汽化過氧化氫生物淨化中的除濕

改善 vH2O2 生物淨化的濕度控製

製藥環境必須處於(yu) 受控條件下，尤其是要控製影響產(chan) 品質量和產(chan) 量的溫度和相對濕度等變量。在汽化過氧化氫生物淨化應用中，

濕度的影響也很重要，在這些應用中，較高的相對濕度可以減少發生冷凝前注入該區域的 H2O2 蒸汽量，如本博客所述。

在我們(men) 關(guan) 於(yu) vH2O2 生物淨化理想方案的文章中，我們(men) 常常推薦除濕，以保障 vH2O2 可以達到冷凝前的最大濃度。

但是如何除濕呢？製藥公司采用的除濕方法不盡相同。通常都會(hui) 用到暖通空調係統，這些係統很有用，但典型的生命科學

環境需要更嚴(yan) 格的控製，因而需要理想的除濕技術。在本文中，我們(men) 將介紹 Munters 的生命科學應用所用的除濕解決(jue) 方案。 

我們(men) 采訪了 Munters 歐洲、中東(dong) 和非洲地區的業(ye) 務開發經理 Martin Ginty。

Martin Ginty：

我在 Munters 工作八年多了。在此期間，我擔任過幾個(ge) 不同的職務，包括全球製藥業(ye) 經理。擔任此職務期間，我能夠看到

在所有生產(chan) 工藝中持續調節和監測空氣濕度的重要性。例如，在藥用活性成分 (API) 的整個(ge) 開發和生產(chan) 過程中，無論天氣或

季節如何，穩定的環境條件，用於(yu) 控製相對濕度的除濕機都可以微調多個(ge) 工藝理想相對濕度。

對於(yu) 生命科學應用，我們(men) 可以提供定製設計的空氣除濕解決(jue) 方案，例如，在筒倉(cang) 、生產(chan) 設施、倉(cang) 庫或運輸中，空氣濕度應精確

控製並保持一致。當濕度得到控製時，生產(chan) 能力和衛生狀況都會(hui) 得到改善。

例如，在汽化過氧化氫生物淨化中，除濕的好處之一是能夠在操作前幹燥環境，這樣您就可以保障要淨化的任何區域的蒸汽濃度

飽和。之後，您無需向該區域引入高溫或大流量氣流便可以快速幹燥該區域，這有助於(yu) 控製運營成本。想象一下加熱手套箱或

腔室的情景，您可以選擇 50°C 空氣幹燥 5 分鍾的策略。但這也會(hui) 加熱任何類型設備的所有表麵和內(nei) 部的所有東(dong) 西。通常，

您希望保持在正常操作條件下，避免大幅偏離。例如，如果門窗周圍有矽膠或橡膠密封件，加熱/冷卻循環可能是有害的。

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

Munters 的除濕機如何工作？

部分除濕機有矽膠轉子。轉子尺寸不等，直徑從(cong) 400 毫米到 4.5 米，深度通常在 200 到 400 毫米之間。空氣會(hui) 流經這個(ge)

轉子。工藝流程或“潮濕"空氣進入轉子，幹燥空氣從(cong) 另一側(ce) 出來。當然，“幹"這個(ge) 詞是相對的。幹燥程度取決(jue) 於(yu) 工藝

需要，因此我們(men) 根據幾個(ge) 因素調節輸出：輸入濕度是多少，以及空氣是來自室內(nei) 還是室外、處於(yu) 哪個(ge) 月份、處於(yu) 一天中的

什麽(me) 時段。轉子通常每小時轉動大約六到八次，具體(ti) 取決(jue) 於(yu) 我們(men) 如何設置設備以達到輸出設定點。在某個(ge) 時刻，轉子內(nei) 的

水蒸氣濃度會(hui) 飽和，或者由於(yu) 水蒸氣分子過多而效率不高，水蒸氣會(hui) 被吸附到多孔的大表麵積碳化矽中。

此時，它進入重新激活階段。熱空氣沿相反方向吹出，以驅走轉子上的水分。然後重新激活的幹燥劑又回到氣流中。從(cong) 熱力學

的角度來看，轉子處於(yu) 幾種不同的狀態，從(cong) 位於(yu) 一部分底部周邊（偏向中間）時非常幹燥的狀態，到再生之前相對飽和的狀態。

它是一個(ge) 運動的係統。轉子內(nei) 部環境滿足生命科學環境中對清潔度的需求。瑞典食品和生物技術研究所最近獨立證明，這些轉子

具有殺菌和防黴的特性。

我們(men) 看到該領域的許多設備時間超過 20 年了，而且仍在使用。我們(men) 安裝了略超出規格的設備，提供了提高效率的空間。幾年後

，除非設施配備了良好的過濾裝置，如 HEPA 過濾器，否則微粒可能會(hui) 堆積。隨著時間的推移，微粒的粘附會(hui) 導致轉子效率降低

。機械完整性也會(hui) 在多年後退化，但由於(yu) 顆粒粘附在轉子上，設備退化取決(jue) 於(yu) 具體(ti) 情況；這意味著工藝條件會(hui) 隨著時間的推移影

響轉子的效率和使用壽命。

關(guan) 鍵參數：濕度和溫度

在某些安裝中，除濕裝置可能是該應用的空氣來源。在這些情況下，我們(men) 在裝置的輸出端，非常靠近排出空氣的位置，

安裝維薩拉溫度和濕度傳(chuan) 感器。然而，傳(chuan) 感器的放置取決(jue) 於(yu) 工藝的需要。例如，空氣在經過轉子除濕後可能需要冷卻。

隨著水分從(cong) 空氣中去除，空氣的溫度會(hui) 升高。這個(ge) 結果與(yu) 蒸發相反，蒸發時，熱量會(hui) 回到空氣中。如果進入轉子進氣側(ce)

