装载模式对立式压力蒸汽灭菌器灭菌效果的影响研究

吴乔林朱宇超 2022-10-08

立式压力蒸汽灭菌器是常用于实验室器皿灭菌的一种设备，在使用过程中，笔者发现其装载模式对蒸汽灭菌效果存在一定的影响。对此，本文通过实验对灭菌阶段的温度热分布、F0值和生物指示剂的培养结果进行了分析，揭示了不同装载模式对温度热分布、热穿透效果的具体影响，为行业同仁选择适合的装载模式提供了参考。

立式压力蒸汽灭菌器通常采用的灭菌方法是湿热灭菌法，即将物品置于设备内，利用饱和蒸汽杀死微生物[1]。这种灭菌技术广泛应用于药品微生物实验室培养基、实验器具、阳性废弃物的日常灭菌中，是药品无菌检验质量的基础保障[2]。本文利用校准过的无线温度记录仪和有效的生物指示剂，研究了立式压力蒸汽灭菌器在不同的装载方式下，进行灭菌时的温度热分布、温度热穿透和微生物杀灭率（使用生物指示剂）。

Part

材料和方法

实验材料

自封灭菌袋、25 ml蓝盖瓶、250 ml蓝盖瓶、支架、浮游菌采样头、剪刀、药勺、500 ml蓝盖瓶、镊子、1000 ml蓝盖瓶。

生物指示剂：嗜热脂肪芽孢杆菌；孢子数1.04×106 CFU；D值：1.6 min；批号：A10173；有效期：2023-04。

实验仪器

立式压力蒸汽灭菌器，设备型号：GI54DP。灭菌器的有效容积是50 l，提篮3个，即灭菌空间分为3层。灭菌设备的控制探头位于第2层提篮的底部位置。使用的灭菌参数是121.0℃、25 min。

无线温度记录仪，型号：SWL-T1-ULT。使用温度范围：﹣90℃～150℃。

无线温度验证仪的布点

灭菌腔内温度热分布的探头布点，如表1和图1所示。

表1 灭菌腔内温度热分布的探头布点

图1 灭菌腔内温度热分布的探头布点

本次实验所探究的立式压力蒸汽灭菌器在使用时主要有3种装载模式，现分别对其进行布点：

装载模式1的温度热穿透探头布点，如表2和图2所示。

表2 装载模式1的温度热穿透探头布点

图2 装载模式1的温度热穿透探头布点

装载模式2的温度热穿透探头布点，如表3和图3所示。

表3 装载模式2的温度热穿透探头布点

图3 装载模式2的温度热穿透探头布点

装载模式3的温度热穿透探头布点，如表4和图4所示。

表4 装载模式3的温度热穿透探头布点

图4 装载模式3的温度热穿透探头布点

实验方法

实验前，确保实验温度探头的校准在有效期内，以保证实验期间的温度数据准确可靠。
实验期间，按1.3中的3种装载模式（如图2～4所示）分别进行实验，进行不同装载模式的实验时按照表2～4分别对灭菌腔内进行探头布点，用以研究每种装载模式灭菌腔的温度热分布情况。

Part

结果与分析

不同装载模式下的灭菌腔温度热分布

统计3种装载模式下灭菌腔的温度热分布数据，数据为灭菌阶段的25 min温度数据。温度热分布情况详见表5，F0值详见表6。生物指示剂的培养结果详见图5、图6和图7。

表5 灭菌腔的温度热分布

表6 灭菌腔的温度热分布F0值

图5 温度热分布的方差分析

图6 温度热分布F0值的方差分析

图7 分组控制图分析

应用统计学方法，对表5灭菌腔的温度热分布数据进行方差分析，结果详见图5。

应用统计学方法，对表6灭菌腔的温度热分布F0值数据进行方差分析，结果详见图6。

结果分析：

①从表5可以看出，在不同的装载模式下，灭菌腔内的温度分布数据相差无几，且每个探头的温度波动在1℃范围内，说明不同装载模式下的灭菌腔内的温度波动较小；通过方差分析可得出，P值均大于0.05，证明各分布点的温度无显著性差异。

表7 生物指示剂培养结果

②结合表6和表7可以看到，T-07 ～T-10的F0值均达到了无菌的要求（F0≥15 min），且相应的生物指示剂的培养结果均合格。通过方差分析可得出，P值均大于0.05，证明各分布点的F0值无显著性差异。

不同装载模式下的温度热穿透

在欧盟关于最终灭菌制剂的法规中，过度杀灭被定义为“121℃下湿热灭菌15 min” [3] ，即F0≥15 min。统计3种装载模式下的热穿透F0值，如表8所示，可根据这些F0值选择最优的装载模式。

