紫外灯照射和药剂熏蒸三种，其比较如下:

表1三种常用空气灭菌方法比较

臭氧紫外灯照射药剂熏蒸

需要处理时间10～15min30～60min60min

对细菌有效性有有有

对病毒有效性有略有略有

优点杀菌快，广谱杀菌消毒能力，消毒效率可达一般紫外消毒的15倍，无二次污染。杀菌效率较快，不用药剂具有持久的杀菌能力

缺点无无持续杀菌能力，能量低，穿透力弱，只能消毒照射物体表面，存在消毒死角杀菌速度慢，而且运行费用贵。残留物剂量大，而且对人体有害

其他功能对甲醛、苯等高效去除，还可除灰尘、烟味等其他异味无无

适合处理类型适合所有场合空气消毒，器械表面消毒简单空气杀菌特定场合的空气消毒

根据比较可知，臭氧相对于其他两种方式具有综合性能上的优势，因此正逐渐成为主流的空气灭菌方式。臭氧对细菌、霉菌、病菌等微生物具有极强的杀灭力，它杀灭病毒是通地直接破坏其RNA和DNA物质完成的，而杀细菌、病毒类微生物的过程则是臭氧先作用细胞膜，继而破坏膜内组织直至溶解死亡。

2臭氧发生器灭菌效果的决定因素

臭氧发生器空气灭菌的效果，主要取决于以下几个因素：

2.1洁净区的相对湿度

2.2臭氧的投放量：

在一个区域空间内，如果臭氧的投放总量达不到预定数值，那么这个空间的臭氧浓度也达不到要求的标准，消毒效果必然受影响。在计算臭氧投放量时，必须考虑臭氧在输送过程中的损耗、其他空间的占用、门窗泄露等综合因素，同时，也必须保证所选用的臭氧发生器能够达到设计要求的臭氧产量。

臭氧的理论投放量计算如下：臭氧总用量计算公式为W=NV/（1－S），式中，W－臭氧总用量（mg）；S——臭氧衰减率≈40%；V——总体积（M3）；N——洁净区域灭菌需要保持的臭氧浓度（mg/M3）。其中V=V1+V2+V3，V1——洁净区域总体积；V2——空调风道体积；V3——补充新风量造成臭氧损失的有效体积。

表2各级别洁净区空气灭菌所需臭氧浓度（N）

洁净等级有效灭菌浓度（ppm）

十万级5

一万级15

百级20

2.3臭氧投放的均匀度：

在被消毒空间内，必须保证所有部位的臭氧浓度都能够达到设计标准，否则，在臭氧浓度低的区域，灭菌效果就会差。如果选用独立式臭氧机，必须具有较强的远距离投送臭氧的能力，否则距离臭氧消毒机较远的地方没有臭氧到达，消毒效果就无法保证。

2.4臭氧灭菌的时间：

如果灭菌时间不够，灭菌效果也会受影响，一般灭菌时间应该控制在半小时左右（稳定维持工作浓度的时间）。投送臭氧的风量越大，效果越好，投送臭氧越高，灭菌速度越快。臭氧的比重比空气重，所以要求投送高才能扩散快。超过100m3以上空气灭菌用的臭氧出气口最好大于φ60mm。臭氧又容易分解，所以要求快速灭菌，即节约功耗又能满足灭菌效果。

2.5臭氧消毒机的性能：

如果臭氧消毒机的稳定性较差，特别是介电材料的老化，在使用到一定时间后，臭氧产量就会急剧减少，会严重影响消毒效果。

3如何使用臭氧发生器达到理想的灭菌效果

3.1针对相对湿度对臭氧灭菌效果的影响：

环境湿度加的太大，就需要花相对更多的时间来除湿，超过一定湿度后，灭菌效果增加不太明显。因此，要针对实际应用定出臭氧灭菌的环境湿度，首先不能低于一个阈值，比方说75%，然后在方法开发的过程中其他条件不变，分别测量几个湿度下臭氧的浓度（稳定后的浓度），找出湿度不是太高又能保证可接受浓度的那个湿度，作为对湿度的控制。

3.2针对臭氧的投放量的影响：

首先，投放量和要达到的灭菌浓度和洁净区空间体积（包括风管）直接相关，这是在购买臭氧发生机时就会考虑到的；其次，臭氧的理论产量和实际产量是有差异的；再次，风管的泄漏、洁净区房间的泄漏和臭氧的自然分解会损失掉一部分臭氧；另外，送风的不均匀性导致每个房间存在差异，投放量须保证浓度最低的那个房间也能够达到设定的臭氧浓度值。

3.3针对氧投放的均匀度的影响：

为保证洁净区臭氧的均匀性，在臭氧灭菌前，要把各房间的门打开，使灭菌过程中含有臭氧的空气流通通畅。另外，找出洁净区中臭氧的低点，有两个方法：一个是理论上的低点；另一个是实际测量每个房间臭氧浓度。

