湿热灭菌的指导原则及灭菌工艺验证.doc

用于最终灭菌药品（注射剂）的蒸汽灭菌工艺及验证指南

一、范围

由于蒸汽－湿热灭菌自身具有无残留，不污染环境，不破坏产品表面，并容易控制和重现等优点，被广泛应用于最终灭菌药品（注射剂）的除菌过程中。

本指南为有关人员提供最终灭菌药品（注射剂）的蒸汽灭菌柜的验证指南，以及蒸汽灭菌工艺及验证的一些操作方法的指南。

本指南依据《药品生产质量管理规范》（1998年修订）的相关准则，但本指南叙述的通用原则和方法不是法定的。本指南的着重于最终灭菌药品（注射剂）的蒸汽-湿热灭菌工艺的验证，但有些通用原则和方法对于冻干机的湿热灭菌、某些设备的在线蒸汽灭菌等也许也具有参考价值。

二、目的

蒸汽－湿热灭菌验证的目的，就是通过一系列验证实验提供足够的数据和文献依据，从而找到最有效最合理的灭菌参数，并把已经验证过的饱和蒸汽灭菌设备和灭菌工艺参数应用到药品生产的除菌过程中去，以证明用于药品生产过程中的每一台饱和蒸汽灭菌设备都能起到灭菌的效果，并且对不同灭菌物品的灭菌过程和灭菌效果具有可靠性和重现性，即验证结果必须证明生产中所采用的灭菌过程对通过灭菌的物品可以保证残存微生物污染的概率或也许性低于百万分之一。

蒸汽-湿热灭菌周期的设计和开发与蒸汽灭菌柜的性能以及被灭菌产品的合用性有关。蒸汽-湿热灭菌介质包含以下几种：饱和蒸汽，空气-蒸汽混合气体，过热水等等。其中：饱和蒸汽的加热速度最快，但是对于大型的软包装产品，过热水浸泡灭菌的方法效率更高，然而在过热水灭菌法中，热量的转移很大限度上依赖于容器中介质的强制运动。

饱和蒸汽是与液体状态的水保持平衡时的水蒸汽，因此饱和蒸汽只能存在于水汽的分界线上，即温度与压力之间的关系是固定的。灭菌效果是通过蒸汽，蒸汽-空气混合物，过热水等介质与灭菌物品的热传递或产生冷凝水的水合作用来实现的。

蒸汽-空气混合物与受压的水或蒸汽相比，单位体积所包含的热容量较低，但是，蒸汽-空气混合物作为灭菌戒指具有可以适当调整蒸汽-空气比例达成不同结果的优点。

选择一种适合的蒸汽灭菌方式，能在满足产品自身性能的情况下取得满意的灭菌效果，但是任何一种灭菌方法，都必须在实际应用前予以验证。

三、定义

空气－蒸汽混合气体（air-steam mixture）
灭菌用的空气和饱和蒸汽均匀混合气体。空气的作用是用于平衡密封容器内产生的超过饱和蒸汽的压力。
当蒸汽中加入空气从而产生一个高于（一定温度下）蒸汽饱和压的压力，即被称为蒸汽-空气混合物过程（SAM）。为了防止分层和装载物中形成冷点，减少蒸汽损耗，该过程（SAM）必须使蒸汽和空气不断循环。它的加热媒介是空气和蒸汽的混合物，特别合用于液体灭菌。

初始菌（bioburden）
或者称为生物负载。 用于定义原材料、部件、或包装等物品上所带有存活微生物的总数。

D值
以分钟为单位的一个生物指标，表达为对数形式。即为使某一个微生物的数量在规定条件下，减少一个数量级或90％所需要的时间。D值越大，说明该微生物的耐热性越强，不同的微生物在不同环境条件下具有各不相同的D值。在湿热灭菌条件下，D值重要与灭菌温度相相应。

暴露在连续的热致死条件下的微生物死亡过程，被证明可描述成一种一阶动力学反映。它引导出以下的结论：死亡基本上是一种单分子的反映。微生物的死亡速率是微生物耐热值和致死率的函数。微生物的存活曲线可以用下面的半对数式表达：

NF：被灭菌物品暴露F分钟后残留微生物的数量；
F（T,Z）：灭菌周期中经计算得到的等效致死率，以一定温度下的时间（分钟）表达；
DT：一定温度（T）下微生物的耐热值，单位为分钟；
N0：灭菌周期开始前物品原有的微生物数量。

Z值
使D值变化一个数量级所需调整温度的度数。

F0值（F值，致死因子）
灭菌效力的评价值。
F0值是指一灭菌过程对微生物的致死量相称于在121.1℃灭菌时的灭菌时间。一般称为标准灭菌时间。

F值通过相应的Z值经计算得到的等量致死率，为在一定温度下将某微生物所有杀死所需的时间。

Fphy值是描述致死率的值，这个值的计算是以灭菌工艺中的物理参数为基础的。Fphy值是致死速率（L）在时间上的累积，致死速率以相关温度和Z值通过以下等式计算得到：

