CN103784989B - 无菌容器用呼吸过滤器的在线灭菌管路系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无菌容器用呼吸过滤器的在线灭菌管路系统，包括呼吸过滤器、呼吸管路和蒸汽管路，所述呼吸过滤器设于与容器相连的呼吸管路上，所述蒸汽管路与呼吸过滤器的上游端相连，所述蒸汽管路通过蒸汽旁路与呼吸过滤器的下游端相连，所述蒸汽旁路上设有蒸汽旁通阀。本发明具有结构简单、成本低廉、控制方便、灭菌效率高、使用寿命长等优点。

Description

无菌容器用呼吸过滤器的在线灭菌管路系统

技术领域

本发明主要涉及一种无菌容器用呼吸过滤器的在线灭菌管路系统。

背景技术

目前，对于胶塞清洗机等带有无菌容器的设备，在其无菌容器上均连接有呼吸过滤器，以防止无菌容器内因液位变化而排吸空气，受大气中细菌或尘埃的污染。根据GMP要求，呼吸过滤器必须在设备进行下一批次生产前进行灭菌，因此出于方便、卫生和降低污染风险的考虑，一般需要针对呼吸过滤器设置在线灭菌管路系统。针对呼吸过滤器多孔、滤孔管道弯曲的复杂结构特征，其灭菌方式一般采用预真空饱和蒸汽灭菌工艺，它的原理是：先用饱和蒸汽置换出容器和呼吸过滤器内的冷空气，再对容器和呼吸过滤器进行灭菌，当管路系统最冷点温度达到121℃并持续一段时间后，灭菌完成。

现有技术中无菌容器用呼吸过滤器的在线灭菌管路系统，其灭菌过程为：打开抽真空装置，抽空容器到较低压；然后充入蒸汽，蒸汽从呼吸过滤器上游单向经过呼吸过滤器到达容器（或呼吸过滤器上游接容器，蒸汽从容器扩散到呼吸过滤器），待压力上升到大气压后，再进行抽真空、充蒸汽操作；多次脉动抽真空/充蒸汽后，置换出容器和呼吸过滤器内大部分的空气；再持续通入蒸汽，直到最冷点温度达到121℃并持续30min后，灭菌结束，关闭相关阀门。

这种在线灭菌管路系统存在以下缺陷：在呼吸过滤器升温初期，蒸汽从呼吸过滤器上游端进入呼吸过滤器时产生大量冷凝水，堵塞蒸汽流动，致使呼吸过滤器上下游产生压差，当压差大于100mbar时滤膜将被破坏。所以，为了防止滤膜破坏，在呼吸过滤器上下游安装有压力表，用来监控呼吸过滤器上下游的压差。同时，为了避免上下游压差的急剧增大，在呼吸过滤器上加装有排气阀，在升温灭菌过程中，先要打开呼吸过滤器上游的排气阀和外套的排水阀，使呼吸过滤器边升温边蒸发水分，当呼吸过滤器下游压力开始上升时，再关闭呼吸过滤器上游的排气阀和外套的排水阀，使压力达到灭菌压力。因此，整个管路系统结构复杂、成本较高、可靠性低，而且在线灭菌过程需要慢慢打开阀门，需要使用可无级调开度的阀，自动化控制方式复杂、耗时长。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：针对现有技术存在的不足，提供一种结构简单、成本低廉、控制方便、灭菌效率高、使用寿命长的无菌容器用呼吸过滤器的在线灭菌管路系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种无菌容器用呼吸过滤器的在线灭菌管路系统，包括呼吸过滤器、呼吸管路和蒸汽管路，所述呼吸过滤器设于与容器相连的呼吸管路上，所述蒸汽管路与呼吸过滤器的上游端相连，所述蒸汽管路通过蒸汽旁路与呼吸过滤器的下游端相连，所述蒸汽旁路上设有蒸汽旁通阀。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述呼吸过滤器的上游端和下游端各接有一排水支路，各排水支路上设有过滤器排水阀。

两条所述排水支路共同通向一排水管路，所述排水管路上设有总排水阀；沿排水方向，所述排水管路上于总排水阀的上游设有一疏水器，所述疏水器与一疏水旁通阀并联。

所述呼吸管路的一端连接无菌空气源，所述呼吸管路上于无菌空气源与呼吸过滤器之间设有无菌空气入口阀。

沿蒸汽的进入方向，所述呼吸过滤器位于容器的上游，所述蒸汽管路和蒸汽旁路连接于呼吸管路上。

所述蒸汽管路上设有蒸汽入口阀。

还包括用于监控容器内压力的压力传感器和用于对灭菌时间进行计时的计时器，所述计时器和压力传感器通过控制器与管路系统上的各阀门信号连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的蒸汽管路能够同时与呼吸过滤器的上游端和下游端连通，使得蒸汽能够同时从呼吸过滤器的上下游进入过滤器，不会在呼吸过滤器的上下游形成压差，可防止呼吸过滤器的滤膜因压差过大而损坏，从而延长使用寿命；

