本文全面介紹了過熱水滅菌的原理，從驗(yàn)證的角度系統(tǒng)分析了過熱水滅菌的優(yōu)勢(shì)與可實(shí)現(xiàn)性，為制藥用水系統(tǒng)的滅菌工藝提供了一個(gè)很好的選擇。
制藥用水在藥品生產(chǎn)和生物技術(shù)*域應(yīng)用廣泛，純化水與注射用水的質(zhì)量直接影響著藥品的生產(chǎn)質(zhì)量。中G、歐盟和美G藥典對(duì)制藥用水的微生物限度有著嚴(yán)格的要求，其中純化水的微生物限度為不超過100CFU/ml；高純水和注射用水的微生物限度為不超過10CFU/100ml。2010版藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（GMP）要求：純化水、注射用水的制備、儲(chǔ)存和分配應(yīng)能防止微生物的滋生。
制藥用水儲(chǔ)存與分配系統(tǒng)會(huì)不斷滋生微生物，掌握純化水和注射用水系統(tǒng)的細(xì)菌生長(zhǎng)規(guī)律將有助于企業(yè)合理確認(rèn)制藥用水系統(tǒng)的消毒或滅菌周期。制藥用水系統(tǒng)中微生物負(fù)荷發(fā)展的趨勢(shì)可由“細(xì)菌生長(zhǎng)曲線”（圖1）間接反映，它是將少量的單細(xì)胞微生物純種接種到一定容積的液體培養(yǎng)基后，在適宜的條件下培養(yǎng)，定時(shí)取樣測(cè)定細(xì)胞數(shù)量繪制而成的一條曲線，該曲線以細(xì)胞增長(zhǎng)數(shù)目的對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)，以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)。
過熱水滅菌的原理
注射用水儲(chǔ)存與分配系統(tǒng)的過熱水滅菌程序主要分為4個(gè)階段（如圖2）：
（a）注水階段：在罐體內(nèi)注入一定體積的注射用水，一般以30%~40%罐體液位為宜；
（b）加熱階段：?jiǎn)?dòng)循環(huán)系統(tǒng)，利用雙板管式換熱器將儲(chǔ)存與分配系統(tǒng)中的注射用水從80℃加熱到121℃；
（c）滅菌階段：121℃溫度下維持30min，并確保罐體溫度、回水管網(wǎng)溫度和呼吸器滅菌溫度均需達(dá)到121℃才能開始計(jì)時(shí)；
（d）冷卻階段：開啟冷卻水控制程序，循環(huán)注射用水按預(yù)定速度降溫**設(shè)定溫度。
與純蒸汽滅菌相比，過熱水滅菌有如下優(yōu)點(diǎn)：
采用工業(yè)蒸汽為熱源，無需另外制備純蒸汽；
滅菌過程中，無需考慮**低點(diǎn)冷凝水的排放問題，高壓過熱水循環(huán)流經(jīng)整個(gè)系統(tǒng)，不會(huì)發(fā)生冷凝水排放不及時(shí)引起的滅菌死角；
采用注射用水系統(tǒng)已有的維持80℃高溫循環(huán)用雙板管式換熱器進(jìn)行系統(tǒng)升溫，節(jié)省項(xiàng)目投資且操作非常方便；
當(dāng)系統(tǒng)用點(diǎn)較多或冷用點(diǎn)采用全自動(dòng)sub-loop設(shè)計(jì)時(shí)，過熱水消毒優(yōu)勢(shì)更加明顯；
過熱水滅菌時(shí)，注射用水罐體內(nèi)氣相為高壓飽和純蒸汽，可有效實(shí)現(xiàn)注射用水儲(chǔ)罐呼吸器的在線滅菌。
