制药用水消毒与灭菌

1、制药用水系统的消毒与灭菌制药用水系统的消毒与灭菌 杜平华沈旭 真诚奉献 老师课件微生物广泛存在于自然界中，当环境适宜时，微生物迅微生物广泛存在于自然界中，当环境适宜时，微生物迅 速生长繁殖，造成速生长繁殖，造成制水系统的污染，为了保证制药用水制水系统的污染，为了保证制药用水 的质量的质量，消毒与灭菌是重要措施之一。消毒与灭菌是重要措施之一。 消毒和灭菌基本分为二大类；物理灭菌法和化学灭菌法消毒和灭菌基本分为二大类；物理灭菌法和化学灭菌法. 消毒与灭菌消毒与灭菌 消毒消毒 指消除和杀灭外环境中的细菌及其他有害因子指消除和杀灭外环境中的细菌及其他有害因子. 消毒只能杀死细

2、菌繁殖体，不能杀死细菌芽孢和全部微生物。消毒只能杀死细菌繁殖体，不能杀死细菌芽孢和全部微生物。 灭菌灭菌 凡能杀灭物体上的所有细菌的作用称灭菌。凡能杀灭物体上的所有细菌的作用称灭菌。 消毒消毒 灭菌灭菌 无菌无菌 抑菌抑菌 防腐防腐 无菌无菌 不含活的微生物，多为灭菌的结果。不含活的微生物，多为灭菌的结果。 抑菌抑菌 抑制微生物的生长繁殖。抑制微生物的生长繁殖。 防腐防腐 防止或抑制体外微生物生长繁殖的方法。防止或抑制体外微生物生长繁殖的方法。 消毒消毒 灭菌灭菌 无菌无菌 抑菌抑菌 防腐防腐 验证内容包括验证内容包括 撰写验证方案及制定评估标准。撰写验证方案及制定评估标准。 安装确认安装确认

3、 运行确认运行确认 性能确认性能确认 汇总并完善各种文件和记录，撰写验证报告。汇总并完善各种文件和记录，撰写验证报告。 再验证。再验证。 灭菌程序的验证灭菌程序的验证 灭菌后，应防止已灭菌物品再次污染，任何情况下，都应灭菌后，应防止已灭菌物品再次污染，任何情况下，都应 要求容器及其密封系统确保产品在有效期内符合无菌要求。要求容器及其密封系统确保产品在有效期内符合无菌要求。 灭菌方法分物理灭菌法和化学灭菌法二类灭菌方法分物理灭菌法和化学灭菌法二类 消毒消毒 灭菌灭菌 无菌无菌 抑菌抑菌 防腐防腐 常用的物理灭菌方法有热力灭菌法、辐射灭菌法、气体灭菌常用的物理灭菌方法有热力灭菌法、辐射灭菌法、气体

4、灭菌 法和过滤除菌法。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。可根据被灭菌物品的特性采用一种或多种方法组合灭菌。 只要产品允许，应尽可能选用最终灭菌法灭菌。只要产品允许，应尽可能选用最终灭菌法灭菌。 物理灭菌法物理灭菌法 热力灭菌法热力灭菌法 干热灭菌法干热灭菌法 湿热灭菌法湿热灭菌法 煮沸法、流通蒸气法、间歇灭煮沸法、流通蒸气法、间歇灭 菌法、菌法、 高压高压 蒸气灭菌法蒸气灭菌法 气体灭菌气体灭菌 环氧乙烷环氧乙烷 辐射灭菌法辐射灭菌法 红外线灭菌、微波红外线灭菌、微波 灭菌、紫外线灭菌灭菌、紫外线灭菌 、60Co灭菌灭菌 滤过除菌法滤过除菌法 薄膜过滤薄膜过滤

5、 物理消毒灭菌法物理消毒灭菌法 温度温度() 时间时间(小时小时) 灭菌效果灭菌效果 80100 1 杀死细菌繁殖体杀死细菌繁殖体 160 170 2 杀死所有微生杀死所有微生 物物 (包括芽孢包括芽孢) 180 2 除去热除去热原原 250 30min 除去热除去热原原 干热灭菌法干热灭菌法 巴斯德灭菌巴斯德灭菌 巴斯德灭菌（巴斯德灭菌（Pasteurization） 是法国科学家巴斯发明是法国科学家巴斯发明 的灭菌法，故又称巴氏消毒。的灭菌法，故又称巴氏消毒。 巴氏消毒适宜不耐热物品灭菌，能有效地控制水系统的巴氏消毒适宜不耐热物品灭菌，能有效地控制水系统的 内源性微生物污染。内源性微生物污

