灭菌与空气净化技术

残酷的温柔

灭菌法：
控制有害微生物主要有以下几种措施：

灭菌：指用物理或化学等方法杀灭或除去所有微生物的繁殖体和芽孢的过程。
灭菌法：指杀灭或除去所有微生物繁殖体和芽孢的方法或技术。
灭菌法（药剂）：物理灭菌法，化学灭菌法。
无菌：指在任一指定物体、介质或环境中，不存在任何活的微生物。
无菌操作法：指在整个操作过程中利用或控制一定条件，使产品避免被微生物污染的一各操作方法或技术。
适用对象：不耐热药物的注射剂、无菌眼用制剂、皮试液及生物制剂、海绵剂、创伤制剂等。
无菌操作场所：无菌洁净室。
防腐：指用物理或化学方法抑制微生物的生长与繁殖的手段，也可称抑菌。
消毒：指用物理或化学方法杀灭或除去病原微生物的手段。对病原微生物具有杀灭或除去作用的物质称消毒剂。
灭菌与无菌技术：
目的：杀灭或除去所有微生物繁殖体和芽孢，最大限度地提高药物制剂的安全性，保护制剂的稳定性，保证制剂的临床疗效。
灭菌法分类：物理灭菌法、化学灭菌法、无菌操作法。

物理灭菌法及其主要设备：
物理灭菌技术是指利用加热、射线、过滤等物理方法杀灭或除去微生物的方法。
干热灭菌法；湿热灭菌法（药物制剂最常用方法）；过滤灭菌法；射线灭菌法。

1、干热灭菌法：是指利用火焰或干热空气进行灭菌的方法。
干热空气灭菌法是指利用高温干热空气进行灭菌的方法。
一般认为繁殖型细菌在100℃以上干热1小时即被杀死。耐热性细菌芽孢在120℃以下长时间加热也不死亡，在140℃前后则杀菌效率急剧增长。
干热空气灭菌条件：
(1)干热灭菌条件，药典规定为180℃-200 ℃，1小时以上；160-170℃，2-4小时；135-145 ℃，3-5小时,此是大致的标准而已，必须通过实验，在保证灭菌完全同时对灭菌物品无损害的前提下，制订该物品的干热灭菌条件。
(2)时间必须由灭菌物品全部达到特定温度的计算。
应用：
适用于耐高温的玻璃制品、金属制品以及不允许湿气透过的油脂类(如油性软膏基质、注射用油等)和耐高温的粉末化学药品等。
缺点是穿透力弱，温度不易均匀，需长时间高热作用才能灭菌。而且由于灭菌温度过高，不适用橡胶、塑料及大部分药品。
火焰灭菌法：系指火焰直接灼烧灭菌的方法。
一般需灭菌的器具在火焰中反复灼烧20s以上，或用少量酒精擦拭后，然是即可。
灭菌迅速、可靠、简便，适用于耐火材质(如金属、玻璃及瓷器等)的物品与用具，不适合于药物。
2、湿热灭菌法：系指利用饱和水蒸气、流通蒸气和沸水进行灭菌的方法。
由于蒸气比热大，穿透力强，容易使蛋白变性，同时还有作用可靠，操作简便等优点，湿热灭菌法是应用最广泛的一种灭菌方法，本法包括热压灭菌法，流通蒸气灭菌法、煮沸灭菌法和低温间歇灭菌等方法。根据药品性质进行选用。
1）热压灭菌法
系指利用高压饱和水蒸气加热法杀灭微生物的方法。本法一般公认为最可靠的湿热灭菌法。
①热压灭菌条件：应用大于常压的水蒸气，能杀灭所有细菌增殖体和芽孢。
热压灭菌所需的温度及与温度相应的压力及时间：
115℃，1.7atm(67kPa，7.1kg/cm2)，30min；
121℃，2.0atm(97kPa，11kg/cm2)，20min；
126℃，2.4atm(139kPa，14.1kg/cm2)，15min。
应用：热压灭菌适用于耐高温和耐高压蒸气的所有药物制剂、玻璃容器、金属容器、瓷器、橡皮塞、滤膜过滤器等。
②热压灭菌器：热压灭菌用的灭菌器种类很多，但其基本结构大同小异。
热压灭菌器密闭耐压，有排气口安全阀，压力表和温度计等部件。
有的通蒸气加热，有的用煤气、电热或木炭等加热。常用的有手提式热压灭菌器等。

