无菌药品附录对灭菌设备和 灌装设备要求 灭菌参数、蒸汽质量指标与 灭菌效果的相关性 DH 2011-04-03 WX

主要内容 新版GMP 2010 对蒸汽的要求 企业的期望和要求 Q&A 参考资料

新版相关条款 通则要求 第三条 本规范作为质量管理体系的一部分，是药品生产管理和质量控制的基本要求，旨在最大限度地降低药品生产过程中污染、交叉污染以及混淆、差错等风险，确保持续稳定地生产出符合预定用途和注册要求的药品。 第四条 企业应当严格执行本规范，坚持诚实守信，禁止任何虚假、欺骗行为。

新版相关条款 附录 第七十条 在验证和生产过程中，用于监测或记录的温度探头与用于控制的温度探头应当分别设置，设置的位置应当通过验证确定。每次灭菌均应记录灭菌过程的时间-温度曲线。 采用自控和监测系统的，应当经过验证，保证符合关键工艺的要求。自控和监测系统应当能够记录系统以及工艺运行过程中出现的故障，并有操作人员监控。应当定期将独立的温度显示器的读数与灭菌过程中记录获得的图谱进行对照 现国外已有8线探头了，可解决此问题，国内仪表较差，只有6线的。

附录 第二十九条 第29条 无菌生产的A/B级洁净区内禁止设置水池和地漏。在其它洁净区内，水池或地漏应当有适当的设计、布局和维护，并安装易于清洁且带有空气阻断功能的装置以防倒灌。同外部排水系统的连接方式应当能够防止微生物的侵入。   空气阻断功能=Air break WHO原文：4.24 Drains should be of adequate size and should be provided with an air break or a suitable device to prevent back-siphonage, when appropriate. Drains不是水池，而是设备的排水管。水池不需要空气阻断功能。

改进方向的建议 已灭菌品和未灭菌品的有效隔离，要求提高灭菌车的安全性。 干热灭菌柜的HEPA过滤器，应当考虑如何用PAO进行检漏。 灭菌程序的编写，要有可靠的可追溯性。 如洁净区安装灭菌柜，如何排水、汽？ 对蒸汽质量的测试？ 粉液双式袋如何防止微生物污染？单层传输！ 提高无菌粉分装的准确性和无菌安全性

Sensors for special purposes 温度探头的亮点 在新版GMP 要求：用于监测或记录的温度探头与用于控制的温度探头分别设置。Pentronic双芯八线制温度传感器正符合此新版法规要求。 General sensors 国内代理：嘉华特 Most of the temperature sensors produced by Pentronic are normally adapted, tailored in some way for our customers, but Pentronic also manufactures standard sensors. Sensors for special purposes 八线制探头的应用，可将控制与 记录分开，减少误差，方便应用

防止混淆的安全措施 品名 品名 批号 批号 灭菌 包装 瓶数 瓶数 日期 日期 1、用链将灭菌车封好，加封签，有封签号 2、确认产品灭菌 3、化学指示带一式二份：进灭菌记录及随产品进包装记录 4、包装区复核封签完好，开始灯检操作

空气阻断功能装置？ 如何符合附录29条的要求？ 在洁净区设灭菌柜/配制罐 √ ≠ 什么是air break? 有人译作空气破裂 水池 灭菌柜 正确做法示意： 中间即是 air break 不要因”装置” 二字造成误解 地漏 接地漏 有人这样理解 什么是air break? 有人译作空气破裂 规范29条称空气阻断功 能装置，意:不直接相连 什么场合要用air break? 生产设备，不是洗手池 这段积 水长菌 ≠ 什么是air break? 第29条。灭菌柜残留蒸汽可正压排放，也可用计算机控制阀。 水池只需要水封 什么场合要用air break? 设备，连接方式可能导致微生物污染的地方需要设。 一个设备如配制罐、灭菌柜上就不应安装水封 这和地漏的水封是二个完全不同的概念 √ 水池需要水封--离外部气体；不需要Air break 结论应由风险分析获得