6、染。 制药系统常用的灭菌方法制药系统常用的灭菌方法 巴斯德灭菌巴斯德灭菌方法方法 采用采用80以上的热水循环以上的热水循环1-2h，是纯化水系统行之有效，是纯化水系统行之有效的消毒灭菌方法的消毒灭菌方法,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) 常温、常压下无色，有特臭的气味，具有强氧化作常温、常压下无色，有特臭的气味，具有强氧化作 用。臭氧是一种强氧化剂，具高效广谱杀菌作用，杀菌率在用。臭氧是一种强氧化剂，具高效广谱杀菌作用，杀菌率在 99%以

7、上；以上； - 对细菌繁殖体、细菌芽胞、病毒、真菌、原虫和贾弟鞭毛虫胞对细菌繁殖体、细菌芽胞、病毒、真菌、原虫和贾弟鞭毛虫胞 曩具较强的灭活效果。曩具较强的灭活效果。 - 能有效地除去水中残留有机物、脱色、除嗅味、杀菌等具有显能有效地除去水中残留有机物、脱色、除嗅味、杀菌等具有显 著效果。著效果。 - 可降低水中总有机卤化物的浓度，而且不会产生有害的残留物。可降低水中总有机卤化物的浓度，而且不会产生有害的残留物。 - 受受PH、 温度的影响很小。因此在国外受到普遍的重视，自温度的影响很小。因此在国外受到普遍的重视，自 1905 年起，臭氧就开始用于水处理。年起，臭氧就开始用于水处理。 臭氧消毒

8、臭氧消毒 在水处理系统中，水罐、交换柱以及各种过滤器、在水处理系统中，水罐、交换柱以及各种过滤器、 膜和管道，会不断的滋生和污染微生物，目前臭膜和管道，会不断的滋生和污染微生物，目前臭 氧是纯水系统中去除细菌和病毒的最好方法之一。氧是纯水系统中去除细菌和病毒的最好方法之一。 臭氧的灭菌原理臭氧的灭菌原理 O3灭菌有以下灭菌有以下3种形式：种形式： 1.臭氧能破坏、分解细菌的细胞壁，很快地扩散透进细臭氧能破坏、分解细菌的细胞壁，很快地扩散透进细 胞内，氧化分解细菌内部葡萄糖所需的酶，使细菌灭活胞内，氧化分解细菌内部葡萄糖所需的酶，使细菌灭活 死亡。死亡。 2.破坏细菌的新陈代谢直接与细菌、病毒作

9、用，破坏它破坏细菌的新陈代谢直接与细菌、病毒作用，破坏它 们的细胞器和们的细胞器和DNA、RNA，导致细菌死亡。，导致细菌死亡。 3.透过细胞膜组织，侵入细胞内，作用于外膜的脂蛋白透过细胞膜组织，侵入细胞内，作用于外膜的脂蛋白 和内部的脂多糖等大分子聚合物，和内部的脂多糖等大分子聚合物， 使细菌发生通透性畸使细菌发生通透性畸 变而溶解死亡。变而溶解死亡。 存在的问题存在的问题 - 臭氧稳定性差容易分解为氧气，故不能装瓶储臭氧稳定性差容易分解为氧气，故不能装瓶储 存和运输，必须现场制备立即使用。存和运输，必须现场制备立即使用。 - 设备投资大、电耗大、成本高，造成运输管理设备投资大、电耗大、成本

10、高，造成运输管理 比较复杂。比较复杂。 臭氧消毒的注意事项臭氧消毒的注意事项 - 臭氧最适用于水质及用水量比较稳定的系统。臭氧最适用于水质及用水量比较稳定的系统。 - 水中有机物含量对灭菌效果有一定影响；水中浊度水中有机物含量对灭菌效果有一定影响；水中浊度 小于小于5mg / L影响极微，增大时臭氧的消耗量将会升高，影响极微，增大时臭氧的消耗量将会升高， 其消毒能力降低。其消毒能力降低。 - 污染有机物的水中用臭氧处理后，大的有机物分子会破污染有机物的水中用臭氧处理后，大的有机物分子会破 裂成微生物新陈代谢的营养源，因此，在没有维持管网裂成微生物新陈代谢的营养源，因此，在没有维持管网 臭氧浓度

