帶你們了解干熱滅菌原理和干熱滅菌柜

　　干熱滅菌柜是利干熱空氣進(jìn)行滅菌的常用設(shè)備，也叫熱空氣滅菌柜。干熱空氣滅菌是指使待滅菌物品在干燥空氣中被加熱, 用達(dá)到足以殺死細(xì)菌的溫度的方法來(lái)滅菌。

       用于干熱滅菌的物品必須是已經(jīng)清洗干凈而且不沾染有機(jī)物的, 待滅菌物品外面應(yīng)有適宜的寬松包裹或裝入封閉的金屬容器內(nèi)。待滅菌物品放入干熱滅菌箱內(nèi)時(shí), 排列不可過(guò)于緊密。繁殖型細(xì)菌在100℃以上干熱1 h可殺滅, 耐熱性細(xì)菌芽胞在120℃以下長(zhǎng)時(shí)間干熱也不易死亡, 但在140℃以上殺菌效率急劇增強(qiáng)。

      在250℃, 45min的滅菌條件下, 采用干熱滅菌法可以除去無(wú)菌藥品生產(chǎn)中直接與藥品接觸的容器和內(nèi)包材料中的熱原物質(zhì)。干熱滅菌法使用的滅菌程序也應(yīng)通過(guò)驗(yàn)證試驗(yàn), 試驗(yàn)結(jié)果是滅菌后污染菌的存活概率應(yīng)小于10^-12。

1 干熱滅菌原理

        在干熱滅菌過(guò)程中, 被滅菌物品上的細(xì)菌主要通過(guò)提高溫度使細(xì)胞成份產(chǎn)生非特異性氧化而被破壞 (細(xì)胞固有的水份也起了重要作用) , 高溫干熱可使微生物的酶受熱變性, 細(xì)胞內(nèi)的核糖核酸破壞以及細(xì)胞膜受損傷而死亡。細(xì)胞被破壞的過(guò)程是可預(yù)測(cè)的和可靠的。

        干熱滅菌是同時(shí)利用熱傳遞的三種方式 (即對(duì)流、傳導(dǎo)和輻射) 來(lái)處理被滅菌物。

        對(duì)流傳熱是指流體宏觀運(yùn)動(dòng)而引起的熱量傳遞過(guò)程, 流體的宏觀運(yùn)動(dòng)可以是由溫差引起的自然對(duì)流, 也可以是人為造成的強(qiáng)制流動(dòng)。對(duì)流傳熱僅能發(fā)生在流體中, 運(yùn)動(dòng)著的流體起了載熱作用。干熱滅菌的對(duì)流給熱是流體在流過(guò)固體或液體表面時(shí)與該表面所發(fā)生的熱量交換。它是對(duì)流與導(dǎo)熱聯(lián)合作用的結(jié)果。干熱滅菌柜利用對(duì)流給熱的方法提高被滅菌物品的溫度。在滅菌柜中, 通過(guò)加熱元件以對(duì)流的方式將空氣加熱。由于被滅菌物品的溫度比熱空氣溫度低, 加熱后的空氣將熱能又轉(zhuǎn)移到被滅菌物品中, 完成了熱量的傳遞, 達(dá)到滅菌的目的。因?yàn)榭諝獗葻崛葺^低, 而被滅菌物品溫度上升的快慢與各種物品的比熱容有關(guān), 故干熱滅菌中對(duì)流作用只可能以較低的速度交換熱量。

       熱傳導(dǎo)是由于物體內(nèi)部分子微觀運(yùn)動(dòng)的一種傳熱方式, 固體內(nèi)部的熱傳導(dǎo)是由于相鄰分子在碰撞時(shí)傳遞振動(dòng)能的結(jié)果, 在氣體中, 除上述原因以外, 連續(xù)而不規(guī)則的分子運(yùn)動(dòng)更是熱傳導(dǎo)的主要原因。此外, 熱傳導(dǎo)也可因物體內(nèi)部自由電子的轉(zhuǎn)移而發(fā)生。干熱空氣熱傳導(dǎo)即通過(guò)高溫狀態(tài)下分子的振動(dòng), 將熱量傳遞給鄰近處能量較低的分子, 被滅菌物品周圍的空氣將熱量從高溫物料傳遞至低溫物料, 使分子中處于激發(fā)狀態(tài)的電子互相碰撞, 從而提高了物體分子的能量水平, 致使被滅菌物品的溫度升高。同樣, 熱傳導(dǎo)的速度也和所涉及的物質(zhì)有關(guān), 因此盡管空氣不是一種較好的熱導(dǎo)體, 只要熱空氣與良好的熱導(dǎo)體接觸, 仍然可以產(chǎn)生快的熱傳導(dǎo)速度。