FBIO值也是描述致死率的值。这个致死率是通过实际杀灭的微生物或在生物指示剂挑战实验中测得。FBIO值是D值与灭菌工艺中微生物或生物指示剂实际的对数减少量（LogN0-LogN）计算得到：

F0值为Z值为10K，D值为1分钟时，在121.1℃下计算出的F值。

生物指示剂（biological indicator）
接种已知数量微生物用于测试灭菌工艺的制品。

化学指示剂
化学指示剂是以非定量形式反映设备灭菌过程参数的装置。化学指示剂提供即时结果作为参数标记（例如颜色变化），用来表达负载或产品通过了灭菌过程。
化学指示剂不能显示产品是否无菌，它们只能说明起始温度已经达成，或者该温度可以连续的时间。
在湿热灭菌的验证中，化学指示剂不能代替生物指示剂和温度/压力等的仪器测量。

无菌
无微生物存活的状态。
欧洲药典用“无菌保证水平”（Sterility Assurance Level, SAL）的概念来评价灭菌周期的效果，采用湿热灭菌法的SAL不大于10-6。

灭菌
经确认使产品无存活微生物的解决过程。

灭菌周期
在灭菌器内所进行的各运营阶段的程序。

过度杀灭程序
对于一个灭菌过程，最坏情况生物负载的假设可以用来拟定达成SAL＝10-6所需要的致死率，一般可以接受的FPHY和FBIO均大于12分钟。欧洲药典2023版规定的指标是生物负载不小于5×105，D121值为1.5分钟，则F0不小于15分钟。

预真空过程
灭菌工艺中的一个预解决过程，在该过程中空气被真空泵或其他设备从灭菌舱室中抽走。这个方法特别合用于可以贮存空气的物品，例如胶管、过滤器和灌装机的附件等。

过热水过程
以过热水作为加热介质的灭菌过程，过热水被空气连续不断地循环加压，这个过程需要压力使水保持液态。适合于液体产品的灭菌。

工艺验证过程
在特定的操作环境中根据书面和已被证明的技术规范，按照工艺过程的规定连续操作或控制，并对获得的结果进行记录和分析整理。

四、产品与设备

产品以及包装的蒸汽灭菌合用性

产品的设计必须在通过对该产品所规定的最多次数的灭菌后，仍符合其技术规格和安全规定。若灭菌前需做某种解决（例如清洗），该种解决亦必须确认是否会影响灭菌过程和灭菌效果，若否则作为再次灭菌环节中的一部分予以确认。

被灭菌产品中，产品的设计及选用的材料，必须能适应灭菌工艺灭菌柜室内的环境变化。

采用蒸汽-湿热灭菌的产品，除非产品为水溶液，经加热后能自身产生饱和蒸汽，应采用适当的包装允许产品内部空气排出并让蒸汽渗入，以使水蒸汽与污染微生物直接接触。

采用蒸汽-湿热灭菌的产品，若为多孔或坚硬物质，则至少必须有一层内包装和一层外包装组成。包装必须允许产品内部空气排出并让蒸汽透入，或可用热力传导达成灭菌条件的产品。同时，内外两层包装在灭菌后应仍然符合规定。对器材或部件进行蒸汽-湿热灭菌时，物品将承受温度、压力甚至抽真空的应力，通过蒸汽-湿热灭菌后，还应考虑对其包装材料作充足干燥解决，以保持其无菌屏障的性能。

以下为蒸汽-湿热灭菌工艺的决策树，这个决策树对被灭菌产品和灭菌工艺的关键因素进行了总结，以便指导灭菌工艺的设计：

溶液剂型产品灭菌方法选择的决策树

产品是否可以在 121℃湿热灭菌 15 分钟

除菌过滤和无菌工艺相结合
是
否
无菌配药和灌封
是
否
处方是否可以通过
微生物滞留过滤器过滤
采用湿热灭菌
Fo≥8 分钟
产品是否可以湿热灭菌
Fo≥8分钟，达成 SAL≤10－6
采用高压灭菌锅 121℃
15 分钟
是
否
无菌配药和灌封
除菌过滤和无菌工艺相结合
非溶液剂型、半固体或干粉产品灭菌方法选择的决策树

产品是否可以在160 ℃干热灭菌120 分钟
产品是否可以在另一种时间
和温度条件下标准周期干热
灭菌达成 SAL≤10－6
否
否
否
否
是
是
是
是
是
否
无菌配药和灌封
处方是否可以通过微生物滞
留过滤器过滤
产品是否可以使用通过验证
的稍低辐射剂量灭菌
（参见ISO11137）
产品是否可以用其他非干热
方法灭菌，如电离辐射，吸取
最小剂量≥25KGy