热压灭菌器使用时应注意的问题：
(1) 应先进行灭菌条件实验，确保灭菌效果。灭菌器的构造、被灭菌物体积、数量、排布均对灭菌的湿度有一定影响。
(2) 必须将灭菌器内的空气排出。
如果灭菌器内的空气存在，则压力表上所表示的压力是灭菌器内蒸气和空气二者的总压而非单纯的蒸气压力。结果压力虽然到达预定的水平，但温度达不到。
若表指示一致。则有可能空气没有排尽，也可能压力表失灵，也可能不是饱和蒸气，应找出原因，加以解决。
由于水蒸气被空气稀释，妨碍了水蒸气与灭菌物品的充分接触，而降低了水蒸气的灭菌效果。附有真空装置的热压灭菌器，在通入蒸气前将室内空气抽出，可加快预热过程，缩短灭菌时间。减压还可有效地将多孔性物质中空气驱除，有利于水蒸气的穿透，同时灭菌器内温度均匀。
(3) 灭菌时间必须由全部药液温度达到所要求的温度时算起，在开始升温时，要求一定的预热时间。
例如：250-500ml输液瓶，预热时间为15-30分钟。
一般灭菌器上，均装有压力表和温度计，但通常是测定灭菌器内的温度，而不是被灭菌物内的温度，因此最好能设计直接测定被灭菌物内温度的装置。
方法是将少量的药物封装于安瓿内，与灭菌物一起放入灭菌器的上下部位灭菌，灭菌后观察药品是否熔化。化学药品指示剂不能表明保持该温度的确切时间。将耐热的芽孢封装于安瓿内浸透于干纸条中，制成生物性指示剂，广泛地试验灭菌设备及方法。但用于药剂的常规生产中，应使用非致病性、有抵抗力、不产生热原的菌种，此外，国内现已采用灭菌温度和时间自动控制记录的装置。
（4）灭菌完毕后，停止加热，一般必须使压力表所指示的压力逐渐下降到0，才能放出锅内蒸气，使锅内压力与大气压相等后，稍稍打开灭菌锅待10-15分钟，再全部打开。这样可避免内外压力差太大而使物品冲出锅外和使玻璃瓶炸裂。这点必须注意，以免发生工伤事故。为了缩短灭菌周期，也有对灭菌器内盛有溶液的容器喷雾水冷却，以加速冷却。
Ⅱ、流通蒸气灭菌
流通蒸气灭菌是在不密闭的容器内，用蒸气灭菌。压力与大气压相等， 即 100℃的蒸气灭菌，时间30-60min。
该法适用于消毒以及不耐高热制剂的灭菌。
缺点：不能保证杀灭所有的芽孢，如破伤风等厌气性菌的芽孢，制备过程中要尽可能避免污染，这点必须充分注意。
目前我国药厂生产注射剂，特别是 1-2 ml注射剂及不耐高热的品种，可考虑采用这种灭菌法。
Ⅲ、煮沸灭菌法
煮沸灭菌法就是把安瓿或其他物品(如注射器、注射针头等)放入水中煮沸灭菌，一般是100℃，30-60min。
此法灭菌效果差，必要时加入抑菌剂。
Ⅳ、低温间歇灭菌法
低温间歇灭菌法：将待灭菌的制剂或药品，用60-80℃加热1小时，将其中的细菌繁殖体杀死，然后在室温或孵卵箱中放置 24 小时，让其中的芽孢发育成为繁殖体，再二次加热将其消灭为止。加热和放置需连续操作三次以上，至全部芽孢消灭为止。
低温间歇灭菌法适用于必须用加热法灭菌但又不耐较高温度的制剂或药品。
缺点：时间长，消灭芽孢的效果不够完全。
应用本法灭菌的制剂或药品，除本身具有抑菌能力外，须加适量抑菌剂，以增加灭菌效力。
Ⅴ、影响湿热灭菌的因素
1) 微生物的种类和数量：
各类细菌对热的抵抗力相差很大，处于不同发育阶段，所需灭菌的温度与时间也不相同，繁殖期的微生物对高温比衰老时期的抵抗力大。
每个容器的细菌数，控制在10个以内为宜。
最初菌数愈少，达到灭菌时间愈短。
最初菌数增多也增加了耐热个体出现的机率。即使细菌全部杀灭，而注射液中细菌体过多，亦会引起临床上的不良反应，所以整个生过过程应尽可能避免微生物污染，尽可能缩短生产过程，并力求在灌封后立即灭菌。
抗热能力 芽孢＞繁殖体＞衰老体。
2）蒸气性质：蒸气有饱和、湿饱和、过热蒸汽三种，饱和水蒸汽灭菌效果最好。
3）注射液的性质：注射液若含有营养物质，如糖类,蛋白质等，对微生物可能有一种保护作用，能增强其抗热性。
