Bài viết tổng hợp từ một ghi chú ứng dụng của Veolia Sievers. Nghiên cứu kiểm tra khả năng của máy phân tích TOC Sievers M9 trong việc định lượng dư lượng vết của 12 chất tẩy rửa do STERIS Life Sciences sản xuất. Kết quả gồm độ thu hồi (recovery), độ tuyến tính, độ chụm và đáp ứng độ dẫn điện đo đồng thời.
Đây là dữ liệu tham khảo hữu ích cho kỹ sư QA/QC khi xây dựng phương pháp thẩm định vệ sinh (cleaning validation) và thẩm định quá trình liên tục (ongoing process verification) với các chất tẩy rửa này.
Vì sao dùng TOC để kiểm soát dư lượng chất tẩy rửa
Phân tích tổng cacbon hữu cơ (TOC) đo được dư lượng vết của chất tẩy rửa và chất làm sạch trong nhiều ngành. Số liệu TOC định lượng được dùng rộng rãi để xây dựng và thẩm định quy trình vệ sinh, bảo đảm thiết bị sạch giữa các lần sản xuất.
Độ dẫn điện cũng thường được dùng để đánh giá mức sạch. Tuy vậy, độ dẫn điện chỉ phản ánh phần ion. TOC bổ sung thông tin về phần hữu cơ, giúp xác nhận thiết bị đã được tráng đến giới hạn chấp nhận đối với chất tẩy còn sót. Khi dùng song song, hai phép đo cho bức tranh đầy đủ hơn về mức sạch ion và hữu cơ sau vệ sinh, nhất là với các hợp chất có cả tín hiệu độ dẫn điện và tín hiệu TOC.
Điều kiện thí nghiệm
- Thiết bị: máy phân tích TOC Sievers M9, đo TOC và độ dẫn điện đồng thời.
- Đối tượng: 12 chất tẩy rửa của STERIS Life Sciences, gồm các nền axit, kiềm và oxy hóa.
- Nồng độ thử: 0,5; 1; 5 và 20 ppm TOC. Giá trị TOC lý thuyết được tính từ nồng độ cacbon hữu cơ xác định bằng phép đo TOC dung dịch 0,01% của từng chất tẩy.
- Lọ mẫu: lọ DUCT (Dual Use Conductivity and TOC). Không dùng lọ TOC thủy tinh borosilicat natri thông thường vì loại lọ này giải phóng đáng kể tạp chất ion vào dung dịch, làm sai kết quả độ dẫn điện.
- Mọi kết quả đều đã trừ mẫu trắng (blank corrected).
- Độ dẫn điện được báo cáo là độ dẫn điện thô (raw conductivity, rCond), đơn vị µS/cm.
- Tốc độ thêm thuốc thử thay đổi theo nồng độ: axit 0,3–1 µL/phút; chất oxy hóa 0 µL/phút ở 0,5 ppm và tăng dần đến 2,2–3,2 µL/phút ở 20 ppm, tùy chất tẩy.
Kết quả TOC: độ thu hồi và độ tuyến tính
Đáp ứng TOC tuyến tính với cả 12 chất tẩy (R² > 0,99). Tài liệu gốc nêu độ chụm tốt, %RSD nhìn chung dưới 5%. Bảng chi tiết có hai điểm vượt mức này: Vesta-Syde SQ ở 5 ppm (9,15%) và Process QDS ở 20 ppm (5,12%).
Mười trên mười hai sản phẩm đạt độ thu hồi trên 80%. Tất cả chất tẩy đều được phát hiện ở mức vết, từ 0,5 ppm, kể cả trong nền axit, kiềm và oxy hóa.
| Chất tẩy rửa | Thu hồi TOC (%) tại 0,5 / 1 / 5 / 20 ppm | %RSD lớn nhất | Phương trình TOC đo được theo TOC lý thuyết | R² |
|---|---|---|---|---|
| CIP 100 | 104 / 103 / 99 / 99 | 1,21% | y = 0,9869x + 0,0615 | 1 |
| CIP 150 | 88 / 87 / 83 / 85 | 1,18% | y = 0,8475x − 0,016 | 0,9999 |
| CIP 200 | 104 / 99 / 99 / 98 | 1,57% | y = 0,977x + 0,0404 | 1 |
| CIP 220 | 97 / 96 / 99 / 96 | 0,89% | y = 0,9714x + 0,1792 | 1 |
| CIP 300 | 96 / 88 / 88 / 86 | 1,25% | y = 0,8621x + 0,05 | 1 |
| ProKlenz ONE | 101 / 102 / 97 / 96 | 1,2% | y = 0,9524x + 0,0588 | 1 |
| ProKlenz NpH | 87 / 94 / 97 / 98 | 0,73% | y = 0,9812x − 0,0442 | 1 |
| ProKlenz Booster | 94 / 94 / 95 / 96 | 0,8% | y = 0,96x − 0,022 | 1 |
| ProKlenz 120 | 126 / 109 / 101 / 97 | 2,14% | y = 0,9572x + 0,1736 | 1 |
| Spor-Klenz (RTU) | 68 / 68 / 67 / 67 | 0,51% | y = 0,6686x + 0,0137 | 1 |
| Vesta-Syde SQ | 104 / 101 / 90 / 90 | 9,15% | y = 0,7299x + 0,0071 | 0,9997 |
| Process QDS | 86 / 110 / 115 / 106 | 5,12% | y = 1,0534x + 0,114 | 0,9993 |
Ghi chú: phương trình hồi quy biểu diễn TOC đo được (ppm) theo TOC lý thuyết (ppm). Hệ số góc gần 1 cho thấy độ thu hồi gần 100%.