WHO Sterilization by moist heat 6.4 湿热灭菌法…仅适用于水浸润性材料或水溶液。…程序控制系统应独立于温度记录仪表，并配置独立的温度显示器。 灭菌过程中，温度显示器的读数应与灭菌曲线记录对照。…腔室底部装有排水口的灭菌柜，有必要测定并记录该点在灭菌全过程中的温度数据。 如灭菌程序中含抽真空，则应定期对腔室进行检漏试验。 按此理解，疏水性/气体过滤器不能用蒸汽灭菌了？实际不是这样，气体过滤器也是可以用蒸汽灭菌的。

WHO 2010对灭菌包装要求 6.5 如果被灭菌品不是装在密封容器中，则应使用合适的材料将其适当包扎，所用材料及包扎方式应有利于去除空气和蒸汽穿透并能防止灭菌后再次污染，也可使用特别设计的，既可进蒸汽，又可排除空气的可湿热灭菌不锈钢容器。所有装载均应与水或饱和蒸汽接触并在设定的温度下达到规定时间。 6.6 应注意，灭菌用蒸汽应达到适当的质量要求（蒸汽冷凝水的化学、微生物学、细菌内毒素检查项目，以及物理检查如干燥度、过热及不凝性气体项目），蒸汽所含添加物的水平不应给产品或设备造成污染。灭菌用蒸汽的质量应定期检查。

水的三相曲线 · · · 固体/冰 液体/水 蒸汽 3 2 1 压力（大气压） 在2个大气压下， 水沸点为121℃ 在1个大气压下， 蒸发 吸热 冷凝 放热 在2个大气压下， 水沸点为121℃ · 2 蒸汽 在1个大气压下， 水沸点为100℃ · 1 · 100℃ 121℃ 温度℃

不同压力下水-蒸汽温度与热焓 · 3条恒压线 E：水相 加热 (A-B) 水的沸点(B) 蒸发热 (B-C) 干饱和蒸汽 (C) 温度上升-沸点 水的沸点(B) 蒸发热 (B-C) 相变（水→汽） 干饱和蒸汽 (C) 蒸汽干度 (x) 过热蒸汽 (D) 温度 临界点 · （374℃，211巴） 未沸腾的水 恒压线 E D 水沸腾曲线 水沸腾 saturated water 湿蒸汽 （二相区） 过热 蒸汽 干饱和蒸汽 B B x x C C When water is heated its temperature increases until it reaches the saturation temperature (boiling point) for its given pressure (hf). On reaching the saturation temperature the water starts to boil and convert to steam. The energy used to convert the water into steam is known as the Latent heat of Evaporation (hfg). The temperature does not increase, but remains fixed due to the amount of energy input to the water being matched by the energy leaving the water as steam. The addition of more energy will result in an increased rate of steam generation, but not temperature. At 121o C, the amount of energy needed to convert the water to steam is greater than more than 5 times that needed to heat the water to its boiling point. At B. we have 100% water and at C we have 100% steam that has no water present at all. In this condition the steam is described as being dry saturated. In this context saturated refers to the boiling point (saturation temperature) and not its state of dryness. If further heat is added, provided no moisture is present the steam temperature will increase above the saturation temperature and become superheated. An additional 100 j/g of energy will result in some 50o C of superheat. X indicates the condition where 50% of the water is converted into steam and we have a 50% steam and water mixture. By us knowing the pressure and the amount of energy in steam we can calculate how much moisture is present in a sample of steam – the dryness fraction. If we reduce the pressure of steam from a high pressure to a low pressure, it will be seen that the energy level remains the same. If the steam initially contains a large amount of moisture the pressure drop will result in an increased dryness fraction. If already dry saturated or close to dry saturated, the steam may become superheated. A A Enthalpy 热焓 能量 ht 临界点：Critical point 374.15℃和 221.2 Bar 13

