Techniques for Sterilization by Autoclave

약학회 지 제 29 권 제 5 호 30 오〜 304 (1985) Yakhak Hoeji Vol. 29, No. 5

高歷 蒸氣滅菌 技法

金 鍾 國

서울;大學校 藥學大學

Techniques for Sterilization by Autoclave

Chong-Kook Kim

College of Pharmacy，Seoul National University，Seoul 151、Korea

의료보험의 확 대 실 시 와 더불어 병원 제 품 의 수 요 가 격증하고 있다 . 특히 한국적 여건에 서 는 환 자 및 의사의 주사제에 대 한 선 호 도 가 크 므 로 지 난 몇년 동 안 주사제의 생산이 급격히 늘어나고 있 다 . 주 사 제 는 약물을 인체에 직접 투 여 하 는 제 형 이 므 로 완 벽 한 멸 균 상 태 를 유 지 하 여 야 하며 제 조 공 정 중 멸균공정이 제일 중 요 시 되 고 있다 . K G M P 에서 도 주사제에 관 하 여 서 는 많은 제 한 을 두 고 있 다 . 특히 멸균공정에 대 하 여 는 확인을 철저히 하도록 권 장 하 고 있으며 멸균전후의 제품 율 명 확히 구 분 하 도 록 조 치 를 취 하 고 있 다 . 주사제 롤 제 조 할 경우 용기 및 제품 또는 공정중 약 과 직접 접 촉 하 는 기 구 류 는 대부 분 가 열 멸 균 을

구 성 하 고 있는 단백질이 열에 의하여 응고됨 으로써 균이 죽는 원 리 를 이 용 한 것 이 다 . 따 라서 멸 균 온 도 및 시 간에 따라 멸 균 도 가 달라 지며 세균의 종류에 따 라 서 도 열에 대 한 저 항 력이 각각 다르기 때문에 효 율 적 으 로 멸균 하 려면 멸 균 조 건 을 적절히 택 하 여 야 한 다 (Table I 참조 ) . 가열 멸 균 하 는 데 는 온 도 , 시간 및 수 분의 함량에 따라 멸 균 도 가 크게 좌 우 된 다 . 예 를 들면 건 열 멸균기 에서 170°C 에서 1 시 간에 멸

균될 것이라면 140°C 에 서 는 3 시 간 동안 가열

하 여 야 동 일 한 멸 균 효 과 를 얻을 수 있 다 . 앞 서 언급 한 것처 럼 세균이 죽는 것 은 세 포 를 구 성 하 고 있는 단백질이 열에 의하여 응고되기

때 문이 다 . Table H 는 수 분 함 량 및 온도에 따

른 단백질 응 고 도 를 나타낸 것 으 로 수분의 함 량이 많으면 낮은 온 도 에 서 도 단백질이 잘 응 고 되 는 것을 알 수 있 다 . 의 약품 제조공정에 서는 건 열 멸 균 및 고 압 증 기 멸 균 을 사 용 하 고 있 다 . 그 러 나 주사제 액제처럼 건 조 를 필 요 로 하

제 7 회 제제기술 워 크 살 (1985.9.19 삼정호텔)에서 *

하고 있다 . 열처리하여 멸 균 하 는 것은 미 생물을

Table I-Effect of moisture and heat on egg albumin.

Water Tamperature Effect

50 56 Coagulation

25 80 Coagulation

6 145 Coagulation

0 170 Coagulation and oxidation

Table II-Times required for lethal effect on bacte­

rial spores by thermal exposure.