4)pH：药液pH对细菌的活性也有影响。
一般微生物在中性液中耐热性最大，在碱性溶液中次之；酸性不利于微生物的发育。所以，一般在生物碱盐类的注射液，因pH 较低，用流通蒸气灭菌即可。
加有适当抑菌剂时，药液经100℃，30分钟加热， 可杀死抵抗力强芽孢。
所用的抑菌剂：甲酚(0.1-0.3%)、氯甲酚(0.05-0.1%)、三氯叔丁醇(0.2-0.5%)、苯酚(0.1-0.5%)、硝酸苯汞或醋酸苯汞(0.001-0.002%)。
5)药物的稳定性：
温度增高，化学反应速度增加，时间愈长，起反应的物质愈多。因此，不能只看到灭菌杀死细菌的一面，也要看到保证药物有效性的一面。为此在能达到灭菌的前提下，可适当降低温度或缩短灭菌时间。
实践证明在力求避免微生物污染和严格质量控制的条件下，维生素C注射液用流通蒸气灭菌15分钟，氯化钠注射液用115℃，灭菌30分钟是可行的。
3、射线灭菌
系采用辐射、微波和紫外线杀死微生物和芽孢的方法。
1）辐射灭菌
系采用放射性同位素素 (60Co和137Cs)放射的射线杀死微生物和芽孢的方法，射线可破坏细菌DNA而致其死亡。辐射灭菌剂量一般为2.5×104Gy(戈瑞)。
应用与特点：
适合于热敏物料和制剂，常用于维生素、抗生素、激素、生物制品、中药材和中药制剂、医疗器械、药用包装材料及药用高分子材料等。
不升高产品温度，穿透力强，灭菌效率高，但设备贵，有潜在危险性， 对某些药物(特别是溶液型） 可能产生药效降低或产生毒性物质和发热物质等。
2）微波灭菌
系采用微波(频率为300MHz-300kMHz)照射产生热能杀死微生物和芽孢的方法。
适合于液体和固体物料，对固体物料有干燥作用。
特点是能穿透到介质和物料深部，表里加热一致， 且具有低温、常压、高效、快速(2-3min)、低能耗、无污染、易操作、易维护，产品保质期长(可延长1/3以上)等。
3）紫外线灭菌法
一般用于灭菌的紫外线波长是200-300nm，灭菌力最强的是波长为254nm的紫外线。
紫外线进行直线传播，其强度与距离平方成比例地减弱，并可被不同的表面反射。其穿透作用微弱，但较易穿透清洁空气及纯净的水，其中悬浮物或水中盐类增多时，则穿透程度显著下降。所以紫外线广泛作空气灭菌和表面灭菌之用。
湿度过大可降低灭菌效果，相对湿度以45％-60％比较适宜。温度宜于10-55℃范围。
紫外线灯管必须保证无尘油垢，否则辐射强度将大力为降低。
普通玻璃可吸收紫外线，因此安瓿中药物不能用此法灭菌。
紫外线的杀菌效率，还取决于微生物的敏感性。如在一平面上辐射强度为通常应用的最小强度 2mw/cm2(30瓦紫外线灯于距1米处强度为85mw/cm2) 时杀死枯草杆菌芽孢需1100秒，而对溶血性链球菌，则仅需275秒。
可粗略认为在紫外线灯下直接暴露，一般繁殖型微生物约3-5分钟，芽孢约10分钟即可死亡。紫外线对酵母特别是霉菌杀菌力较弱。
紫外线对人体如照射过久，能产生结膜炎及皮肤烧灼等现象。一般均在操作前开启紫外线灯约半小时至一小时，然后进行操作。
各种规格的紫外线灯，皆规定了有效使用时间，一般为3000小时。故每次使用应登记开启时间，并定期进行灭菌效果的检查，也可用具有对254nm灵敏的照度计，来测定其辐射强度。
4、过滤除菌法
过滤除菌法是使药物溶液通过无菌的特定滤器，除去活的或死的微生物而得到不含微生物的滤液。
适于不耐热的药液的灭菌。
过滤除菌的滤器要求：
(1)能有效除净微生物，溶液通过滤器顺畅，滤器容易清洗，操作简便。
(2)孔径大小必须足以阻止细菌和芽孢进入滤孔之内，大约为0.2μm（芽孢体积大小约0.5μm)。
(3)采用微孔薄膜作灭菌滤器，一般选用孔径 0.22μm的滤膜。
4) G6号垂熔玻璃漏斗，其滤孔直径在0.15μm以下，可以除去细菌，对药物不吸附，也不影响药液的pH，是常用灭菌滤器。