的空氣溫度為(wei) 20°C，則離開轉子時的溫度可能會(hui) 達到 40°C 左右。通常需要冷卻空氣，但也有一些製造過程需要這種額外的

熱量，例如清潔後的幹燥。最終，重要的是空氣混合物進入工藝中時的溫度。

溫度傳(chuan) 感器的放置取決(jue) 於(yu) 所使用的設備。想象一個(ge) 管道係統，從(cong) 離開除濕裝置到實際返回工藝中全長 30 米。必須測量溫度和

濕度的位置就是靠近實際工藝的位置，也就是靠近真正應用區域本身的位置。

為(wei) 特定用途而設計

除濕機根據客戶規格工作，他們(men) 定義(yi) 了所需的條件，而我們(men) 設置設備來創造這些條件。我們(men) 會(hui) 在調試和測試階段與(yu) 客戶合作。

我們(men) 可以調整除濕機在環境中的工作方式，並根據收集的數據修改除濕。Munters 擁有多種裝置，可滿足多種應用的需求。

美妙之處在於(yu) ，在多種規模的裝置中，適用同樣的原理。去除空氣中的水分，控製溫度，並保持正確的工況。

一些除濕裝置非常簡單，它們(men) 或多或少地吹出空氣，而傳(chuan) 感器僅(jin) 測量出口條件。另一些裝置較為(wei) 理想，沿空氣供應鏈配備了

更多傳(chuan) 感器進行監測。客戶可能希望在除濕機附近進行監測，以保障其持續運行。如果放置在出風口的監測傳(chuan) 感器顯示除濕機

和出風口之間的溫度和濕度差異很大，則表明存在問題。例如，如果出口處的預期溫差為(wei) 10 攝氏度，但測得的溫差為(wei) 15 

攝氏度，則開始進行故障排除。管道係統是否打開，或者氣流是否轉向？係統中是否有不應該存在的東(dong) 西？傳(chuan) 感器可以表明

係統正在按預期工作，以及是否出現問題。

在采用 vH2O2 生物淨化的區域使用除濕機時，我們(men) 發現，二氧化矽轉子材料非常耐用。通常，在分子層麵上，我們(men) 處理的是

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

具侵蝕性，因為(wei) 水不具有過氧化氫那樣的氧化作用。但它似乎不會(hui) 削弱轉子材料本身。我們(men) 有些應用程序已經運行多年，而

轉子沒有退化。

過氧化氫蒸汽生物淨化

汽化過氧化氫生物淨化常用於(yu) 許多領域，例如無菌製造、動物研究實驗室、設備轉移區、3 級生物安全實驗室(BSL-3)、

生物安全櫃、培養(yang) 箱、手套箱和醫院。在疫情期間，在供應短缺時，vH2O2 用作 N95 口罩的去汙劑，但需要適當的曝氣

以保證用戶安全。

如前所述，人們(men) 總是擔心 vH2O2 對設備的影響。但汽化過氧化氫生物淨化讓人擔心的另一個(ge) 問題是曝氣後的殘留物可能會(hui) 造成

損害。雖然曝氣量始終控製在對操作員安全的水平，但仍會(hui) 有少量 H2O2 殘留在大氣中。從(cong) 理論上講，這種殘留物最終可能會(hui)

進入產(chan) 品中，可能導致蛋白質氧化，從(cong) 而影響產(chan) 品質量和安全。 

淨化應用中所用的 H2O2 蒸汽量各不相同，溫度、相對濕度、溶液 H2O2 百分比和環境中的材料都是 vH2O2 淨化程序中的

重要因素。但曝氣後，濃度不足 1 ppm 的 H2O2 可能會(hui) 殘留在包裝和與(yu) 產(chan) 品接觸的其他材料中。已經有許多科學家撰文研究殘留 

vH2O2 對特定蛋白的影響，但是仍需進一步了解這種情況。 

然而，在調節階段之前進行除濕會(hui) 增加冷凝前可以使用的 H2O2 蒸汽量。這有助於(yu) 保障高殺滅率，即被殺死的微生物的

百分比。通常，工藝需要達到 6 log 的殺滅率，即去除環境中 99.9999% 的微生物。通常，細菌孢子（對 vH2O2 非常耐受）減少 

99.9999% 這個(ge) 結果可以在 30-90 分鍾內(nei) 實現，濃度範圍為(wei) 150-400 ppm。 

但無論過程如何，理想的情況是在環境中不產(chan) 生滴水凝結的情況下實現 99.9999% 的殺滅率。您希望注入盡可能多的蒸汽，但要

保持在冷凝點以下。盡管存在微冷凝，但這種方法通常稱為(wei) “幹法"。在汽化過氧化氫生物淨化過程中，濕度有助於(yu) 殺死微生物，

但滴落的冷凝水不僅(jin) 會(hui) 從(cong) 空氣中吸出一些過氧化氫蒸汽，還會(hui) 留下更多殘留物。由於(yu) 殘留物可能有影響產(chan) 品質量的風險，不存在

冷凝的 vH2O2 生物淨化工藝更受青睞。將降低濕度作為(wei) 第一階段是一個(ge) 好辦法。將除濕作為(wei) vH2O2 第一階段是降低 vH2O2 

生物淨化中的殘留物的關(guan) 鍵。