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臭氧消毒效果验证方法


     “制药厂中央空调净化内置式臭氧消毒系统已经到了需要更新升级的时候了!”臭氧产业联合会主任、清华大学的李汉忠高工日前在接受记者采访时指出,近十几年来,由于臭氧设备厂家进行恶性价格竞争,造成产品性能下降,并且在制药企业已经得到广泛应用的内置式臭氧消毒设备存在维护及检测困难等诸多问题,因此,设备更新换代,以及规范使用及验证等,已经成为制药业臭氧消毒技术应用领域的迫切需要解决的关键问题。李汉忠高工表示,面对这些迫切的问题,臭氧产业联合会将不遗余力地与制药企业开展合作,为其提供技术支撑。

内置式设备问题突出

    据了解,自上世纪90年代制药工业实施GMP认证以来,臭氧技术开始进入制药厂空气净化消毒领域。江苏省的镇江康尔臭氧企业是先行者,他们与相关设计部门合作,首先开发了用于中央空调HVAC系统的消毒净化用内置式臭氧设备,并开创了在供气管道上装设“发生器接头体”的改装模式,解决了系统与空间消毒的难题。但是,由于臭氧设备的技术含量低,20世纪90年代末期新生了一大批小型臭氧生产企业。他们与净化企业向制药厂推广低价的中央空调净化系统用内置式臭氧设备,由此导致产品指标无法检测、性能降低快等严重问题。

    人工产生臭氧的方法有光化学法、电化学法、电晕放电法等。工业应用的臭氧设备绝大多数是能耗最低的电晕放电技术方法,即含氧气体在交变高压电场下产生电晕放电,O2分解聚合成O3。

    李汉忠高工告诉记者,对于空气净化系统和空间的消毒,要求合理配置一定规格的臭氧发生器。目前在制药厂HVAC中央空调供风系统中安装的发生器有内置式和外置式两种。目前普遍应用的内置式臭氧系统存在的问题主要有三点:一是臭氧发生元件均为沿面放电型,大多采用充惰性气体的玻璃管网式沿面放电臭氧管。这种臭氧器件在国外被称作臭氧灯,国外生产的此类发生器一般被安装在食品冷藏船上用以食品防霉保鲜。我国上世纪80年代开始生产此类器件,但是由于工艺不严格,存在臭氧发生能力衰减快的缺点,使用后臭氧发生量会越来越少,消毒效果很差,使用寿命短。但是,由于其生产简单、价格低廉,所以制药厂空气消毒设备的生产厂家仍以此进行低价竞争。二是内置式发生器无气源,靠管道送风带走臭氧,臭氧量发生变动因素很难测定,厂家也只是估算其产量,设计参数很难保证。三是由于湿度和尘埃的影响,使臭氧发生量加剧降低,并容易造成打火引燃过滤器等材料,从而引发事故。这种发生器的维护和修理也很困难。

■外置式发生器较为完善

    据李汉忠高工先容,外置式臭氧发生器是标准型发生器产品,符合国家相关行业标准要求。该发生器配置气源干燥净化系统、臭氧发生室、冷却系统、电源与控制保护系统等,因此稳定、安全。其臭氧发生量可准确测定。在使用中,可将标准型发生器放在空调机房内,臭氧随输出管被引入主供风道,随供风通入各消毒空间,从而达到特定的消毒效果。发生器的控制系统可以与空调机组连接协调工作,其还可带多个空调机组,利用电磁阀分时控制,各空调机组分时工作。李汉忠高工强调,虽然外置式发生器的价格比内置式要高得多,但其可靠的性能、稳定的消毒效果和较长的使用寿命,对满足制药过程的杀菌要求是完全必要的。

■精确量化臭氧需要量是难点

    据李汉忠高工先容,制药厂利用中央空调系统进行空气净化消毒处理,其臭氧需要量包括充填空调送风管道容积和车间空间容积的臭氧量、正压泄露量和自然分解量。到目前为止,由于臭氧的半衰期难以确定、中央空调新风补充量变动大等原因,需要的臭氧量难以精确量化。目前,可参考国外食品加工车间消毒的推荐量和国内制药企业的经验,按Q0=2.5×C0×V计算臭氧产量(其中Q0为需要的臭氧发生量,单位为克/小时;C0为空间消毒要求的臭氧浓度,单位为毫克/立方米;V是车间空间容积与送风管道容积之和,单位为立方米)。

■控制关键参数

    臭氧发生器投入使用后应确定消毒工艺参数:臭氧浓度、消毒时间、温度、湿度。日常运行中应定期监测臭氧浓度。臭氧空气消毒的主要参数为浓度(C)和作用时间(t),消毒效果K=Ct。环境条件为温度和湿度。李汉忠高工告诉记者,在消毒时间与温度、湿度大致相同的条件下,臭氧浓度与消毒杀菌效果存在对应关系。过去由于没有合适的仪器和缺乏手段,供应厂商与用户都很少检测现场空间臭氧浓度。很多使用单位都直接采细菌样化验来确定消毒效果,不合格时也难以找出确切的原因。现在测定臭氧浓度的方法很多,在现场检测空间臭氧浓度的便携式仪器有一种为新西兰aeroQUAL企业的臭氧监测仪,其可适时指示浓度值,又有接口可在线绘出过程曲线。臭氧发生器在验收时应检测其臭氧浓度与产量,确定是否合格。

    据先容,实际应用表明,在常温条件下,相对湿度(RH)在70%以上消毒效果较好。对于净化条件很好的制药企业的HVAC供气系统,在常温和RH70%条件下,10毫克/立方米的臭氧浓度和60分钟的消毒时间,可达到万级洁净度对消毒的要求。对百级标准要求可以提高臭氧浓度或延长消毒时间。

■效果检测应避免有机物影响

    在采访中,李汉忠高工特别强调,由于臭氧以其氧化性能杀灭微生物,因此,其杀菌效果的检测与验证与其他消毒剂有所区别,在实际操作中应予以注意。例如空气中细菌采样有空气撞击式采样法和平皿沉降法,技术人员都应在消毒前后各采几组样,以确定杀菌率与存在细菌数。其中以撞击式采样为好,而用平皿采样时应在停止送风后进行。

值得讨论的是,目前制药业通用的消毒效果验证方法都是将试验菌种的菌悬液直接涂复在培盖基上,再作效果验证。对此,李汉忠高工指出,由于细菌实际已被培养基有机物浸润,消毒时臭氧首先与有机物接触发生氧化反应而被快速消耗,因此其与细菌接触氧化的作用大大降低,这是造成检测结果不十分满意的主要原因。对此,将试验菌种制成生理盐水菌悬液(不加干扰剂),直接喷雾在实验空间或注入平皿,在平皿内使其均匀扩散成液膜,然后进行臭氧杀菌,通过培养检测杀菌效果并确定其相对应的臭氧浓度和消毒时间。这种方法可以避免有机物对杀菌效果的影响。

 

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