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1、1药粉臭氧灭菌的误区与对策宋丽丽 谷传动摘要：本文通过对臭氧灭菌的原理介绍，及臭氧灭菌柜、臭氧双锥混合灭菌机和臭氧中药粉气悬浮逆流接触动态灭菌机的对比分析，对臭氧在药粉灭菌应用中的优缺点、误区和对策进行了客观系统分析，旨在在 为厂家设备选型提供参考。主题词：臭氧 氧化性 混合 误区 对策 工艺 参数 选型一、全面认识臭氧臭氧，也称为“绿色化学品” 。臭氧分子(0 3)是由三个原子氧组成，它与二个原子氧组成氧分子(0 2)，仅是一个原子氧之差，但其性能却有很大的差异。0 3氧化还原电位高(2.07ev)，仅次于氟(2.87ev)，占氧化剂的第二位(次氯酸1.49ev;二氧化氯 1.50ev)。臭
2、氧是一种强氧化剂，对促进环境清洁有重大贡献。它不象氯气和铬酸等其它化学品，留下含毒残余物，需要清除和处理。臭氧在常温下能分解成一个氧分子(0 2)和一个氧原子(O)，二个氧原子即能合成一个氧分子。臭氧作用的化学过程只是产生氧化物和氧气。臭氧杀菌原理以氧化作用破坏微生物膜的结构实现杀菌作用。臭氧首先作用于细胞膜，使膜构成成份受损伤而导致新陈代谢障碍，臭氧继续渗透穿透膜而破坏膜内脂蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，导致细胞溶解、死亡。而臭氧杀灭病毒则认为氧化作用直接破坏其核糖核酸 RNA 或脱氧核糖核酸 DNA 物质而完成的。在我国的 GMP 验证年，对臭氧有一段全面的介绍：“科学研究表明，臭氧具有
3、强烈的杀菌作用。 ”“臭氧(0 3)的消毒原理是：臭氧在常温、常压下分子结构不稳定，很快自行分解成氧气(0 2)和单个氧原子(0)；后者具有很强的活性，对细菌有极强的氧化作用，臭氧氧化分解了细菌内部氧化葡萄糖所必须的酶，从而破坏其细胞膜，将它杀死，多余的氧原子则会自行重新结合成为普通氧分子 (02)，不存在任何有毒残留物，故称无污染消毒剂，它不但对各种细菌(包括肝炎病毒，大肠杆菌，绿浓杆菌及杂菌等)有极强的杀灭能力，而且对杀死霉菌也很有效。 ”另外，在我国卫生部 1991 年颁布的“消毒技术规范”中，对臭氧的杀菌作用，使用范围及使用方法都有明确的规定。其中，对臭氧的杀菌作用作了明确的肯定：“4
4、.12.2 杀菌作用：臭氧是一种广谱杀菌剂，可杀灭细菌繁体和芽胞，2病毒，真菌等，可破坏肉毒杆菌毒素。臭氧在水中的杀菌速度较氯快。 ”臭氧在药品生产中的应用是在近几年开始热起来，在空气净化，水处理等方面得到了广泛的应用，因为相关的技术和工艺因素，臭氧在药粉灭菌方面的应用才刚刚起步，在实际应用中由于技术、工艺、设备等原因，也出现了很多误区，并引起了个别使用厂家的误解，为了解除大家的疑虑，特就一些问题进行分析，为正确应用臭氧给大家一点参考。二、臭氧药粉灭菌的条件1、充分的接触臭氧虽然具有很强的灭菌效果，但它的穿透性比较差，远远比不上 60Co 和环氧乙烷，和蒸汽比起来也稍有逊色，所以接触充分是臭氧
5、灭菌的首要条件。如果没有一种很好的设备能保障药粉和臭氧的充分接触（混合） ，就不能保证臭氧灭菌的均匀性，会出现灭菌死角，给药品质量埋下隐患。2、适当的浓度臭氧的氧化性使之具有较强的灭菌效果，但事物总是两面的，强氧化性又会对易于氧化的物品有破坏，如对橡胶的氧化就非常严重。而有些药粉含有易氧化的成分，如蒽醌类、熊果酸等，如果浓度太高就会对他们破坏严重；但因为药粉的微生物含量一般都比较高，原生药材直接入药的药粉微生物甚至达到几百万每克，如此高的微生物含量用一般的臭氧浓度是奈何不了的，所以既能有效灭菌又不严重破坏有效成分，就必然对臭氧浓度的选用提到了很高的精度。3、恰当的时间臭氧灭菌是一个化学过程，它