采用 160℃干热灭菌 120 分钟

采用另一种替代时间和温度条件进行标准周期干热灭菌达成SAL≤10－6

采用最小辐射吸取剂量
≥ 25KGy进行辐射灭菌

采用通过验证的辐射
剂量灭菌

除菌过滤和无菌工艺相结合

使用热不稳定的包装材料不能成为选择无菌工艺的唯一理由。无菌药品的生产公司，一方面应根据特定的处方选择最佳的灭菌方法，然后再选择包装材料。

采用过度杀灭法时，应考虑到对产品及包装袋或包装箱产生热力损害的也许性，热力的超量暴露还会增强化学降解。

蒸汽灭菌器以及相关辅助设施：公用系统（蒸汽、水、空气等）

对蒸汽灭菌器的安装、验证和维护

一、 必须对选用的蒸汽灭菌器以下内容进行确认：
1 蒸汽灭菌器的安装和维护，湿热灭菌的常规控制和确认，以及已灭菌产品的放行，必须
通过培训并具有操作经验；
2 每个蒸汽灭菌器至少要有一个铭牌，永久固定并标明：
生产商的名称和地址
序号或其他唯一性编码
灭菌柜室设计压力和最高工作温度
夹套额定压力（若必需）
合格检定标记等
3 具有足以保证蒸汽灭菌器操作安全有效的安装指导和操作指南；涉及设备耐温和耐压的
极限，安全注意事项；修理手册（涉及可更换的部件一览表）；灭菌柜室的具体结构和元
件图，管道和控制系统的示意图；自控系统的控制元件和源文献等；
4 若也许，对蒸汽的纯度和质量作出规定并实行监测；
5 蒸汽灭菌器必须配备一套测量装置，以检查灭菌周期内控制仪表所测数值是否在额定的
范围内。灭菌程序的控制探头与灭菌温度或压力记录仪的探头必须独立；
6 通过足够数量的灭菌周期测试，证实该灭菌工艺具有可反复性；
7 在每次灭菌周期测试前后，均必须对温度测量装置（验证设备）进行校准；
8 对最大装载，最小装载两者，或者是混合装载均必须进行足够数量的灭菌周期测试，并评估是否符合规定；
9 对再次确认，改变工艺，产品或包装变更，装载变更等，必须作出明确规定，其中必须
包含需反复确认的内容以及必要性。

二、以下是对蒸汽灭菌器的相关内容的总结，用以指导蒸汽灭菌器的选型、安装和验证：
1 对蒸汽灭菌设备的各项控制内容具体规定：
1.1 排水报警；
1.2 空气去除以及控制，或报警；
1.3 自动控制器（腔室内温度、压力或时间等）；
1.4 设备腔室的深度、宽度和高度的确认，以符合被灭菌产品的需要；
1.5 设备自身有足够的热容量，以便有助于灭菌周期的设计和极限挑战周期的确认；有助于研究等效灭菌时间、最小灭菌时间以及双倍最小灭菌时间；
1.6 对蒸汽供应管路有相应的规定，并制订行之有效的检查指南；
1.7 对门的压力实验有相应的规定，并制订行之有效的检查指南；
1.8 各类报警失效的风险分析以及管理；
1.9 参考测点位置的确认；
1.10 压力实验（真空度）、泄漏率；
1.11 安装偏差以及解决；
2 空气过滤器的过滤效率不小于99.5%（0.3μm）；
3 真空度不小于7Kpa；真空度的显示范围在0～400Kpa；精度不小于1.6%；若数字显示，则不能小于1Kpa；
4 安装环境的照度不低于215lx；
5 温度测量点的响应时间不大于5s；
6 温度显示可以是数字的或其他类似物，范围在50～150℃，精度不小于1％；温度若数字显示，则不能小于0.1℃；
7 排水口与地漏间应有空气阻断以防止虹吸；
8 灭菌时间显示的精度应在±2.5%(5分钟以下)和1％（5分钟以上含5分钟）等。
9 温度波动应在±0.5℃～±1.0℃之内（空载热分布测试，环境温度变化变化尽也许小）；
10 压力波动应在±5Kpa之内（空载热分布测试）；；

对蒸汽或过热水等灭菌介质的规定
有些蒸汽可以被用于湿热灭菌，其中涉及工业蒸汽和纯蒸汽，但不局限于此。在一定温度下，不同加热介质（灭菌介质）的热能有很大差别。过热水、饱和蒸汽和蒸汽-空气混合物具有不同的热能。只有饱和蒸汽作为灭菌介质时，蒸汽的温度和压力之间存在相应关系。

工业蒸汽一般不与被灭菌产品直接接触。它用于各种能量转移的目的。对于蒸汽-湿热灭菌法，通常认为工业蒸汽适合于提供灭菌器外壳（灭菌舱室中的蒸汽与外壳的蒸汽不采用同一种蒸汽），也适合于采用过热水灭菌方法时提供热互换器非洁净部位的热水。

