中药原生药粉的灭菌方法及其设备选型.pdf

1、机电信息2016 年第 29 期总第 491 期中药原生药粉的灭菌方法及其设备选型郭奕1李春娥1李光达2（1.吉林通化吉通药业有限公司，吉林 通化 134001；2.山东威高药业股份有限公司，山东 威海 264200）摘要：介绍了中药原生药粉的灭菌方法，对不同灭菌方法的性能进行了比较，阐述了不同灭菌设备的使用方法及设备灭菌性能的确认方法，为制药企业灵活选择灭菌方法及其设备提供参考。关键词：中药原生药粉；灭菌方法；灭菌设备；灭菌性能；确认方法0引言中药原生药粉灭菌是指用适当的物理或化学手段将中药原生药粉中活的微生物杀灭或除去的方法。在中成药的生产过程中，原生药粉的灭菌结果对成品能否符合质量要求关

2、系极大，故在原生药粉入药前，对微生物限度超标的原生药粉一定要采用合适的灭菌方式进行灭菌。中药原生药粉灭菌工艺的确定应综合考虑被灭菌原生药粉的性质、灭菌方法的有效性和经济性、灭菌后原生药粉的完整性和稳定性等因素，灭菌方法要经过验证后，才能交付正式使用。日常生产中，应对灭菌方法的运行情况进行监控，确认关键参数（如温度、压力、时间、湿度或灭菌气体浓度等）均在验证确定的范围内。此外，对灭菌方法还要定期进行再验证。目前常用的中药原生药粉灭菌方法有湿热灭菌法、干热灭菌法、臭氧灭菌法、微波干燥灭菌法、辐射灭菌法。由于中药材具有品种繁多、性质复杂、微生物含量差异大等特点，在选择灭菌方式时，要根据不同灭菌方式的

3、优缺点进行灵活选择，综合利用。1中药原生药粉的灭菌方法1.1湿热灭菌法湿热灭菌法是指将原生药粉置于灭菌柜内，利用高压饱和蒸汽使细菌原生质中蛋白质的成分变性和凝固以杀灭细菌的方法。该法灭菌能力强，是热力灭菌中最有效、应用最广泛的灭菌方法。湿热灭菌条件通常为“121、15 min”或“116、40 min”，也可采用其他适合该品种的温度和时间参数。在生产全过程中，应对原生药粉中污染的微生物严加监控，并采取措施防止耐热菌受污染，降低微生物污染水平，确保被灭菌原生药粉达到微生物限度。在采用湿热灭菌时，被灭菌原生药粉应有适当的装载方式，以保证灭菌的有效性和均一性。1.2干热灭菌法干热灭菌法是指将原生药粉

4、置于干热灭菌柜中，利用干热空气杀灭微生物的方法。该法适用于耐高温但不宜用湿热灭菌法灭菌的原生药粉的灭菌。干热灭菌条件一般为“115、90 min”，也可采用其他适合该品种的温度和时间参数。采用干热灭菌时，被灭菌药粉应有适当的装载方式，以保证灭菌的有效性和均一性。1.3臭氧灭菌法 1臭氧灭菌法是采用气悬浮臭氧逆流接触的灭菌方法杀灭原生药粉中的微生物，其在充有灭菌气体的灭菌室内进行。在灭菌室内，按设定程序及条件，使药粉呈流化悬浮状态，以高压放电法制备臭氧，并导入灭菌室内，使其同药粉逆流接触，进行灭菌处理。法规验证与装备Fagui Yanzheng yu ZhuangbeiZhuangbei Yin

5、gyong yu Yanjiu装备应用与研究9制药装备 2016 年 10 月 第 10 辑Zhuangbei Yingyong yu Yanjiu装备应用与研究装备应用与研究Zhuangbei Yingyong yu Yanjiu臭氧灭菌条件：臭氧浓度54 g/m3，灭菌时间40 min，气流速度40 Hz（变频器频率），气源氧气纯度85%，灭菌温度40，也可采用其他适合该品种的灭菌参数。该法适用于在臭氧中稳定的原生药粉灭菌，其无危害性残留物，不会对操作人员和环境造成危害。粉体气悬浮臭氧逆流接触灭菌法应用于中药粉的灭菌，特别适用于大生产流水线。随着臭氧灭菌技术的提升，将进一步提高含原生药粉的

