制药行业臭氧灭菌系统.doc

科技+品质+服务 GMP制药行业臭氧灭菌系统技术手册中国原子能科学院中原科工业应用技术研究所上 海 奥 润 环 保 设 备 有 限 公 司SHANGHAI AO-RUN ENVIRONMENT PROTECTION EQUIPMENT CO., LTD目 录一、公司简介3二、GMP认证与臭氧 4三、臭氧在制药行业的应用领域6四、臭氧知识简介9五、臭氧灭菌原理11六、传统灭菌与臭氧灭菌的比较12七、设计依据和原则14八、臭氧灭菌配置方案 15九、附：相关产品一览表 公 司 简 介上海奥润环保设备有限公司，是上市公司飞彩股份与中国原子能科学院工业应用技术研究所共同投资5000万元在北京中关村注册的中奥环保高科技有限公司的控股子公司， 公司已开发生产了“奥润牌、中奥牌”民用型和工业型两大类三个系列二十余种产品。民用型有杀菌消毒机、家居解毒净化机、空气净化机、果蔬农药降解机、车用空气净化机等多款式系列家电产品。工业型有水处理行业专用消毒设备、臭氧发生器；医药行业专用空气杀菌消毒设备、臭氧发生器；食品加工行业专用消毒设备、高浓度臭氧水生成设备；集团餐厅消毒设备；服务行业、公共场所专用杀菌消毒机；卫生行业专用各类消毒柜及特殊用途杀菌消毒机等。这些产品已通过国家卫生部、中国产品质量认证中心CCC、中国预防医学科学院环境监测所、消毒检测中心、中国军事预防医学科学院、江苏省疾病预防控制中心、安徽省疾病预防控制中心等权威机构的检测和认证，共荣获70多项证书和检测认证。已广泛应用到家庭、水处理、制药、医疗卫生、食品加工、餐饮业等众多领域。同时在制造纯净水、矿泉水、消毒水、楼宇优质供水、中水回用、污水处理、游泳池净化、空气净化等工程项目方面也有着丰富的设计经验和专业的施工队伍。公司本着“三好绿色家园好产品、好服务、好信誉”的精神，以“科技创新，锐意进取”的发展战略，结合“以人为本，客户至上”的管理原则，不断提高产品科技含量，健全服务体系，为客户提供最真诚和最优秀的服务。GMP认证与臭氧GMP为“Good Manufacture Practice(逐字汉译为：良好生产规范)”一词的缩写，在我国制药企业系统称之为“药品生产质量管理规范”。GMP作为制药企业指导药品生产和质量管理的规范，在国际上已有40余年历史，在我国仅有十多年历史。药品生产是一门十分复杂的科学，在从原料到成品的生产过程中，要涉及到许多的技术细节和管理规范。其中任何一个环节的疏忽，都可能导致药品生产不符合质量要求。也就是有可能生产出劣质药品。因此，必须在药品生产全过程中进行全面质量管理与控制来保证药品质量。实施药品GMP是对药品生产全过程进行科学的管理的有效手段，是适应WHO （word health organization）关于国际贸易中药品质量签证体系的要求，是适应我国加入WTO后药品生产企业和发展的需要。我国加入世贸组织后，其成员国的技术含金量高的产品打入中国市场，首先受冲击的是那些技术工艺落后的企业。跨入二十一世纪后，人的思维、企业的经营模式、产品技术含金量、信息的传递、区域之间的交流都将发生很大变化。如果我们企业还是停留在原来的思维观念上，停留在现在的技术水平上，就有可能被市场经济淘汰。现在是我国加入世贸组织的前夜，是药厂进行技术改造向GMP靠拢的前夜，又是GMP认证的前夜，是机遇与挑战并存的时期，企业正处在生存与发展的节点上。有资金有技术有条件的企业应迎着困难大胆探索，发挥优势，对内加强管理，优化品种。对外迅速打开并占领国际市场。即使资金、技术、条件欠缺的企业只要大胆改革创新，走优化强化的路子，也可达到同样的目的。