Time (min) Moist heat Dry heat Organisms 100°C 110°C 121°C 120°C 140°C 170°C

B. anthracis 5 〜 15 — 一 一 ₁₈₀ — —

Cl. botulinum 330 90 10 120 60 15

Cl. welchil 5 〜 10 — — 50 5 7

Cl. tetani 5〜 15 — — — 15

Soil bacilli >1020 120 6 — — 15

302

고압 중기 멸균 기 법 303

지 않는 제품생 산 에서 는 고압증기 멸 균 을 많이 사 용 한 다 . 이 것 은 가 열 한 공 기 와 수 증 기 를 비교 하여 볼 때 수증기의 열용량이 같은 온도의 공 기 보 다 훨씬 크 다 . 즉 l g 의 수 증 기 가 1 0 0 °C 에서 응축 할 때 . 540cal 의 열량이 방출되며 1210C 에 서 는 524cal 가 방출 된 다 . 그 러 나 건 조 한 공 기 는 1°C 온 도 가 내릴때 le a l 의 열량을 방 출 한 다 . ■따라서 포화된 수 증 기 가 냉각되어 응 축 된 다 면 '건 조 한 공 ■

기 에 비 하여 약 500 배 정 도의 열■량을 방 출 하 는 결 과가 되 므로 수증기 로 ■ 가열 할 경 우에 대 상물이

빨리 가열 된 다 는 것을 알 수 있 다 .

/한편 고 압 수 증 기 를 사용하여 멸균 할 경우 수 증 기 가 응축하여 액 화하면 그 만 큼 .용 적 이 줄 어 듬 으로써 어 느 정 도 .감압효과가 나 타 난 다 . 고압증기 '멸균을 하는대 로 수증기 의 응 축 ， 감 압 현 상 ， 멸 균기의 물 리 적 구 조 , 멸 균 하 는 제품등에 따라서 멸 균 하 는 방법이 달 라 진 다 . 또 한 용 기의 종 류 및 재 질.에 따라서 도 달라진 다 . 현재 까지 주사제 는 앰 풀 , 바이 알 및 수액병 에 내 용 물 을 충 진 한 후 밀 봉하여 고압 멸 균 하 였 으 나 최 근 에 는 플라스틱 용 기 를 사 용 하 는 경 우 도 점 차 늘어 나 고 있 다 . 유 리병의 경 우는 재 질이 견 고 하 고 형 태의 변형 이 없기 때 문에 비교적 문제 가 적 다 . 그러 나 플 라 스 틱 용기 는 높 은 온도에서 파 손 되 거 나 형 태가 변 형 되 므 로 멸균시 온도에 주 의 하 여 야 한 다 . 플 라 스틱 용기에 대한 멸 균 온 도 는 내용물에 따라서 10 8°~ 1 2 0 °C 의 범 위 이 므 로 멸 균 사 이 클 에 따라서 는 용기내의 압력이 증가하여 내부의 압력이 외부의 수증기 압 력 보 다 커져서 용 기 가 파 손 되 거 나 변형되는 경우 가 있다 . 용기 내부의 압력은 다 음 과 같은 이 유 로 증 가 된 다 .

(1) 밀폐된 용기내의 공 기 는 일 정 하 므 로 열에 소되며 동시에 지나친 압력이 생 성 된 다 .

(2) 액 체 위 에 생 성 된 증기 암은 수용액 인 경

우 에는 멸균온도에서 의 포 화 수 증 기 압 과 같아 진 다 .

(3) 병 안에 밀폐 된 공기의 부 피 는 팽 창 할 수 없기 때문에 온 도 상 승 은 기체의 법칙에 따라 압력의 증 가 를 가 져 온 다 .

(4) 경우에 따 라 서 는 온 도 변 화 때문에 塑性 물질이 약간 수 축 되 므 로 결 과 적 으 로 전체 부 피는 감소되고 용기 내 부의 압력 이 증 가 된 다 .

멸균 조 작 중 용 기 가 파 손 되 거 나 변형 되 는 것 을 방지하려면 용기내부의 압력이 증가하지 않 도록 특 정 한 조 건 을 설정 하여 멸균 하 는 것이 다 . 즉 용기의 내 압과 외 압이 동일 한 상태를 유지 하 도 록 하면서 온도 를 변 화 시 키 는 방법이 다 . 이것은 멸균기 안에 순 수 증기 대신에 필 요한 압력만큼 증 기 와 공 기 가 균일하게 혼합된 혼합 물 을 주입해 줌으로써 조 절 할 수 있 다 . 이 혼 합 물 은 잘 혼합되 어 균 질 성 을 보 증 할 수 있어야 한 다 . 균 질 한 혼합물이 아니면 에어 포 켓이나 공기충이 형성되어 멸균기내 에 부분적

인 온 도 차 이 를 나타내게 된 다 . Sterilizer Co.).