11、的情况下会使水质恶化。臭氧浓度的情况下会使水质恶化。 残存臭氧去除法残存臭氧去除法 臭氧残存量一般控制在小于臭氧残存量一般控制在小于0.0005-0.5 mg/L的水平。的水平。 去除方法有活性炭过滤、热破坏、紫外线辐射等。最去除方法有活性炭过滤、热破坏、紫外线辐射等。最 常用的方法是紫外线辐射，一般消除常用的方法是紫外线辐射，一般消除1 mg /L臭氧残留臭氧残留 所需紫外线照射量为所需紫外线照射量为900000micro; Ws/cm2。紫外线消毒紫外线消毒紫外线杀菌的原理紫外线杀菌的原理微生物、病毒、噬菌体内都含有微生物、病毒、噬菌体内都含有RNA和和DNA，而，而RNA和和DNA 具有

12、多核苷酸链，它对紫外光具有强烈的吸收作用具有多核苷酸链，它对紫外光具有强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，核酸的功能团发生变化，出现紫外损伤，在紫外光作用下，核酸的功能团发生变化，出现紫外损伤，当核酸吸收的能量达到细菌致死量而紫外光的照射保持一当核酸吸收的能量达到细菌致死量而紫外光的照射保持一定时间时，细菌便大量死亡。定时间时，细菌便大量死亡。 根据生物效应的不同，将紫外线按照波长分为四部分；根据生物效应的不同，将紫外线按照波长分为四部分； A波段波段波长范波长范 为为400 nm 320 nm 。 B波段波段波长范围为波长范围为320 nm275 nm

13、。 C波段波段（波长范（波长范 275nm200nm。 D波段波段波长范围为波长范围为200nm 10nm 。 紫外线消毒紫外线消毒 波长在波长在200-300nm之间的紫外线具灭菌作用，其中以之间的紫外线具灭菌作用，其中以 254-257nm波段灭菌效果最好。波段灭菌效果最好。 C波段的紫外线会使细菌、病毒、芽孢及其他病原菌波段的紫外线会使细菌、病毒、芽孢及其他病原菌 的的DNA丧失活性，从而破坏它们的复制和生存的能力。丧失活性，从而破坏它们的复制和生存的能力。 紫外线消毒紫外线消毒 由外壳、低压汞灯、石英套管及电气设施等组成。由外壳、低压汞灯、石英套管及电气设施等组成。 外壳外壳 高强度低

14、压汞灯高强度低压汞灯 电气设施电气设施 石英套管石英套管 使用紫外线灭菌时，由于长期使用紫外线，有可使杀装置或使用紫外线灭菌时，由于长期使用紫外线，有可使杀装置或 其附近的非金属材料老化，使之降解，导致电阻率的改变。其附近的非金属材料老化，使之降解，导致电阻率的改变。 注意事项注意事项 - 高的杀灭率，一般要求大于高的杀灭率，一般要求大于99.9%。 - 当纯化水通过该装置后，电阻率降低值不得超过当纯化水通过该装置后，电阻率降低值不得超过 0.5MCM(25)。 紫外线杀菌装置紫外线杀菌装置紫外消毒的影响因素和注意事项紫外消毒的影响因素和注意事项 紫外光线杀菌效果的决定因素紫外光线杀菌效果的决

15、定因素 紫外线的强度、紫外线光谱波长和照射时间紫外线的强度、紫外线光谱波长和照射时间 波长为波长为253.7nm杀菌能力最强杀菌能力最强 因此要求用于杀菌的紫外灯的辐射光谱能量集中在因此要求用于杀菌的紫外灯的辐射光谱能量集中在253.7nm 左右，以取得最佳杀菌效果。左右，以取得最佳杀菌效果。紫外消毒的影响因素和注意事项紫外消毒的影响因素和注意事项为取得最佳杀菌效果使用紫外线灯的辐射光应在为取得最佳杀菌效果使用紫外线灯的辐射光应在253.7nm左右。左右。安装位置安装位置 紫外线杀菌器的安装位置一般离使用点越近越好但应留有一定紫外线杀菌器的安装位置一般离使用点越近越好但应留有一定 的操作空间。

