(圖文)臭氧在制藥行業的應用
發布時間:2021-01-20 08:57:40人氣：次
一:概述
新版GMP標準對制藥行業消毒滅菌提出了更高的要求。而臭氧作為消毒滅菌的新生力量，已被越來越多的制藥企業推崇使用，現在幾乎所有的制藥企業都有臭氧設備，而且臭氧在制藥行業的應用范圍也越來越廣，臭氧滅菌給制藥企業進行GMP驗證和接受國家GMP認證提供了強有力的技術支持。
在醫藥生產工藝中，對于無菌生產潔凈區域環境的微生物進行有效的控制，需要選擇適宜的消毒滅菌劑，殺滅潔凈環境內空氣中和浮在機械設備、模具、容器、建筑物表面上的細菌，以保持 “ 無菌藥品 ” 生產所必須的相應潔凈度環境（無菌室）。
二、臭氧在制藥廠的應用主要有幾個方面
1.GMP/HACCP車間及設備、器具表面的的殺菌消毒；
2.中央空調系統殺菌消毒；
3.更衣室和工作服殺菌消毒；
4.生產加工用水的殺菌凈化；
5.制備高濃度的臭氧消毒水對容器、管道殺菌消毒；
6. 制藥容器的消毒滅菌。
三、采取臭氧消毒滅菌方式在具有空調凈化系統
（簡稱 HVAC 系統） 控制的潔凈環境中的應用機理與優越性利用 HVAC 系統的循環風作為臭氧的載體，即將臭氧發生器生產的臭氧化氣體由HVAC 系統中凈化風機產生的壓力風源，擴散至所控制的整個潔凈區域，并且使空氣中臭氧濃度均勻，在潔凈區域的生產環境中不增加任何消毒設備，即可達到滅菌的目的，同時對 HVAC 系統起到殺滅細菌和霉菌的效果，實踐發現，該消毒滅菌方式還能對高效過濾器起到溶菌疏導作用，延長其使用壽命。
四、臭氧發生器在 HVAC 系統中的安裝方法
1.利用 HVAC 系統中凈化風機產生的壓力風源，擴散至所控制的整個潔凈區域，此安裝方法對新建、改建廠房均適用。
2. 對沒有 HVAC 系統的房間，可以把臭氧直接通到房間內，利用內循環，把臭氧擴散至整個房間，同樣可以達到消毒滅菌目的。
3.臭氧設備選擇方法利用 HVAC 系統集中投加時，臭氧發生器選用按以下方法計算：
首先計算實際臭氧消毒體積，實行體積由三部分組成 V=V1+V2+V3 ， V1 潔凈區空間體積， V2 空氣凈化系統體積， V3 循環時空氣損失體積，實際計算過程中 V3 等于循環系統總風量的 1.1% 。根據《消毒技術規范》的標準確定臭氧滅菌的投加量（ g/h ），對于空氣浮游菌，臭氧滅菌濃度為 4-8mg/m3 ，對物體表面沉降菌落，投加量為 20-30mg/m3. w=c*v/s w ：實際選用臭氧發生器的產量，單位為 g/h ； c ：單位體積投加量 v ：實際臭氧消毒體積； s ：臭氧衰退系數 0.4208 如工廠為空氣滅菌，潔凈室所需臭氧濃度定為 c=5ppm ，但事實上，潔凈區的消毒不僅是對空氣的消毒，實際上還包括物體表面的消毒，所以，我們的設計濃度 c 為 10ppm 。 工程技術叁數： 消毒面積 S=36*48=1728 m2 標高 H=2.6 m 送風量為 100000m3/h 根據工廠提供的工程參數 V1=S*H=1728*2.6=4492.8m3 V2 忽略不計 V3=100000*1.1%=1100m3 實際臭氧消毒體積 V=V1+V2+V3=4492.8+1100=5593m3 所需臭氧投加量 W=C*V/S =10*2*5593/0.4208 =266g/h 考慮管道及其它因素影響，選擇臭氧發生器的產量為 280g/h 。
五:臭氧投加方法
(一)生產車間、倉庫、材料間臭氧投加方法：
