压力蒸汽灭菌工艺的控制与验证

制药生产中的压力蒸汽灭菌

灭菌关乎控制，而非仅仅是加热

如果您在制药生产中操作压力蒸汽灭菌器（高压灭菌器），则需要依靠压力蒸汽灭菌工艺来消除微生物并保护产品质量。这种方法也称为高压灭菌器灭菌工艺，利用饱和蒸汽灭菌将热量高效传递给设备、组件和生产材料。当蒸汽在较冷的表面冷凝时，会释放潜热，通过不可逆的蛋白质变性破坏微生物。

由于其可靠性和高效性，湿热灭菌仍然是制药生产中应用最广泛的灭菌方法之一。然而，实现可靠的灭菌不仅仅是运行一个周期。为了确保结果的一致性，您必须在整个过程中控制并记录灭菌器内部的状况。

成功的灭菌取决于温度以外的更多因素

可靠的压力蒸汽灭菌工艺取决于多个参数的协同作用。温度至关重要，但它只是方程式的一部分。时间、压力、蒸汽质量、空气排除以及蒸汽与负载的妥善接触都会影响是否达到灭菌条件。即使是微小的偏差也会损害无菌保证、产品质量和监管合规性。这就是为什么在制药环境中，压力蒸汽灭菌验证和妥善的压力蒸汽灭菌器确认 (IQ/OQ/PQ) 至关重要。为了证明您的灭菌周期运行可靠，您必须监测整个腔体内的关键参数，并以结构化且可追溯的方式记录结果。

压力蒸汽灭菌工艺的工作原理

可靠灭菌需要受控条件：压力蒸汽灭菌工艺的有效性取决于对几个关键参数的控制。

最关键的参数包括：

• 时间
• 温度
• 压力
• 蒸汽质量和水分
• 空气排除
• 干燥

这些参数中的每一个都会影响灭菌周期是否达到所需的无菌保证水平。

时间与温度驱动灭菌效果：微生物在暴露于热源时不会立即被破坏。灭菌效果取决于在特定的暴露时间内维持确定的温度。时间与温度之间的关系决定了工艺的杀灭力。

对于许多湿热灭菌周期，通常经过验证的条件包括：

• 121 °C，持续约 15 分钟
• 134 °C，持续约 3 分钟

湿热灭菌利用压力下的饱和蒸汽有效破坏医疗器械和设备上的微生物。标准灭菌周期旨在对高耐受性细菌芽孢（包括嗜热脂肪地芽孢杆菌）实现 6-log 减少，从而达到 10⁻⁶ 的无菌保证水平 (SAL)。如果经过妥善验证，这两种组合都能实现所需的微生物减少。基于这种关系，在进行压力蒸汽灭菌验证时，准确的温度测量至关重要。

压力确认饱和蒸汽状态：在压力蒸汽灭菌器中，压力与温度紧密相关。测量这两个参数有助于确认腔体内含有饱和蒸汽，这是灭菌过程中高效热传递所必需的。通过将测量温度与根据腔体压力推导出的理论温度进行比较，您可以验证是否存在妥善的饱和蒸汽条件。如果腔体内残留空气或不凝性气体，灭菌效果可能会降低。

蒸汽质量决定热传递：有效的灭菌需要高质量的饱和蒸汽。当蒸汽在表面冷凝时，会释放大量的热能。这种热传递会破坏微生物并确保可靠的灭菌。如果蒸汽变得过热或含有过多的不凝性气体，热传递效率就会降低，负载的所有区域可能无法达到灭菌条件。因此，保持妥善的蒸汽质量对于可靠的饱和蒸汽灭菌至关重要。

蒸汽接触确保完全灭菌：为了实现灭菌，蒸汽必须与负载的所有表面直接接触。如果蒸汽无法到达某些区域，这些表面可能无法获得足够的热暴露。妥善的负载配置、腔体设计和气流管理有助于确保蒸汽完全渗透。一致的装载模式还能提高验证研究期间压力蒸汽灭菌工艺的可重复性。

空气排除实现蒸汽渗透：空气是成功灭菌的最大障碍之一。腔体或负载内部的气袋会阻止蒸汽接触受污染的表面。因此，大多数现代压力蒸汽灭菌器在灭菌开始前使用真空脉冲。这些真空循环可排除腔体内的空气，并允许饱和蒸汽渗透整个负载。常规测试（如 Bowie Dick 测试）可帮助您验证真空性能和空气排除功能是否正常。