化学灭菌法：
本法是指用化学药品直接作用于微生物而将其杀死，同时不应损害制品的质量，常用的方法有：
(一)气体灭菌法
采用气态或蒸汽状态杀菌剂进行灭菌的方法。
环氧乙烷：环氧乙烷沸点为10.9℃，室温下为气体，在水中溶解度很大，1ml水中可溶195ml(20℃，760mmHg)，易穿透塑料，纸板及固体粉末，暴露于空气中环氧乙烷就可从这些物质消散，环氧乙烷对大多数固体呈惰性。
环氧乙烷的杀菌作用，由于其为烷化剂的性质，使菌体蛋白的-COOH、-NH2、-SH、-OH的H，被-CH2-CH2-OH所取代。
可用于塑料容器、对热敏感的固体药物、纸或塑料包装的药物、橡胶制品、注射筒、注射针头、衣着敷料及器械等。但是，一些塑料、皮革及橡胶与环氧乙烷有强亲和力，故需长达12-24小时通空气驱除。
环氧乙烷具可燃可爆，用时需用惰性气体二氧化碳或氟利昂稀释。
环氧乙烷的吸入毒性较大与氨相近，无氨样的剌激嗅味，损害皮肤及眼粘膜，可产生水泡或结膜炎，故应用时要注意。
用环氧乙烷灭菌的程序：将灭菌物品置于灭菌器内后，减压排除空气，预热，环氧乙烷采用混合气，一般用环氧乙烷12％氟利昂88％或用环氧乙烷10％二氧化碳90％，在减下输入混合气，保持一定浓度、湿度、及温度，经过一定时间后，抽真空排除环氧乙烷，然后送入无菌空气完全排除环氧乙烷的浓度为850-900mg/L(3小时、45℃)，45mg/L(5小时，45℃)，相对湿度以40％-60％为宜湿度为22-55℃。
(2)臭氧灭菌法
臭氧是一种强氧化剂，灭菌过程属生物化学氧化反应。
O3灭菌有以下3种形式：
①臭氧能氧化分解细菌内部葡萄糖所需的酶，使细菌灭活死亡。　　
②直接与细菌、病毒作用，破坏它们的细胞器和DNA、RNA，使细菌的新陈代谢受到破坏，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和内部的脂多糖，使细菌发生通透性畸变而溶解死亡。
臭氧灭菌的优点：
臭氧灭菌为溶菌级方法，杀菌彻底，无残留，杀菌广谱，可杀灭细菌繁殖体和芽孢、病毒、真菌等，并可破坏肉毒杆菌毒素。另外，O3对霉菌也有极强的杀灭作用。O3由于稳定性差，很快会自行分解为氧气或单个氧原子，而单个氧原子能自行结合成氧分子，不存在任何有毒残留物，所以，O3是一种无污染的消毒剂。O3为气体，能迅速弥漫到整个灭菌空间，灭菌无死角。而传统的灭菌消毒方法，无论是紫外线，还是化学熏蒸法，都有不彻底、有死角、工作量大、有残留污染或有异味等缺点，并有可能损害人体健康。如用紫外线消毒，在光线照射不到的地方没有效果，有衰退、穿透力弱、使用寿命不长等缺点。化学熏蒸法也存在不足之处，如对抗药性很强的细菌和病毒，则杀菌效果不明显。
(3)气化双氧水灭菌法
又称气化过氧化氢，对细菌及其芽孢具有较强的杀灭作用，浓度为35%的双氧水通过双氧水发生器气化，即可对被灭菌物进行杀菌。
灭菌温度范围：4-80℃，一般室温即可。
（二）应用化学杀菌剂
在制剂工业上应用化学杀菌剂，其目的在于减少微生物的数目，以控制无菌状况至一定水平。
化学杀菌剂并不能杀死芽孢，仅对繁殖体有效。
化学杀菌剂的效果，依赖于微生物的种类及数目，物体表面光滑或多孔与否，以及化学杀菌剂的性质。
常用的有0.1％-0.2％新洁尔灭溶液，75％酒精等。
由于化学杀菌剂常施用于物体表面，也要注意其浓度不要过高，以防其化学腐蚀作用。
无菌操作法：
无菌操作法在技术上并非灭菌操作，是整个过程控制在无菌条件下进行的一种操作方法。
适用于一些不耐热药物的注射剂、眼用剂、皮试液、海绵剂和创伤制剂的制备。
无菌操作柜分小型无菌操作与联合无菌操作两种。
小型无菌操作柜又称单人无菌柜，式样有单面式与双面式两种。
联合无菌操作柜是由几个小型操作柜联合制成，以使原料的精制，传递分装及成品暂时存放等工作全部在柜内进行。
近年来，采用层流洁净工作台作无菌操作，使用方便，效果可靠。
无菌操作场所：