6、需要一定的反应时间，理论上讲在浓度适当的前提下，延长灭菌时间有助于提高臭氧的灭菌效率；但臭氧灭菌的同时也是和易氧化成分发生氧化反应的过程，臭氧和药粉的接触时间越短，对药粉的化学成分破坏越小，这就对灭菌时间控制提出了较高的要求。只有结合适当的浓度，经过多次的实验才能合理确定灭菌的时间，否则会对药粉的化学成分有较大的破坏，在我们的针对性实验中曾发现臭氧对白术中目标成分熊果酸的破坏率高达 68%。4、较高的纯度由于臭氧制备技术和气源处理技术原因，传统的臭氧发生器会产生大量有毒的氮氧化物(NOx)，氮氧化物会和药粉中的某些化学成分反应，形成亚硝酸盐、硝酸盐等有害物质。所以用于药粉灭菌的臭氧发生器及气源
7、要严肃对待，否则会产生不良后果。三、臭氧药粉灭菌几种方式1、臭氧灭菌柜3该结构是在蒸汽灭菌柜的基础上，采用臭氧对药粉进行灭菌的尝试，其原理是把药粉铺在托盘中，放入柜内架子上，通入臭氧进行灭菌。该法不能解决臭氧药粉灭菌的首要条件，尽管有人不厌其烦的把托盘取出翻动药粉，但落后的设计思路仍保证不了臭氧和药粉的充分混合，不具有实际应用价值。2、臭氧双锥混合机该结构是把臭氧气体通入双锥或二维混合机中对药粉进行灭菌的尝试，其原理是把药粉加入混合机中，通入臭氧进行灭菌。该结构仍有很多问题，一方面因为臭氧浓度的分布不均匀，会因局部浓度过高而对药粉的目标成分和化学成分造成较大破坏；另一方面，药粉和臭氧在此结构下
8、很难达到理想的接触效果，存在灭菌死角。另外，灭菌时间过长（3-4 个小时）也存在很大的不足，一方面不适应药厂对灭菌工序上下道设备匹配，给生产调度带来很大难题；另一方面，因为臭氧是一种很强的氧化剂，长时间让臭氧和药粉接触，会带来臭氧对药粉的目标成分和化学成分造成很大破坏的不良后果。所以，这种简单的设计从理念上讲存在很多不科学之处，难以在生产中实际应用。3、臭氧中药粉气悬浮逆流接触动态灭菌机吸取上述设备的教训，郑州中仁工贸有限公司研制开发了臭氧中药粉气悬浮逆流接触动态灭菌机，该结构采用真空上料，然后经自动投料装置进入混合悬浮箱，利用气力混合器投加高纯度、高浓度臭氧，使药粉悬浮在混合悬浮箱内，经除尘
9、装置进行气粉分离，洁净的气体通过风管经风机进入气力混合器进行循环使用，从而达到消毒灭菌降解农药残留等目的，并可实现药粉的充分混合。这种设计思路非常符合臭氧药粉灭菌的充分混合条件，再加上和河南大学一起对工艺参数的立项研究，使该设备能充分满足臭氧药粉灭菌的条件。四、臭氧药粉灭菌的误区1、绝对的灭菌数字在我们工作中发现，有些药厂对药材前处理不重视，总是想最后通过 60Co辐照来解决问题，并且想让臭氧也达到 60Co 辐照的灭菌效果，从理论上讲，臭氧完全能达到把药粉处理到接近无菌状态，但对药粉的化学成分损失也是很大的。我们生产药品的目的应在疗效，而不是提供一种虽然无菌但没有疗效的药品。在最大限度的保持
10、有效成分的前提下，对微生物的灭菌达到或优于国家标准才是最好的选择，而不是盲目强调绝对的灭菌数字，犯丢西瓜捡芝麻的低级错误。 2、简单的设备组合有些生产厂家不愿做基础实验，随意的把臭氧与混合机、干燥机、烘箱、制粒机结合在一起，缺乏科学严谨的设计理念，最终也不能正常使用，给购买厂家4带来很大损失。3、随意的工艺参数只了解臭氧能灭菌，而不知道怎样用臭氧对药粉灭菌，重设备轻工艺，只顾灭菌效果而不考虑成分影响，给使用厂家的药效带来很大的负面影响，把人命关天的事当成了儿戏。4、盲目的节省成本有些生产厂家为了价格竞争，所配的臭氧不进行气源处理，有的甚至使用空气做气源，对有毒的氮氧化物(NOx)造成的严重后果