Hai sản phẩm có độ thu hồi thấp hơn dự kiến
Spor-Klenz RTU và Vesta-Syde SQ cho độ thu hồi thấp hơn dự kiến. Hai sản phẩm này chứa hợp chất hữu cơ dễ bay hơi. Phần hữu cơ này có thể thất thoát theo thời gian, làm TOC giảm dần. Dù vậy, phần không bay hơi còn lại vẫn cho đáp ứng tuyến tính trong toàn khoảng thử. Veolia cho biết có thêm dữ liệu về sự thay đổi độ thu hồi theo thời gian của hai sản phẩm này nếu cần.
Với các chất tẩy có thành phần bay hơi, người làm thẩm định nên lưu ý thời gian từ lúc chuẩn bị đến lúc phân tích mẫu.
Kết quả độ dẫn điện đo đồng thời
Độ dẫn điện được đo cùng lúc với TOC trên cùng một mẫu. Với 9 trong 12 chất tẩy, độ dẫn điện tăng tuyến tính theo TOC và tương quan tốt với đáp ứng TOC.
| Chất tẩy rửa | Độ dẫn điện thô tại 20 ppm TOC (µS/cm) | Phương trình độ dẫn điện theo TOC đo được | R² | Dạng đáp ứng |
|---|---|---|---|---|
| CIP 100 | 601 | y = 34,042x − 4,0153 | 0,9999 | Tuyến tính |
| CIP 150 | 1.513,6 | y = 92,906x + 5,5333 | 0,9998 | Tuyến tính |
| CIP 200 | 1.446,5 | y = 61,091x + 49,454 | 0,9961 | Tuyến tính |
| CIP 220 | 116,4 | y = −0,2077x² + 9,9003x + 2,8191 | 0,9999 | Phi tuyến (bậc 2) |
| CIP 300 | 23,4 | y = 1,3128x + 0,0046 | 0,9999 | Tuyến tính |
| ProKlenz ONE | 309,6 | y = 17,566x − 2,5917 | 1 | Tuyến tính |
| ProKlenz NpH | 5,1 | y = 0,2515x + 0,1395 | 0,9993 | Tuyến tính |
| ProKlenz Booster | 0,7 | y = −0,0013x² + 0,0547x + 0,1453 | 0,9983 | Phi tuyến (bậc 2) |
| ProKlenz 120 | 165,9 | y = 9,3758x + 0,3892 | 0,9999 | Tuyến tính |
| Spor-Klenz (RTU) | 41,7 | y = −0,1777x² + 5,3409x + 2,0572 | 0,9996 | Phi tuyến (bậc 2) |
| Vesta-Syde SQ | 14,7 | y = 1,0234x − 0,0896 | 0,9984 | Tuyến tính |
| Process QDS | 8,3 | y = 0,4296x + 0,1797 | 0,9985 | Tuyến tính |
Ba chất tẩy có tính axit là CIP 220, ProKlenz Booster và Spor-Klenz cho đáp ứng độ dẫn điện phi tuyến. Nguyên nhân là đặc tính phân ly của các axit đa nấc (polyprotic) trong công thức. Với ba sản phẩm này, không có tương quan trực tiếp giữa nồng độ cacbon hữu cơ và độ dẫn điện. Vì vậy cần thận trọng khi dùng độ dẫn điện để diễn giải mức dư lượng, và độ dẫn điện có hiệu quả hạn chế trong một số phương pháp thẩm định vệ sinh.
Kết luận
- Sievers M9 phát hiện hiệu quả dư lượng chất tẩy rửa STERIS trong thẩm định vệ sinh, ở mức vết từ 0,5 ppm, với nền axit, kiềm và oxy hóa.
- Đáp ứng TOC tuyến tính với tất cả chất tẩy trong khoảng 0,5–20 ppm.
- Spor-Klenz và Vesta-Syde SQ chứa thành phần bay hơi nên TOC giảm theo thời gian; phần không bay hơi vẫn cho đáp ứng tuyến tính.
- Độ dẫn điện đo đồng thời tương quan tốt với TOC, trừ ba chất tẩy axit CIP 220, ProKlenz Booster và Spor-Klenz.
- Dùng lọ DUCT là điều kiện cần để đo đồng thời TOC và độ dẫn điện mà không bị nhiễm ion từ lọ.
Nếu cần trao đổi về phương pháp đo dư lượng chất tẩy rửa bằng TOC, vui lòng liên hệ Phó Võ Tech để được đội ngũ kỹ sư Hoa Ý hỗ trợ.
Nguồn: tài liệu "Sievers M9 TOC recovery of STERIS Life Sciences cleaning agents" của Veolia Water Technologies (Sievers).