6、中药制剂微生物限度的质量指标。臭氧灭菌法可常温、常压操作，对药物作用时间短，资源损耗低，符合环保要求。臭氧灭菌法的在线灭菌优势，对实现中药大生产过程的联动化操作和自动化控制具有重要意义。1.4微波干燥灭菌法微波干燥灭菌法基于原生药粉在高频率电磁场中被加热的原理，微波与药材摩擦产生高热，使蛋白质、核糖核酸和酶失活而达到灭菌的目的。通常微波是指频率在3.01023.0105MHz之间的电磁波。水可以强烈吸收微波，使极性分子转动，由于分子间的摩擦而生热，热是在被加热物质内部产生的，所以加热均匀，升温迅速。同时，微波能穿透到原生药粉的内部，可使原生药粉表里一致地加热。对原生药粉进行灭菌，灭菌后原生药粉

7、的含菌数比未经处理的样品减少99%，且干燥。经微波处理后的原生药粉，其有效成分基本上没有被破坏，一般灭菌时间为36 min。微波灭菌的效果优于传统干热灭菌，热转换效率高，节约能源，绿色环保，可实现自动控制及连续化生产。1.5辐射灭菌法辐射灭菌法是指将中药原生药粉置于适宜放射源辐射的射线或适宜的电子加速器发生的电子束中进行电离辐射而杀灭微生物的方法。辐射灭菌法以前最常用的是60Co-射线辐射灭菌，照射时间为24 h。现在市场上已经研发出了利用电子直线加速器产生高能电子速来照射药粉达到灭菌效果的先进设备，在使用时，它不会产生放射性元素，不会在辐照物品上残留感生放射性物质，对原料中的农药残留有很好的

8、降解作用，代表了我国辐照加工产业技术发展的重要方向。与钴-60源比较，电子直线加速器在相同的加工能力下，其运行成本低，工艺性质和产品质量好，辐照时间短，更具有发展优势。辐射灭菌法的辐射灭菌参数主要是辐射剂量（指灭菌物品的吸收剂量）。该剂量的制定应考虑灭菌物品的适应性及可能污染的微生物最大数量及最强抗辐射力，所使用的剂量事先应验证其有效性及安全性。常用的辐射灭菌吸收剂量为16 kGy。对原生药粉应尽可能采用低辐射剂量灭菌。灭菌前，应对被灭菌原生药粉微生物污染的数量和抗辐射强度进行测定，以评价灭菌过程赋予该灭菌物品的无菌保证水平。灭菌时，应采用适当的化学或物理方法对灭菌原生药粉吸收的辐射剂量进行监

9、控，以充分证实灭菌原生药粉吸收的剂量在规定的限度内。2中药原生药粉灭菌方法的性能比较 2中药原生药粉灭菌方法的性能比较如表1所示。3中药原生药粉的灭菌设备3.1湿热灭菌柜3.1.1结构组成湿热灭菌柜由主体、门（双扉机动门、安全联锁）、管路系统（控制阀门、辅助加热盘管、真空泵、10机电信息2016 年第 29 期总第 491 期Zhuangbei Yingyong yu Yanjiu装备应用与研究装备应用与研究Zhuangbei Yingyong yu Yanjiu过滤器、安全阀、疏水阀等专用阀件）、控制系统（PLC、触摸屏、打印机、记录仪及其他控制元件）、装饰罩、灭菌托盘等组成。湿热灭菌柜及其

10、内部结构如图1、图2所示。3.1.2操作方法在触摸屏上点击自动开门按钮，将装中药原生药粉的烘盘放入箱内，关闭箱门，启动PLC控制系统，设定脉动真空次数和时间、预热温度和时间、灭菌温度和时间、干燥温度和时间、室内压力参数，点击开始自动运行按钮，程序开始自动运行：预热、三次脉动真空、升温、灭菌、干燥、排汽，控制系统停止工作。湿热灭菌柜在中药原生药粉的灭菌操作中容易出现药粉吸湿过多而形成大量结块的问题。解决方案：在设备内部加装辅助加热盘管，位于托盘底部，在进蒸汽升温前对药粉预加热，通过提高药粉温度来减少升温过程中的热量交换需求，从而减少其吸湿量；在真空干燥过程中，通过其辅助加热功能，加快其中水分的挥

11、发。另外，通过三次真空排除冷空气的干扰和吸热，也能有效降低湿度。3.2电加热热风循环干燥灭菌烘箱3.2.1结构组成电加热热风循环干燥灭菌烘箱由主体、门、不表1中药原生药粉灭菌方法的性能比较项目湿热灭菌干热灭菌臭氧灭菌微波干燥灭菌辐射灭菌毒物残留无无无无无处理时间几十分钟几小时几十分钟几分钟电子束：瞬间钴-60：24 h处理方法批量式批量式批量式连续式电子束：连续式钴-60：批量灭菌条件高温、高湿高温常温、常湿高温常温、常湿，需专门辐照场所和辐射设施规模和处理量小小中大大灭菌后处理冷却冷却放置待分解冷却无限制范围含挥发成分的药材不适宜含糖类、挥发性成分、黏液质成分的药材不适宜含有易挥发成分的药材

