隧道灭菌干燥机验证标准的探讨-楚天

隧道式灭菌干燥机验证标准的探讨
摘要：针对隧道式灭菌干燥机在进行验证时遇到的一些问题和使用干热灭菌公式时的一些误解；以及对隧道烘箱行业标准、GMP 验证标准和中国药典三个现行标准规范的不同一性进行探讨、分析，并提出自己的看法。

关键词：干热灭菌、除热原、验证
1.概述
药品热力灭菌主要分干热灭菌和湿热灭菌，前者可应用于干热灭菌柜与隧道式灭菌干燥机隧道（以下简称“隧道烘箱”）；后者可应用于蒸汽灭菌柜。

在很多情况下灭菌过程的最终目的是除热原，隧道烘箱就是一种连续式的干热灭菌除热原系统。

隧道烘箱的设计制造质量的好坏与灭菌除热原效果的优劣，主要采用温度验证等方式来进行，包括新产品鉴定前的质量性能测试或用户使用前的设备GMP 验证。

因此，有一个明确的、统一的质量验证标准是必不可缺的。

2.干热灭菌验证标准现状
(1)对于隧道烘箱的灭菌除热原效果的验证（测试）方法：1995年行业标准规定采用实测法，即350℃下灭菌时间不得少于5min ；1997年修改后的行业标准又规定为300℃下灭菌时间不得少于4min （现行的行业标准JB20002.3-2004《安瓿隧道式灭菌干燥机》）。

(2)《中国药典》（2000版和2005版，附录ⅩⅦ灭菌法）则规定：“干热灭菌条件一般为160～170℃×120min 以上或250℃×45min 以上，也可采用其他温度和时间参数”。

(3)实际在GMP 验证时，又是根据《药品生产验证指南》采用验证仪随机连续测试温度，再用公式进行计算验证，合格标准为F 0≥1000。

3.问题的提出
(1)验证标准、行业标准和中国药典三者的标准指标不统一，导致新产品检验、药厂GMP 认证和产品验证执行各自的标准体系，各行其是；
(2)对干热灭菌验证计算公式是各取样点F Hi 值(每一温度段所求得的当量灭菌时间)在相应温度区间内的累加，还是取ΣF Hi 平均值？这二方法会导致了个别验证结果与实际出入较大。

(3)在实际验证时怎样判别标准取标准灭菌时间F 0≥1000的合理性？以及安瓿灭菌除热原和抗生素瓶灭菌除热原F 0值的差异性？
4.对干热灭菌验证标准的探讨
众所周知，隧道烘箱采用的干热灭菌验证基本公式为：
F H = ∫t2t1 10（T-T0）/Z
dt ≥ F 0 (1)
式中：F 0——标准灭菌时间（min ），F H ——当量灭菌时间（min ），T 0——标准灭菌温度（℃），T
——灭菌温度（℃），t ——灭菌时间（min ），Z ——灭菌温度系数。

T 0为170℃；灭菌温度系数Z 在干热灭菌时取20℃，在去热原时取54℃。

公式 (1)的意义是：在170℃——最高温度——170℃区间内对各取样点的停留时间进行积分，各取样点的结果取最小值。

对公式 (1)本身的正确性是不容置疑的，但在实际使用时，标准样本参数的不确定性导致了操作过程中的偏差，产生了以下几个误区，笔者想与大家探讨。

4.1干热灭菌验证标准对比
我们将三个标准值：300℃×4min 、250℃×45min 和F 0≥1000分别代入公式(1)得： (1)将300℃×4min 代入公式(1)，得：
F 0 = ∫t2t1 10（T-T0）/Z dt =10（T-170）/54│t2t1 =10（T-170）/54（t2－t1） =10（300-170）/54
×4=1022.04 式中：△t = t2－t1=4min
(2)将250℃×45min 代入公式(1)，得：
F 0 = ∫t2t1 10（T-T0）/Z dt =10（T-170）/54│t2t1 =10（T-170）/54△t =10（250-170）/54
×45=1363.62 式中：△t =t2－t1=45min
(3)将F 0≥1000代入公式(1)，得： F H = ∫t o 10（T-170）/54
dt ≥1000 在公式左边对t 积分得： 10
（T-170）/54
│t2
t1≥1000
(10（T-170）/54
)·(t2－t1) ≥1000
△t = (t2－t1)≥1000/10（250-170）/54
求得：1)当灭菌温度T = 250 ℃时，△t = (t2－t1) = 33min ；2)当灭菌温度T = 300 ℃时，△t = (t2－t1) = 3.91min ；
(4)将F 0≥1363.62代入公式(1)，得：
F H = ∫t o 10（T-170）/54
dt ≥1363.62 在公式左边对t 积分得： 10
（T-170）/54
│t2
t1≥1363.62
(10（T-170）/54
)·(t2－t1) ≥1363.62
△t = (t2－t1)≥1363.62/10（300-170）/54
求得：当灭菌温度T = 300 ℃时，△t = (t2－t1) = 3.91min (4)标准对比汇总
由此换算出三个标准相对应的标准指标进行汇总，详见(表1)
4.2对干热灭菌验证标准的探讨
从(表1)中我们可以看到行业标准和验证标准基本接近，但大大低于中国药典所规定的标准指标。