总之，在市场竞争中，只能积极主动处于动态，而不能消极观望处于静态。目前企业应把相当一部分精力放在实施GMP上，争取早日实施认证。近几年来，我国实施药品GMP的力度与速度逐年增强与加快。到目前为止，血液制品、粉针剂、大容量注射剂的生产已全部通过GMP认证。小容量注射剂的GMP认证工作将于2002年底完成，其它剂型药品的GMP认证工作正逐步展开。同时，国家药品监督管理局药监办200189号文明确提出：1、 2004年6月30日以前，我国药品制剂和原料药的生产必须全部符合GMP要求并取得认证证书。2、 自2004年7月1日起，对凡未取得药品制剂或原料药GMP证书的生产企业，一律撤销其药品生产许可证或取消其相应剂型的生产范围，同时撤销其相应药品的生产文号，责令其停止生产。3、 新开办药品生产企业必须取得药品GMP证书后方可组织生产。4、 自本通知下发之日起，凡未取得相应剂开支药品GMP证书的企业，一律不予以核发新药和仿制药品生产批准文号。 要达到GMP认证要求，微生物的杀灭程序必不可少，而要达到这一要求，臭氧灭菌已体现出传统的化学熏蒸、紫外灯以及加热等方法所不可比拟的优越性。由于科研院所专家教授和有关行业工程技术人员对臭氧技术应用的探讨、研究，人们对应臭氧的优越性已逐渐认识了解。臭氧具有消毒灭菌力强，不产生残余污染，可直接对空气、生产的原辅材料及设备、工作服等进行消毒灭菌的性能，在医药、电子、化工、光学等工业生产及生物制品、遗传工程等行业中得到广泛的应用。臭氧发生器作洁净室微生物灭活检测结果，验证了臭氧灭菌的显著效果和可靠性，清华大学李汉忠教授在洁净消毒剂-臭氧论文中、解放军军事医学科学院消毒研究员刘育京教授在在电子消毒灭菌器应用推广会议上的报告、第二军医大薛广波教授、史江等文献中对臭氧灭菌的效果和可靠性作出了肯定的评价。并对臭氧发生器的综合性能给予一致好评。 臭氧在制药行业的应用领域 尽管在我国的GMP验证中早已推荐了臭氧灭菌方法，但臭氧在药品生产的应用是在近几年才得到一个蓬勃发展的机会。使用成功的主要有以下几个方面： （一）容器的消毒灭菌在药品生产中，坛坛罐罐用得很多，分别用管道阀门，仪表连接起来，组成一个生产单元。对它的消毒，传统方法中比较好的是用酒精浸泡。反应罐，贮存罐小的一吨半吨，大的十吨几十吨，都要灌满酒精，酒精用量之多可想而知。消毒完毕后，再将酒精放掉，但在转弯抹角处，仪表阀门的接头处，还会有酒精的残留，去除这些残留酒精，要用氮气吹，直到吹干为止。酒精用量多，消毒时间长，操作过程复杂。用高压蒸汽也存在同样的问题，都很费力。现在用臭氧消毒技术来代替，相对来说要省事得多。具体方法是：将高浓度的臭氧直接打入管道容器，保持臭氧尾气有一定的浓度，就可以达到消毒灭菌的要求。因为是对管道容器进行内表层的消毒，所以臭氧浓度要控制的高一点，一般设计浓度大于50ppm。 用臭氧对管道容器做消毒灭菌的优点非常明显，臭氧发生器可以流动使用，对不同的罐进行消毒，每个生产单元在每次换料前，都可以及时得到消毒，使用效率很高，也很方便，不要用那么多的酒精、氮气，也不要用高压蒸汽。所以在制药厂就能够得到推广。 公司为此设计和开发出应用于具体领域的各类设备和产品，适合用于冻干机内部灭菌的消毒器，完全替代了传统的高温、高压灭菌所带来的各种负面影响，具有体积小（高为12cm）， 臭氧发生集中，浓度高，耐腐蚀等特点。用于制消毒用水的S型系列康卫消毒设备，水中臭氧浓度可达12mg/l以上，每小时可处理1吨的消毒水，功耗却只有1.2kw。