改善 vH2O2 生物凈化的濕度控制

制藥環(huán)境必須處于受控條件下，尤其是要控制影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的溫度和相對(duì)濕度等變量。在汽化過(guò)氧化氫生物凈化應(yīng)用中，

濕度的影響也很重要，在這些應(yīng)用中，較高的相對(duì)濕度可以減少發(fā)生冷凝前注入該區(qū)域的 H2O2 蒸汽量，如本博客所述。

在我們關(guān)于 vH2O2 生物凈化理想方案的文章中，我們常常推薦除濕，以保障 vH2O2 可以達(dá)到冷凝前的最大濃度。

但是如何除濕呢？制藥公司采用的除濕方法不盡相同。通常都會(huì)用到暖通空調(diào)系統(tǒng)，這些系統(tǒng)很有用，但典型的生命科學(xué)

環(huán)境需要更嚴(yán)格的控制，因而需要理想的除濕技術(shù)。在本文中，我們將介紹 Munters 的生命科學(xué)應(yīng)用所用的除濕解決方案。 

我們采訪了 Munters 歐洲、中東和非洲地區(qū)的業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)經(jīng)理 Martin Ginty。

Martin Ginty：

我在 Munters 工作八年多了。在此期間，我擔(dān)任過(guò)幾個(gè)不同的職務(wù)，包括全球制藥業(yè)經(jīng)理。擔(dān)任此職務(wù)期間，我能夠看到

在所有生產(chǎn)工藝中持續(xù)調(diào)節(jié)和監(jiān)測(cè)空氣濕度的重要性。例如，在藥用活性成分 (API) 的整個(gè)開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中，無(wú)論天氣或

季節(jié)如何，穩(wěn)定的環(huán)境條件，用于控制相對(duì)濕度的除濕機(jī)都可以微調(diào)多個(gè)工藝?yán)硐胂鄬?duì)濕度。

對(duì)于生命科學(xué)應(yīng)用，我們可以提供定制設(shè)計(jì)的空氣除濕解決方案，例如，在筒倉(cāng)、生產(chǎn)設(shè)施、倉(cāng)庫(kù)或運(yùn)輸中，空氣濕度應(yīng)精確

控制并保持一致。當(dāng)濕度得到控制時(shí)，生產(chǎn)能力和衛(wèi)生狀況都會(huì)得到改善。

例如，在汽化過(guò)氧化氫生物凈化中，除濕的好處之一是能夠在操作前干燥環(huán)境，這樣您就可以保障要凈化的任何區(qū)域的蒸汽濃度

飽和。之后，您無(wú)需向該區(qū)域引入高溫或大流量氣流便可以快速干燥該區(qū)域，這有助于控制運(yùn)營(yíng)成本。想象一下加熱手套箱或

腔室的情景，您可以選擇 50°C 空氣干燥 5 分鐘的策略。但這也會(huì)加熱任何類(lèi)型設(shè)備的所有表面和內(nèi)部的所有東西。通常，

您希望保持在正常操作條件下，避免大幅偏離。例如，如果門(mén)窗周?chē)泄枘z或橡膠密封件，加熱/冷卻循環(huán)可能是有害的。

隨著時(shí)間的推移，這些密封劑的使用壽命會(huì)縮短，有效性會(huì)降低。

Munters 的除濕機(jī)如何工作？

部分除濕機(jī)有硅膠轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子尺寸不等，直徑從 400 毫米到 4.5 米，深度通常在 200 到 400 毫米之間。空氣會(huì)流經(jīng)這個(gè)

轉(zhuǎn)子。工藝流程或“潮濕"空氣進(jìn)入轉(zhuǎn)子，干燥空氣從另一側(cè)出來(lái)。當(dāng)然，“干"這個(gè)詞是相對(duì)的。干燥程度取決于工藝

需要，因此我們根據(jù)幾個(gè)因素調(diào)節(jié)輸出：輸入濕度是多少，以及空氣是來(lái)自室內(nèi)還是室外、處于哪個(gè)月份、處于一天中的

什么時(shí)段。轉(zhuǎn)子通常每小時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)大約六到八次，具體取決于我們?nèi)绾卧O(shè)置設(shè)備以達(dá)到輸出設(shè)定點(diǎn)。在某個(gè)時(shí)刻，轉(zhuǎn)子內(nèi)的