“氣蝕現(xiàn)象”是過熱水滅菌時(shí)經(jīng)常發(fā)生的一種工程現(xiàn)象，其主要特征為泵腔內(nèi)葉輪發(fā)生空轉(zhuǎn)并發(fā)出巨大的“嗡嗡”聲。“氣蝕現(xiàn)象”的危害非常大，在氣泡凝結(jié)破裂的同時(shí)，液體質(zhì)點(diǎn)以很高的速度填充空穴，在此瞬間產(chǎn)生很強(qiáng)烈的水擊作用，并以很高的沖擊頻率打擊金屬表面，沖擊應(yīng)力可達(dá)幾百**幾千個(gè)大氣壓，沖擊頻率可達(dá)每秒幾萬次，經(jīng)過一段時(shí)期之后，金屬就會(huì)產(chǎn)生疲勞，金屬表面開始呈蜂窩狀，隨之應(yīng)力更加集中，葉片出現(xiàn)裂縫和剝落。誘導(dǎo)輪可有效預(yù)防注射用水儲(chǔ)存與分配系統(tǒng)發(fā)生“氣蝕現(xiàn)象”，它是一種安裝于泵軸前端類似螺旋槳的裝置。
過熱水滅菌的應(yīng)用
高溫對(duì)微生物有明顯的致死作用，不同類型的微生物對(duì)高溫的抵抗力不同，當(dāng)環(huán)境溫度超過微生物生長(zhǎng)的**高溫度范圍時(shí)，微生物很容易死亡；超過的溫度越多，或在高溫條件下滅菌時(shí)間越長(zhǎng)，微生物死亡的越快。
為保證純化水和注射用水的質(zhì)量始終符合藥典的微生物限度要求，制藥用水儲(chǔ)存與分配系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)定期消毒或滅菌，以便有效降低整個(gè)系統(tǒng)的微生物荷載。世界衛(wèi)生組織藥品標(biāo)準(zhǔn)**委員會(huì)第39次技術(shù)報(bào)告在《附錄三 制藥用水系統(tǒng)》中規(guī)定：為抑制微生物的增長(zhǎng)，過熱水與純蒸汽可用于系統(tǒng)的周期性的消毒或滅菌。
過熱水滅菌是一種典型的熱力滅菌法，其原理是利用高溫高壓的過熱水進(jìn)行滅菌處理，可殺滅一切微生物，包括細(xì)菌繁殖體、真菌、原蟲、藻類、病毒和抵抗力更強(qiáng)的細(xì)菌芽孢。與純蒸汽滅菌一樣，過熱水滅菌可引起細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)變化、酶鈍化以及蛋白質(zhì)凝固，從而使細(xì)胞發(fā)生死亡。
制藥用水分配系統(tǒng)推薦采用專業(yè)的三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行框架模塊化設(shè)計(jì)并指導(dǎo)組裝。模塊化設(shè)計(jì)有可利于實(shí)現(xiàn)工廠性能測(cè)試（FAT）、節(jié)省占地面積、美觀大方且便于操作，完全符合美GASME BPE的設(shè)計(jì)理念。制藥用水過熱水滅菌的分配框架系統(tǒng)主要由如下元器件組成：帶變頻控制的輸送泵、換熱器及其加熱/冷卻調(diào)節(jié)裝置、取樣閥、隔膜閥、管道管件、溫度傳感器、壓力傳感器、電導(dǎo)率傳感器、TOC在線監(jiān)測(cè)儀器、備壓閥及其配套的集成控制系統(tǒng)（含控制柜、I/O模塊、觸摸屏、有紙記錄儀等），圖3是筆者實(shí)踐的一個(gè)典型的過熱水滅菌分配框架系統(tǒng)。
小結(jié)
當(dāng)前，現(xiàn)代工業(yè)大發(fā)展提出越來越苛刻的節(jié)能、環(huán)保、安全等要求，體現(xiàn)當(dāng)代科學(xué)技術(shù)水平的制藥用水產(chǎn)品進(jìn)入一個(gè)全面發(fā)展的歷史新時(shí)期。過熱水滅菌法已成為制藥行業(yè)非常成熟的熱力滅菌法，隨著我G新版GMP和新版藥典的正式頒布，我G制藥行業(yè)對(duì)制藥用水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝和水質(zhì)質(zhì)量等方面的要求更加嚴(yán)格，過熱水滅菌法將在G內(nèi)制藥用水系統(tǒng)中得到更加廣泛地推廣和應(yīng)用。