纯蒸汽，也叫做洁净蒸汽和高质量蒸汽。纯蒸汽的冷凝液符合中国药典注射用水的规定。纯蒸汽重要通过为特定目的设计的蒸汽发生器产生。

有关蒸汽质量的测试一般是指纯蒸汽的质量测试。包含过热值(Superheat)；蒸汽干燥
值（Dryness value）；不冷凝气体（non-condensable gases）；蒸汽质量测试（化学项目，含中国药典注射用水项下的绝大部分内容）等内容。为了提高灭菌介质的保障度，也可以在添加电导率项目的控制指标，或对重金属指标的控制更加严格等。

不冷凝气体（non-condensable gases）是被遗留在蒸汽中的非凝结状态的气体（比如空气、氮气或二氧化碳等），这些气体会将纯蒸汽变为蒸汽和气体的混合物。

蒸汽的干燥值（Dryness value）是蒸汽中液相水量的测量值。这个液相水由蒸汽携带，干燥值小于1的蒸汽所含的能量会小于纯净的饱和蒸汽。蒸汽的干燥值与它具有的潜伏热有关，具有饱和压力下相称于潜伏热50％能量的蒸汽，干燥值为0.5，表达混合物中水和蒸汽的比例为50：50。干燥值通过测量得到。

蒸汽质量的指标是：蒸汽的干燥值（Dryness value）不低于0.95；不冷凝气体（non-condensable gases）不大于3.5%(V/V)；蒸汽压力波动不超过10％；且其减少比例不大于2：1。

蒸汽灭菌器中的水和气体
蒸汽灭菌器中的水和气体均规定无菌、涉及喷淋水，防止二次污染。
真空系统的水质也应控制，且不低于15℃；硬度值不大于0.2nmol/L。

压缩空气和空气都应通过空气过滤器送入腔室，空气过滤器的过滤效率不小于99.5%（0.3μm）；油分应低于0.5mg/L。

用于验证的测试仪器
具有进行热均匀性实验的验证装置并符合规定规定：测量仪器的精度大于被测灭菌设备的允差范围（一般小于0.5℃）；

五、灭菌工艺的开发和验证

1， 两种灭菌方法
蒸汽-湿热灭菌工艺开发和应用，可采用两种方法：过度杀灭法（the overkill method）和生物负载法（the bioburden method）。生物负载法也可称为存活概率法。

1.1 过度杀灭法

工业上蒸汽灭菌周期的设定和应用，一般使用过度杀灭法（the overkill method）。使用过度杀灭法的目的是保证达成一定限度的无菌保证，而不管装载物的实际负载生物的数量多少和抗热性如何。假定生物负载的数量和耐热值设为如下水平：

N0＝106
D121＝1分钟
Z＝10℃

为了达成无菌保证水平SAL小于10-6，NF＝10-6，运用上面这些数值，可以计算出为达成致死率所需的FPHY和FBIO如下：

F0＝D121×（LogN0－Log NF）＝12分钟

很少发现自然生成的微生物拥有超过0.5分钟的D121值。过度杀灭法假设的生物负载数量和抵抗力都要高于实际。大多数微生物的耐热性都要比这低，因此可以提供很高限度的无菌保证。

即便采用蒸汽-湿热灭菌工艺为过度杀灭法（the overkill method），仍然需要对被灭菌产品的初始菌进行周期监测，并定期采用生物指示剂测试。

1.2 生物负载法

通常来说不耐热产品或物品的灭菌就不能使用过度杀灭法了。这就需要我们所建立的灭菌周期必须能恰本地杀灭微生物负载，但是不能导致不可接受的产品分解。这样的灭菌周期的建立就有赖于研究产品上的微生物数量和耐热能力。一旦微生物负载的数量和耐热能力得以明确，就可以设计出一个能达成SAL小于10-6的灭菌周期。

按CGMP规范生产的产品实际生物负载数量应当是很低的，每个包装约在1～100CFU，对产品给予80～100℃下10～15分钟热休克，可以杀灭耐热值低的微生物。例如：

产品的生物负载测试中，测得：
N0＝102
D121＝1分钟
Z＝10℃

则达成无菌保证水平SAL小于10-6，NF＝10-6，运用上面这些数值，可以计算出为达成致死率所需的FPHY和FBIO如下：

F0＝D121×（LogN0－Log NF）＝8分钟

生物负载法需有实测产品活菌计数和耐热性筛选程序。必须取得足够的有关生物负载数据，亦建立历史资料。对生物负载筛选次数的规定，取决于历史资料的质量和变化情况，被灭菌产品的种类、生产工艺和灭菌工艺的类型等等。若生产环境发生了变化，应考虑对生物负载进行补充监测。

对生物负载耐热性的测定，可将含生物负载产品样本在推荐灭菌工艺下作分级递增暴露时间解决，然后进行无菌检查实验，以测定在不同的暴露时间内存活的菌量，或存在的阳性样本比例。作为一种替代方法，生物负载微生物的耐热性可通过度离和繁殖，随后接种在产品上或适当载体上进行测定。但是，要注意繁殖会改变生物负载的抗性。此外，还应对常规生物负载的微生物耐热性进行测定。