表8 不同装载模式下的温度热穿透F0值

应用统计学方法，对表8不同装载模式下的温度热穿透F0值进行分组控制图分析，结果详见图7。

结果分析：①对比装载模式1和装载模式2的F0值，可以看出，T-01和T-04的F0值最低，且两种模式的F0值相近；通过表7可以看出，两种模式下生物指示剂的培养结果均合格；说明对于竖立放置的1000 ml蓝盖瓶和500 ml蓝盖瓶来说，其放置位置对灭菌效果的F0值基本无影响。②通过图7，可以看出，相较于装载模式1和装载模式2，装载模式3的控制范围（上限UCL和下限LCL）有明显缩小，各分布点的数据更稳定，且均值上升，说明装载模式3的T-01和T-04的灭菌效果优于装载模式1和装载模式2，即对1000 ml蓝盖瓶和500 ml蓝盖瓶采取横放的放置方式对灭菌效果F0值有很大的改善。

原因分析：横放的放置方式，增大了蓝盖瓶与自下而上的蒸汽的接触面积，使蒸汽流通更顺畅，从而提高了温度和F0值。

Part

结论

通过以上实验，可以得出：在立式压力蒸汽灭菌器中进行湿热灭菌时，被灭菌物品的类型、放置方式（横放/竖立）等对灭菌效果的F0值有显著影响，而被灭菌物品的放置位置则基本无影响。具体来说，则有三点结论，如下所述。

结论一： 不同的装载模式，对灭菌腔内的温度热分布数据和F0值无显著影响。

结论二： 竖立放置的蓝盖瓶，其放置位置（放在第二层或第三层）对灭菌效果的F0值基本无影响。

结论三： 对于蓝盖瓶来说，采用横放的放置方式，其灭菌效果的F0值明显优于采用竖立的放置方式。

参考文献

[1] 马乐，张博，等.灭菌柜灭菌冷热点对灭菌有效性的影响[J]. 生物化工，2021，7（02）：109-112.

[2] 鲍方名. 药品微生物实验室高压蒸汽灭菌锅的规范化使用[J]. 化工与医药工程，2017，38(01)：45-47.

[3] 欧洲药品管理局.药品、活性物质、辅料和内包材的灭菌指南（2019版）[EB/OL].2019-10-01. https://www.ema.europa.eu/en/documents/scientific-guideline/guideline-sterilisation-medicinal-product-active-substance-excipient-primary-container_en.pdf.

END

撰稿人 | 吴乔林朱宇超

责任编辑 | 许飞

审核人 | 何发

本文吴乔林朱宇超均就职于苏州驾玉生物医药有限公司

特别策划 | 生物制药管罐系统CIP过程中的常见问题

随着生物技术的飞速进步，生物药品在疾病治疗中的地位日益突出，已成为医药产业的重要增长点。然而，生物药的工艺开发和生产过程极其复杂，涉及多个学科和技术领域，对工艺水平和生产能力都提出了很高的要求。在此背景下，深入探讨生物制药工艺与生产的关键技术、发展趋势和面临的挑战，对推动我国生物医药产业的创新发展具有重要意义。去年，珐成浩鑫特别设立了技术大讲堂这一学术品牌，主要聚焦生物制药，整合行业前沿理论与实操经验，搭建起知识与应用的高效转化桥梁，为生物制药产业升级注入强劲动力。值此2025年开年之际，PharmaTEC制药业联合PHARMAC珐成制药系统工程（上海）有限公司及其学术品牌珐成浩鑫技术大讲堂共同推出特别策划——《生物制药工艺与生产》专题，旨在为整个产业的高质量发展添砖加瓦。此次专题内容汇集了众多来自生物制药行业的资深专家，他们将分享对生物制药工艺与生产领域的深刻见解和前沿思考。他们从“鑫” 视角出发，分享对生物制药工艺与生产领域的深刻见解和前沿思考，力求工艺精益求精。专题内容多元、覆盖面广，涉及生物制药工艺与生产的众多关键领域，我们将陆续刊登专业文章与君共赏。

作者：黄思源、侯泽铭
特别策划 | 如何做好喷淋球覆盖测试？
数字化驱动合成生物学的未来：从研发到生产的智能化路径（上）
油浴仪测定生物指示剂菌种在氯化钠注射液中 D 值影响因素研究
浅谈生物制药计量
基于计算流体动力学技术的西林瓶灌装机充氮系统性能分析

装载模式对立式压力蒸汽灭菌器灭菌效果的影响研究

评论

热点文章