对热焓图的解释 水加热时，水温升高，直至达到给定压力（hf）下的沸点 达到沸点时，水沸腾变成蒸汽，所耗能量称蒸发潜热/Latent heat of Evaporation，沸腾时，温度保持不变，输入的能量“贮存”于蒸汽中，加大能量，只能加大生成蒸汽的速率。 121℃下将水转化成蒸汽所需的能量，是将水加热至沸点的5倍多。 在B点，水为100%；C点蒸汽达到了100%--此蒸汽称为干蒸汽。在本文中，饱和是指沸点 (饱和温度/saturation temperature) ，并不是指干燥状态。如果没有水汽而继续加热，蒸汽就成为过热。再加100 j/g的能量，约过热50℃。 x表示50%的水变为蒸汽，即得50%蒸汽与水的混合物。已知压力和蒸汽量，即可算出蒸汽样品的 dryness fraction-蒸汽干度。 如将蒸汽从高压降至低压，能量水平不变。如蒸汽开始含有大量的水分，压力下降时，蒸汽干度↑。如蒸汽已或接近干饱和蒸汽，则可能出现过热蒸汽。

2个大气压下水的加热曲线 · · · · 标准灭菌程序相关曲线 本表水-蒸汽均取1g计 温度℃ 20 40 60 80 100 120 20 40 60 80 100 120 140 160 -20 121卡/g 2,707焦耳/g 水 2,707-508=2,199J 能量 过热蒸汽 50% 水-蒸汽混合物 饱和 蒸汽 · · · 每升高1 ℃， 约需20卡/g 干燥度=0 潜热=0 如过热蒸汽为145℃，进入系 系统并没发生相变，而一般的 干热灭菌却在170 ℃以上，可 以肯定，此时的蒸汽是达不到 干热/湿热灭菌灭菌要求的。 过热蒸汽降低1℃，只能放出 1.5千焦尔/摩尔的能量，但饱 和蒸汽相变要放出39.6千焦尔/ 摩尔的热量，是过热蒸汽下降 1℃的26.4倍。 干燥度=1.0 潜热=540卡/g 每升1 ℃，需要1卡 PDA的TR-48 过热蒸汽降低1℃，只能放出1.5千焦尔/摩尔的能量，但饱和蒸汽能放出39.6千焦尔/摩尔的能量 。1cal（卡）=4.1868J (卡指国际蒸汽表卡) 。在2大气压下，水从0℃升高到121 ℃的热量=508焦耳÷4.1868=121 ℃； 变成气态时的热量需要2199÷4.1868=525卡；变成过热蒸汽时，每升高1 ℃需要1.5千焦尔/摩尔÷18（分子量） ÷ 4.1868 = 19.9卡。潜热量为过热蒸汽的26.4倍。 本表水-蒸汽均取1g计 ·

灭菌不同阶段能量转移 阶段 过程描述 占总能量的% 过热蒸汽放热 以1g 水/蒸汽计算 设过热蒸汽为124℃，下降到121℃ 放出能量=20*（124-121）=60卡 60÷606= 10% 蒸汽相变 121℃的蒸汽全部变成冷凝水，放出 热量为：2199÷4.1868=525（卡） 525÷606=87% 冷凝水 从121℃下降到100℃=21卡 100℃以下因灭菌率L太低，不予考虑 21÷606= 3% 全过程 能量 60卡+525卡+21卡=606卡（1克） 结论 蒸汽灭菌，近90%能量来自蒸汽潜热 切不可忽视蒸汽相变的巨大作用 注：124℃通常为蒸汽温度上限

