脉动真空灭菌器的常见问题及设备验证_于瑞丰

灭菌设备是保证物品无菌的关键，是生产优良、高效、稳定药品的重要保证，脉动真空灭菌器是近年来国内市场上高档次、自动化的先进灭菌设备的一种。我公司自2005年以来已购进使用10余台套，现将我们在使用、维护中遇到的问题及解决方案与大家分享，并对灭菌器的灭菌效果和验证程序、方法作一简述。

1脉动真空灭菌器工作原理与特点

1.1脉动真空灭菌器工作原理

脉动真空式灭菌系统介于重力转换式灭菌器和高真空式灭菌器之间。其采用蒸汽脉冲方式后，就不需要高真空了。脉动真空灭菌器工作原理如图1所示。

典型的蒸汽脉冲程序：在连续进蒸汽条件下，抽真

空到10.7～13.3kPa（80～100mmHg）的绝对压力，重复2～3次；或抽真空到10.7～13.3kPa（80～100mmHg）的绝对压力后，进一次蒸汽（一个蒸汽脉冲），重复2～3次，从而使腔体内反复通入无热原蒸汽，达到腔内及灭菌物品冷空气的有效置换，使腔内无冷点。当腔内压力稳定时，灭菌蒸汽均匀地分布在腔内灭菌物品的有效部位进行彻底灭菌，保证了灭菌效果。连续进蒸汽有利于防止和降低物品中空气的残留量。脉动真空灭菌器腔室中的温度－压力曲线如图2所示。当然，如果因被灭菌物品性质比较特殊而有必要时，可采用3次以上的蒸汽脉冲和抽真空步骤。制药企业常用的灭菌器一般属脉动式灭菌器，灭菌程序完成后，还需检漏，因此需进行相应的功能设置。

1.2脉动真空灭菌器特点

主要优点：（1）灭菌周期短；（2）不需要高的真空度；（3）空气滞留问题小；（4）小装量条件下仍有好的灭菌效

脉动真空灭菌器的常见问题及设备验证

于瑞丰于光荣

（哈药集团生物疫苗有限公司，黑龙江哈尔滨１５００６９）

摘要：阐述了脉动真空灭菌器的工作原理，分析了其优缺点和使用中常见的问题及解决方法，从物理、化学条件及相对湿度和曝热时间方面指出影响灭菌效果的因素，详细说明了脉动真空灭菌器的验证过程。

关键词：脉动真空灭菌器；原理；常见问题；解决方法；验证

图1脉动真空灭菌器工作原理

图2脉动真空灭菌器腔室中的温度－压力曲线

果。

主要缺点：（1）被灭菌品装载过密时，灭菌效果差；（2）在真空度范围内，实现蒸汽脉冲需要较复杂的辅助设施（如真空泵、冷凝器、喷射泵等），从而给维修和保养增加了难度。

2设备使用中常见问题及解决方法

2.1PLC故障和触摸屏的黑、白屏现象

目前，在配有触摸屏式的脉动真空灭菌器当中≥3.5m3的设备中易发生PLC故障和触摸屏的黑、白屏现象。

发生此现象的原因：（1）PLC、触摸屏本身的原因，如元件老化、DC24V电源故障等；（2）在灭菌完成后开门时，灭菌器内的蒸汽瞬间串出，与房间内空气接触形成水蒸汽，对灭菌器的电路部分尤其是触摸屏、PLC影响较大，容易发生受潮短路。

解决办法：如元器件本身原因，可更换元器件，或采用加大灭菌器柜门上方的排潮电机功率、异地控制等方法。

2.2真空泵持续工作负压不下降

发生此现象的原因：（1）真空泵本身的原因如真空泵动能下降、真空泵反转；（2）总水压过低（＜0.1MPa／cm2）；（3）水流速太小或自来水管道管径太细等。

解决办法：（1）针对客观原因给予更换部件，如真空泵、水压表、自来水管；（2）灭菌器自来水管最好单独一管道，并在水压力表旁安装水流量表，以随时观察水压及水流速，避免因水流太小负压不下降，使真空泵产生干抽现象导致部件损坏。

2.3灭菌器密封门打不开

发生此现象的原因：（1）内室有正压或负压；（2）门密封胶条没抽回；（3）程序在运行；（4）门电机启动电容损坏；（5）门内传动系统损坏等。

解决办法：（1）待室内压力回0后，再开门；（2）检查真空泵是否抽空，门密封管路是否堵塞，泵是否反转，是否有水；（3）退出灭菌程序；（4）更换门电机启动电容，检查门电机；（5）检查门内传动系统。