水蒸氣濃度會(huì)飽和，或者由于水蒸氣分子過(guò)多而效率不高，水蒸氣會(huì)被吸附到多孔的大表面積碳化硅中。

此時(shí)，它進(jìn)入重新激活階段。熱空氣沿相反方向吹出，以驅(qū)走轉(zhuǎn)子上的水分。然后重新激活的干燥劑又回到氣流中。從熱力學(xué)

的角度來(lái)看，轉(zhuǎn)子處于幾種不同的狀態(tài)，從位于一部分底部周邊（偏向中間）時(shí)非常干燥的狀態(tài)，到再生之前相對(duì)飽和的狀態(tài)。

它是一個(gè)運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。轉(zhuǎn)子內(nèi)部環(huán)境滿(mǎn)足生命科學(xué)環(huán)境中對(duì)清潔度的需求。瑞典食品和生物技術(shù)研究所最近獨(dú)立證明，這些轉(zhuǎn)子

具有殺菌和防霉的特性。

我們看到該領(lǐng)域的許多設(shè)備時(shí)間超過(guò) 20 年了，而且仍在使用。我們安裝了略超出規(guī)格的設(shè)備，提供了提高效率的空間。幾年后

，除非設(shè)施配備了良好的過(guò)濾裝置，如 HEPA 過(guò)濾器，否則微粒可能會(huì)堆積。隨著時(shí)間的推移，微粒的粘附會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子效率降低

。機(jī)械完整性也會(huì)在多年后退化，但由于顆粒粘附在轉(zhuǎn)子上，設(shè)備退化取決于具體情況；這意味著工藝條件會(huì)隨著時(shí)間的推移影

響轉(zhuǎn)子的效率和使用壽命。

關(guān)鍵參數(shù)：濕度和溫度

在某些安裝中，除濕裝置可能是該應(yīng)用的空氣來(lái)源。在這些情況下，我們?cè)谘b置的輸出端，非常靠近排出空氣的位置，

安裝維薩拉溫度和濕度傳感器。然而，傳感器的放置取決于工藝的需要。例如，空氣在經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子除濕后可能需要冷卻。

隨著水分從空氣中去除，空氣的溫度會(huì)升高。這個(gè)結(jié)果與蒸發(fā)相反，蒸發(fā)時(shí)，熱量會(huì)回到空氣中。如果進(jìn)入轉(zhuǎn)子進(jìn)氣側(cè)

的空氣溫度為 20°C，則離開(kāi)轉(zhuǎn)子時(shí)的溫度可能會(huì)達(dá)到 40°C 左右。通常需要冷卻空氣，但也有一些制造過(guò)程需要這種額外的

熱量，例如清潔后的干燥。最終，重要的是空氣混合物進(jìn)入工藝中時(shí)的溫度。

溫度傳感器的放置取決于所使用的設(shè)備。想象一個(gè)管道系統(tǒng)，從離開(kāi)除濕裝置到實(shí)際返回工藝中全長(zhǎng) 30 米。必須測(cè)量溫度和

濕度的位置就是靠近實(shí)際工藝的位置，也就是靠近真正應(yīng)用區(qū)域本身的位置。

為特定用途而設(shè)計(jì)

除濕機(jī)根據(jù)客戶(hù)規(guī)格工作，他們定義了所需的條件，而我們?cè)O(shè)置設(shè)備來(lái)創(chuàng)造這些條件。我們會(huì)在調(diào)試和測(cè)試階段與客戶(hù)合作。

我們可以調(diào)整除濕機(jī)在環(huán)境中的工作方式，并根據(jù)收集的數(shù)據(jù)修改除濕。Munters 擁有多種裝置，可滿(mǎn)足多種應(yīng)用的需求。

美妙之處在于，在多種規(guī)模的裝置中，適用同樣的原理。去除空氣中的水分，控制溫度，并保持正確的工況。

一些除濕裝置非常簡(jiǎn)單，它們或多或少地吹出空氣，而傳感器僅測(cè)量出口條件。另一些裝置較為理想，沿空氣供應(yīng)鏈配備了

更多傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。客戶(hù)可能希望在除濕機(jī)附近進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以保障其持續(xù)運(yùn)行。如果放置在出風(fēng)口的監(jiān)測(cè)傳感器顯示除濕機(jī)