基本使用方法：需要結合中央空調使用時，將臭氧發生器輸出的臭氧通入空調的風道內，利用空調的風力將臭氧吹送到需要消毒的車間內；需要獨立使用時，采用“管道噴淋法”，將臭氧均勻投放到需要消毒的車間內。
1. 直接吹送法：適用于容積較小的車間
1.1將機器安裝在消毒間外通風干燥的地方。
1.2連接臭氧硅膠輸送管，管道出氣口應置于車間內2/3以上的高度，以便于臭氧彌漫于整個消毒間。20克以下為風冷臭氧發生器，通電直接使用；20克以上為風冷+水冷臭氧發生器，需要外接冷卻水。
1.3接通電源，調節定時器，機器會在工作完成后自動關機（水冷的機器需要打開冷卻水開關）。如下圖：
(二)中央空調投加法：
根據中央空調的工藝特點，可分為集中式集中空調系統、誘導器空調系統和風機盤管空調系統等方式。具體的臭氧投加消毒方式可以根據中央空調的不同類型，選擇相應的投加消毒方式 。利用中央空調送風設備 ，將臭氧發生器生產的臭氧氣體通過空調系統的送風設備（包括新風風機），擴散至所控制的整個區域，利用中央空調的空氣輸送管道，將臭氧氣體混合進入系統空氣內，同時利用內循環，使空氣中臭氧濃度均勻，通過與系統空氣的接觸混合，殺滅環境空氣內存在的細菌、傳染性病毒和微生物，提高環境空氣的質量，保證了生存在該換境內人員的身體健康。在要消毒區域的環境中不增加任何其他消毒設備，即可達到滅菌的目的，可以有效的殺滅各種病毒和病菌。實踐中發現，臭氧還能對高效過濾器起到溶菌疏導的作用，延長其使用臭命。在制藥行業的凈化系統中，一般應用臭氧滅菌一小時便可達到濃度要求，繼續保持1-1.5小時，即可得到機械設備和建筑物體表面沉降菌落徹底殺滅的作用，完全取代化學熏蒸法消毒。
臭氧發生器安裝位置有以下幾種方法：
（1）分體或移動式放在單獨房間內
（2）組裝在空調機組中
（3）在總送風管道內
（4）在總回風管道內
（5）單獨設置，只將排氣口插入送（回）風管道內
現在都采用第五種方式，它由一套臭氧發生器產生臭氧可同時供多個車間使用。流程如下：
空壓機-富氧機-臭氧發生器-空調總送風管-各凈化區。
臭氧發生器把產生的臭氧用尼龍管直接引到送風主管道中，利用HVAC系統中凈化風機產生的壓力風源，擴散至所控制的整個潔凈區域，此安裝方法對新建、改建廠房均適用。對沒有HVAC系統的房間，可以把臭氧直接通到房間內，利用內循環，把臭氧擴散至整個房間，同樣可以達到消毒滅菌目的
注:1,如需要使用不銹鋼管為臭氧輸送管路需另行加收費用。因為使用長度無法確定所以無法報價
2,設備用手動方式控制開啟或者關閉，可以配置一組定時開關
3,臭氧發生器工作時，中央空調一定要開啟，使臭氧能迅速擴展到各個空間進行殺菌
4,臭氧安裝在地面，有水源的地方，且靠近回風段風管。
(三)生產加工用水的殺菌凈化
典型的生產用水凈化流程為：源水-砂濾-活性炭濾-軟化器-離子交換-反滲透-儲罐。臭氧的投加安排在反滲透處理之后，常規的投加方法有：
1.傳統的曝氣法---曝氣頭、曝氣盤
運行方式---曝氣法是把臭氧發生器所產生的臭氧氣體通過管道通入到氧化塔或氧化池的底部，經曝氣頭、曝氣盤散發出微氣泡，氣泡在上升的過程中把臭氧溶解于水。采用曝氣法混合臭氧的效率一般為20-30%，其特點如下：
1.1氧化塔一般采用不銹鋼材質，并帶有兩個對開的視窗，以便觀察氣泡的大小和均勻程度。
1.2氧化塔帶有防倒流裝置，即臭氧氣體需繞氧化塔的頂部再進入塔底的鼓泡器，防止臭氧發生器停止工作后，氧化塔內的存水靠自壓進入臭氧發生器。