就生物负载而论，具有湿热高度耐热性的微生物菌株有：生胞梭菌（Clostridium sporogenes），凝结芽孢杆菌（Becillus coagulans），枯草芽孢杆菌和嗜热芽孢杆菌等。

以生物负载法为依据的灭菌工艺，需经常进行微生物筛选，以测定与产品有关的生物负载数量和种类。在常规生产中，应从每一种生产设备中抽取具有代表性的产品样本，并设计生物负载监测程序，对产品部件及生产中，涉及环境和生产过程中，任何可明显地影响生物负载地变化进行评估。

2， 用于注射剂生产的辅助物料的灭菌工艺

用于注射剂生产的部分辅助物料在生产过程中与药品直接接触，因此同样需要灭菌。它们涉及：过滤器、胶塞、胶管、服装、不锈钢器皿、填充机械部件、清洁用品等等。一般通过与饱和蒸汽直接接触而实现灭活，湿热蒸汽的能量通过传导或对流作用传递热量。常用方法是建立可以提供相同的最小灭菌保证水平的标准周期，再加上一定的安全系数，不管装载物的内容是什么。

对于这类物品，获得可反复和可预测无菌保证的最大障碍是物品中潜在的空气，所以适合的灭菌过程是先采用预真空过程，然后饱和蒸汽灭菌的方法。预真空过程的效果明显优于重力置换过程。

对于预真空灭菌程序，灭菌过程开始之前对装载物的解决是很重要的。假如每次的真空度为0.1个大气压，那么每个脉冲将使灭菌器内的空气减少90％或者1个对数单位。可以增长为三个真空脉冲（蒸汽注入高于大气压，以避免空气进入灭菌腔室），使装载物处在正常状态。通过这个方法，空气去除的效率会提高，平衡时间会缩短。

典型的重力置换程序建立在如下的理论基础上：腔室中的冷空气重于进入的蒸汽并且将沉降到腔室的底部。蒸汽进入腔室的时候，空气和冷凝液一起从腔室底部的蒸汽疏水阀排出。去除空气过程的成功取决于对蒸汽疏水阀的准确操作和合适的蒸汽分布。蒸汽一般通过导流板或多孔管注入灭菌器腔室，假如蒸汽增长得过于迅速或者没有合理分布，装载物的顶部附近也许会产气愤穴，假如蒸汽增长得过于缓慢，空气也许会被加热而混入蒸汽中，从而使空气去除更加困难。重力置换去除空气的效率低于其他方法，不推荐用于空气去除困难的物品。

对于多孔/坚硬物品的灭菌，需要拟定以下操作参数（但不仅限于此）：
灭菌程序/阶段
控制参数
对参数的说明
灭菌程序所有
外壳温度/压力
外壳温度不能超过或者明显低于灭菌器腔室的灭菌温度。要控制温度避免过度加热或过度冷却。
监控探头/记录探头
必须独立，并带有合适尺寸的记录纸以便记录灭菌程序所有的温度/压力变化值
加热阶段
真空/脉冲的次数、范围和连续时间（若使用）
用于多孔/坚硬物品灭菌时的空气去除
正压力脉冲的次数、范围和连续时间（若使用）
用于在灭菌程序开始之前控制装载物
腔室加热
对于饱和蒸汽的灭菌方法，可以根据温度和压力的变化设立报警点
灭菌阶段
灭菌时间
对每个灭菌程序都是重要的控制参数
灭菌阶段的温度
对每个灭菌程序都是重要的控制参数
灭菌阶段的腔室温度波动
对每个灭菌程序都是重要的控制参数
F0值的累积
对于灭菌器自带的测量探头，最小F0值的记录有助于灭菌程序的评价
冷却阶段
干燥时间
可以选择加热、真空等手段来干燥装载物
真空解除速率
若需要，可以用来保护包装或过滤器的完整性

若最后采用喷淋水降温，则必须监控喷淋水的质量。但是多孔/坚硬物质不适合采用喷淋水降温，一般采用抽真空或夹套降温。比如过滤器，胶塞，胶管，服装，不锈钢器皿，填充机械配件，清洁用品等等。

对于灭菌装载方式，需要注意以下几点：
Ø 装载物的类型和结构要加以确认并记录在案；
Ø 装载物不能接触到灭菌舱室内壁；
Ø 金属箱表面与底座之间的接触应减小到最低限度，通常使用有孔的支架，必要时也可以用可调节的支架；
Ø 为了便于空气去除，冷凝水排出和蒸汽穿透，要明确地拟定装载物地方位并记录在案；
Ø 质量大的装载物应放置在灭菌器中较低的架子上，以尽量减少被冷凝水弄湿；
Ø 控制灭菌器中物品的数量，假如装载物的大小可以改变，则需要拟定最小和最大的装载物，确认中间装载物的合理插入法应涉及最低负载中的最难灭菌物品；
Ø 假如确认研究表白物品的位置不影响灭菌效果，那么装载的形式也许是可变的；
Ø 装载记录可以作为操作人员的参考。