从标准的执行角度来说，应该是验证标准≥行业标准≥中国药典。

而目前这种标准指标倒挂的现象，笔者认为，肯定有其存在的必要性，故将其作一探讨。

(1)根据公式(1)F H = ∫t2t1 10（T- T0）/Z
dt ，这是一个分段积分，一般验证仪是以10—30秒为一个时间分段区间。

下面是以假定瓶子在灭菌烘箱内各温度段的停留时间各为 1 min ，算出每一个温度
段的当量灭菌时间F Hi ，见(表2)：
1)根据公式性质，F H 应为每一温度段F Hi 的总和，即 F H = ΣF Hi = 734.15 min （i =1，2……13），而不应视为ΣF Hi 的平均值F H = （ΣF Hi ）/ n = 56.47 min （n =13）。

其中：F Hi ——每一温度段所求得的当量灭菌时间（min ）；
此前，个别验证在实际操作中误将F H 当作平均值来对待，这显然是错误的。

2)从170℃升温到250℃, 8分钟升温的累积当量灭菌时间仅为133.68min ；而从250℃升温到300℃，6分钟升温的累积当量灭菌时间要达到600.47min 。

也就是说，当量灭菌时间取决于温度的高低和停留的时间。

(2)《中国药典》（附录ⅩⅦ灭菌法）中又规定 “250℃×45min 的干热灭菌也可以除去无菌产品包装容器及有关生产灌装用具中的热原物质”。

同时，《药品生产验证指南》中介绍“USP ⅩⅩⅢ版规定用于玻璃器皿除热原的系统必须保证其暴露（灭菌）温度和时间为250℃≥30 min ”的规定。

也就是说，干热灭菌用作除热原时公式(1)又可写为：
F H = ∫t o 10（T-170）/54
dt ≥F 0 (2) 由公式(2)左边对t 积分得： 10
（T-170）/54
│t
o ≥F 0
(10（T-170）/54
)·(t-0) ≥F 0
t ≥F 0/10（T-170）/54
(3)
由公式(3)求得：以250℃30 min 和250℃45 min 为标准灭菌时间的各温度T （℃）下的等效灭菌时间t 0，见(表3)。

从表3可知：250℃灭菌30 min 与300℃灭菌3.56 min 等效，250℃灭菌45min 与300℃灭菌5.34 min 等效。

这个结果与JB20002.3-2004《安瓿隧道式灭菌干燥机》行业标准中“灭菌温度不低于300℃，时间不得低于4 min ” 的规定基本相吻合。

(3)现行的行业标准JB20002.3-2004《安瓿隧道式灭菌干燥机》起始于1995年，当初规定“350℃下灭菌时间不得少于5min ”，1997年修改后的行业标准又规定为“300℃下灭菌时间不得少于4min ”。

这是因为考虑到该标准的适用范围为安瓿隧道式灭菌干燥机，安瓿瓶壁厚相对较薄，热穿透性相对较好，内外温差相对较小。

然而，《中国药典》规定 “250℃×45min 的干热灭菌也可以除去无菌产品包装容器及有关生产灌装用具中的热原物质”，这是一个总体概念，没有区分被灭菌物体的大小、形状和重量。

我们的标准没有像德国BOSCH 公司做的那样细，即根据被灭菌物体的大小、形状和重量（主要是重量）来决定当量灭菌时间的大小。

5.结论
(1)隧道烘箱用于安瓿灭菌除热原应符合F 0＞250℃33 min(F 0 = 1000) 的规定表达比较确切，而且标准值也相对统一。

当然，采用行业标准中的表达形式：“在300℃下灭菌时间不低于4 min ”也未尝不可。

(2)建议隧道烘箱用于“去除粉针分装与冻干生产用玻璃仪器中及有关生产灌装用具中的热原物质”的必须符合《中国药典》，即F 0＞250℃45 min 的规定或300℃灭菌去热原时间不低于5.34min 。

(3)如果隧道烘箱温度达不到300℃，则可以参照(表3)提供的各温度段的相应灭菌时间来操作，但灭菌去热原温度不得低于170℃。

(4)由于行业标准300℃取的是静态温度，无法反映器皿在隧道烘箱内的温度变化。

故建议采用公式(1)F H = ∫t2t1 10（T-T0）/Z
dt 更精确，更直观。

不过公式(1)中：T 0应为170℃，灭菌温度系数Z 在干热灭菌时取20℃，在灭菌去热原时取54℃，积分时间段一般取10—30秒。

参考资料： 1. 《中华人民共和国药典》（2005版）国家药典委员会编纂。

2. 《药品生产验证指南》叶瑛瑛主编，中国医药科技出版社（1996.4）。

3. JB20002.3-2004《安瓿隧道式灭菌干燥机》林筱华起草，中国计划出版社（200
4.05）。