      干熱滅菌工藝中, 較常應(yīng)用的能量傳遞方式是輻射。輻射傳遞能量的原理是聚集大量能量光子, 占據(jù)著各種不同的能量級(jí)。光子像電磁波一樣, 向著被滅菌物品運(yùn)動(dòng), 將能量傳遞到被滅菌物品上時(shí), 使其表面溫度升高。固體和液體的熱輻射只發(fā)生在物體的表面層內(nèi), 氣體的熱輻射深入到氣體的內(nèi)部。輻射既可以作為加熱物品的單一能源, 也可以與對(duì)流、傳導(dǎo)方式結(jié)合起來(lái)。

2 干熱滅菌的特點(diǎn)和適用范圍

       由于熱空氣的比熱容小, 熱傳導(dǎo)率低, 故干熱滅菌所需時(shí)間長(zhǎng), 被滅菌物品加熱和冷卻過(guò)程較長(zhǎng)。由于輻射能量的大小與熱流體和被加熱物品的溫度的四次方之差成正比, 因此, 溫度越高, 加熱速度越快, 滅菌時(shí)間越短。干熱滅菌使用的溫度條件較高, 不適用于橡膠制品, 塑料制品以及多數(shù)藥品。

       由于滅菌物品的熱原大都需要在高溫下才能分解, 因此干熱滅菌法被推薦作為一些物品滅菌和除熱原的shou選方法。不同溫度條件下, 干熱滅菌與除熱原的效果可由下式計(jì)算:

FH=∫t1t2t2t110 (T-To) /Zdt

式中FH—溫度T0=170℃下的標(biāo)準(zhǔn)干熱滅菌時(shí)間;干熱滅菌時(shí), Z值取20℃;去熱原時(shí), Z值取54℃。

3 干熱滅菌在制藥工業(yè)中的應(yīng)用

       加熱條件應(yīng)根據(jù)滅菌物品的性質(zhì)、滅菌器的結(jié)構(gòu)及滅菌物品放置的位置來(lái)決定, 所需的溫度與時(shí)間各國(guó)藥典與資料上記載的都不同。如中國(guó)藥典2000年版附錄上規(guī)定注射用油150℃、1～2 h干熱滅菌, 英國(guó)藥典1993年版附錄上規(guī)定為180℃、≥30 min, 160℃、≥2 h。磺胺等遇高熱熔化或容易分解的藥物, 應(yīng)采用較低的溫度和較長(zhǎng)的時(shí)間滅菌。滑石粉等的干熱滅菌, 一般采用140℃加熱3 h以上。凡應(yīng)用濕熱方法滅菌無(wú)效的非水性物質(zhì)或極粘稠的液體如甘油、液狀石蠟、油類、油混懸液及脂肪類或易被濕熱破壞的藥物宜用本法滅菌。如為油類、油溶液、油混懸液、軟膏基質(zhì)或粉末滅菌, 應(yīng)鋪成薄層, 用160～170℃加熱至少2 h以上。

      安瓿瓶洗滌后, 盛裝無(wú)菌操作或低溫滅菌的安瓿瓶需要用160～170℃, 2～4 h或350℃、15 min干熱滅菌。大多采用電熱紅外線隧道或自動(dòng)干燥滅菌機(jī), 并附有局部層流裝置。安瓿瓶經(jīng)350℃、15 min干熱滅菌, 能夠達(dá)到滅菌和除熱源的目的, 水針生產(chǎn)聯(lián)動(dòng)線中的安瓿烘干滅菌機(jī)行使此功能。近年來(lái), 安瓿瓶干燥滅菌已廣泛采用遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù), 一般在碳化硅電熱板的輻射源表面涂上遠(yuǎn)紅外涂料, 如氧化鈦、氧化鋯等氧化物, 便可輻射遠(yuǎn)紅外線, 溫度可達(dá)250～300℃, 它具有效率高、質(zhì)量好、干燥速度快和節(jié)能等特點(diǎn)。

       西林瓶于160～170℃, 2～4 h干熱滅菌后備用;若使用電熱紅外隧道式自動(dòng)干燥滅菌機(jī), 經(jīng)350℃、15 min干燥滅菌后備用。