S型系列消毒康卫设备，是我公司最新研发的高浓度臭氧消毒设备系列产品之一，该产品通过新型高效的臭氧发生器产生高浓度的臭氧，采用二次混合和二次吸收使之与水混合，生成高浓度的臭氧水（消毒液），可在短时间内杀灭大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌繁殖体和破坏乙肝（HbsAg）抗原，清除异味，快速分解农药、化肥等有害物质。经卫生部权威部门检测，该设备生成的臭氧消毒液对物体表面的细菌杀灭率可达99.99%。对未溶入水中而残留在尾气中的臭氧，则通过有效装置去除，使呼吸带臭氧浓度符合国家公共场所卫生标准，该设备可应用于管道、器皿等用水清洗和消毒的场所，具有无残留、无二次污染、杀菌速度快，无死角、效果好、设备体积小、能耗低、稳定可靠、易于操作等特点。（二）中央空调净化系统对洁净区的消毒灭菌在制药厂，一般来说，洁净区面积较大，多有中央空调净化系统完成对各洁净区的净化消毒。传统的消毒方法是用甲醛等化学试剂熏蒸，众所周知，甲醛熏蒸的弊病较多，用臭氧消毒取替是一个很好的方法。其方法是将臭氧发生器直接放在空调净化系统的风道中，称为内置臭氧发生器。臭氧随着风道的气流，送入各洁净区，对洁净区进行消毒灭菌，剩余臭氧吸入回风口，由中央空调带走。也可以将臭氧发生器放在中央空调风口的外面，将臭氧打入中央空调的风道中，然后被送入各洁净室，称为外置式臭氧发生器。外置式臭氧发生器安装检修方便，但制造成本要高一点。两种方法消毒效果都是一样的。按照卫生部消毒技术规范的要求，对空气消毒的臭氧浓度是5ppm，但事实上，洁净区的消毒不仅是对空气的消毒，实际上还包括了对物体表面的消毒，所以，设计时的浓度一般应大于10ppm。每天上班前开机1-2小时，下班后开机1小时，就可以保证一天内洁净区的浮游菌和沉降菌达到GMP的要求。从使用臭氧进行灭菌的制药厂的检测报告可看到，菌检全部合格。完全替代了令人头痛的甲醛熏蒸大消毒。同时，使非生产作业减少，能耗减少，取得了满意的效果。对于没有通风口或只有进风口，没有回风口的洁净区、实验检验区等，中奥公司专门为此设计的FSY-K系列产品，能迅速将臭氧传送到空间内的各个地方，电脑定时控制，无死角，易移动使用，可达到百级洁净度。 （三）空间的消毒灭菌对于中央空调净化系统以外的洁净室，或需要灭菌的其他房间则需单独进行灭菌处理。方法是选用臭氧发生器，直接安装在该房间内。根据需要设定消毒时间，消毒结束便自动关机，所以使用非常方便。按房间空间体积的大小选型使用。只要满足臭氧浓度的要求，就可以达到消毒灭菌的目的。比用化学试剂对房间的熏蒸要省事得多，可完全代替化学熏蒸，缩短消毒时间，避免二次污染。（四）物品的表面消毒灭菌在药品生产过程中，常常要对原材料、工具器材、包装物、生产场所等进行物体表面消毒。传统的方法是用紫外线消毒，但消毒不彻底，存在消毒死角，衰减快，对于特定环境中的某些细菌无法杀死等种种弊端。消毒技术规范中介绍，对于浸没在臭氧气体中的物体表面，接触一段时间，可将表面细菌杀死。附：空气净化灭菌系列产品简介公司研制生产的两大系列的臭氧类产品符合卫生部消毒技术规范标准。其中空气净化系列采用多项独家专利技术研制和开发的产品，完全可满足制药行业“GMP”认证对消毒灭菌的要求。FSY-K（H）、（T）、（F）三个系列机，采用相对低电压（3000V）在特定条件下电容“雪崩”放电原理产生臭氧装置，不会产生氮氧化合物而使得空气成份复杂化。该系列机具有使用寿命长、整机结构简洁、重量轻、安装和操作极为方便等特点。适用范围：1、配合空调净化通风（HVAC）系统的FSY-K（H）系列 ：该系列臭氧产量大，为分体设计，作空气消毒灭菌和制药车间大消毒；2、台式可移动的FSY-K（T）、FSY-K（F）系列：用于局部及单间灭菌（空气和表面），包括控制区缓冲间、传递间、过滤设施等。