1.3氧化塔底部布氣，鼓泡器分布均勻，材料采用抗氧化的鈦材或剛玉，且鼓泡器過濾孔徑要小，以便產生微氣泡。
1.4氧化塔上端側部進水，下端側部出水，水自上而下流經氧化塔，與氣相的臭氧氣泡形成逆流，提高混合效率。
1.5氧化塔頂部留有溢流口，防止進出水量不平衡；底部留有排污口。
1.6中上部應裝有液位顯示，便于觀察氧化塔內的水位。
優點：方便、能耗較低。
缺點：噴頭堵塞時曝氣氣不均勻，氣液混合率低。
2.文丘里射流混合法
運行方式---射流法是在射流器內的氣腔在高速水流作用下形成負壓，吸進臭氧氣體，高速水流再把臭氧氣體粉碎，形成微氣泡而與水充分接觸混合。采用射流法混合臭氧的效率一般為25-40%。
采用射流法進行氣液混合應注意的問題如下：
2.1射流器進水與出水段需要較高的壓差，大都不低于0.2 Mpa，一般在射流器前裝有增壓泵。
2.2射流器的進氣段要有非常可靠的防倒流措施，一般要設有雙重或三重保護裝置。
2.3射流器的出水不可直接灌裝，雖然有可能水溶濃度達到規定的數值，但反應時間太短，影響殺菌效果。
2.4射流器最好的應用方式是和反應罐連用，增壓泵從反應罐下部一側進水供給射流器，射流器的出水從反應罐的下側的切面方向再進入反應灌，循環投加臭氧，且水流帶有臭氧氣泡在反應罐內螺旋式上升，增加了混合效率。
2.5射流器和增壓泵要根據發生器的出氣量和系統水壓而定，選擇氧氣源的臭氧發生器因臭氧濃度高、出氣量小，可減少射流器和增壓泵的投資，安裝方法如下圖：
優點：投資少，混合好，接觸時間短，經射流混合器后臭氧在水中的臭氧濃度可為曝氣法的數倍。
3.氣液混合泵
混合泵一般為渦流式，在泵內形成負壓，吸氣口吸入氣體（或液體），并通過多個葉輪的攪拌可以進行氣-液、液-液混合。采用混合泵溶解臭氧的效率較高，一般在40-70%。
采用混合泵進行氣液混合應注意的問題如下：
3.1氣-液比例在1：9時，混合泵的混合效率最佳。
3.2混合泵的實際出水量為額定出水量與吸氣量之差，當增加混合泵的吸氣量時，泵的出水量相應減少。
3.3混合泵安裝時進水與出水段要加調節閥和壓力表，以便調節出最佳吸氣量。
3.4混合泵出水后需加排氣罐或反應罐，以便排出溶于水的微氣泡。
3.5混合泵不宜接在主路中，這樣混合泵承擔供水和混合兩種責任，難以同時保證兩種效果。
六:各種機型投加
1、中央空調內置型臭氧機：將臭氧發生器安置在中央空調送風道或回風道內部，利用空調的風力將臭氧發生器產生的臭氧輸送到需要消毒的車間內。這種臭氧發生器使用簡單，臭氧氣體也能方便地投送到需要消毒的車間內。（但由于是安置在空調風道內，所以發生故障時，不易察覺，取出維修時也不方便。同時，臭氧氣體可能會對鍍鋅鐵板制做的風道、空調馬達、銅制零部件、電子元件、橡膠密封件等產生一定的氧化和腐蝕作用。）
2、中央空調外置型臭氧機：將臭氧發生器產生的臭氧通過管路送入中央空調送風道或回風道內，利用空調的風力將臭氧輸送到需要消毒的車間內。和內置型臭氧發生器相比，這種臭氧發生器僅僅是維修和維護方便了，但依然存在臭氧氣體可能損壞空調系統配件的缺點。
3、壁掛式臭氧機：將臭氧發生器懸掛在車間外墻壁的高處，通過臭氧發生器上硅膠管連接將臭氧氣體吹送到車間。（這種臭氧發生器由于結構、體積等方面的限制，實際吹送臭氧的距離很近，通常不會超過3米，無法對車間的遠處消毒，當車間面積較大時，需要安裝多臺才能達到消毒效果。）