       無(wú)菌藥品生產(chǎn)中耐高溫工器具, 內(nèi)包材, 管道250℃, 45 min干熱滅菌后備用。

4 干熱滅菌設(shè)備

干熱滅菌常用的設(shè)備按加熱方式可分為:以輻射加熱為主的熱輻射式干熱滅菌機(jī)和以對(duì)流加熱為主的熱層流加熱式干熱滅菌柜。按使用方式把干熱滅菌設(shè)備劃分為連續(xù)式和間歇式[7]。

       從干熱滅菌工藝上考慮, 典型的干熱滅菌設(shè)備均由預(yù)熱、滅菌、冷卻等工藝過(guò)程組成。都設(shè)置有預(yù)熱排濕 (這個(gè)措施可控制經(jīng)洗滌滅菌后物品的含水量) , 高溫滅菌 (這個(gè)過(guò)程控制熱原物質(zhì)和微生物) 、層流潔凈空氣保護(hù)下的冷卻工藝 (將滅菌后物品冷卻至室溫) 等。一般來(lái)說(shuō), 輻射式干熱滅菌設(shè)備的設(shè)計(jì)目標(biāo)是去除3個(gè)對(duì)數(shù)單位的細(xì)菌內(nèi)毒素;層流式干熱滅菌設(shè)備的設(shè)計(jì)目標(biāo)是去除5～6個(gè)對(duì)數(shù)單位的細(xì)菌內(nèi)毒素。

       連續(xù)輻射式干熱滅菌設(shè)備是利用輻射的熱傳遞原理對(duì)被滅菌物進(jìn)行滅菌。加熱元件是遠(yuǎn)紅外加熱器。這種設(shè)備的預(yù)處理部分通常都安裝有排風(fēng)機(jī), 以排除濕的滅菌物在預(yù)熱階段產(chǎn)生的大量水蒸汽。在滅菌過(guò)程結(jié)束后設(shè)有100級(jí)潔凈度的空氣冷卻功能段, 以使滅菌物迅速冷卻。利用傳遞帶在滅菌段中經(jīng)過(guò)的時(shí)間來(lái)對(duì)物品滅菌和去除熱原的, 它適宜在大規(guī)模生產(chǎn)的情況下采用。

      續(xù)層流加熱方式的干熱滅菌設(shè)備與輻射式滅菌設(shè)備的區(qū)別在于加熱方式為100級(jí)潔凈空氣, 并在滅菌物的受熱區(qū)呈層流。這種設(shè)備滅菌后物品清潔程度高, 能適用于更高微生物控制要求。

      間歇式干熱滅菌設(shè)備適用于小規(guī)模生產(chǎn)。設(shè)備所需的新鮮空氣經(jīng)過(guò)加熱并經(jīng)耐熱的高溫空氣過(guò)濾器后形成干空氣, 在加熱風(fēng)機(jī)的作用下形成均勻分布?xì)饬飨驕缇皇覂?nèi)傳遞, 熱的干空氣吸收滅菌物品表面水分, 通過(guò)排氣通道排出。干空氣在風(fēng)機(jī)的作用下定向循環(huán)流動(dòng), 周而復(fù)始, 達(dá)到滅菌干燥的目的。

　　波蘭POL-EKO生產(chǎn)的SR系類干熱滅菌柜采用自然對(duì)流或強(qiáng)制對(duì)流的方式加熱，并且配備了一些附加功能，可以更好的保護(hù)樣品。 它們可以在上限250°C的溫度下滅菌。
       產(chǎn)品特點(diǎn)：

• 4,3英寸，清晰的全彩觸摸屏
• USB和LAN端口用于數(shù)據(jù)傳輸
• 可設(shè)置多段時(shí)間和溫度參數(shù)的程序
• 循環(huán)功能多達(dá)255次或無(wú)窮
• 可調(diào)啟動(dòng)延遲功能
• 變溫時(shí)間可設(shè)定
• 記錄每個(gè)段的Max，Min和平均溫度值
• 在溫度或時(shí)間優(yōu)先模式下運(yùn)行
• 風(fēng)扇速度控制范圍為0…100%
• 溫度傳感器故障報(bào)警
• 允許用戶進(jìn)行溫度校準(zhǔn)
• 電源故障控制系統(tǒng)(恢復(fù)電源后程序繼續(xù))
• 聲光報(bào)警
• 內(nèi)部存儲(chǔ)器，用于程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
• 戴著手套操作
• 事件記錄
• 用戶手冊(cè)可從控制器上直接下載

　　SR系列干熱滅菌柜 適用于制藥化工食品行業(yè)的西林瓶、安瓿瓶、鋁瓶、金屬及玻璃器皿件滅菌去熱原和固體物料干熱滅菌。