紫外线(UV)消毒技术在制药行业中的应用

紫外线(UV)消毒技术在制药行业中的应用
引言
紫外线(UV) 技术最初是用来确保城镇自来水的完全消毒。

自40 多年前该技术推出以来，现在已经应用于全球范围内许多行业包括制药企业的消毒、TOC（总有机碳的含量）降解、臭氧和氯胺分解以及生产工艺用水的余氯脱除。

水是制药过程中用量最大的物质，在更多严格标准的驱动及日益复杂工艺要求下消毒技术已被采用。

药品生产一般都是由几个工艺段组成，在不同阶段之间本身也可能遭至微生物污染，而紫外线消毒可以被用作为有效的保障，从而确保药品在各个工艺段之间不会发生变质。

紫外线安装典型阶段是在活性碳过滤器之后或RO 之前，或者将紫外消毒及TOC 降解系统设置于精处理单元。

活性碳过滤器后面加上合适紫外消毒系统或RO 处理单元之前装一个合适紫外线消毒系统将杀灭进水中99.9% 的细菌。

紫外消毒技术
紫外线消毒系统通常分为两种截然不同的类型：低压及中压。

低压系统紫外线输出单色光谱（254 纳米波长），而中压系统输出多色光谱紫外线（波长介于240 – 310 纳米之间）。

紫外线通过打断微生物脱氧核糖核酸(DNA)的腺嘌呤和硫胺分子，使其无法继续繁殖。

微生物因而可在不使用化学药品的情况下被杀死。

尽管254纳米是有效消毒波长，但脱氧核糖核酸能最有效地吸收的波长为265 纳米的紫外线（见图1）。

了解这些不同波长紫外线杀菌能力差异是设计具有杀菌效果好、效率高的紫外线消毒设备的基础。

总体来说，低压系统最好用于小流量、间歇性系统，而中压技术则更适合高流速水体消毒。

紫外线系统的安装
紫外设备可以安装在超纯水系统的各种位置（见图2）。

安装或改造现有管道和容器相对简单，可实现最低程度的生产扰动和最小的占地要求。

根据使用目的不同，唯一需要进行定期维护的工作是每12 个月更换一次紫外灯管，可由现场工作人员进行简单的操作即可完成。

一旦安装完毕，处理工厂就可以每天24 小时运作，无需停机对系统进行日常卫生维护和消毒。

波长在180纳米至400纳米之间的紫外光会产生光化学反应，分解游离氯，使其形成盐酸。

分解游离氯的峰值波长范围介于180到200纳米，而分解的氯化合物单、双和三氯胺）峰值波长范围为245纳米至365纳米。

单独通过紫外系统就能成功地分解达5ppm的氯胺和脱除达15ppm的游离氯。

脱氯所需的紫外线剂量取决于氯的总含量、游离氯与化合氯的比例、有机物的含量和目标浓度。

去除游离氯常用剂量要高于一般消毒剂量30,000 微瓦-秒每平方厘米(mw-s/cm2)15至30倍。

采用紫外线脱氯另一个重要的好处是可实现高效紫外线消毒，TOC降解并可提高整体水质。

安装紫外线系统后，不仅节省了成本，而且紫外线提供了高标准的脱氯效果，而且避免了所有化学物质或颗粒活性炭过滤器的缺点。

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结论
紫外线系统是一种重要的工艺工具，可以确保纯净水回路在最高微生物污染标准下运行。

其好处是多方面的安装容易，占地面积小；维修简便，可由现场工作人员进行；作为一种非化学处理方法，不会对产品的稳定性造成影响，且产品不会有意外的残留物、颜色和气味。