制药用水系统的消毒和灭菌

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1、制药用水系统的消毒和灭菌一、巴斯德消毒巴斯德灭菌（Pasteurization）是法国科学家巴斯德发明的灭菌法，因其对象主要是病源微生物及其他生长态菌，故又称巴氏消毒。巴氏消毒系指将饮料或其他食物（如牛奶或啤酒）加热到一定温度并持续一段时间，以杀死可能导致疾病、变质或不需要的发酵微生物的过程。它也可指射线杀菌法破坏某种食品（如鱼或蚌肉）内的大部分微生物以防止其变质的过程。对制药用水系统而言，巴氏消毒常指低温灭菌。经典的巴氏消毒主要使用在食品工业中对牛奶进行消毒处理，在杀灭牛奶中的结核菌的同时，保留了牛奶中对人体生长所需的维生素的蛋白质，使牛奶成为安全的营养品，将牛奶进行巴

2、氏消毒的程序与一般无菌产品的灭菌程序相仿，所不同的是温度较低，时间较长，通常先将牛奶加热到80℃，停留一定时间，进行消毒，完成消毒后，将其冷却至常温即成为消毒牛奶。所采用的设备为多效巴氏消毒器，以节约能源。在多效消毒器中，第一效是用已消毒好的热牛奶对待消毒的冷牛奶通过热交换器进行预热；第二效是将已预热待消毒的牛奶加热至80℃并停留一段时间，完成对牛奶的消毒；第三效是用水将一效已回收能量的消毒牛奶进一步冷却至常温，然后出消毒器。巴斯德消毒的另一个经常采用的重点部位是使用回路，即用80℃以上的热水循环1-2h，这种方法行之有效。采用这一消毒手段的纯化水系统，其微生物污染水平通

3、常能有效地控制在低于50CFU/ml的水平。由于巴氏消毒能有效地控制系统的内源性微生物污染。一个前处理能力较好的水系统，细菌内毒素则可控制在5EU/ml的水平。二、臭氧消毒在水处理系统中，水箱、交换柱以及各种过滤器、膜和管道，均会不断的滋生和繁殖细菌。消毒杀菌的方法虽然都提供了除去细菌和微生物的能力，但这些方法中没有哪一种能够在多级水处理系统中除去全部细菌及水溶性的有机污染。目前在高纯水系统中能连续去除细菌和病毒的最好方法是用臭氧。1905年起，臭氧就开始用于水处理。它较用氯处理水优越，能除去水中的卤化物。此方法在国内水系统中的应用仅处于起步阶段。在国外，这种消毒方式已非

4、常普遍，这是由于臭氧不会产生有害的残留物。使用臭氧消毒并在用水点前安装紫外灯减少臭氧残留，是制药用水系统、尤其是纯化水系统消毒的常用方法之一。（1）化学性质及功效臭氧（O3）是氧的同素异形体，它是一种具有特殊气味的淡蓝色气体。分子结构呈三角形，键角为116°，其密度是氧气的1.5倍，在水中的溶解度是氧气的10倍。臭氧是一种强氧化剂，它在水中的氧化还原电位为2.07V，仅次于氟（2.5V），其氧化能力高于氯（1.36V）和二氧化氯（1.5V），能破坏分解细菌的细胞壁，很快地扩散透进细胞内，氧化分解细菌内部氧化葡萄糖所必须的葡萄糖氧化酶等，也可以直接与细菌、病毒发生作用，破坏

5、细胞、核糖核酸（RNA），分解脱氧核糖核酸（DNA）、RNA、蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，使细菌的代谢和繁殖过程遭到破坏。细菌被臭氧杀死是由细胞膜的断裂所致，这一过程被称为细胞消散，是由于细胞质在水中被粉碎引起的，在消散的条件下细胞不可能再生。应当指出，与次氯酸类消毒剂不同，臭氧的杀菌能力不受PH值变化和氨的影响，其杀菌能力比氯大600-3000倍，它的灭菌、消毒作用几乎是瞬时发生的，在水中臭氧浓度0.3-2mg/L时，0.5-1min内就可以致死细菌。达到相同灭菌效果（如使大肠杆菌杀灭率达99%）所需臭氧水药剂量仅是氯的0.0048%。臭氧对酵母和寄生生物等也有

6、活性，例如可以用它去除以下类型的微生物和病毒。①病毒已经证明臭氧对病毒具有非常强的杀灭性，例如Poloi病毒在臭氧浓度为0.05-0.45mg/L时，2min就会失去活性。②孢囊在臭氧浓度为0.3mg/L下作用2.4min就被完全除掉。③孢子由于孢衣的保护，它比生长态菌的抗臭氧能力高出10-15倍。④真菌白色念珠菌（candidaalbicans）和青霉属菌（penicillium）能被杀灭。⑤寄生生物曼森氏血吸虫（schistosomamansoni）在3min后被杀灭。此外，臭氧还可以氧化、分解水中的污染物，在水处理中对除嗅味、脱色、杀菌、去除酚、氰、铁、锰和降低CO

7、D、BOD等都具有显著的效果。应当注意，虽然臭氧是强氧化剂，但其氧化能力是有选择性的，像乙醇这种易被氧化的物质却不容易和臭氧作用。（2）臭氧的发生及常用浓度臭氧的半衰期仅为30-60min。由于它不稳定、易分解，无法作为一般的产品贮存，因此需在现场制造。用空气制成臭氧的浓度一般为10-20mg/L，用氧气制成臭氧的浓度为20-40mg/L。含有1%-4%（质量比）臭氧的空气可用于水的消毒处理。产生臭氧的方法是用干燥空气或干燥氧气作原料，通过放电法制得。另一个生产的臭氧的方法是电解法，将水电解变成氧元素，然后使其中的自由氧变成臭