12、不适宜含热敏成分、水量低的药材不适宜对大多数药材均适宜细菌灭菌率/%9910078959398829598100霉菌灭菌率/%1008510095978810099100图1湿热灭菌柜示意图图2湿热灭菌柜内部结构示意图11制药装备 2016 年 10 月 第 10 辑锈钢加热器、内循环风机、增压风机、高温高效过滤器、排湿风机及电动风门、控制系统（采用PLC与温控的联合控制模式，增加了过热报警措施）、灭菌托盘等组成。电加热热风循环干燥灭菌烘箱及其结构如图3、图4所示。3.2.2操作方法将装有中药原生药粉的烘盘放入箱内，关闭箱门，启动PLC控制系统，设定干燥灭菌温度和时间，内循环风机可同时或分别启

13、动工作、加热，干燥箱迅速升温。在内循环风机作用下，箱体内的温度迅速上升，在微调节板作用下均匀分布热量，箱体内的循环干燥空气吸收物料、物品表面的水分。当箱内的温度先到达排湿温度时，将自动打开排湿阀门和排湿电机，到达排湿时间后，关闭排湿电机和排湿阀门，箱内继续加热至干燥灭菌温度，保证了箱内物品的干燥灭菌效果。当干燥灭菌时间结束后，关闭加热系统，打开排湿阀门、排湿电机和水冷却电磁阀进行强制降温。箱内温度逐渐下降至停机温度，控制系统停止工作。3.3臭氧灭菌机3.3.1结构组成臭氧灭菌机由气粉混合装置、灭菌室、臭氧发生器、卸料卸压排气及尾气处理装置，高压风机、循环风管、空气过滤装置、真空上料装置等组成。

14、臭氧灭菌机及其系统如图5、图6所示。3.3.2操作方法利用真空上料将中药原生药粉吸入到粉体流化灭菌室内，启动高压风机，启动臭氧发生器，设定臭氧浓度为54 g/m3、气流速度为40 Hz、灭菌时间为40 min，系统开始运行，到达灭菌时间后，打开卸压排气阀门，利用真空出料装置出料。3.4微波干燥灭菌机3.4.1结构组成微波干燥灭菌机由微波加热腔体、微波发生器、微波抑制器、物料输送系统、控制与检测系统、排湿（排热）系统等组成。微波干燥灭菌机及其结构如图7、图8所示。3.4.2操作方法在控制系统的界面上，设置干燥灭菌温度、微波功率，输送带传输速度在06 m/min，系统开始运行，待干燥灭菌药粉上料、

15、平铺在输送带上，厚度不超过1.5 cm，系统开始自动干燥灭菌。图3热风循环干燥灭菌烘箱示意图图4热风循环干燥灭菌烘箱结构示意图Zhuangbei Yingyong yu Yanjiu装备应用与研究装备应用与研究Zhuangbei Yingyong yu Yanjiu12机电信息2016 年第 29 期总第 491 期3.5辐射设备3.5.1钴-60辐射系统3.5.1.1结构组成钴-60辐射系统（图9）由辐射室、辐照控制台、放射罐、放射源（图10）等组成。3.5.1.2操作方法把中药原生药粉摆放在辐射室内，关闭好屏蔽门，开启钴-60辐射灭菌机，照射时间为24 h，照射图6臭氧灭菌机系统示意图图5

16、臭氧灭菌机示意图图7微波干燥灭菌机示意图图8微波干燥灭菌机结构示意图Zhuangbei Yingyong yu Yanjiu装备应用与研究装备应用与研究Zhuangbei Yingyong yu Yanjiu13制药装备 2016 年 10 月 第 10 辑图11电子束常温灭菌机系统结构示意图图12电子束常温灭菌机灭菌示意图量为10 kGy。3.5.2电子束常温灭菌机系统3.5.2.1结构组成电子束常温灭菌机系统（图11）由电子枪、加速管、聚焦系统、扫描系统、调速管、脉冲调制器、真空系统、恒温水冷装置、物料传递系统、控制系统等组成。电子束常温灭菌机灭菌示意图如图12所示。3.5.2.2操作方法启动电子束常温灭菌机控制系统，设定照射量为2.5 kGy，在常温条件下，把需要辐照的中药原生药粉铺到传送带上，经过扫描窗口下方，原生药粉被高能电子束照射，有害细菌被瞬间杀灭，完成灭菌工作。4中药原生药粉的灭菌性能确认方法及生物指示剂种类4.1灭菌性能确认方法灭菌设备的灭菌性能确认方法通常有两种：（1）使用该工艺验证中的灭菌参数和该工艺验证中的相应原生药粉进行灭菌确认。灭菌后，只要该原生药粉的微生物