无菌操作前无菌操作室或无菌操作所用的一切用具、材料以及环境均须应用灭菌法灭菌：
定期应用环氧乙烷、甲醛、丙二醇或乳酸等对空气进行较彻底的灭菌。每天工作前开启紫外线一小时，中午休息时间也要开0.5-1小时。
用3%酚溶液、2%煤酚皂溶液、0.2％新洁尔灭溶液或75％酒精等用对室内的空间、用具(桌椅等)、地面、墙壁等喷洒或擦试。
其它用具：尽量用热压灭菌法或干热灭菌法灭菌。
操作人员进入操作之前要洗澡并换上已经灭菌的工作服和清洁的鞋子，不使头发、内衣等露出来，以免造成污染机会。
安瓿要150-180℃，2-3小时干热灭菌；橡皮塞要以121℃，1小时热压灭菌；有关器具、机器都要经过灭菌。
用无菌操作法制备的注射剂， 大多要加入抑菌剂。
小量无菌制剂的制备，也可在无菌操作柜中进行。
无菌检查法：
药剂或药品经灭菌或无菌操作法处理后，需经无菌检验证实已无微生物生存，方能使用。
灭菌效果，应以杀死芽孢为标准(细菌的芽孢具有较强的的抗热力，不易杀死)。
在药剂中选择灭菌方法，与微生物学上的要求不尽相同，要达到灭菌的目的，且要保证药稳定性。
法定的无菌检查法，包括有试管接种法和薄膜过滤法。
薄膜过滤用于无菌检查的突出优点，在于可滤过较大量的样品可滤除抑菌性物质，滤过后的薄膜，即可直接接种于培养基管中，或直接用显微镜观察，故此法灵敏度高，不易产生假阴性结果，检测次数减少，节省培养基，操作比较简单。
灭菌参数：
1、D值
D值为在一定温度下杀死被灭菌物品中微生物90％所需时间；也可定义为降低微生物一个十位数或一个对数值（如log100降低到log10）所需的时间。
微生物致死时间曲线与D值微生物死亡速度属一级过程。
dN/dt=-kt，即lgN0-lgNt=kt/2.303
D=t=2.303(lg100-lg10)/k
D值因微生物的种类、环境、灭菌温度不同而各异。
2、Z值
在不同温度下对特定的微生物在特定介质或环境中求得D值后，Z值为降低一个lgD值所需升高的温度数，即灭菌时间减少到原来的 1/10时所需升高的温度或在相同灭菌时间内，杀灭99%的微生物所需要提高的温度。
Z=(T2-T1)/(lgD2-lgD1)，即D2/D1=10(T2-T1)/Z
3、F值与F0值
F(或F0)值可作用验证灭菌可靠性的参数。
F值：
F为在一定温度(T)，给定Z值所产生的干热灭菌效果与参比温度(T0)给定Z值所产生的灭菌效果相同时所相当的时间，以分为单位。
F= △tΣ10(T-T0)/Z
△t是测量被灭菌物温度的时间间隔，一般为0.5-1.0或更小，T是每个△t测量被灭菌的温度，T0是参比温度。
F0值：
F0值为在一定灭菌温度(T)、Z值为10℃所产生的湿热灭菌效果与121℃，Z值为10℃所产生的灭菌效果相同时所相当的时间(min)。
物理F0=△tΣ10(T-121)/Z
也就是说F0是将各种灭菌温度使微生物的致死力转换为灭菌物品完全暴露于121℃使微生物致死效力。
F0值的计算对于验证灭菌效果极为有用，当产品以121℃湿热灭菌时，灭菌器内的温度虽能迅速升到 121℃，而被灭菌物品内部则不然，由于包装材料性能及其他因素影响而使升温度各异，而F0将随着产品温度(T)变化而呈指数的变化，故温度即使很小的差别(如0.1-1)将对F0 值产生显著的影响。同时要求测定灭菌物品内的实际温度，故用F0 来监测灭菌效果有重要的意义。由于F0 是将不同灭菌温度折算到相当于 121℃湿热灭菌时的效力，故F0 值可作为灭菌过程的比较参数。
影响F0值的因素：
容器大小、形状及热的穿透性等。
灭菌产品溶液的性质、填充量等。
容器在灭菌器中的数量及分布等。
F与F0值在灭菌中的意义与作用
主要原因：①灭菌温度多系测量灭菌器内的温度，不是灭菌物体内的温度；②无菌检验方法也存在局限性，难以用现行的无菌检验法检出微量的微生物。
无菌检验往往难以检出极微量微生物，为了保证产品无菌，对灭菌方法的可靠性进行验证是很必要的。
洁净室与空气净化技术：
空气净化：是以创造洁净空气为目的空气调节措施。
洁净室：
工业洁净室—以控制尘粒的为主。
生物洁净室—以控制细菌和微生物的为主。
空气洁净技术：就是指为了达到必要的空气洁净度，而对空气进行各种净化处理，去除空气中的尘粒，细菌，微生物，气味等污染物质。使之满足生产工艺和人体健康需要的一种手段。
空气洁净技术措施是一项涉及各专业的综合性措施。不仅要采取合理的净化空调措施，而且要求工艺、建筑、上下水、电气等专业采取相应的措施，做到施工、安装、生产、维护的严格要求。
1、洁净室的净化标准
洁净室：对洁净环境中空气洁净度（包括尘埃和微生物）、温度、湿度、压力和噪声进行控制的密闭空间。
医药工业洁净室以空气洁净度为主要控制对象，同时还控制其他相关参数。
我国GMP中洁净空气洁净度标准