11、不管不问。五、臭氧中药粉气悬浮逆流接触动态灭菌机的介绍为了研究臭氧科学、高效、安全地应用于药粉灭菌，郑州中仁工贸有限公司和河南大学进行了河南省科技厅立项研究，历时三年，对臭氧药粉灭菌的工艺、参数、专用设备进行了研究开发，现已通过两项省级专家鉴定（登记号9412003Y0940 ；9412004Y0014）和一项专利（专利号：ZL 03 2 15735.5） 。为了使科学技术早日服务于实际生产，便于生产厂家设备选型，特把该机的技术原理、设备特点、主要参数介绍如下：1、技术原理：该机采用高纯度、高浓度臭氧作处理方法；以达到充分混合、气体循环利用为原则的气粉混合装置为主要处理手段；以封闭式、高效率的
12、真空上料装置为净化保障；以自动化控制与设备联动装置为现代化和大生产提供工艺保证。2、设备特点：灭菌效果好：经对 86 批次约 57 吨样品实验证明，细菌灭菌率平均为 95.17%，霉菌灭菌率平均为 95.40%。其中细菌灭菌率最高为 99.93%，最低灭菌率为92.89%；霉菌灭菌率最高为 100%，最低为 93.0%。其灭菌效率符合中药生产对入药原生药粉的微生物限度要求，而且效果稳定。投入小、运行成本低：仅为蒸汽的三分之一、 60Co 辐照的十分之一。设备投入小、占地少，无需其他配套设施，不需投入混合设备，设备寿命 15 年，蒸汽为 6 年。药物有效成分损失小：通过参数调整可以把药粉目标成分
13、的损失率控制在 7%以内。实验表明，和湿热、干热等方法相比，使用本方法处理对象的化学成分和目标成分的破坏率平均降低 15.62%。 与 GMP 认证密切相关：本机解决了中药加工中的“热”问题，可放在清洁空间，便于设备的连动，提高了中药加工的现代化，与 GMP 认证的要求一致。 能耗低：只消耗电能和少量水，比其它方式可大大节约能耗。5安全、环保：本机消毒彻底，无二次污染，消毒效果良好。处理后的尾气为O3，可自行分解为氧气，对环境无污染，对人体无害，彻底告别中药前处理车间噪音轰鸣、蒸汽弥漫的状况。方便、易操作：本机对药粉处理时为常温、干燥状态，处理后不需粉碎过筛，可直接入库。工序简易，易于操作，劳
14、动强度小，设备易于维护。多用途：本设备不但具有良好的灭菌效果，还能起到对农药残留降解的功效，在灭菌同时还能达到混合的目的，经过添置一些设备，尾气可进行空气净化或水处理。3、主要参数：型号 处理时间（分钟） 处理数量（Kg/批） 总功率（ Kw）外型尺寸（长宽高（m）YFX-10 20-40 10 4 1.80.62.5YFX -20 20-40 20 4.5 2.00.62.7YFX -50 20-40 50 5.5 2.51.13.7YFX -100 20-40 100 6.5 2.851.23.87YFX-120 20-40 120 8.5 2.851.23.87YFX -200 20-4
15、0 200 10 3.51.54.0参考资料：1 “臭氧在微生态研究中的应用。陈君胜等美国中华医药杂志5(1).1999。2 “臭氧消毒研究进展”王芳中国消毒学杂志1998；1 5(2).95。3 “氮氧化物污染来源”王黎华环境卫生学1986 第二版 P48。人民卫生出版社。注：该课题组主要研发人员卢鹏伟（执业药师，硕士在读） ，张启明（执业药师，硕士在读） ，何颖（执业药师）对本文的撰写做了大量工作，在此表示深深的谢意！另，特别感谢中国药科大学为该课题做出贡献的专家、学者们。作者简介：宋丽丽：女,河南大学药学院副院长、教授。通讯地址：开封市河南大学药学院475001。6谷传动：男,高级工程师。 通讯地址：国家（郑州）经济技术开发区创业中心450047。 电话： 13837162012E-mail:
