分析技术在过程控制和法规合规中发挥着重要作用。尽管全球药典已明确规定了电导率、total organic carbon (TOC)和生物负载，但关于臭氧的法规信息则相对更为复杂。此外，行业主要熟悉的是热消毒， 这种方式在全球已被接受数十年，而转向常温消毒可能会让人对维持水系统全面控制所需的分析技术产生困惑。
在本文中，我们将探讨臭氧法规这一复杂领域，并提供臭氧监测点建议，以最大限度提升系统控制和数据采集。
法规考虑
关于纯化水和WFI，美国药典并未直接提及臭氧。然而，这并不意味着臭氧消毒完全不受监管。USP 在第<1231>章中指出，纯化水和注射用水“不得含有任何添加物质”。由于为消毒目的向水中加入了臭氧，因此在使用前必须将其去除。
<1231>章不仅适用于臭氧。例如，水净化系统的第一步之一是对水进行“软化”。这是通过离子交换树脂实现的，其中会将水中的硬离子去除，并以钠或钾等较软的离子替代。由于这些软离子被加入了水中，因此在水被使用前必须将其去除。由于这些离子会在后续纯化步骤中被去除，因此这种关系很少被讨论。由于臭氧是在使用前直接施加到纯水中的，因此遵守 USP <1231> 很重要。
为证明没有臭氧到达使用点，通常会让臭氧通过一种破坏装置，通常使用 185 或 254 nm 的紫外光，并在 UV 分解装置下游直接设置一个臭氧传感器。由于“不得含有任何添加物质”意在表示不应含有未被充分去除的添加物质，因此臭氧传感器必须读数为零。低于传感器检测限的臭氧水平被视为已充分去除。
虽然没有药典章节提到用于消毒或正常运行的臭氧浓度，但有一些法规和限值会间接影响臭氧消毒：
- 电导率、TOC 和生物负载都设有严格限值，必须遵守，才能保持全球药典合规。
- 若没有有效的消毒措施，就不可能使这些测量值达到合规水平。
- 每个水系统都必须进行评估，以确定有效的消毒计划和适当消毒所需的臭氧水平。
测量点
尽管保持符合监管要求至关重要，但过程控制也是臭氧分析在制药用水系统中发挥的一项非常重要的作用。清楚了解水系统内部正在发生什么，有助于基于数据做出决策并采取主动措施，而不是被动应对。整个水系统中有一些关键测量点能够提供非常有用的数据，而其他一些则几乎没有什么用处。正确选择测量点非常重要。
法规强制要求
首先要关注的位置是UV分解出口的位置。
从技术上讲，这也是水系统臭氧监测中唯一一个完全强制要求的测量点。如果不测量UV破除后与用水点之间的臭氧浓度，就无法向审计员或监管机构证明在使用前臭氧已被充分去除。
过程控制
虽然法规要求非常重要，但过程控制也不容忽视。接下来两个关注点分别是UV破除前和回路回流处。
UV破除前的传感器通常负责控制臭氧发生器。通过PID回路，臭氧传感器可在正常运行和消毒期间控制系统中的臭氧水平。图示中的传感器位置最能反映储罐内部的臭氧水平。如果该传感器安装在靠近臭氧发生器出口的位置，臭氧就不会充分混合，也不能代表储罐内的真实臭氧水平。
总回水点位传感器在臭氧消毒期间很重要。消毒期间，UV破除装置将关闭，用水点将被关闭。这使得臭氧化水能够流经整个系统。此时臭氧浓度通常也会提高。由于臭氧半衰期较短，需要回路回流传感器来确保在水回路末端达到适当的消毒水平。如果回路很长，臭氧可能会降解到使回路末端无法达到消毒水平的程度，从而导致部分管道未被消毒。该传感器会监测回路回流处的水，以确保不会出现这种情况。
不必要的传感器
有时会看到一种配置：在臭氧发生器后面紧接着再安装第四个传感器。
与上面所示的三个传感器相比，这个传感器不会提供任何额外信息。通常，从臭氧发生器出来的水臭氧浓度很高且混合不充分，会导致臭氧读数不稳定，并因臭氧的强腐蚀性而使传感器需要提前维护。控制臭氧发生器的传感器通常是UV分解器前的传感器，因此第四个传感器对臭氧回路贡献不大。
替代配置
虽然三个臭氧传感器是最理想的数量，但在臭氧化水系统中，两个传感器也是可以接受的，只要能够提供完整的法规保护以及出色的过程控制。不过，这里有一个前提。
在正常运行期间，这两个传感器将分别监测 UV 分解前和 UV 分解后的状态。UV 分解前传感器为臭氧发生器提供过程控制，而 UV 分解后传感器则提供数据，证明没有臭氧突破 UV 分解装置。
在消毒过程中，UV 分解后传感器将监测回路回水。消毒进行时不会生产产品，且使用点处于关闭状态，因此通常用于监测臭氧是否到达使用点的传感器可以转移到回路回水处，作为确保在回路末端达到消毒水平的保障。
这种方法是可接受的，按这种方式配置臭氧系统不会有任何损失。唯一需要考虑的是，传感器所监测的流体应切换到哪一路，无论是通过工程控制实现，还是由人员手动切换。另外还应考虑到，传感器与测量点之间的管路不应过长，因为臭氧的半衰期非常短。
结论
常温纯化水和 WFI 生产具有成本效益且可靠。臭氧化是药用水系统中快速发展的消毒方法，了解法规要求和过程分析的细微差别将有助于确保水系统成功运行。
更多信息请参阅以下资源：
Jared Culbertson
全球产品经理 - 电导率
Jared Culbertson 是一位敬业的工程师，在生物技术和制药用水领域拥有深厚的技术基础。在 METTLER TOLEDO Thornton 任职期间，他已成为处理纯水测量技术细微差异的首选资源。 通过弥合创新传感器硬件与监管治理之间的差距，Jared 确保制造商具备维持精确过程控制所需的工具和知识。