粒径、数值洁净度级别	尘埃最大允许数/立方米		微生物最大允许数
	≥0.5um	≥5um	浮游菌/立方米	沉降菌/皿
100 级	3,500	0	5	1
10,000 级	350,000	2,000	100	3
100,000 级	3,500,000	20,000	500	10
300,000 级	10,500,000	60,000	—	15

注：洁净室之间按洁净度等级高低依次相连，洁净室要保持正压，彼此间需有压差。
室温：18-26℃；相对湿度：45%-65%。
2、洁净室含尘浓度和微生物的测定
（1）含尘浓度测定
①光散射式粒子计数法；
②滤膜显微镜计数法。
（2）活微生物测定
是确定空气中浮游的生物微粒浓度和生物沉降密度。
①沉降菌的测定
通过自然沉降原理将空气中的生物粒子收集于培养基平皿上，在30-35℃条件下培养48h，使其繁殖到可见的菌落进行计数，来判定洁净环境内活微生物数量。
②浮游菌的测定
浮游菌宜选用撞击法机理的采样器，一般采用狭缝式或离心式采样器，利用真空或内部风扇使空气中的活微生物粒子撞击并沉积在培养基上，然后培养计数。
洁净室的空气净化技术及主要设备：
空气滤过法：当含尘空气通过具有多孔过滤介质时，尘粒被孔壁吸附或截留而与空气分离，达到空气净化的目的。
1、空气过滤机理
空气过滤的机理：属于介质过滤，制药工业空气净化所采用滤材有玻璃纤维、泡沫塑料、无纺布等，其过滤机理有下述几种。
1）拦截作用：含尘气流通过纤维层时，若尘粒的粒径小于密集的纤维间隙时，或尘粒与纤维发生接触时，尘粒即被纤维阻留。