16、的操作空间。由于被杀死的细菌尸体污染纯水，因此要在紫外杀菌器后面安由于被杀死的细菌尸体污染纯水，因此要在紫外杀菌器后面安 装过滤器，一般要求滤膜孔径为装过滤器，一般要求滤膜孔径为0.22m 。紫外消毒的影响因素和注意事项紫外消毒的影响因素和注意事项 流量流量 当紫外杀菌器功率不变、水中微生物污染波动小时，当紫外杀菌器功率不变、水中微生物污染波动小时， 流量对杀菌效果有显著的影响，流量越大、流速越流量对杀菌效果有显著的影响，流量越大、流速越 快，被紫外线照射的时间就越短；快，被紫外线照射的时间就越短； 细菌被照射的时间缩短，被杀菌的概率也因而下降。细菌被照射的时间缩短，被杀菌的概率也因而下降。

17、紫外消毒的影响因素和注意事项紫外消毒的影响因素和注意事项水的物理化学性质水的物理化学性质- 水的色度、浊度、总铁含量对紫外光都有不同程水的色度、浊度、总铁含量对紫外光都有不同程的吸收，其结果是降低杀菌效果。的吸收，其结果是降低杀菌效果。- 紫外线杀菌器对水质的要求一般为：紫外线杀菌器对水质的要求一般为：色度色度15浊度浊度5总铁含量总铁含量0.3mg/L细菌含量细菌含量900个个/ml。紫外消毒的影响因素和注意事项紫外消毒的影响因素和注意事项 水的吸收系数越高，辐射强度就越弱，杀菌能力降水的吸收系数越高，辐射强度就越弱，杀菌能力降 低由于光能透过固体物质，故水中悬浮颗粒会降低低由于光能透过固体

18、物质，故水中悬浮颗粒会降低 紫外线的杀菌效率紫外线的杀菌效率,水中钙镁离子对紫外线吸收很小。水中钙镁离子对紫外线吸收很小。 紫外线消毒紫外线消毒 灯管功率灯管功率 灯管实际点燃功率对杀菌效率影响很大。随着灯点燃时间的灯管实际点燃功率对杀菌效率影响很大。随着灯点燃时间的增加，灯的辐射能量随之降低，杀菌效果亦下降。增加，灯的辐射能量随之降低，杀菌效果亦下降。 试验证明，试验证明，1000W的紫外线灯点燃的紫外线灯点燃1000h后，其辐射能量将降后，其辐射能量将降低低40%左右。左右。 随着时间的推移，紫外灯的功率会逐渐减弱，一般低于原功随着时间的推移，紫外灯的功率会逐渐减弱，一般低于原功率的率的7

19、0%即应更换。即应更换。介质温度的影响介质温度的影响 紫外线灯管辐射光谱能量与灯管管壁的温度有关。紫外线灯管辐射光谱能量与灯管管壁的温度有关。 当灯管周围的介质温度很低时，辐射能量降低，影响杀菌当灯管周围的介质温度很低时，辐射能量降低，影响杀菌效果。效果。 紫外线消毒紫外线消毒紫外线消毒紫外线消毒解决方法解决方法通常将紫外灯管安置在一个开口的石英套管内，以便使通常将紫外灯管安置在一个开口的石英套管内，以便使灯管与套管之间形成环状空气夹层，这样，即可及时散灯管与套管之间形成环状空气夹层，这样，即可及时散发掉灯管本身的热量，又可避免低温水对紫外灯管发光发掉灯管本身的热量，又可避免低温水对紫外灯管发

20、光功能的影响，并使其周围的温度保持在功能的影响，并使其周围的温度保持在25-35左右的左右的最佳运行状态。最佳运行状态。紫外线消毒紫外线消毒石英套管石英套管 石英材料的纯度高，紫外线的透过率高。石英材料的纯度高，紫外线的透过率高。 石英套管的维护石英套管的维护 - 应保持石英套管的清洁状态，定期将套管抽出，用无水乙应保持石英套管的清洁状态，定期将套管抽出，用无水乙醇擦拭。通常，每年至少醇擦拭。通常，每年至少1次。次。 - 紫外线杀菌灯应连续运行，减少灯的开启次数，每开关紫外线杀菌灯应连续运行，减少灯的开启次数，每开关1次，将减少次，将减少3h的使用寿命，使用前应预热的使用寿命，使用前应预热10

21、-30min。 - 电压稳定，波动范围不得超过额定电压的电压稳定，波动范围不得超过额定电压的5%，否则应安装，否则应安装稳压器。稳压器。紫外线消毒紫外线消毒 水层的厚度同紫外线杀菌效果的关系 举例 紫外线消毒紫外线消毒 在上述流速条件下，紫外线有效灭菌水层厚度不超过在上述流速条件下，紫外线有效灭菌水层厚度不超过2.2cm。 - 水中含有芽胞细菌水中含有芽胞细菌 水层厚度应减少至水层厚度应减少至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 有效水层厚度还有效水层厚度还 应下降，水流速度亦减小。应下降，水流速度亦减小。 否则就达不到预期的灭菌效果。否则就

22、达不到预期的灭菌效果。滤过除菌法滤过除菌法 本法系利用细菌不能通过致密具孔滤材的原理以除去气体或本法系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。液体中微生物的方法。 生产中常用除菌过滤器有圆盘式过滤器和筒式过滤器，采用生产中常用除菌过滤器有圆盘式过滤器和筒式过滤器，采用 孔径分布均匀的微孔滤膜作过滤材料。孔径分布均匀的微孔滤膜作过滤材料。 滤膜材质依过滤物品的性质及过滤目的而定。滤膜材质依过滤物品的性质及过滤目的而定。滤器的选择滤器的选择 过滤器不得对被滤过成分有吸附作用，也不能释放物过滤器不得对被滤过成分有吸附作用，也不能释放物 质，不得有纤维脱落，禁用含石棉的过滤

23、器。质，不得有纤维脱落，禁用含石棉的过滤器。 滤器和滤膜在使用前应进行洁净处理，并用高压蒸汽滤器和滤膜在使用前应进行洁净处理，并用高压蒸汽 进行灭菌。进行灭菌。滤过除菌法滤过除菌法 药品生产中采用的除菌滤膜孔径一般不超过药品生产中采用的除菌滤膜孔径一般不超过022um。 在微生物检验中可使用孔径不超在微生物检验中可使用孔径不超 过过045um的滤膜。的滤膜。试验常用的生物指示剂为缺陷假单胞菌试验常用的生物指示剂为缺陷假单胞菌(Pseudomonas diminuta)。滤过除菌法滤过除菌法过滤过程中无菌保证与过滤液体的初始生物负荷过滤器对数过滤过程中无菌保证与过滤液体的初始生物负荷过滤器对数下

24、降值下降值LRV（Log reduction value有关。有关。LRV-系指规定条件下，被过滤液体过滤前的微生物数量与过系指规定条件下，被过滤液体过滤前的微生物数量与过滤后的微生物数量比的常对数值。即：滤后的微生物数量比的常对数值。即： LRV=IgN0LgN 式中式中N0为产品除菌前的微生物数量。为产品除菌前的微生物数量。 N为产品除菌后的微生物数量。为产品除菌后的微生物数量。滤过除菌法滤过除菌法 LRV 表示过滤器的过滤除菌效率。表示过滤器的过滤除菌效率。 对孔径为对孔径为022um的过滤器而言，要求每的过滤器而言，要求每lcm2有效过滤面有效过滤面 积的积的LRV应不小于应不小于7。

25、 过滤除菌时，被过滤产品总的污染量应控制在规定的度内。过滤除菌时，被过滤产品总的污染量应控制在规定的度内。 为保证过滤除菌效果，可使用两个过滤器串连过滤，或在为保证过滤除菌效果，可使用两个过滤器串连过滤，或在 灌装前用过滤器进行再次过滤。灌装前用过滤器进行再次过滤。滤过除菌法滤过除菌法 在过滤除菌中，一般无法对全过程中过滤器的关键参数在过滤除菌中，一般无法对全过程中过滤器的关键参数： 滤膜孔径的大小及分布，滤膜孔径的大小及分布， 滤膜的完整性及滤膜的完整性及LRV进行监控。进行监控。 在每一次过滤除菌前后均应作滤器的完整性试验，在每一次过滤除菌前后均应作滤器的完整性试验， 气泡点试验气泡点试验 压力维持试验压力维持试验 气