3， 用于注射剂的灭菌工艺

充满液体的装载物通常是同类型的，尺寸相同，容量相同，并来自于同一批产品。注射剂（液体）的灭菌工艺也根据产品的技术规定设计灭菌周期。假如产品不是水溶液（如一些油性产品），需要特别考虑是否适合采用蒸汽-湿热灭菌法。

注射剂的灭菌是通过能量由加热介质传递给包装内部水溶液的过程来实现的。对于悬浮液和乳浊液的灭菌，装载物需要保持运动状态（比如翻转，选装或一定角度的摇摆）来促进内部的热循环。可以采用过热水过程或空气－蒸汽混合灭菌程序来实现。

对于蒸汽－空气混合物（SAM）程序，重要用风扇使蒸汽－空气混合物循环。蒸汽－空气混合物程序可以使用多种方法来冷却灭菌后的产品。最常用的方法是通过向灭菌器外壳或线圈上加冷水来使再循环空气冷却，尚有一些使用蒸汽－空气混合物程序的灭菌器通过在产品上喷洒冷水使其降温。

用容器中充满的可循环的过热水来灭菌，对一些产品来说是很有效的方法。再循环过热水的方法有很多种，最常用的是通过泵来实现水从灭菌器底部（低于装载物的区域）到装载物区域上方的喷雾器喷口的不断循环。

循环水的加热和冷却可以直接通过蒸汽的喷射和冷水，也可以间接通过热互换器来实现。使用间接加热和冷却法（通过一个干净的热互换器）时，几乎任何形式的蒸汽或水都可以在热互换器非洁净的部位使用。间接冷却是首选办法，由于直接接触密封容器的冷却水可以和产品仪器被灭菌。

此外一种循环过热水方法是将产品完全浸入水中。

对于几乎所有的溶剂型产品，产品的顶部空间存在气体（空气、氮气或其他气体）。液体被加热时，顶部空间中的气体膨胀，容器中的压力增大。

对于大多数液体装载物，如预充式过滤器、一些玻璃瓶、塑料袋和半刚性容器，需要增大灭菌器腔室的压力从而维持容器的形状和完整性，容器内部压力和灭菌器腔室压力之间的差异
减少到最低限度。为了补偿内部容器压力所需的空气超压，不同的产品类型（如玻璃瓶和塑料袋）压力明显不同。空气超压过程中常用无油压缩空气，空气质量很重要，比如微生物等。

所有这些循环过热水方法都使用在灭菌过程中可以控制的空气超压。循环水方法与其他的蒸汽灭菌法相比，最大的优点之一是加热和冷却的速率容易控制，并且假如参数合适，不会被产品和其他设施的参数变化所影响。

对于溶剂型产品的灭菌，需要拟定以下操作参数（但不仅限于此）：
灭菌程序/阶段
控制参数
对参数的说明
灭菌程序所有
外壳温度/压力
在过热水灭菌程序中，外壳温度/压力的控制不是决定性的因素。假如需要控制，则外壳的温度不应高于灭菌器腔室的温度
蒸汽－空气混合物程序（SAM）中风扇的转速
风扇最佳包含故障报警装置
搅拌/旋转速率
最佳包含低速限度故障报警装置
过热水再循环流动速率
泵应包含低限启动故障报警装置
监控探头/记录探头
必须独立，并带有合适尺寸的记录纸以便记录灭菌程序所有的温度/压力变化值
加热阶段
腔室的水位（过热水法）
应包含最小水位的报警装置
加热时间
对于饱和蒸汽的灭菌方法，可以根据温度和压力的变化设立报警点；
对于SAM，可以监控蒸汽－空气的比例；
对于过热水法，可以监控加热时间的波动
腔室加热速率（℃/分）
SAM和过热水法均为关键参数
压力增长速率
SAM和过热水法均为关键参数
灭菌阶段
灭菌时间
对每个灭菌程序都是重要的控制参数
灭菌阶段的温度
对每个灭菌程序都是重要的控制参数
灭菌阶段的
腔室温度波动
对每个灭菌程序都是重要的控制参数
灭菌阶段的
腔室压力波动
对于饱和蒸汽灭菌法是重要的控制参数；
对于空气超压的循环也是重要的控制参数
灭菌阶段间接加热介质的温度
若使用间接加热，则为重要的控制参数
F0值的累积
对于灭菌器自带的测量探头，最小F0值的记录有助于灭菌程序的评价
冷却阶段
F0值的累积（最大值）
对于不小于3个灭菌器自带的测量探头，最大F0值的记录有助于灭菌程序的评价
温度下降速率（℃/分）
对于SAM和过热水方法是重要的控制参数
压力下降速率
若需要，可以保护包装的完整性
装载物的冷却时间
可以通过冷却时间的控制获得抱负的产品温度

