干熱滅菌柜是利干熱空氣進行滅菌的常用設備，也叫熱空氣滅菌柜。干熱空氣滅菌是指使待滅菌物品在干燥空氣中被加熱, 用達到足以殺死細菌的溫度的方法來滅菌。

       用于干熱滅菌的物品必須是已經清洗干凈而且不沾染有機物的, 待滅菌物品外面應有適宜的寬松包裹或裝入封閉的金屬容器內。待滅菌物品放入干熱滅菌箱內時, 排列不可過于緊密。繁殖型細菌在100℃以上干熱1 h可殺滅, 耐熱性細菌芽胞在120℃以下長時間干熱也不易死亡, 但在140℃以上殺菌效率急劇增強。

      在250℃, 45min的滅菌條件下, 采用干熱滅菌法可以除去無菌藥品生產中直接與藥品接觸的容器和內包材料中的熱原物質。干熱滅菌法使用的滅菌程序也應通過驗證試驗, 試驗結果是滅菌后污染菌的存活概率應小于10^-12。

1 干熱滅菌原理

        在干熱滅菌過程中, 被滅菌物品上的細菌主要通過提高溫度使細胞成份產生非特異性氧化而被破壞 (細胞固有的水份也起了重要作用) , 高溫干熱可使微生物的酶受熱變性, 細胞內的核糖核酸破壞以及細胞膜受損傷而死亡。細胞被破壞的過程是可預測的和可靠的。

        干熱滅菌是同時利用熱傳遞的三種方式 (即對流、傳導和輻射) 來處理被滅菌物。

        對流傳熱是指流體宏觀運動而引起的熱量傳遞過程, 流體的宏觀運動可以是由溫差引起的自然對流, 也可以是人為造成的強制流動。對流傳熱僅能發生在流體中, 運動著的流體起了載熱作用。干熱滅菌的對流給熱是流體在流過固體或液體表面時與該表面所發生的熱量交換。它是對流與導熱聯合作用的結果。干熱滅菌柜利用對流給熱的方法提高被滅菌物品的溫度。在滅菌柜中, 通過加熱元件以對流的方式將空氣加熱。由于被滅菌物品的溫度比熱空氣溫度低, 加熱后的空氣將熱能又轉移到被滅菌物品中, 完成了熱量的傳遞, 達到滅菌的目的。因為空氣比熱容較低, 而被滅菌物品溫度上升的快慢與各種物品的比熱容有關, 故干熱滅菌中對流作用只可能以較低的速度交換熱量。

       熱傳導是由于物體內部分子微觀運動的一種傳熱方式, 固體內部的熱傳導是由于相鄰分子在碰撞時傳遞振動能的結果, 在氣體中, 除上述原因以外, 連續而不規則的分子運動更是熱傳導的主要原因。此外, 熱傳導也可因物體內部自由電子的轉移而發生。干熱空氣熱傳導即通過高溫狀態下分子的振動, 將熱量傳遞給鄰近處能量較低的分子, 被滅菌物品周圍的空氣將熱量從高溫物料傳遞至低溫物料, 使分子中處于激發狀態的電子互相碰撞, 從而提高了物體分子的能量水平, 致使被滅菌物品的溫度升高。同樣, 熱傳導的速度也和所涉及的物質有關, 因此盡管空氣不是一種較好的熱導體, 只要熱空氣與良好的熱導體接觸, 仍然可以產生快的熱傳導速度。

      干熱滅菌工藝中, 較常應用的能量傳遞方式是輻射。輻射傳遞能量的原理是聚集大量能量光子, 占據著各種不同的能量級。光子像電磁波一樣, 向著被滅菌物品運動, 將能量傳遞到被滅菌物品上時, 使其表面溫度升高。固體和液體的熱輻射只發生在物體的表面層內, 氣體的熱輻射深入到氣體的內部。輻射既可以作為加熱物品的單一能源, 也可以與對流、傳導方式結合起來。

2 干熱滅菌的特點和適用范圍

       由于熱空氣的比熱容小, 熱傳導率低, 故干熱滅菌所需時間長, 被滅菌物品加熱和冷卻過程較長。由于輻射能量的大小與熱流體和被加熱物品的溫度的四次方之差成正比, 因此, 溫度越高, 加熱速度越快, 滅菌時間越短。干熱滅菌使用的溫度條件較高, 不適用于橡膠制品, 塑料制品以及多數藥品。

       由于滅菌物品的熱原大都需要在高溫下才能分解, 因此干熱滅菌法被推薦作為一些物品滅菌和除熱原的shou選方法。不同溫度條件下, 干熱滅菌與除熱原的效果可由下式計算:

FH=∫t1t2t2t110 (T-To) /Zdt

式中FH—溫度T0=170℃下的標準干熱滅菌時間;干熱滅菌時, Z值取20℃;去熱原時, Z值取54℃。

3 干熱滅菌在制藥工業中的應用

       加熱條件應根據滅菌物品的性質、滅菌器的結構及滅菌物品放置的位置來決定, 所需的溫度與時間各國藥典與資料上記載的都不同。如中國藥典2000年版附錄上規定注射用油150℃、1～2 h干熱滅菌, 英國藥典1993年版附錄上規定為180℃、≥30 min, 160℃、≥2 h。磺胺等遇高熱熔化或容易分解的藥物, 應采用較低的溫度和較長的時間滅菌。滑石粉等的干熱滅菌, 一般采用140℃加熱3 h以上。凡應用濕熱方法滅菌無效的非水性物質或極粘稠的液體如甘油、液狀石蠟、油類、油混懸液及脂肪類或易被濕熱破壞的藥物宜用本法滅菌。如為油類、油溶液、油混懸液、軟膏基質或粉末滅菌, 應鋪成薄層, 用160～170℃加熱至少2 h以上。

      安瓿瓶洗滌后, 盛裝無菌操作或低溫滅菌的安瓿瓶需要用160～170℃, 2～4 h或350℃、15 min干熱滅菌。大多采用電熱紅外線隧道或自動干燥滅菌機, 并附有局部層流裝置。安瓿瓶經350℃、15 min干熱滅菌, 能夠達到滅菌和除熱源的目的, 水針生產聯動線中的安瓿烘干滅菌機行使此功能。近年來, 安瓿瓶干燥滅菌已廣泛采用遠紅外加熱技術, 一般在碳化硅電熱板的輻射源表面涂上遠紅外涂料, 如氧化鈦、氧化鋯等氧化物, 便可輻射遠紅外線, 溫度可達250～300℃, 它具有效率高、質量好、干燥速度快和節能等特點。

       西林瓶于160～170℃, 2～4 h干熱滅菌后備用;若使用電熱紅外隧道式自動干燥滅菌機, 經350℃、15 min干燥滅菌后備用。

       無菌藥品生產中耐高溫工器具, 內包材, 管道250℃, 45 min干熱滅菌后備用。

4 干熱滅菌設備

干熱滅菌常用的設備按加熱方式可分為:以輻射加熱為主的熱輻射式干熱滅菌機和以對流加熱為主的熱層流加熱式干熱滅菌柜。按使用方式把干熱滅菌設備劃分為連續式和間歇式[7]。

       從干熱滅菌工藝上考慮, 典型的干熱滅菌設備均由預熱、滅菌、冷卻等工藝過程組成。都設置有預熱排濕 (這個措施可控制經洗滌滅菌后物品的含水量) , 高溫滅菌 (這個過程控制熱原物質和微生物) 、層流潔凈空氣保護下的冷卻工藝 (將滅菌后物品冷卻至室溫) 等。一般來說, 輻射式干熱滅菌設備的設計目標是去除3個對數單位的細菌內毒素;層流式干熱滅菌設備的設計目標是去除5～6個對數單位的細菌內毒素。

       連續輻射式干熱滅菌設備是利用輻射的熱傳遞原理對被滅菌物進行滅菌。加熱元件是遠紅外加熱器。這種設備的預處理部分通常都安裝有排風機, 以排除濕的滅菌物在預熱階段產生的大量水蒸汽。在滅菌過程結束后設有100級潔凈度的空氣冷卻功能段, 以使滅菌物迅速冷卻。利用傳遞帶在滅菌段中經過的時間來對物品滅菌和去除熱原的, 它適宜在大規模生產的情況下采用。

      續層流加熱方式的干熱滅菌設備與輻射式滅菌設備的區別在于加熱方式為100級潔凈空氣, 并在滅菌物的受熱區呈層流。這種設備滅菌后物品清潔程度高, 能適用于更高微生物控制要求。

      間歇式干熱滅菌設備適用于小規模生產。設備所需的新鮮空氣經過加熱并經耐熱的高溫空氣過濾器后形成干空氣, 在加熱風機的作用下形成均勻分布氣流向滅菌腔室內傳遞, 熱的干空氣吸收滅菌物品表面水分, 通過排氣通道排出。干空氣在風機的作用下定向循環流動, 周而復始, 達到滅菌干燥的目的。

　　波蘭POL-EKO生產的SR系類干熱滅菌柜采用自然對流或強制對流的方式加熱，并且配備了一些附加功能，可以更好的保護樣品。 它們可以在上限250°C的溫度下滅菌。
       產品特點：

• 4,3英寸，清晰的全彩觸摸屏
• USB和LAN端口用于數據傳輸
• 可設置多段時間和溫度參數的程序
• 循環功能多達255次或無窮
• 可調啟動延遲功能
• 變溫時間可設定
• 記錄每個段的Max，Min和平均溫度值
• 在溫度或時間優先模式下運行
• 風扇速度控制范圍為0…100%
• 溫度傳感器故障報警
• 允許用戶進行溫度校準
• 電源故障控制系統(恢復電源后程序繼續)
• 聲光報警
• 內部存儲器，用于程序和數據存儲
• 戴著手套操作
• 事件記錄
• 用戶手冊可從控制器上直接下載

　　SR系列干熱滅菌柜 適用于制藥化工食品行業的西林瓶、安瓿瓶、鋁瓶、金屬及玻璃器皿件滅菌去熱原和固體物料干熱滅菌。