4、移動式臭氧機：臭氧比空氣重，對對車間消毒時，通常是從高處投放臭氧，并且要求盡量將臭氧投放到車間的每個角落。將臭氧發生器放在車間外，通過臭氧發生器上硅膠管連接將臭氧氣體吹送到車間。
5、管道噴淋型臭氧機：在需要消毒的車間天花上或墻壁高處，安裝直徑和長度合適的PVC管，在PVC管上定向開數量合適的臭氧噴孔，將臭氧發生器產生的臭氧氣體充入PVC管內，通過臭氧噴孔將臭氧均勻噴灑到車間內。
七:臭氧消毒滅菌在醫藥制藥工業方面的特點：
1：高效徹底：臭氧具有非常強的廣譜殺菌效果在相對密閉的環境下，擴散均勻，包容性好，克服了紫外線殺菌存在諸多死角的固有缺點，可達到全方位、快速、高效的消毒滅菌目的。
2:操作方便：根據消毒滅菌的要求和空間體積，確定臭氧發生器的型號和臭氧發生量，并可以通過驗證檢查細菌數來確定滅菌時間。
3:性能穩定壽命長.臭氧產生啟動電壓、工作電壓低，降低熱趨勢態，可保持性能長期穩定。
4:高潔凈性.應用臭氧作消毒滅菌劑，停機30分鐘后，剩余臭氧即可漸漸自行分解還原為氧，無消毒殘留物，不會造成二次污染，同時還可以改善空氣的質量，優化工作環境。所以臭氧被贊譽為“綠色消毒劑”。
5:對各種醫療實驗設備無不良影響.臭氧對空氣中的浮游菌滅活所需臭氧的濃度很低，一般只需要2~4ppm，對物體表面沉降菌落（代替傳統的化學熏蒸大消毒）只需要10~15ppm左右。空氣中臭氧濃度只有10-15百萬分之一，是化學熏蒸濃度的500分子一。由于滅菌過程時間短，正確使用不足以構成對物體腐蝕的條件，這也是大家特別關心的。
6:適用于種類防爆環境中.臭氧發生器產生出高濃度的臭氧氣體，可充入防爆環境以及具有防爆要求的容器、管道及設備中進行消毒滅菌，安全高效。
7:使用經濟：以空氣為原料，工作能耗低，運行費用低，經濟效益好。
八:臭氧與醫藥行業其它消毒產品相比有特殊的優越性
1、臭氧和醫藥行業常用消毒劑相比： 殺菌能力高于甲醛、二氧化硫、高錳酸鉀用氯制劑等消毒劑； 殺菌后剩余的臭氧會自行分解為氧氣，不產生殘留造成污染，這一點是任何化學消毒劑所無法比擬的。
2、 臭氧殺菌與紫外線照射殺菌相比同樣具有特殊的優越性： 臭氧到處滲透，沒有死角。紫外線只有照射到物體表面且達到一定的照射強度標準才有殺菌效果。食品車間一般比較高大，致使紫外線照射強度遠遠不夠，特別是距離遠，照射產生很大死角，如加工案板下部等。臭氧為氣體，滲透性強，擴散性好，濃度均勻，沒有死角； 殺菌速度快。紫外線照射殺菌需要較長的作用時間，一般要照射6小時以上，而符合標準濃度的臭氧只需開機1小時以上；
3、高濕度下殺菌效果更好。 紫外線照射殺菌在環境相對濕度達到60%以上時，消毒效果急劇下降，濕度達到80%以上時反可誘使細菌復活。臭氧則相反，濕度越高，殺菌效果越好。這是由于高濕度下細胞膜膨脹變薄，其組織容易被臭氧破壞，這一特性對于食品行業中普遍存在的高濕環境特別適合；
4、有低濃度保潔功能。紫外線照射時生產人員必須離開現場，照射完成后無法用低功率的紫外線照射保潔；臭氧消毒時生產人員必須離開現場，消毒完成后可以調低臭氧發生量，用符合國家衛生標準的低濃度臭氧繼續保持生產車間的空氣清潔。
九:制藥廠各車間的消毒凈化要求
制藥廠生物潔凈室為了保持室內環境,除了要保持空氣含塵濃度外,還要對微生物和細菌的數量進行控制.如果不加以控制,它們就會在潔凈室內進行繁殖,對生物制品造成嚴重的污染. <藥品生產質量生產規范>(GMP)中指出:潔凈室應定期消毒.臭氧消毒是最有效\最常用的一種方法.