3、消毒柜系列：用于工作服、包装材料，各种物料、器皿等消毒灭菌。（五）水的消毒灭菌在制药厂用水的地方较多，有医药用水，消毒用水，清洗用水及饮用水等区别。根据不同的水质要求，采用不同的工艺流程，消毒工艺则用一般的臭氧水处理方法即可达到满意的效果。公司采用日本当今最新技术研制生产的FSY系列臭氧发生器，其核心器件采用“高效粉末填充式臭氧发生管”比之传统臭氧发生器具有浓度高、产量大，能耗低、寿命长等特点。广泛应用于水的消毒灭菌。臭氧知识简介4.1自然界中的臭氧人类科学家在不懈地对臭氧技术投入研究，现在对臭氧的特性及应用已非常明确。在自然界中，臭氧是广泛存在的，只是不同条件下浓度差别很大，不易被人察觉而已。现在人们普遍了解的大气臭氧层，是阻挡太阳紫外线的天然屏障，它是由太阳光的一种特定波长光谱的光照射空气后产生的；雷雨过后人们会呼吸到一种特殊的清新味道，实际就是空气中的臭氧浓度提高（一般在0.04ppm左右），容易被人们察觉，臭氧浓度之所以提高，是因为闪电（高压放电）电离空气中的氧气形成臭氧；森林中，旅游地带，空气格外清新，是因植物在吸收CO2过程中制造了O，氧原子在形成过程中，部分形成O2（我们呼吸的氧气），一部分形成O3（臭氧）。自然界中细菌无处不在，在适合的条件下繁殖迅速，人类在发现细菌后，甚至谈菌色变，生怕人类被细菌吃掉。自然界的一切都处在平衡状态，人们没有必要忧虑，现在我们可以断定，正是自然界中无处不在的臭氧和太阳光中的紫外线，在控制着细菌的生存平衡，保护着人类健康。4.2臭氧的基本性质研究人类通过对臭氧的研究发现，臭氧具有不稳定特性和很强的氧化能力。臭氧是由一个氧分子（O2）携带一个氧原子（O）组成，所以它是氧气的同素异形体。 表一 氧和臭氧的主要性质分子式O2O3分子量3248气味无草腥味颜色无淡蓝色1大气压，0时溶解度（ml/L水）49.1640稳定性稳定易分解1大气压，0时溶解度（g/L） 1.4292.144从表一不难看出，与氧气相比，臭氧比重大、有味、有色、易溶于水、易分解。由于臭氧（O3）是由氧分子携带一个氧原子组成，决定了它只是一种暂存形态，携带的氧原子除氧化用掉外，剩余的又组合为氧气（O2）进入稳定状态。所以臭氧工作中没有二次污染产生，给人类的环保需求雪中送炭，这是臭氧技术应用的最大优越性。臭氧的应用主要在人为的灭菌消毒。这主要是臭氧有很强的氧化能力，氧原子可以氧化细菌的细胞壁，直至穿透细胞壁与其体内的不饱和键化合而夺取细菌生命，它的作用是即刻完成的，臭氧的迅速灭菌效果决定于它的高还原电位。 表二 氧化还原电位比较名称分子式标准电极电位（伏）臭氧O32.07过氧化氢（双氧水）H2O21.78高锰酸离子MnO21.67二氧化氯CLO21.50氯CL21.36臭氧在灭菌消毒中名列榜首,成就了它的四大功用：灭菌、氧化、脱色、除味。臭氧灭菌原理臭氧（O3）的消毒原理是：臭氧在常温、常压下分子结构不稳定，很快自行分解成氧气（O2）和单个氧原子（O）；后者具有很强的活性，对细菌有极强的氧化作用，将其杀死，多余的氧原子则会自行重新结合成为普通氧原子（O2），不存在任何有毒残留物，故称无污染消毒剂，它不但对各种细菌（包括肝炎病毒，大肠杆菌，绿浓杆菌及杂菌等）有极强的杀灭能力，而且对杀死霉素也很有效。1、 臭氧的灭菌机制及过程类属于生物化学过程， 氧化分解了细菌内部氧化葡萄糖所必须的葡萄糖氧化酶。2、 直接与细菌、病毒发生作用，破坏其细胞器和核糖核酸，分解DNA、RNA，蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，使细菌的物质代谢生产和繁殖过程到破坏。