Steam Tests 蒸汽质量 European Standard EN 285： 1996 欧洲标准 EN 285：1996 “Dry Saturated Steam” 干饱和蒸气标准： 不凝性气体 Non-condensable gases < 3.5% v/v 干燥值 Dryness value > 0.9 ； > 0.95 (金属负载) 过热检测 Superheat Test < 25℃ WHO 2010 6.6 Care should be taken to ensure that the steam used for sterilization is of suitable quality [chemical, microbiological and endotoxin analysis of condensate and physical examination of steam (such as dryness, superheat, and non-condensable gases) ]

不同质量的蒸汽 蒸汽质量 描 述 在灭菌中应用示例说明 工业蒸汽 所有蒸汽使用点，不适用于灭菌直接与注射剂产品接触的工器具及设备部件 描 述 在灭菌中应用示例说明 工业蒸汽 所有蒸汽使用点，不适用于灭菌直接与注射剂产品接触的工器具及设备部件 密封系统已验证的液体产品；与产品不接触的口罩、工作服、实验室灭菌柜等 纯蒸汽 蒸汽的冷凝水符合注射用水标准 与注射剂产品接触的过滤器、工器具、灌装部件、软管、密封系统尚没经验证的液体产品。 环氧乙烷灭柜的蒸汽加湿、升温；

工业蒸汽和纯蒸汽 蒸汽因高温，具有强的化学腐蚀性，且纯度越高活性越大，易导致铁锈（Fe3O4）污染蒸汽。它们通常不易通过工业蒸汽的滤网。但在使用旧的设备时，蒸汽管道壁上腐蚀比较严重时，可看到黑色或微红褐色的斑点。 工业蒸汽以碳钢管道输送，经腐蚀造成铁锈，铁锈会水解，每克铁水解释放约400ml的氢，在蒸汽传输过程中，增加不冷凝气体的体积，对那些有长管道的系统来说，…它对灭菌效果有不利影响。 工业蒸汽可用于灭菌柜的夹套；也可用于某些热交换器加热；…灭菌液体产品，如已灭菌已灌封的产品。 PDA TR N01 2007报告指出以上二类蒸汽。

工业蒸汽常见添加剂 名 称 用 途 亚硫酸盐 或肼 用于去除由锅炉原水带入的氧。多数锅炉 系统，即使是那些带脱氧器的锅炉系统， 名 称 用 途 亚硫酸盐 或肼 用于去除由锅炉原水带入的氧。多数锅炉 系统，即使是那些带脱氧器的锅炉系统， 都会加入亚硫酸盐、肼或其他去氧剂，以 去除可溶性氧并减少对锅炉系统的腐蚀。 防垢剂 防止硬水在锅炉系统中形成垢渍。 防腐蚀 化合物 可以加入的其他化学品，如通过控制水的 pH值来减少腐蚀。

法规要求的检查项目 从灭菌角度考虑但药典没有收载的纯蒸汽特性包括： 微量不冷凝气体 过热相 干燥度 这些特性对于灭菌工艺十分重要。因为蒸汽过热、干燥度影响相变，即影响灭菌的效果；不冷凝气体则阻碍热传递，以另一种形式影响灭菌效果。

不冷凝气体 不冷凝气体（如空气、氮气）可以在蒸汽发生器出口夹在蒸汽中，将原本纯净的蒸汽、气相的水变成了蒸汽和气体的混合物。 根据HTM 2010第3部的规定，每100毫升置换水中非冷凝气体体积不超过3.5毫升 HTM=Health Technical Memorandum 2010 /卫生技术备忘录 Part 1: Management policy Sterilization

过 热 Q：根据HTM 2010第3部分给出的方法，过热值不超过25℃ 不理解，“过热值”是一个温度值吗？ 过 热 Q：根据HTM 2010第3部分给出的方法，过热值不超过25℃ 不理解，“过热值”是一个温度值吗？ A：温度太高了，影响蒸汽冷凝-相变，大量的潜热不能及时放出并影响灭菌效果，局部出现“干热灭菌”。