2）惯性作用：含尘气体通过纤维时，气体流线发生绕流，但尘粒由于惯性作用径直前进与纤维碰撞而附着。这一作用随气速和粒径的增大而增大。

3）扩散作用：由于气体分子热运动对微粒的碰撞而使粒子产生布朗运动，因扩散作用便与纤维接触而被附着。尘径越小、气速越低，扩散作用越明显。

4）静电作用：含尘气流通过纤维时，由于摩擦作用，尘粒和纤维都可能带上电荷，由于电荷作用，尘粒可能沉积在纤维上。

5）其他：重力作用，分子间力等。

2、空气过滤的影响因素
影响过滤效果的因素：
1）尘粒的粒径：尘粒的粒径越大，惯性作用和拦截作用越显著，过滤效果越高；反之，粒径越小，扩散作用越显著。通常用0.3μm左右的尘粒检测高效过滤器的过滤效果。
2）过滤速度：随着滤速的增加，惯性作用增大；反之，减小风速，扩散作用增大。对高效过滤器，为减小阻力，并充分利用扩散作用滤尘，所以滤速要小。
3）纤维直径和密实性：纤维直径减小时，过滤效率提高，故高效过滤器的滤材选用直径只有几微米的纤维。纤维密实性增加，气速增加，惯性和拦截作用提高，但阻力增加得比效率大得多，故过滤器的纤维密实性应适当。
4）附尘影响：随着尘粒在纤维表面沉积，过滤效率有所增加。但积尘到一定程度后，尘粒可能重新飞散，效率不断下降。旧过滤器积尘很多，既增加阻力又降低风量，故过滤器阻力或积尘量增加到一定程度后需要进行更换。
3、空气过滤器的特性
特性指标：过滤效率，穿透率和净化系数，滤过器阻力，容尘量。
（1）过滤效率η——反映过滤除去的含尘量
在一定风量下，过滤前后空气含尘浓度变化与过滤前含尘浓度之比。
η= （C1-C2）/C1
η越高，代表除尘能力越强。
（2）穿透率（K）与净化系数（Kc）
穿透率指过滤后含尘浓度与过滤前含尘浓度之比，即：

穿透率表示微粒穿透过滤器的程度。
净化系数以穿透率的倒数表示：

穿透率率越高，净化系数越低，滤过效率则越低。
（3）容尘量及寿命
容尘量：容尘量表示过滤器允许沾尘的最大量，超过此值过滤器阻力过大，效率下降。
容尘量是指正常运行的过滤器阻力（终阻力）达到规定值（一般为初阻力的2倍）时，或效率下降到初始效率的 85％以下时过滤器上沉积灰尘的质量。
（4）滤过器阻力
以滤过器进出口的压差表示。
滤器的阻力随着积尘量的增加而增大，当增至最初阻力的2倍时，需更换，此时阻力称为终阻力。
4、空气过滤器的种类
空气过滤器，按其空气过滤器的效率分为三种，即初效过滤器、中效过滤器和高效过滤器。

性能指标名称	规定风量下的效率η（%）		规定风量下的初阻力（Pa）
	粒径（μm）	大气尘计数效率
初效过滤器	≥5.0	80＞η≥20	≤50
中效过滤器	≥1.0	70＞η≥20	≤80
高中效过滤器	≥1.0	99＞η≥70	≤100

1）初效过滤器：初效过滤器一般由粗、中孔泡沫塑料、涤纶无纺布、化纤组合滤料等作为滤材。初效过滤器主要靠尘粒的惯性沉积，因此风速可稍大，滤速可采用0.4～1.2m/s。过滤效率一般在20％-30％。
初效过滤器可制成平板型、抽屉型、自动卷绕人字型等形状。

2）中效过滤器：中效过滤器一般由中、细孔泡沫塑料、无纺布、玻璃纤维作为滤材。过滤效率一般在30％～50％。滤速可采用0.2～0.4m/s。图为抽屉式及袋式中效过滤器。

3）高效过滤器和亚高效过滤器：
高效过滤器主要采用超细玻璃纤维滤纸、石棉纤维滤纸作为滤材；亚高效过滤器用玻璃纤维滤纸或短棉绒纤维滤纸作滤材。前者过滤效率≥99.91％，后者为90％～99.9％。
为提高对微小尘粒捕集效果，需采用低滤速，故滤材需多次折叠，使其过滤面积为过滤器截面积的50～60倍。
过滤器形状如图：滤纸间以波纹板分隔。
过滤器构造尺寸为：484mm×484mm×220mm，过滤面积为12m2。