产品最终灭菌最重要的是建立灭菌工艺，以保证可认为装载物中温度最低的冷点产品提供足够的致死率，同时确认装载物中温度最高的产品可以保持其产品性质，因此，必须做到以下几点：
Ø 在验证和常规灭菌过程中，装载物要在同一位置；
Ø 装载物的热输入是统一的；
Ø 产品的生物负载符合灭菌能力；
Ø 足够的空气超压使得产品的破损和变形减小到最低限度；
Ø 允许装载物的有效冷却，以保证产品的质量；
Ø 产品具有热稳定性
Ø 灭菌器舱室内的托盘和支架应根据产品和加热介质（饱和蒸汽、蒸汽－空气混合物或过热水）的类型来设计；

4， 灭菌验证的方法

灭菌过程的验证和常规控制的相关内容涉及灭菌设备的确认、灭菌工艺的验证、包装合用性、装载实验、空气过滤器的检查、蒸汽的质量及管理、真空检查和再验证周期等等内容。

4.1 在蒸汽灭菌验证进行之前，需要确认以下内容：

蒸汽灭菌器制造商的质量保证、
蒸汽灭菌器的检查、安装和性能确认、
安装于蒸汽灭菌器的空气过滤器的泄漏实验、
空气流速或流型实验（若必需）、
压力或真空度测试、
蒸汽质量测试（若必需）、
生物指示剂（化学指示剂）的挑战性实验、
不同装载的验证、
升温时间的控制（若必需）、
保温时间内的温度波动范围、
对灭菌器进行热分布/热穿透测试仪器的校准，
IQ/OQ/PQ的方案
具有证实可以进行IQ、OQ和PQ的所有内容并能对偏差进行解决及纠正的能力。

4.2 一般来说：验证（IQ/OQ/PQ）必须包含：
4.2.1被测灭菌设备和公用系统的测试必须包含：
1.1 灭菌设备供应商的评价；
1.2 灭菌设备的容积、真空度、压力以及泄漏率；
1.3 用什么作为灭菌介质（如蒸汽、高压空气、过热水等）并能证实有效；
1.4 灭菌设备如有夹层、夹层与气室之间的压力与温度保持在什么水平上是安全的；
1.5 使用何种类型的过滤器？多长时间进行挑战性实验？
1.6 使用何种类型的监测和控制传感器？如何校正？是否符合相关规定？
1.7 如灭菌设备中装有蒸汽分流器，则必须消除系统运营安全的风险；
1.8 时间、温度、压力、压力消减速率的控制（若必需）；
1.9 空气质量、水质量的控制以及报警（若必需）；
1.10 以上所有情况的变化是否评价再验证的必要；

4.2.2 对灭菌工艺的验证必须包含：
2.1 空载热分布研究
2.2 热穿透研究
每种装载容器的每种装载方式；
每种方式的运营次数；
每种方式的冷点是否拟定；
2.3 升温、降温速度对生产工艺、产品的影响；
2.4 喷淋冷却速度对被灭菌产品的影响；
2.5 冷却用水是否能有效地控制微生物；
2.6 温度测量系统是否提供每一个测点的打印数据；
2.7 温度测量系统是否每次运营都进行前后校正；
2.8 温度测量系统的校正是否符合相关规定；
2.9 生物指示剂的使用：
类型；
来源；
密度和D值；
是否采用生物负载法？是否测试被灭菌产品的初始菌？
如发生意外（阳性），如何解决；
2.10 若出现热穿透偏差如何解决；
2.11 若必需，提供污染菌（微生物负载）的特性及鉴别；微生物负载的报警及采用措施的限度；生物指示剂的鉴别、耐热性及稳定性；污染菌与生物指示剂耐热性的比较；微生物挑战性实验，用以证明在最短的灭菌周期内在最差条件下（如产品处在生物指示剂最难杀灭的位置或它属于最难灭菌的产品或两者兼备的情况）；
2.12 对过度杀灭的风险分析及管理；
2.13 灭菌后的干燥程序对灭菌效果的影响；
2.14研究产品耐受性变更导致的灭菌工艺变化；
2.15总体评价并指导最佳灭菌效果的装载量；
2.16 验证及其相关项目的培训

4.2.3 对于灭菌工艺的验证，应符合以下规定：
1， 保温时间内温度波动应在±0.5℃~±1.0℃之内（环境温度变化变化应尽也许小）；
2， 保温时间内压力波动应在±5Kpa之内（若必需）；
3， 灭菌工艺验证包含最小装载、饱和装载和典型装载三种；或者采用最大装载，最小装载和混合装载的兼容性研究；
4， 极限最低温度与最大值相差不大于3K；
5， 等效灭菌时间的偏差不大于15s（对最大的灭菌设备不大于30s）；
6， 空气过滤器的流速应不大于0.13Kpa/min（若必需）；
7， 空气移除速度的检查（若必需，适合多孔/坚硬物质）；
8， 生物指示剂的布置；
9， 若必需，则需测被灭菌物品的初始菌（微生物负载）；
10， 以冷点为控制温度；即确认所有测点均达成灭菌温度后才计算标准灭菌时间。