干燥防止二次污染：灭菌完成后，负载必须在离开腔体前进行妥善干燥。残留的水分会导致周围环境中的微生物污染已灭菌的材料。因此，大多数灭菌周期都包括真空干燥阶段，以去除残留的冷凝水，并确保材料在稳定的状态下离开灭菌器。

压力蒸汽灭菌工艺的测量与控制

提供灭菌的记录证明

在制药生产中，灭菌必须经过论证，而非假设。为了证明压力蒸汽灭菌工艺始终能达到所需条件，您必须在整个灭菌周期内测量关键参数。这通常涉及在腔体和负载内的多个位置测量温度和压力。这样做有助于您识别冷点、检测偏差，并确认灭菌器各处均达到了灭菌条件。

常规验证测试也支持可靠的工艺控制。例如，Bowie Dick 测试可验证真空灭菌器是否能有效排除空气并允许妥善的蒸汽渗透。监测与常规测试共同为压力蒸汽灭菌验证提供了所需的记录证据。

压力蒸汽灭菌器确认 (IQ/OQ/PQ)

确认保证高压灭菌器性能

在压力蒸汽灭菌器用于受监管的制药生产之前，必须经过确定的压力蒸汽灭菌器确认程序。确认活动可证实设备已正确安装、在确定的限值内运行，并在常规运行期间始终保持灭菌性能。

• 安装确认 (IQ)：安装确认验证压力蒸汽灭菌器（高压灭菌器）是否已根据制造商规范和设施要求进行安装。这包括验证公用设施、仪表和系统配置。
• 运行确认 (OQ)：运行确认证实灭菌器在其确定的工艺参数内运行。OQ 期间的测试验证了系统能够在整个腔体内达到并维持所需的温度、压力和周期条件。

• 性能确认 (PQ)：性能确认证明灭菌器能够可靠地灭菌具有代表性的生产负载。在 PQ 期间，验证运行确认了整个腔体和负载配置均达到了灭菌条件。在验证研究前后对温度传感器进行校准有助于确保测量精度和可追溯性。

使用正确的验证设备

精确测量实现可靠验证

成功的压力蒸汽灭菌验证取决于对整个灭菌器工艺条件的精确测量。建议使用无线数据记录仪执行必要的确认工作，因为有线验证系统设置时间较长且存在泄漏风险。数据记录仪也更容易根据腔体尺寸进行扩展。您可以将它们放置在负载各处的不同架子上以及排水口和内部传感器等关键点，而无需连接额外的电缆。

两种方案均可提供实时数据以及报告和记录所需的软件，从而帮助您证明合规性。可靠的验证设备有助于记录高压灭菌器灭菌工艺的性能并支持监管合规。

Ellab 提供的方案

灭菌验证集成解决方案

验证压力蒸汽灭菌工艺需要可靠的测量技术、结构化的数据分析和资深的验证专业知识。Ellab 提供旨在支持压力蒸汽灭菌器确认和压力蒸汽灭菌验证的集成解决方案，同时简化验证工作流程。

TrackSense® 无线数据记录仪

Ellab 的 TrackSense® 无线数据记录仪在灭菌验证研究期间提供高精度的温度和压力测量。其紧凑的设计允许您将其放置在整个灭菌器腔体和负载中，帮助您识别温度分布并验证灭菌条件。

ValSuite® 验证软件

ValSuite® 软件支持灭菌验证的结构化数据收集、分析和报告。该平台符合 FDA 21 CFR Part 11 标准，包括自动分析、可定制的报告模板（如 DIN EN 285、DIN EN 17665 或 DIN EN 13060 报告）以及空气泄漏报告和集成校准工具，有助于确保传感器精度。这些功能有助于生成可供审计的文档并支持高效的验证工作流程。

SteriSense® 电子 Bowie Dick 测试

对于空气排除性能的常规验证，SteriSense® 提供了一种电子 Bowie Dick 测试解决方案。该系统使用工艺挑战测试装置 (PCD)，旨在模拟真空灭菌器内部的蒸汽渗透条件。这实现了对空气排除能力的客观且可重复的验证。该设备符合 EN ISO 11140-4 标准，旨在支持高效的常规测试，且周期之间无需较长的冷却时间。

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