1.容器的消毒滅菌
生物制藥的生物反應器、發酵罐 、乙醇儲罐等，傳統的消毒方法都是用酒精浸泡，可想而知，酒精的用量是多大。況且，需要的時間長，操作也比較復雜，時間也長。如果用臭氧消毒，特別方便，具體操作為下：將高濃度的臭氧直接打入管道容器，保持臭氧尾氣有一定的濃度，就可以達到消毒滅菌的要求。因為是對管道容器進行內表層的消毒，所以臭氧濃度用的高一點，我們的設計濃度大于50ppm。
2.中央空調凈化系統對潔凈區的消毒
在制藥廠，一般來說，潔凈區面積較大，多用中央空調凈化系統完成對各潔凈區的凈化消毒。傳統的消毒方法是用甲醛熏蒸，如上所述，甲醛熏蒸的弊病不少，用臭氧消毒來代替是一個好方法。其方法是將臭氧發生器直接放在空調凈化系統的風道中，稱為內置臭氧發生器。臭氧隨著風道的氣流，送入各潔凈區，對潔凈區進行消毒滅菌，剩余臭氧吸入回風口，由中央空調帶走。
也可以將臭氧發生器放在中央空調風口的外面，將臭氧打入中央空調的風道中，然后被送入各潔凈室，稱為外置式臭氧發生器。外置式臭氧發生器安裝檢修方便，但制造成本要高一點。兩種方法消毒效果都是一樣的。按照衛生部消毒規范的要求，對空氣消毒的臭氧濃度是5ppm，但事實上，潔凈區的消毒不僅是對空氣的消毒，實際上還包括了對物體表面的消毒，所以，我們設計的濃度為10ppm。
3.空間的消毒滅菌
對于中央空調凈化系統以外的潔凈室，或需要滅菌的其他房間則需單獨進行滅菌處理。方法是選用臭氧發生器，直接安裝在該房間內。根據需要設定消毒時間，消毒結束便自動關機，所以使用非常方便。
對于有潔凈度要求的房間，機內裝有過濾器，使臭氧發生器具有自潔功能。臭氧濃度按10-20ppm設計。按房間空間體積的大小選型使用。只要滿足臭氧濃度的要求，就可以達到消毒滅菌的目的。比用化學試劑對房間的熏蒸要省事得多
物品的表面消毒滅菌
4.物品的表面消毒滅菌
在藥品生產過程中，常常要對原材料，工器具，包裝物等進行表面消毒，常常使用消毒柜，傳遞窗等。傳統的方法是用紫外線消毒。問題主要是在消毒不徹底，所以，若使用在諸如傳遞窗等要求不高的場合是可以的。但遠不如臭氧的效果好。能用臭氧發生器做成的消毒柜在制藥廠是深受歡迎的。只要不怕臭氧腐蝕的東西都可以放在柜內進行消毒。臭氧濃度可以設計的高一點。可以取得10ppm以上。
5.水的消毒滅菌
在制藥廠用水的地方較多，有醫藥用水，消毒用水，清洗用水及飲用水等區別。根據不同的水質要求，采用不同的工藝流程，消毒工藝則用一般的臭氧水處理方法即可達到滿意的效果。
十：制藥行業生產流程
藥品生產對環境的潔凈等級要求與藥品的品種、劑型和生產特點有關。常見藥品生產的典型工藝流程及環境區域劃分如圖1至圖9。
十一: 臭氧在制藥行業使用中的注意事項
臭氧發生器用于制藥行業的加工車間和類似場所的空氣滅菌和物體表面滅菌。臭氧發生器按安裝形式可分為：移動式、壁掛式、手提式、箱式等。臭氧發生器在制藥廠GMP車間和HVAC系統配套使用時，通常分為內置式和外置式兩種。使用臭氧發生器制取臭氧的機器稱為臭氧發生器，這里臭氧作為消毒劑使用。那么在使用臭氧發生器時應該注意什么呢？
1、 對人員的影響
理論研究把人員接觸臭氧的濃度和時間關系劃成幾個區，無癥狀刺激區、有癥狀區、暫時性損害區等。無癥狀區的研究比效成熟，有癥狀區和暫時性損害區研究較少，損害區僅為理論推導。無癥狀區是人員離開臭氧存在的地方，回到自然環境下，所產生的反應會很快消失而沒有損害。無癥狀區可歸納如下:
a、 嗅覺靈敏的人在0.01ppm即可察覺，一般的人在0.02ppm可嗅到，嗅覺遲 鈍的人在0.1 ppm，時也會明顯感覺到。這種濃度對人員完全無害，且使人有所新鮮感。一般森林地區即可達0.1ppm，海邊達0.05ppm。某些城市在夏天陽光充足時，濃度可達0.03-0.1ppm。我國衛生部1979年制定的《工業衛生標準》中規定，臭氧的安全標準為0.15ppm。美國標準規定，人員可在0.1ppm濃度下，工作8小時。國際臭氧協會標準規定。應用臭氧的專業室內，在0.1ppm濃度下，允許工作10小時。
b、引起人員一定反應的濃度為0.5-1ppm，允許接觸時間在1.5小時以內。時 間長了會感到口干等不適。
c、濃度在1-4ppm會引起人員咳嗽，允許接觸時間為1小時。
d、濃度在4-10ppm會引起強烈咳嗽，允許接觸時間為20分鐘。
另有一些資料指導，臭氧濃度在0.098-0.98ppm的環境下，人接觸1小時，會出現心悶、心痛、肺活量減少等癥狀。在5.13-9.70ppm下，人體會出現全身疼痛、麻痹，并導致肺水腫。
在冷庫中應用臭氧，應與人員隔絕。要安排好臭氧和生發器的開機時間與人 員入庫操作時間。不使人員在較高的濃度下，較長時間的接觸臭氧。
2、 對材料的影響
雖然臭氧是一強氧化劑，但在制藥業中實踐證明，應用臭氧消毒沒有發現設備、裝置受損明顯的情況
3.保證臭氧發生器氣體的干燥
由于O2的電離是用高壓放電，因此必須絕對保證氣體的干燥，否則會燒毀放電管。每次停機時間超過一周，重新開機必須先吹掃系統1~2小時，絕對不可以使水回流到發生器、干燥機，亦不可使濕空氣進入發生器。
4、保證水冷型臭氧發生器冷卻水的正常供應
冷卻水對于臭氧發生器的正常運行十分重要，適宜的冷卻水不僅影響O3的產量，而且是發生器正常運行的必備條件。
5.臭氧發生器使用時必須時刻注意安全
臭氧用作原料氣時，由于其有助燃并加速燃燒的特性，因此如果通風不好、設備內部或外部管線泄漏、或打開含氧系統都可能使氧濃度上升至危險的水平。氧濃度升高增加了火警危險。為此，特別禁止明火，不準使用油布，與氧接觸設備不要與油和黃油接觸.
6.臭氧發生器日常注意事項
①、機器設施務必放置在無油污、空氣清潔、干燥的地方職業,以延伸機器設施應用壽命。
②、應用時務必輕拿輕放，不能亂扔亂放。
③、機器設施用于水處理，臭氧輸出口務必接上止回閥。，（注：止回閥分正反，在沒接止回閥前檢驗有臭氧輸出，再接上止回閥，如沒臭氧就證實止回閥接方向接反)；避免回水進去機內，損壞機器。
④、禁止將臭氧發生器放在消毒區內 ，為了機器的壽命安全，設施應有獨自工作區，再用硅膠管將臭氧氣體輸送到消毒或化學反應區。
⑤、機器設施務必天天檢驗保護；如發覺異樣要馬上關機，查明理由、處理好后再用。
⑥、應用前機器設施務必優良接地，以防雷電。無須時優秀拔除電源插頭.
⑦、依據消毒環境、應用請求，準確選購臭氧產生器。
⑧、機器設施若長光陰無須務必將機內、機外殼清理清潔，放置通風干燥的地方。避免受潮破壞。
⑨、為了避免機器受潮和更好的保護設施，每星期打開《氣泵開關》或《氣控開關》；關掉《濃度調和》或《臭氧開關》工作三小時以上，以整潔機內水氣。
⑩、實踐證實，使用臭氧消毒防霉多年，不曾發覺設施、裝置資料受損的景況
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