5、洁净室空气净化系统

洁净室气流组织：
气流组织指对洁净室内的气流流向和均匀度按一定要求进行组织。洁净室净化空调的气流组织有单向流（层流）及非单向流（乱流）二种，其中单向流又可分为垂直单向流与水平单向流。对洁净度100级需采用单向流，100级以下采用非单向流。
单向流是指在洁净室中空气沿着平行流线，以一定流速、单一通路、单一方向流动的气流；
非单向流是指具有多个通路循环特性或气流方向不平行的，不满足单向流定义的气流。
1.单向流洁净室原理
最早的单向流（平行流）洁净定是在1961年出现在美国，当时称层流洁净室。单向流洁净室还可分为：垂直单向流洁净室和水平单向流洁净室两大类，气流流线示意图如下：

单向流洁净室不是靠洁净气流对室内脏空气掺混稀释作用，而是靠洁净气流推出作用将室内含尘空气沿整个断面排到室外，达到净化室内空气的目的。

垂直单向流洁净室的主要特点：
1）能达到最高洁净级别；
2）室内工艺设备可以任意布置；
3）自净能力强，简化人身净化设施；
4）造价高。
垂直单向流的断面风速需在0.25m/s以上，故室内换气次数400次/h左右，因此造价、运转费用了高。
水平单向流洁净室的主要特点：
1）对建筑高度要求不高；
2）洁净室两端长度较长，沿气流方向洁净度不同。
为克服尘粒中途沉降，断面风速不小于0.35m/s。
2.乱流（非单向流）洁净室原理
乱流洁净室的作用原理是：当一般干净气流从送风口送入室内时，迅速向四周扩散、掺混，同时把差不多同样的气流从回风口排走，这股干净气流稀释着室内污染的空气，把原来含尘浓度很多的室内空气冲淡，保证室内所需要的空气洁净度等级。所以气流扩散得越快，越均匀，稀释的效果就越好。一句话，乱流洁净室的原理就是稀释作用。
室内洁净度也就与稀释程度有关，亦即与换气次数有关。10000级洁净度的换气次数≥25次/h，100000级则≥15次/h。

乱流（非单向流）流型：

3.局部净化
局部净化方案：以净化空调器或局部净化设备(如洁净工作台、棚式垂直层流单元、层流罩等)，在一般环境中造成局部区域具有一定洁净度级别环境的净化处理方式叫局部净化。
这种方式适合于生产批量较小或利用原有厂房进行技术改造的场所。
局部净化比较经济，当全室净化不能满足要求或没必要全室都这高要求时，可采用全室空气净化与局部空气净化相结合的方式。

超净净工作台和空气自净器是常用的局部净化装置。
上图为洁净工作台 ，在一般环境下局部洁净度可达100级。
洁净室基本布局及其他净化措施：
1、洁净室建筑结构要求：
洁净区的内表面；洁净区的密封性；洁净区门的设置；工艺流程布局；洁净区内水电设施；洁净区的照明；洁净区内的操作台要求；洁净区内使用的压缩空气的要求；水池、地漏等。
2、洁净室主要控制参数：
1）温湿度：一般温度控制在18-26℃，湿度45%-65%。
2）压差：相邻房间静压差＞5Pa，洁净室与室外大气压的静压差大于10Pa，产尘量达到操作室保持负压。
3）照明：洁净室根据生产需求提供足够的照明。厂房有应急照明设施。
4）新风量：保持一定量的新鲜空气。
3、人员和物料净化措施
1）人员净化
①非无菌及可灭菌产品生产洁净室人员净化程序：
换鞋→脱外衣→洗手→穿洁净工作服→手消毒→气闸室→非无菌区洁净室。
②不可灭菌产品生产洁净室（区）人员净化程序：
换鞋→脱外衣→脱内衣→洗手脸腕→穿无菌内衣→穿无菌外衣→换无菌鞋→手消毒→气闸室→无菌洁净室。
2）物料净化
进入洁净室的原辅料、包装材料必须有一定的净化措施。
脱包，传递，传输。
4、洁净室消毒
1）紫外消毒
2）臭氧消毒
3）气体熏蒸法
4）化学药液及其他灭菌


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