干燥值 干燥度是检测蒸汽中携带液相水的总量。例如，一个干燥值为95%的蒸汽，其释放的潜热量约为饱和蒸汽的95%。换言之，除了引起被灭菌品过湿外，灭菌能力也有所下降。干燥度值可以通过检测加以确定，所得的数值多为近似值。 根据HTM 2010第3部分规定的方法，干燥值不低于0.9（或装载物为金属时，不低于0.95）

不冷凝性气体 空气溶于水，它是不冷凝性气体的主要来源。在搅拌、循环及喷淋时，水中的气体尤其CO2会明显增加。在进蒸汽发生器前，通常要用预热去除它们。 气体ml/100ml水 1 2 3 4 5 · 水中气体量大时，妨害热交换，降低设备运行效率。 20 40 60 80 100℃ · 不同温度下溶于水气体的体积

冷凝水和不可冷凝气体的影响 冷凝水与蒸汽有相同的温度，但是 不凝集气体与冷凝过程 中释放的蒸汽相混合 热传导 蒸汽 冷凝水 不锈钢表面 阻碍热传导 润湿/阻塞过滤器 不凝集气体与冷凝过程 中释放的蒸汽相混合 蒸汽 薄层空气 冷凝水 不锈钢表面 热传导

水和空气对灭菌的影响 需要考虑灭菌过程中，水对灭菌效果的影响 导热系数定义：1m厚材料，两侧表面的温差为1度(K,℃)，在1小时内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米•度(W/m•K，此处为K可用℃代替) 材料 导热系数 导热效果比较 绝热性比较 铜 0.96 500 mm ~2 m 铁 0.20 104 mm ~41cm 水 0.002 1 mm ~4 mm 空气 0.000049 0.0254 mm 0.1 mm 导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K,℃），在1小时内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米•度 （W/m•K，此处为K可用℃代替）。

EN 285 的关键参数 平衡时间，即热穿透点热电偶与达到腔室温度所需的时间 如果平衡时间超标，则说明： 对于腔室＜800L的设备而言，平衡时间应＜ 15秒； 对于更大的腔室而言，则应＜ 30秒。 如果平衡时间超标，则说明： 空气排除不净，或 蒸汽穿透不够， 或 不凝性气体过多

Equilibration Time 灭菌中的温度平衡时间 设定 温度 温度 范围 温 度 平衡温度起点 Equilibration Time Start Equilibration Time End 平衡温度终点 装载升温 最慢探头 腔室温度 平衡时间体现了热穿透速度， 通常为15-30秒！ 当蒸汽进入腔室时，载体对热窜透的影响很大，例如，一个生物指示剂的安瓿/孢子条，很快升温，达到平衡温度，而一个500ml的输液瓶，要达到灭菌温度的时间较长，换言之，将一个放在500ml输液瓶中旁边的生物指示剂灭菌的结果，对产品并不一定有代表性。因此，直接将芽孢接入产品，测试D值，并采用生物指示剂验证的做法更加切合实际。 腔室升 温开始 进入保温阶段 时间

多孔装载的确认要求 温度检测-最大和最小负载 温度平衡时间：15 秒；腔室≥800L：30秒 在保温阶段装载中心和腔室排放口温度： 适宜的灭菌温度：121℃ -124 ℃之间 温度波动值：不超过± 1℃ 不同装载间的温差：不超过 ± 2℃ 指示和记录的温度与腔室排放点温差：≤ 1℃ 指示及记录的压力与测试的腔室压差在 0.05bar Ref: Sterilization-Steam sterilizers-DIN EN 2852008-06-1439371 新西兰药品检查资深专家的在华介绍的国外制药业的常规标准。Sterilization-Steam sterilizers-DIN EN 2852008-06-1439371

Leak rate test 泄漏率检测 Air Detector 空气探测器 应每周进行 建议限度不超过每分钟1.3 mbar

Test Packs 检测盒 Bowie Dick, Lantor cube and Brown’s test packs 布维-狄克检测盒(Bowie Dick), Lantor cube 和布朗检测盒(Brown’s test)在初始和常规检测中起着重要作用。 这类检测是非常重要的诊断方法，能尽早作出失效警告。 它们并不能代替对装载的温度测试。 这些测试盒也许能合格，但装载方式和条件可导致灭菌不合格的结果。