5， 灭菌验证形成的相关文献

5．1 相关文献要点
以下是对蒸汽灭菌器或蒸汽-湿热灭菌工艺的相关验证文献的分类，可以根据实际情况作出筛选，但必须评估相关内容是否完整：

灭菌器制造商及其设备信息；
灭菌器的安装报告；
初次灭菌的情况、所有操作及控制文献，涉及仪表、阀门、报警装置以及相关设施的校验等；
产品的安全耐受性研究报告
真空度以及压力保障措施的验证
泄漏率测试报告
蒸汽、水、压缩空气等辅助系统的质量测试报告
包含冷点、装载分布、热分布、热穿透等项目研究的IQ、OQ、PQ方案及报告
对验证结果的总结和风险分析，提出装载指导报告
完整的操作记录（也可以是表格）
维护保养程序以及记录，包含防止性维护、条件维护等内容
任何变更、任何故障的解决报告
培训记录以及效果评价报告
再验证周期的规定
其他

5．2 验证文献要点
灭菌参数与被灭菌物品特性的确认
真空度（泄漏率）
蒸汽灭菌的初始菌控制（灭菌前物品的生物负荷的数量）
蒸汽灭菌中对于水、空气过滤器等的规定
产品的安全耐受值
对过度杀灭的限制
挑战实验
再验证周期
新的灭菌工艺的开发
验证实行环节
偏差解决、风险分析以及验证报告
其他

附录一 几种灭菌程序介绍

1 饱和蒸汽－重力置换
本灭菌工艺合用于可耐受饱和蒸汽的各类产品。但对排除纤维及空隙中的空气尚不能肯定完全去除，因此重要推荐用于表面接触式灭菌。本灭菌工艺重要分为三个阶段：
加热阶段：打开排气口，饱和蒸汽通入灭菌器腔室，直至达成规定的温度，随后关闭排气口，饱和蒸汽继续通入灭菌器腔室（或在腔室内发生），直至达成规定的灭菌温度以及相应的饱和蒸汽压；
灭菌阶段：通过饱和蒸汽在规定的时间内维持灭菌器腔室内的温度；
冷却阶段：本阶段可根据产品的类型来选择冷却方式。为避免降温导致的快速减压，需向灭菌器腔室内通入空气，然后恢复至正常大气压状态。当对密闭容器中的药品进行冷却时，通入灭菌器腔室的压缩空气需过滤，当灭菌器腔室内恢复常压时，密闭容器达成安全温度时，冷却结束。
下图为灭菌器腔室温度/压力与时间的变化曲线：

2 饱和蒸汽－预真空程序
本灭菌工艺合用于多孔/坚硬物品的灭菌。本本灭菌工艺重要分为五个阶段：
空气去除阶段：去除灭菌器腔室内和待灭菌物品中的空气，可采用一次高度真空或多次脉动真空，也可采用脉动真空与蒸汽的组合；
充蒸汽阶段：饱和蒸汽通入灭菌器腔室，直至达成灭菌所需要的温度和压力；
灭菌阶段：通过饱和蒸汽在规定的时间内维持灭菌器腔室内的温度；
抽蒸汽阶段：从灭菌器腔室内抽出蒸汽，并使真空度降至预定水平；
干燥阶段：对需干燥的物品，应使夹套中的温度和灭菌器腔室的真空维持一段预定的时间；
真空解除阶段：向灭菌器腔室内通入过滤的空气，直到恢复至正常大气压状态。
下图为灭菌器腔室温度/压力与时间的变化曲线：

3 蒸汽－空气混合物程序（SAM）
本灭菌工艺分为三个阶段：
加热阶段：蒸汽进入灭菌器腔室，直至达成规定的灭菌温度。产品在此阶段需要超压，当留存空气分压局限性时，应输入压缩空气。正常情况下，需要运用循环方式保持均匀的灭菌环境；
灭菌阶段：通过饱和蒸汽在规定的时间内维持灭菌器腔室内的温度；若需超压，应仍使用压缩空气；
冷却阶段：为完毕产品冷却，可使用冷却的压缩空气或进行喷水。为保持产品的形态，应仍使用压缩空气维持所需的灭菌压力，以避免快速减压对产品导致的损害。压力维持到产品充足冷却，然后通风恢复至常压。
下图为灭菌器腔室温度/压力与时间的变化曲线：

4 过热水程序
本灭菌工艺分为四个阶段：
注水阶段：在灭菌器腔室内输入一定量的水（或由蒸汽产生的冷凝水），使产品整个浸没在水中；
加热阶段：将水通过热互换器加热，并将压缩空气通入灭菌器腔室；
灭菌阶段：启动循环系统，使水在规定的时间内维持灭菌器腔室内的温度；
冷却阶段：通过压缩空气维持灭菌器腔室内的压力，使循环水按预定速度降温，使产品冷却，当产品降至安全温度时，灭菌器腔室减压。
下图为灭菌器腔室温度/压力与时间的变化曲线：