3、 渗透胞膜组织，侵入细胞膜内作用于外膜脂蛋白和内部的脂多糖，使细胞发生通透畸变，导致细胞溶解死亡。并且将死亡菌体内遗传基因、寄生菌种、寄生病毒粒子、噬菌体、枝原体及热原（细菌病毒代谢产物、内毒素）等溶解变性灭亡。综观无菌技术对微生物作用的原理可分为抑菌、杀菌和溶菌三种。应用臭氧作灭菌剂是属于溶菌。所谓溶菌，即可达到“彻底、永久地消灭物体表面所有微生物”的效果。传统灭菌与臭氧灭菌的比较我国GMP条例对药品生产（特别是无菌产品）有着极其严格的要求。在GMP验证过程中人们大力推荐臭氧灭菌方法。与各种传统灭菌方法相比，臭氧灭菌有许多特点。 6.1传统灭菌方法的缺陷传统的灭菌方法主要有三种：一是紫外线灭菌，二是试剂灭菌，三是加热灭菌。这些方法已被人们习惯使用，其安全性、可靠性已被长期的实践所证实。但是它们也有各自的缺陷。紫外线灭菌：以光波辐射作用杀菌，光波为直线传播，其照射强度与距离平方成反比，只有照射到的位置且达到照射标准才有杀菌效果。并且所有紫外灯的杀菌能力随使用时间的增加而减弱。紫外线灭菌的主要问题在于：它穿透能力小，在紫外线照射不到的地方，消毒效果不好；其杀菌能力随着使用时间的增加而减小，而且灯管寿命短，更换过于频繁，运行费用较高。化学试剂灭菌： 化学试剂灭菌药味大，不能自然排出，需要空调长时间置换新风，从而增加了能耗。同时也存在二次污染的问题，剩余的药物直接排入大气，造成对周围环境的污染。如甲醛熏蒸，操作麻烦，熏蒸时间长，有二次污染物，对人体有危害。并且在消毒后的几天内，其悬浮粒子数还会增加。加热灭菌：包括干热和湿热，其缺点是温度高，能耗大，有的物品如原材料、仪器仪表、塑料制品等就不宜加热。以上三种灭菌方法的弊端是客观存在的，也是无法避免的。臭氧的特性和优点，则可弥补上述方法的缺点，这就为臭氧灭菌进入药品生产开辟了通道。 6.2臭氧消毒灭菌独特的优点：杀菌能力强： 臭氧杀菌能力与过氧乙酸相当，高于其它消毒剂。广 谱 性：适合多种致病微生物，对大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌及甲乙型肝炎病毒、真菌等多种微生物均有很好的杀灭作用。较高的扩散性：臭氧为气体，扩散性好，无死角，浓度分布均匀。原 料 易 得： 臭氧制备是利用我们周围的大气制取，不需储藏设施。环 保 性：臭氧能快速分解成氧气和单原子氧，单原子氧又可自身结合成氧分子，故没有二次污染的问题。被公认为是绿色消毒剂。另外在我国卫生部1991年颁布的消毒技术规范中。对臭氧的杀菌作用，使用范围及使用方法都有明确的规定。其中对臭氧的杀菌作用作了明确的肯定：臭氧是一种广谱杀菌剂，可杀灭细菌繁体和芽孢，病毒、真菌等，可破坏肉毒杆菌毒素。臭氧在水中的杀菌速度比氯快。 以上这些都是我国的相关法规，充分说明了臭氧灭菌的原理和特点，它即是制药厂选用臭氧灭菌工艺的依据。设计依据和原则7.1设计依据1、 对方提供的相关数据；2、 药品生产验证指南；3、 卫生部消毒技术规范；4、 制药装备实施GMP新技术新产品信息文集；5、 国家医药管理局GMP验证指南。7.2设计原则1、 本方案严格执行国家和当地的卫生、安全等法规，经本方案处理的空间，其微生物各项指标均能达到甲方所要求的标准。2、设计中坚持科学态度，以体现技术先进、经济合理、安全可靠、操作简单、运行方便的特点。臭氧灭菌选型如何选用臭氧发生器，就必须知道臭氧发生器的评价指标。一般评价一个臭氧发生器最基本的指标是：臭氧产量，臭氧浓度，可靠性、使用寿命等。