2、本发明通过将呼吸过滤器上下游短接的方式使呼吸过滤器上下游压力时刻保持一致，不需要加装排气阀和压力表，也不需要根据压力差来执行阀门的打开和关闭，结构简单、成本低廉、控制方便、节省时间、灭菌效率高；

3、本发明中的两排水支路共同通向一排水管路，且排水管路上设有疏水器，灭菌时，疏水旁通阀关闭，比蒸汽重的冷空气、冷凝水及部分蒸汽经过疏水器由排水管路排走，而大部分蒸汽被疏水器隔离起来，保压不受影响，因此排水的阀门无需慢慢打开和关闭，可以不安装可调开度的阀门，能够进行自动化全开，降低了成本、节省了时间、提高了灭菌效率；

4、本发明中的呼吸过滤器位于容器的上游，蒸汽通过呼吸过滤器后才进入容器内，呼吸过滤器加热不受容器内温度和压力的影响，可以与容器同时进行排凝升温，节省时间，灭菌效率高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明呼吸过滤器工作时“呼”状态示意图。

图3为本发明呼吸过滤器工作时“吸”状态示意图。

图4为本发明脉动抽空、置换冷空气过程的流程示意图。

图5为本发明灭菌过程的流程示意图。

图6为本发明真空干燥的流程示意图。

图7为本发明的控制原理图。

图例说明：1、呼吸过滤器；2、容器；3、疏水器；4、呼吸管路；41、无菌空气入口阀；5、蒸汽管路；51、蒸汽入口阀；6、蒸汽旁路；61、蒸汽旁通阀；7、排水支路；71、过滤器排水阀；8、排水管路；81、总排水阀；82、疏水旁通阀；101、计时器；102、压力传感器；103、温度传感器；104、控制器；105、上位机。

具体实施方式

以下结合具体实施例和附图对本发明作进一步详细说明，应当指出，本发明的保护范围并不仅局限于下述实施例，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，也应视为本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的无菌容器用呼吸过滤器的在线灭菌管路系统，包括呼吸过滤器1、呼吸管路4和蒸汽管路5，蒸汽管路5上设有蒸汽入口阀51。呼吸过滤器1设于与容器2相连的呼吸管路4上，蒸汽管路5与呼吸过滤器1的上游端相连，并通过蒸汽旁路6与呼吸过滤器1的下游端相连，蒸汽旁路6上设有蒸汽旁通阀61。灭菌时，把蒸汽旁通阀61打开即可将呼吸过滤器1上下游短接，使蒸汽能够同时从呼吸过滤器1的上下游进入呼吸过滤器1，不会在呼吸过滤器1的上下游形成压差，可防止呼吸过滤器1的滤膜因压差过大而损坏，从而延长使用寿命。同时，采用这种方式来防止呼吸过滤器1上下游形成压差，不需要加装排气阀和压力表，也不需要根据压力差来执行阀门的打开和关闭，结构简单、成本低廉、控制方便、节省时间、灭菌效率高。

本实施例中，呼吸管路4的一端连接无菌空气源，呼吸管路4上于无菌空气源与呼吸过滤器1之间设有无菌空气入口阀41。图2、图3示出了设备正常工作时呼吸过滤器1的呼吸原理，设备正常工作时，打开无菌空气入口阀41，其他阀门处于关闭状态。图2所示为“呼”状态，容器2进水时，容器2内部液体容积变大，气体容积变小，气压逐渐升高，导致进水逐渐困难，此时容器2内的气体依次通过呼吸过滤器1和无菌空气入口阀41排出，平衡压差。图3所示为“吸”状态，容器2排水时，容器2内部液体容积变小，气体容积变大，气压逐渐降低，此时外界的无菌空气依次通过无菌空气入口阀41和呼吸过滤器1进入容器2内，平衡压差，防止容器2瘪损。如此构成“一呼一吸”两种工作模式。

本实施例中，呼吸过滤器1的上游端和下游端各接有一排水支路7，各排水支路7上设有过滤器排水阀71，使呼吸过滤器1的上下游能够同时排水。

本实施例中，两条排水支路7共同通向一排水管路8，排水管路8上设有总排水阀81；沿排水方向，排水管路8上于总排水阀81的上游设有一疏水器3，疏水器3与一疏水旁通阀82并联。灭菌时，疏水旁通阀82关闭，比蒸汽重的冷空气、冷凝水及部分蒸汽经过疏水器3由排水管路8排走，而大部分蒸汽被疏水器3隔离起来，保压不受影响，因此排水的阀门无需慢慢打开和关闭，可以不安装可调开度的阀门，能够进行自动化全开，降低了成本、节省了时间、提高了灭菌效率。

本实施例中，沿蒸汽的进入方向，呼吸过滤器1位于容器2的上游，蒸汽管路5和蒸汽旁路6连接于呼吸管路4上。灭菌时，蒸汽通过呼吸过滤器1后才进入容器2内，呼吸过滤器1加热不受容器2内温度和压力的影响，可以与容器2同时进行排凝升温，节省时间，灭菌效率高。