和出風(fēng)口之間的溫度和濕度差異很大，則表明存在問(wèn)題。例如，如果出口處的預(yù)期溫差為 10 攝氏度，但測(cè)得的溫差為 15 

攝氏度，則開(kāi)始進(jìn)行故障排除。管道系統(tǒng)是否打開(kāi)，或者氣流是否轉(zhuǎn)向？系統(tǒng)中是否有不應(yīng)該存在的東西？傳感器可以表明

系統(tǒng)正在按預(yù)期工作，以及是否出現(xiàn)問(wèn)題。

在采用 vH2O2 生物凈化的區(qū)域使用除濕機(jī)時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)，二氧化硅轉(zhuǎn)子材料非常耐用。通常，在分子層面上，我們處理的是

水蒸氣分子與轉(zhuǎn)子材料之間的靜電引力。過(guò)氧化氫分子上的氫鍵末端以同樣的方式被吸引到轉(zhuǎn)子上。顯然，過(guò)氧化氫比水更

具侵蝕性，因?yàn)樗痪哂羞^(guò)氧化氫那樣的氧化作用。但它似乎不會(huì)削弱轉(zhuǎn)子材料本身。我們有些應(yīng)用程序已經(jīng)運(yùn)行多年，而

轉(zhuǎn)子沒(méi)有退化。

過(guò)氧化氫蒸汽生物凈化

汽化過(guò)氧化氫生物凈化常用于許多領(lǐng)域，例如無(wú)菌制造、動(dòng)物研究實(shí)驗(yàn)室、設(shè)備轉(zhuǎn)移區(qū)、3 級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室(BSL-3)、

生物安全柜、培養(yǎng)箱、手套箱和醫(yī)院。在疫情期間，在供應(yīng)短缺時(shí)，vH2O2 用作 N95 口罩的去污劑，但需要適當(dāng)?shù)钠貧?/span>

以保證用戶(hù)安全。

如前所述，人們總是擔(dān)心 vH2O2 對(duì)設(shè)備的影響。但汽化過(guò)氧化氫生物凈化讓人擔(dān)心的另一個(gè)問(wèn)題是曝氣后的殘留物可能會(huì)造成

損害。雖然曝氣量始終控制在對(duì)操作員安全的水平，但仍會(huì)有少量 H2O2 殘留在大氣中。從理論上講，這種殘留物最終可能會(huì)

進(jìn)入產(chǎn)品中，可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)氧化，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量和安全。 

凈化應(yīng)用中所用的 H2O2 蒸汽量各不相同，溫度、相對(duì)濕度、溶液 H2O2 百分比和環(huán)境中的材料都是 vH2O2 凈化程序中的

重要因素。但曝氣后，濃度不足 1 ppm 的 H2O2 可能會(huì)殘留在包裝和與產(chǎn)品接觸的其他材料中。已經(jīng)有許多科學(xué)家撰文研究殘留 

vH2O2 對(duì)特定蛋白的影響，但是仍需進(jìn)一步了解這種情況。 

然而，在調(diào)節(jié)階段之前進(jìn)行除濕會(huì)增加冷凝前可以使用的 H2O2 蒸汽量。這有助于保障高殺滅率，即被殺死的微生物的

百分比。通常，工藝需要達(dá)到 6 log 的殺滅率，即去除環(huán)境中 99.9999% 的微生物。通常，細(xì)菌孢子（對(duì) vH2O2 非常耐受）減少 

99.9999% 這個(gè)結(jié)果可以在 30-90 分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)，濃度范圍為 150-400 ppm。 

但無(wú)論過(guò)程如何，理想的情況是在環(huán)境中不產(chǎn)生滴水凝結(jié)的情況下實(shí)現(xiàn) 99.9999% 的殺滅率。您希望注入盡可能多的蒸汽，但要

保持在冷凝點(diǎn)以下。盡管存在微冷凝，但這種方法通常稱(chēng)為“干法"。在汽化過(guò)氧化氫生物凈化過(guò)程中，濕度有助于殺死微生物，

但滴落的冷凝水不僅會(huì)從空氣中吸出一些過(guò)氧化氫蒸汽，還會(huì)留下更多殘留物。由于殘留物可能有影響產(chǎn)品質(zhì)量的風(fēng)險(xiǎn)，不存在

冷凝的 vH2O2 生物凈化工藝更受青睞。將降低濕度作為第一階段是一個(gè)好辦法。將除濕作為 vH2O2 第一階段是降低 vH2O2 

生物凈化中的殘留物的關(guān)鍵。