布维-狄克检测盒 ISO11140-5 :2007 卫生保健品的灭菌 化学指示剂，检查残留空气影响蒸汽 穿透的效果，但不能替代物理测试及 Dryness Value: (Ref. Keith Shuttleworth doc.) Bowie and Dick-type: 布维-狄克，第4部分:蒸汽穿透检测用布维-狄克(Bowie and Dick-type)试验可选择的2级指示剂 1134 ISO 11140-5 :2007 卫生保健品的灭菌 化学指示剂，检查残留空气影响蒸汽 穿透的效果，但不能替代物理测试及 生物指示剂

蒸汽干燥测定法 原理：测定蒸汽样品中的能量。已知蒸汽的压力，将已知量蒸汽通入已知量冷水，测试水温的升高值，然后计算。 D=蒸汽干燥值，T1=水终点温度； T0=水起始温度，C=水的比热； Mw=起始水量 A=瓶的比热； Ts=蒸汽平均温度；L=蒸汽潜热； Mc=冷凝水质量

蒸汽及其类型 设备蒸汽 Plant Steam 工艺蒸汽 Process Steam 由锅炉生产通常含有锅炉添加物不作进一步处理且无化学及生物学质量要求的蒸汽。工厂蒸汽，民用蒸汽，工业蒸汽] 工艺蒸汽 Process Steam 工艺蒸汽与工业蒸汽相类似，不同点在于工艺蒸汽采用受控的水源中无挥发性填加物（胺或肼）。工艺蒸汽可适用于容器灌封后液体产品的湿热灭菌。 纯蒸汽/清洁蒸汽 Pure Steam 其冷凝水符合美国药典 “注射用水”（WFI）专论要求的蒸汽。

主要蒸汽类型及应用 HTM （Health Technical Memorandom）- 2031蒸汽质量的分类 蒸汽质量 描 述 描 述 在灭菌中应用示例说明 工业蒸汽 所有蒸汽使用点， 不适用于灭菌直接 与注射剂产品接触 的工器具及设备部 件 密封系统已验证的液体产品； 与产品不接触的口罩、工作服 、实验室灭菌柜等 纯蒸汽 蒸汽的冷凝水符 合注射用水标准 与注射剂产品接触的过滤器、 工器具、灌装部件、软管、密 封系统尚没经验证的液体产品 ，环氧乙烷灭柜的蒸汽加湿、 升温；

Equipment sterilizer 脉动真空灭菌柜-适用装载 适用对象 设备部件 • 织物/工作服等 • 胶塞 • 工器具 • 污染废弃物 • 铝盖 • 安瓿 • 小瓶 程序随被灭菌品 的特性而定 Glass & plastic bottles • Plastic bags • Blister packs • Contact lenses • Glass & plastic syringes (empty or filled, wrapped or over-wrapped) Steam-Pulsing Sterilizers： PP袋、针筒、塑料瓶、水泡眼包装、contact lenses

PDA-灭菌技术报告 湿热灭菌过程的验证： 第48号技术报告 灭菌程序的设计，开发， 湿热灭菌系统： 确认和日常监控 设计，试车，运行， Validation of Moist Heat Sterilization Processes: Cycle Design, Development Qualification and ongoing Control Technical Report No.1 (Revised 2007) September Vol. 61.No.S-1 2007 by PDA Technical Report No. 48 Moist Heat Sterilizer Systems: Design, Commissioning, Operation, Qualification and Maintenance 2010 湿热灭菌过程的验证： 灭菌程序的设计，开发， 确认和日常监控 技术报告 No1 2007年增补 第48号技术报告 湿热灭菌系统： 设计，试车，运行， 确认和维护