参见图1、图7，本实施例中，还包括用于监控管路系统最冷点温度的温度传感器103、用于监控容器2内压力的压力传感器102和用于对灭菌时间进行计时的计时器101，计时器101和压力传感器102通过控制器104与管路系统上的各阀门信号连接，控制器104与上位机105相连。整个管路系统可实现自动化控制，灭菌效率高。

本发明的灭菌流程分为以下三个阶段。

第一阶段：脉动抽空，置换冷空气（参见图4）。

打开过滤器排水阀71、疏水旁通阀82、蒸汽旁通阀61及抽真空装置，对各管路和容器2进行抽空，其他阀门处于关闭状态，目的是快速抽走冷空气，加快蒸汽置换过程。当容器2内的压力达到0.35BarA时，停止抽真空，打开蒸汽入口阀51，通入蒸汽，此时因为容器2空间大、温度低，蒸汽迅速冷凝，产生大量冷凝水。当容器2内压力上升到约1.1barA左右时，关闭蒸汽入口阀51，打开总排水阀81，排出冷凝水。以上步骤定义为一次脉动过程，通过多次脉动可有效去除容器2内99.9%的冷空气。排出冷凝水后，关闭总排水阀81，并再次打开抽真空装置，进行第二次脉动，在进行2~3次脉动后，系统进入第二阶段。

第二阶段：在线灭菌（参见图5）。

过滤器排水阀71、蒸汽旁通阀61保持打开状态，同时关闭疏水旁通阀82，打开总排水阀81，为了确保容器2内的压力维持在2.2barA左右（2.2barA时饱和蒸汽温度为121℃），需频繁打开关闭蒸汽入口阀51。此时蒸汽将分别从蒸汽入口阀51和蒸汽旁通阀61通入呼吸过滤器1上下游，冷凝水和蒸汽从过滤器排水阀71排放到排水管路8，蒸汽阻隔在疏水器3前，冷凝水则排出。当温度传感器103检测到最冷点温度达到121℃并持续30min后（灭菌持续时间由计时器101计时），灭菌结束。关闭蒸汽入口阀51，打开疏水旁通阀82，排出容器2内蒸汽。排放结束后，关闭所有阀门，进入第三阶段。

第三阶段：真空干燥（参见图6）。

真空干燥是依据低压下液体沸点变低的原理，利用消毒后的余热，使容器2、管路、呼吸过滤器1等迅速沸腾蒸发干燥的一个过程。具体过程是：打开过滤器排水阀71、疏水旁通阀82，蒸汽旁通阀61及抽真空装置，对管路和容器2进行抽空，其他阀门处于关闭状态。管路和容器2中的压力下降，水的沸点也下降，在60℃时便可沸腾蒸发，蒸汽被抽空装置抽走，实现快速干燥。干燥完成后，关闭抽真空装置，打开无菌空气入口阀41，平衡内外压差，容器2内部压力正常后，真空干燥结束，所有阀门关闭。

Claims (7)

1.一种无菌容器用呼吸过滤器的在线灭菌管路系统，包括呼吸过滤器（1）、呼吸管路（4）和蒸汽管路（5），所述呼吸过滤器（1）设于与容器（2）相连的呼吸管路（4）上，所述蒸汽管路（5）与呼吸过滤器（1）的上游端相连，其特征在于：所述蒸汽管路（5）通过蒸汽旁路（6）与呼吸过滤器（1）的下游端相连，所述蒸汽旁路（6）上设有蒸汽旁通阀（61）。

2.根据权利要求1所述的无菌容器用呼吸过滤器的在线灭菌管路系统，其特征在于：所述呼吸过滤器（1）的上游端和下游端各接有一排水支路（7），各排水支路（7）上设有过滤器排水阀（71）。

3.根据权利要求2所述的无菌容器用呼吸过滤器的在线灭菌管路系统，其特征在于：两条所述排水支路（7）共同通向一排水管路（8），所述排水管路（8）上设有总排水阀（81）；沿排水方向，所述排水管路（8）上于总排水阀（81）的上游设有一疏水器（3），所述疏水器（3）与一疏水旁通阀（82）并联。

4.根据权利要求1或2或3所述的无菌容器用呼吸过滤器的在线灭菌管路系统，其特征在于：所述呼吸管路（4）的一端连接无菌空气源，所述呼吸管路（4）上于无菌空气源与呼吸过滤器（1）之间设有无菌空气入口阀（41）。

5.根据权利要求1或2或3所述的无菌容器用呼吸过滤器的在线灭菌管路系统，其特征在于：沿蒸汽的进入方向，所述呼吸过滤器（1）位于容器（2）的上游，所述蒸汽管路（5）和蒸汽旁路（6）连接于呼吸管路（4）上。

6.根据权利要求1或2或3所述的无菌容器用呼吸过滤器的在线灭菌管路系统，其特征在于：所述蒸汽管路（5）上设有蒸汽入口阀（51）。

7.根据权利要求1或2或3所述的无菌容器用呼吸过滤器的在线灭菌管路系统，其特征在于：还包括用于监控容器（2）内压力的压力传感器（102）和用于对灭菌时间进行计时的计时器（101），所述计时器（101）和压力传感器（102）通过控制器（104）与管路系统上的各阀门信号连接。