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高压蒸汽灭菌器中温度跟压力的关系

[导读]高压蒸汽灭菌是常用的重要灭菌法。使用该法进行灭菌时需要排出灭菌器中的冷空气, 然后维持一定压力达预定时间, 才能保证灭菌成功,上海三申医疗器械有限公司就根据温度与压力的关系进型探讨

根据前述方法, 当空气残留量为 100%时, 即 V1/V2 =1 , 令 T1 、 T2 、 T3 分 别 取 值 353. 15K 、 373. 15K 、 393. 15K , 求得的 P 、 Pw 、 Pa 见表 1 。 将 3 组 T 、 P 值 分别 代入 方 程 ( 10) , 解联立方程, 获得 Antoine 方程 的系数 A′ 、 B′ 、 C′。同理可获得灭菌器 中残留不同量空气时 Antoine 方程的系数 A′ 、 B′ 、 C′ 。高压蒸汽灭菌器中残留不同 量空气时, 表达总压力 P 与温度 T 之间 关系的 Antoine方程 ( 10)的系数见表 2。

高压蒸汽灭菌器中温度与压力的关系 根据表 1中各组系数所确定的 Antoine 方程, 用方程 ( 10)分别计算残留不同空气 时, 由压力表读数决定的灭菌中的实际温度。结果见表 3。 由方程 ( 8)可知灭菌器中总压力 P 由 Pw 和 Pa 共同组成。若 P 不变, 当排除部分 空气时, 从方程 ( 7)可知 Pa 降低, 从而 Pw 增加, 由方程 ( 5)可知 T 上升。随空气 残留量减少, PW 逐渐增加, 直至达由纯水蒸汽充满灭菌器时的最大值, T 也达最大值。 显然 “如有空气混存, 则锅内温度低于同样压力下由纯饱和蒸汽产生的温度[ 1]”的定性

解释是正确的;而 “空气膨胀压大于水蒸汽的膨胀压[ 2~ 3 ] ” 则与事实相反, 因水的 P-T 关系为指数方程, 水的蒸汽压随温度上升而快速上升 (图 2) , 而空气的 P-T 关系为直 线方程。 文献 [ 2~ 5] 关于灭菌器内温度和压力的数据相同。比较本文表 2 数据和上述文献 数据, 可见在排放相同量空气和相同的压力值条件下, 上述文献中温度数据值要高。虽 然这些文献没有说明计算方法, 但经过仔细分析, 可知这些文献均只考虑到空气分压因 素, 而没有考虑空气受热膨胀因素。以文献 [ 2] 为例, 在压力表值 10 1bf· in -2和保留 一半空气条件时 ( V1/V2 =0. 5)的温度为 105℃。此时灭菌器内实际压力为 [ 10 × 6. 896 (换算因子)+101. 33 ( 大气压) ] =170. 29 kPa, 从此值中减去一半量空气不受 热膨胀而产生的分压 Pa, 得 Pw =170. 29 - 101. 33×0. 5 =120. 24 kPa。从文献 [ 7] 或根据本文表 1 中由第 5 行系数所决定的 Antoine 方程, 可知在此压力下纯水蒸汽的温 度为 105 ℃。将总压力 P 维持在一定值时, 空气不可避免地要被加热, 即 Ta 上升, 从 而 Pa↗※Pw ↘※Tw ↘, 直至 Ta =Tw , 即 Tw <105 ℃。根据本文方法计算 (表 1 第 3行方程) , 在上述例子相同条件下温度只有 101. 2℃。显然不考虑空气受热膨胀的因素 是不合理的。 方法是由 80 ℃~ 120℃的数据建立 Antoine 方程, 在此范围内的误差较小, 在此范 围外误差较大, 特别是在残留空气量较大和 80℃以下条件时, 所得温度值要高于实际 值。应用 Clausius-Clapeyron方程、 波义耳理想气体方程和道尔顿分压定律, 分析了高 压蒸汽灭菌器中混合气体温度和压力的关系, 计算出保留不同量空气时的 Antoine 方 程, 导出以压力表值 ( P)计算温度的 ( T)方法, 对应用高压蒸汽灭菌必须排放空气 的措施给予定量理论理论解释

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