干热灭菌柜是利干热空气进行灭菌的常用设备，也叫热空气灭菌柜。干热空气灭菌是指使待灭菌物品在干燥空气中被加热, 用达到足以杀死细菌的温度的方法来灭菌。

       用于干热灭菌的物品必须是已经清洗干净而且不沾染有机物的, 待灭菌物品外面应有适宜的宽松包裹或装入封闭的金属容器内。待灭菌物品放入干热灭菌箱内时, 排列不可过于紧密。繁殖型细菌在100℃以上干热1 h可杀灭, 耐热性细菌芽胞在120℃以下长时间干热也不易死亡, 但在140℃以上杀菌效率急剧增强。

      在250℃, 45min的灭菌条件下, 采用干热灭菌法可以除去无菌药品生产中直接与药品接触的容器和内包材料中的热原物质。干热灭菌法使用的灭菌程序也应通过验证试验, 试验结果是灭菌后污染菌的存活概率应小于10^-12。

1 干热灭菌原理

        在干热灭菌过程中, 被灭菌物品上的细菌主要通过提高温度使细胞成份产生非特异性氧化而被破坏 (细胞固有的水份也起了重要作用) , 高温干热可使微生物的酶受热变性, 细胞内的核糖核酸破坏以及细胞膜受损伤而死亡。细胞被破坏的过程是可预测的和可靠的。

        干热灭菌是同时利用热传递的三种方式 (即对流、传导和辐射) 来处理被灭菌物。

        对流传热是指流体宏观运动而引起的热量传递过程, 流体的宏观运动可以是由温差引起的自然对流, 也可以是人为造成的强制流动。对流传热仅能发生在流体中, 运动着的流体起了载热作用。干热灭菌的对流给热是流体在流过固体或液体表面时与该表面所发生的热量交换。它是对流与导热联合作用的结果。干热灭菌柜利用对流给热的方法提高被灭菌物品的温度。在灭菌柜中, 通过加热元件以对流的方式将空气加热。由于被灭菌物品的温度比热空气温度低, 加热后的空气将热能又转移到被灭菌物品中, 完成了热量的传递, 达到灭菌的目的。因为空气比热容较低, 而被灭菌物品温度上升的快慢与各种物品的比热容有关, 故干热灭菌中对流作用只可能以较低的速度交换热量。

       热传导是由于物体内部分子微观运动的一种传热方式, 固体内部的热传导是由于相邻分子在碰撞时传递振动能的结果, 在气体中, 除上述原因以外, 连续而不规则的分子运动更是热传导的主要原因。此外, 热传导也可因物体内部自由电子的转移而发生。干热空气热传导即通过高温状态下分子的振动, 将热量传递给邻近处能量较低的分子, 被灭菌物品周围的空气将热量从高温物料传递至低温物料, 使分子中处于激发状态的电子互相碰撞, 从而提高了物体分子的能量水平, 致使被灭菌物品的温度升高。同样, 热传导的速度也和所涉及的物质有关, 因此尽管空气不是一种较好的热导体, 只要热空气与良好的热导体接触, 仍然可以产生快的热传导速度。

      干热灭菌工艺中, 较常应用的能量传递方式是辐射。辐射传递能量的原理是聚集大量能量光子, 占据着各种不同的能量级。光子像电磁波一样, 向着被灭菌物品运动, 将能量传递到被灭菌物品上时, 使其表面温度升高。固体和液体的热辐射只发生在物体的表面层内, 气体的热辐射深入到气体的内部。辐射既可以作为加热物品的单一能源, 也可以与对流、传导方式结合起来。

2 干热灭菌的特点和适用范围

       由于热空气的比热容小, 热传导率低, 故干热灭菌所需时间长, 被灭菌物品加热和冷却过程较长。由于辐射能量的大小与热流体和被加热物品的温度的四次方之差成正比, 因此, 温度越高, 加热速度越快, 灭菌时间越短。干热灭菌使用的温度条件较高, 不适用于橡胶制品, 塑料制品以及多数药品。

       由于灭菌物品的热原大都需要在高温下才能分解, 因此干热灭菌法被推荐作为一些物品灭菌和除热原的shou选方法。不同温度条件下, 干热灭菌与除热原的效果可由下式计算:

FH=∫t1t2t2t110 (T-To) /Zdt

式中FH—温度T0=170℃下的标准干热灭菌时间;干热灭菌时, Z值取20℃;去热原时, Z值取54℃。

3 干热灭菌在制药工业中的应用

       加热条件应根据灭菌物品的性质、灭菌器的结构及灭菌物品放置的位置来决定, 所需的温度与时间各国药典与资料上记载的都不同。如中国药典2000年版附录上规定注射用油150℃、1～2 h干热灭菌, 英国药典1993年版附录上规定为180℃、≥30 min, 160℃、≥2 h。磺胺等遇高热熔化或容易分解的药物, 应采用较低的温度和较长的时间灭菌。滑石粉等的干热灭菌, 一般采用140℃加热3 h以上。凡应用湿热方法灭菌无效的非水性物质或极粘稠的液体如甘油、液状石蜡、油类、油混悬液及脂肪类或易被湿热破坏的药物宜用本法灭菌。如为油类、油溶液、油混悬液、软膏基质或粉末灭菌, 应铺成薄层, 用160～170℃加热至少2 h以上。

      安瓿瓶洗涤后, 盛装无菌操作或低温灭菌的安瓿瓶需要用160～170℃, 2～4 h或350℃、15 min干热灭菌。大多采用电热红外线隧道或自动干燥灭菌机, 并附有局部层流装置。安瓿瓶经350℃、15 min干热灭菌, 能够达到灭菌和除热源的目的, 水针生产联动线中的安瓿烘干灭菌机行使此功能。近年来, 安瓿瓶干燥灭菌已广泛采用远红外加热技术, 一般在碳化硅电热板的辐射源表面涂上远红外涂料, 如氧化钛、氧化锆等氧化物, 便可辐射远红外线, 温度可达250～300℃, 它具有效率高、质量好、干燥速度快和节能等特点。

       西林瓶于160～170℃, 2～4 h干热灭菌后备用;若使用电热红外隧道式自动干燥灭菌机, 经350℃、15 min干燥灭菌后备用。

       无菌药品生产中耐高温工器具, 内包材, 管道250℃, 45 min干热灭菌后备用。

4 干热灭菌设备

干热灭菌常用的设备按加热方式可分为:以辐射加热为主的热辐射式干热灭菌机和以对流加热为主的热层流加热式干热灭菌柜。按使用方式把干热灭菌设备划分为连续式和间歇式[7]。

       从干热灭菌工艺上考虑, 典型的干热灭菌设备均由预热、灭菌、冷却等工艺过程组成。都设置有预热排湿 (这个措施可控制经洗涤灭菌后物品的含水量) , 高温灭菌 (这个过程控制热原物质和微生物) 、层流洁净空气保护下的冷却工艺 (将灭菌后物品冷却至室温) 等。一般来说, 辐射式干热灭菌设备的设计目标是去除3个对数单位的细菌内毒素;层流式干热灭菌设备的设计目标是去除5～6个对数单位的细菌内毒素。

       连续辐射式干热灭菌设备是利用辐射的热传递原理对被灭菌物进行灭菌。加热元件是远红外加热器。这种设备的预处理部分通常都安装有排风机, 以排除湿的灭菌物在预热阶段产生的大量水蒸汽。在灭菌过程结束后设有100级洁净度的空气冷却功能段, 以使灭菌物迅速冷却。利用传递带在灭菌段中经过的时间来对物品灭菌和去除热原的, 它适宜在大规模生产的情况下采用。

      续层流加热方式的干热灭菌设备与辐射式灭菌设备的区别在于加热方式为100级洁净空气, 并在灭菌物的受热区呈层流。这种设备灭菌后物品清洁程度高, 能适用于更高微生物控制要求。

      间歇式干热灭菌设备适用于小规模生产。设备所需的新鲜空气经过加热并经耐热的高温空气过滤器后形成干空气, 在加热风机的作用下形成均匀分布气流向灭菌腔室内传递, 热的干空气吸收灭菌物品表面水分, 通过排气通道排出。干空气在风机的作用下定向循环流动, 周而复始, 达到灭菌干燥的目的。

　　波兰POL-EKO生产的SR系类干热灭菌柜采用自然对流或强制对流的方式加热，并且配备了一些附加功能，可以更好的保护样品。 它们可以在上限250°C的温度下灭菌。
       产品特点：

• 4,3英寸，清晰的全彩触摸屏
• USB和LAN端口用于数据传输
• 可设置多段时间和温度参数的程序
• 循环功能多达255次或无穷
• 可调启动延迟功能
• 变温时间可设定
• 记录每个段的Max，Min和平均温度值
• 在温度或时间优先模式下运行
• 风扇速度控制范围为0…100%
• 温度传感器故障报警
• 允许用户进行温度校准
• 电源故障控制系统(恢复电源后程序继续)
• 声光报警
• 内部存储器，用于程序和数据存储
• 戴着手套操作
• 事件记录
• 用户手册可从控制器上直接下载

　　SR系列干热灭菌柜 适用于制药化工食品行业的西林瓶、安瓿瓶、铝瓶、金属及玻璃器皿件灭菌去热原和固体物料干热灭菌。