3影响灭菌效果的因素

3.1物理／化学条件

在细菌形成芽孢过程中的多种环境因素会影响孢子的耐热性。例如，温度较高并有二价阳离子（如Ca2+、Fe2+、Mg2+、Mn2+）存在时，芽孢的耐热性增强。与此相反，当pH超出6.0～8.0的范围时，或在高浓度的盐水或磷酸盐中形成芽孢时，其耐热性下降。

自然界中芽孢的耐热性与环境条件相关，如溶液浓度、水分、pH、对芽孢有损伤作用的物理因素以及对芽孢有抑制作用的化学品等，均会影响芽孢的耐热性。

包藏在晶体或有机物内的芽孢，其耐热性通常明显高于一般非包藏态的芽孢。因此，在某一温度条件下，将泥土包藏性芽孢和从泥土分离并培养得到的芽孢同时灭菌时，要想获得相同的灭菌效果，同一灭菌温度下，前者所需的灭菌时间比后者要高出10多倍。由于被灭菌品受到了泥土中芽孢的污染，如在运输处理中被未经过滤空气微粒污染，或者因人员或其他物品接触遭受污染时，要将芽孢完全杀灭会很困难。正因为如此，GMP要求采取一切必要的措施防止污染。

3.2相对湿度

在热力灭菌中，水对杀灭细菌芽孢起着重要作用。与水相关的灭菌方式只有2种：湿热和干热。湿度达到饱和［相对湿度（RH）为100%（或aw＝1.0）］时的灭菌方式称为湿热灭菌；相对湿度低于100%条件下的灭菌方式统称干热灭菌。实验数据表明，温度在90～125℃之间，相对湿度在20%～50%时，细菌芽孢较难杀灭；当相对湿度高于50%或低于20%时，则较易杀灭。这对选择灭菌条件具有指导意义。

3.3曝热时间

灭菌过程中，原核细胞的死亡（被杀灭）遵循一级反

应的规则。温度与某一时间芽孢存活对数间的关系，在许多情况下呈线性。这就是说，在特定的灭菌温度下，任一时间孢子死亡仅与这个时间孢子的浓度相关，而使孢子数下降一个对数单位所需时间并不受孢子原始浓度的影响。

4脉动真空灭菌器的验证

脉动真空灭菌器的验证内容主要有安装确认、运行确认及性能确认。

4.1安装确认

（1）检查及登记设备的厂商名称，设备名称、型号、生产厂商编号及生产日期，公司内部设备登记号；（2）安装地点及安装状况是否符合国家有关压力容器的要求；（3）设备规格标准是否符合设计要求；（4）计量、仪表的准确性和精确性；（5）设备相应的公用工程和建筑设施的配套，如电源、真空系统、压缩空气系统、冷却水等连接是否符合供货单位提出的要求；（6）各种附件和备品（如压力表、安全阀、电磁阀等）的规格、型号是否核对和登记；（7）制定清洗规程及记录格式；（8）制订校正、维护保养及运行的SOP草案及记录表格式草案。

4.2运行确认

（1）蒸汽压力和温度在设定的范围内；（2）灭菌器门的联锁系统安全可靠；（3）灭菌器正常运行所需的各种操作规程是否建立；（4）温度监控设备的选择和校验符合灭菌程序要求。

合格标准：灭菌器的各步程序运行正常，与操作说明书相符，无明显偏差；整个运行中，无异常噪声出现。

4.3性能确认

4.3.1热分布试验

热分布试验是验证灭菌器不同位置温度均一性的一项重要试验，以搞清灭菌过程中腔室内各个不同位置的温差状况，为下一步热穿透试验提供依据。它包括空载热分布试验、满载（80%装载量）热分布试验。4.3.1.1热分布试验步骤

（1）选10～20个热电偶或热电阻作温度探头，编号，将其固定在灭菌器腔室的不同位置并用特氟龙密封带和硅胶密封在灭菌器内温度探头的安装位置，应包括可能的高温点（如蒸汽入口处）及低温点（如冷凝水排放口），另外有一只探头置于灭菌器温度控制探头处，一只探头置于灭菌器温度记录控制探头附近，其余则均匀分布于灭菌器腔室内，以使温度的监测具有代表性。在满载热分布试验中，装载应尽可能使用待灭菌产品或类似物并注意不要将温度探头接入待灭菌的容器中，而应在其周围；