臭氧发生器选型一般按以下方法计算：1、 该药厂洁净厂房总体积设为V12、 送风管道体积设为V23、 为保持洁净区正压所补充的新风量，折算体积为V34、 整个洁净厂房洁净度级别针对上述数据，可采用如下方案：W=CV/（1-S） （其中S-为臭氧的衰退系数一般取0.61，C臭氧浓度）参照卫生部消毒技术规范的标准确定臭氧灭菌的浓度C：空气中浮游菌： 2-4ppm物体表面的沉降菌落：1015ppmV= V1+ V2+ V3（系统循环总风量m3/h25%常规新风更换率）10%（保持洁净区正压补充的新风量）39%（计算应用臭氧量时臭氧半衰率的预算值） 。表三 洁净室（区）空气洁净度级别表洁净度级别尘粒最大允数/立方米 微生物最大允数0.5um5um浮游菌/立方米沉降菌/皿100级 3,50005 110,000级350,0002,0001003100,000级3,500,000 20,00050010300,000级10,500,00060,000-15新版GMP对无菌药品的要求最终灭菌药品100级或10,000 级背景下的局部100级大容量注射剂(50毫升)的灌封10,000级注射剂的稀配、过滤， 小容量注射剂的灌封 ，直接接触药品的包装材料的最终处理。100,000级注射剂配浓或采用密闭系统的稀配非最终灭菌药品100级或10,000级背景下的局部100级灌装前不需除菌滤过的药液配制，注射剂的灌封、分装和压塞，直接接触药品的包装材料的最终处理的暴露环境。10,000级灌装前需除菌滤过的药液配制轧盖,直接接触药品的包装材料。100,000级最后一次精洗的最低要求。（无菌药品是指法定药品标准中列有无菌检查项目的制剂）附：系列产品表序 号型 号产 量产品特点适用范围1FSY-K3T3g/H臭氧发生器（可移动式/自带风机）安装在HVAC系统的送、回风主管道中。独立设计数字显示安装简便自动控制利用臭氧的特性，代替传统的紫外线照射和化学熏蒸消毒灭菌方法，广泛用于医疗卫生、生物制品、制药、食品加工、化妆品生产、电子、食品冷藏等行业的无菌空间消毒。2FSY-K5T5g/H3FSY-K10T10g/H4FSY-K20F20g/H5FSY-K30F30g/H6FSY-K40F40g/H7FSY-K50F50g/H8FSY-K60F60g/H9FSY-K70F70g/H10FSY-K80F80g/H11FSY-K90F90g/H12FSY-K100F100g/H13FSY-K110F110g/H14FSY-K120F120g/H15FSY-K20H20g/H臭氧发生器（配合HVAC送风系统）安装在HVAC系统的净化空调箱中。分体设计数字显示自动控制运行稳定16FSY-K30H30g/H17FSY-K40H40g/H18FSY-K50H50g/H19FSY-K60H60g/H20FSY-K70H70g/H21FSY-K80H80g/H22FSY-K90H90g/H23FSY-K100H100g/H24FSY-K110H110g/H25FSY-K120H120g/H26TG-1衣物、工作服安装方便，操作简单自动控制，数字显示；高效节能、节约人力，渗透灭菌核心技术，体积小，浓度高。容器、器皿、工作服等物品的消毒灭菌。可根据用户不同要求设计制造。27XDG-1药瓶、器皿28XDG-2双层带加热29XDC-1传递窗30XDC-2（空气杀菌消毒系列设备臭氧发生器）序 号型 号产 量气源、冷却技术特点适用范围1FSY-1G1g/H风冷、空气源氧气源两用采用日本先进臭氧发生技术，内部核心器件采用技术“高效粉末填充式臭氧发生管”。气源配有无油空气压缩机和空气过滤装置，可空气源、氧气源两用满足不同需求，单机浓度高，功耗小，体积小，操作简单，寿命长。直饮水、纯净水、矿泉水的消毒杀菌；食品、医药用水的消毒杀菌；生活污水、化