Vol. 29, No. 5, 1985

의하여 팽창함에 따라 병속의 공기의 부 피 가 감

parts of an autoclave (Courtesy of American

304 김 종 국

균일한 혼합물은 다음과 같은 방법으로 만들 수 있다 •

(1) 멸균기에 주입하기 전에 특수 혼합장치를 사용하여 증기와 공기를 혼합한다 .

(2) 증기-공기 혼합물은 멸균기의 밑부분에서 주입한다 . 그리고 주입부위의 injector 를 계속 회전시켜 줌으로써 공기와 증기가 분리되는 것을 방지한다 .

(3) 멸균을 시 작하기 전에 살균기 내부의 공기를 혼합물로 세척시 킨다 .

살균기 내부의 압력과 병속의 압력간의 상호관계

강철로 된 시험용 병에 플라스틱 병과 동량의 내용물을 충진한 후 멸균기 안에 넣는다 . 이 용 기 내부에 충진되지 않은 부분이 공기로 차 있다는 사실이 멸균에서는 매우 중요한 의미를 갖고 있다 . 따라서 강철 병속의 압력을 계속 측정하여 고압 멸균기 내의 압력을 조절할 필요가 있다 .

Fig. 2 는 충진도의 중요성을 나타낸 그림으로 120°C 에서 등온을 유지하고 있으며 충진도가

85 % 인 경우에는 압력의 증가는 거의 일어나지 않음을 알 수 있다 . 이 경우에 강철 병의 내압은

고압멸균기에의 압력을 조절하기 위하여 계속 측정하여야 한다 .

Fig. 3 은 강철 병과 플라스틱 병의 온도 및 압력 변화를 보여주는 그림이 다 . 온도를 측정하기

위하여 probe 롤 병속에 넣은 후 고압 멸균기와 병속의 온도 차이를 측정한다 . 또한 압력의 차이

는 각각의 병에 sound probe 를 넣은 후 소리를 측정하고 압력의 신호들이 pressure impulse tran-

sformer 를 통과하여 측정 한다 . 압력차이 를 나타내 는 impulse 는 압축공기 에 유입 밸브를 조절하게

함으로써 공기와 재순환된 증기-공기 혼합물의 혼합이 injector 내에서 이루어지게 하며 또한 이 혼합물은 필요량의 증기와 혼합된 후 고압 멸균기의 밑부분에서 chamber 내로 주입한다 . 압력 차

이 는 배 줄구를 사용하여 조절할 수도 있다 . 온도는 transformer 로써 조절 할 수 있으며 transformer

의 신호로 증기주입 밸브를 작동시키면 된다 . 이상과 같은 방법으로 멸균공정 중 chamber 와 용

기 내 부의 온도차를 ±1°C 까지 줄일 수 있으며 압력차이 도 극소화시 킴으로써 용기의 파손 및 변

형을 극소화 시킬 수 있다 . 용기의 변형 및 파괴는 실제로 멸균이 끝난 후 멸균제품을 냉각시키 는 과정에서도 많이 일어난다 . chamber 내의 압력을 줄이기 위하여 배기하는 과정에서 용기의 내부와 외부의 압력 차이가 발생하기 때문이다 . 따라서 배기속도와 냉각속도를 적절히 조절하여 압력차이 를 극소화시 켜 야 한다 . 이때 는 냉 각수로 샤워 하는 방법 과 냉 각된 공기 를 유입 시 켜 용기 내부의 온도 및 압력의 하강에 균형이 맞도록 조처를 하여 야 한다 .

Figr. 2-Function of pressure, 120°C isotherm, depe- Fig> 3_A typical steriliz?tion cycle with pressure nding upon filling degree, and temperature in chamber and test lx)ttle.

J. Pharm. Soc. Korea