（2）按初步设定的灭菌程序、灭菌参数及装载方式进行灭菌；

（3）每种装载方式至少应进行3次重复性试验，对试验获得的数据进行整理分析，并在此基础上确定装载的冷点位置；

（4）试验前后都要将温度探头放入冰点槽和油浴里校正；

（5）通常可在几次空载试验确定出冷点位置后，进行最大和最小的装载试验；

（6）对试验数据作统计分析，最冷点和腔室平均温度间差值不得超过±2.5℃，否则说明设备性能差或存在某种故障，造成此不良状况的原因在于设计、安装、装载方式或控制手段存在缺陷，应加以改进。

4.3.1.2热分布试验可接受的标准

（1）空载热分布灭菌室的温度均匀性≤±1℃；（2）满载热分布灭菌室的温度均匀性≤±1.5℃；（3）温度控制的范围，根据设备的精度自订。

4.3.2热穿透试验

热穿透试验是验证灭菌器及灭菌程序对产品适用性的一项试验，目的是确定灭菌室装载中的“最冷点”，并确认该点在预定的灭菌程序中获得足够的无菌保证值。

4.3.2.1热穿透试验的步骤及要求

热穿透试验的步骤及要求与满载热分布试验大体

相同，主要不同在于温度探头放置方式上，热穿透试验要求温度探头应当插入待灭菌产品中，插有温度探头的产品应放在以下位置：（1）热分布试验确定的最冷点位置；（2）蒸汽入口处或热分布试验确定的其他高温点位置；（3）灭菌器温度控制探头附近；（4）温度记录探头处（如果灭菌器的温度自动控制和温度记录不是共用温度探头时）；（5）另需有记录腔室温度的探头，此探头不插入产品中，位置在温度控制探头附近。

热穿透试验至少需重复进行3次，试验前后都要将温度探头放入冰点槽和油浴里校正。

4.3.2.2热穿透试验可接受标准

（1）对于灭菌程序物品，装载中各点所得到的最小F0值应＞8；（2）最小F0值与平均F0值的差值应≤2.5%。

4.3.3生物指示剂验证试验

对热穿透试验结果进行统计分析可得出灭菌程序的运行参数，进而确定所用灭菌器对某一物品的灭菌程序。然后还要进行生物指示剂验证试验，即将一定量已知D值的耐热孢子接入被灭菌的物品中，在预定的灭菌条件下灭菌，以验证设定的灭菌工艺是否真正能赋予物

品所需的标准灭菌时间F

值。

4.3.3.1生物指示剂的耐热性

蒸汽压力灭菌程序验证，常用的生物指示剂有嗜热脂肪芽孢杆菌Bacillus stereathernophilus，其常规微生物耐热参数D121℃值为1.5～3.0min。由于同一生物指示剂在不同介质或载体上的耐热性不同，所以在试验前要测定生物指示剂在待灭菌物品中的耐热性，并根据其耐热性确定验证时所要接种的孢子数量，或是否需要选用一种标准溶液来替代某物品作为生物指示剂的介质。

4.3.3.2生物指示剂的装载

为了准确反映灭菌程序对物品的灭菌效果，生物指示剂通常被接种入被验证物品的包装容器中，如生物指示剂与被验证物品不相容，可用pH值及粘度与物品相似

的介质，生物指示剂验证可与热穿透试验同时进行，装有生物指示剂的容器要紧挨着装有测温探头的容器，在灭菌设备的最冷点处必须放置生物指示剂，冷点通常位于蒸汽或冷凝水出入口附近，为便于准确分析验证试验结果，所有的生物指示剂与测温探头的放置应有相对应的编号。

4.3.3.3生物指示剂验证合格标准

经生物指示剂验证后可证明在设定的灭菌程序或F

0条件下，物品的无菌保证水平＜10－6。

5结语

以上是笔者在设备管理工作中学习到的有关脉动真空灭菌器的一些知识，希望对大家今后的工作有所帮助。

［参考文献］

［１］农业部畜牧兽医局．兽药生产质量管理规范培训指南．中国农业出版社，２００２

［２］金晓菡．脉动真空蒸汽灭菌柜验证方法的探讨．中国医疗设备，２００８，２（７）

收稿日期：2009－07－24

作者简介：于瑞丰（1981－），男，哈尔滨人，现从事药企设备管理工作，研究方向：制药机械、设备管理。