3.4针对灭菌时间的考虑：

臭氧的杀菌效果K为臭氧实际浓度C与作用时间T的乘积即K=C×T，而臭氧实际浓度C低于杀菌阀值浓度时，即使延长时间，也是没有杀菌效果的。灭菌时间可通过验证检查细菌数来确定，在保证灭菌效果的前提下缩短灭菌时间。

由K=C×T可知，灭菌浓度和灭菌时间是臭氧灭菌效果的保证，这两个参数需要通过灭菌方法验证来进行确认，验证应包括以下两项内容：

3.4.1生物指示剂进行细菌挑战性试验

生物指示剂菌种选用枯草芽孢杆菌，在使用测定前要测定其初期菌数，应不少于10个。在灭菌前，将装有生物指示剂表面皿置于被测房间内的中央地面，灭菌前打开表皿，灭菌结束后，回收生物指示剂放入大豆酪素消化液体培养基中，在37℃下培养3天，看细菌是否被杀灭，若没有细菌生长，则为合格。

3.4.2表面污染性试验（棉球擦抹法）

消毒结束后，可对洁净室的地面、设备等表面的一定的面积，用事先经过灭菌的生理的盐水，或缓冲液润湿适当大小的纱布或脱脂棉充分擦拭，然后放入广口瓶，加一定量浸出液振摇，再对浸出液进行细菌的培养。要求细菌数不超过10个/cm2，霉菌数不超过5个/cm2。

4臭氧发生器灭菌实例分析

我公司自2001在针剂车间开始配置臭氧发生器对洁净室进行空气灭菌，至今已有包括针剂车间、西药车间、整炮车间等4个车间采用了臭氧灭菌的方式，在实际应用中取得了比较理想的效果，现已西药车间某次臭氧消毒为例，作一简介：

表3洁净区臭氧灭菌实例

所测房间：丸压间洁净等级：D级（十万级）目标灭菌浓度：10ppm

臭氧发生器设计产量（最大）：灭菌洁净室总体积（不含风管）：

臭氧发生器型号：生产厂家：气源：氧气（钢瓶）

数据采集方式：人工观察、手工记录数据采集间隔：每隔一分钟记录一次浓度值

时间臭氧浓度（ppm）说明

13:300.00做好灭菌前准备，把新风风量关闭到5%以下

13:310.45调节氧气流速至3m3/h，放电电流6A

13:320.95

…………略去5分钟数据

13:388.65

13:3910.0达到目标灭菌浓度

13:4011.2减小氧气流速至2m3/h,减小放电电流至5A

…………略去6分钟数据

13:4714.7臭氧浓度达到峰值

…………略去21分钟数据

14:0913.7累计达到10ppm满30分钟

14:1013.7关闭臭氧发生器，开大新风，稀释室内臭氧

…………略去9分钟数据

14:203.20

…………略去8分钟数据

14:290.06臭氧浓度低于0.1ppm，人员可以进入

从以上实例我们看到，整个臭氧灭菌过程大约耗时1小时，可以分为三个阶段：第一阶段，浓度上升阶段，从0ppm上升到10ppm以上，大约需要10分钟（对于其他型号的发生器，视灭菌空间体积调节氧气流速和放电电流，使上升时间控制在10分钟左右）；第二阶段，有效灭菌阶段，保持目标灭菌浓度30分钟，此时可适当减小氧气流速和放电电流，以保证达到灭菌效果的前提下节省能源；第三阶段，新风循环阶段，关闭臭氧发生器，使臭氧浓度衰减到对人体无害的水平，大致20分钟左右。

按照臭氧总用量计算公式W=NV/（1－S）来验证本型号臭氧发生器是否满足所对应洁净空间的灭菌需求，N以15ppm计（≈30mg/M3），V=1250M3(其中V1=1040M3,V2+V3以20%V1计)，S≈40%，计算得出W=62.5g，如果按照理论产量是实际用量的两倍来选配，选购产量为125g型号即可满足需求，实际购买的型号为ZCF-WZ150，理论产量为150g，满足要求。

最后，根据灭菌方法验证来证实臭氧灭菌的有效性，结果如下：

表4生物指示剂挑战性试验结果

菌落数

灭菌时间枯草芽胞杆菌

初期菌落数23

开机40分钟*1

*不包含衰减的20分钟

表5污染性试验结果

菌落数

灭菌时间细菌数

（金黄色葡萄球菌）霉菌数

（白色念珠菌）枯草芽胞杆菌

第一次第二次第一次第二次第一次第二次

开机前758188821113

开机后40分钟*000110

*不包含衰减的20分钟

5结论

经过本公司各车间近几年来使用臭氧对洁净室空气进行灭菌的实践证明，臭氧灭菌具有时间短、费用低、灭菌效果好、无残留等显著优点，值得推广应用。

参考文献

[1]贺微，李艳杰.洁净室空气灭菌方法效果的探讨.《中国卫生检验杂志》，2004年04期.

[2]淳于兴华，温立坤，李珂，宋亚波.臭氧灭菌技术在药厂10万级洁净区的应用研究.《中国药事》，2009年09期.

[3]志平，邹晓平.臭氧灭菌在制药过程中的应用.《China’sforeignTrade》，2010年22期.