上海申安壓力蒸汽滅菌器對液體滅菌時常見故障淺析

壓力蒸汽滅菌器的基本原理是利用高溫高壓的 水蒸汽對滅菌物質(zhì)進行滅菌處理, 操作簡單, 效果 良好, 因此是醫(yī)療單位和實驗室常用的滅菌設備。 由于壓力蒸汽滅菌器設計的固有原因, 對固態(tài)物質(zhì) 的滅菌安全可靠, 但不易處理液態(tài)物質(zhì)。如果對液 態(tài)物質(zhì)進行滅菌處理, 很容易造成安全事故的發(fā) 生。筆者親歷或目睹了利用蒸汽滅菌器對液態(tài)物質(zhì) 滅菌處理險些釀成安全事故的現(xiàn)象。對壓力蒸汽滅 菌器的結(jié)構(gòu)進行了分析, 仔細觀察了壓力蒸汽滅菌 器的工作運行狀態(tài), 分析了對液態(tài)物質(zhì)滅菌處理易 造成安全事故的根本原因, 得出要慎用壓力蒸汽滅 菌器對液態(tài)物質(zhì)進行滅菌處理的結(jié)論

1　壓力蒸汽滅菌器的結(jié)構(gòu)和工作原理 壓力蒸汽滅菌器的結(jié)構(gòu)如圖 1所示 , 主要有外 筒、 上蓋和內(nèi)筒組成, 外筒和上蓋用緊固螺栓連接 起來, 外筒底部裝有電熱管, 上蓋安有限壓閥和壓 力表。電熱管的作用是加熱外筒底部的水, 使其產(chǎn) 生蒸汽, 壓力表顯示滅菌器內(nèi)部的壓力, 限壓閥出 廠時已經(jīng)調(diào)試好, 限制滅菌器的工作壓力。 工作時, 先在外筒底部加入足量的水, 再在內(nèi) 筒中放入待滅菌處理的物品, 蓋上上蓋, 擰緊緊固 螺栓, 后使電熱管通電加熱, 產(chǎn)生大量的蒸汽。滅 菌器內(nèi)部壓力上升, 由于限壓閥的作用使壓力保持 在定的范圍內(nèi), 現(xiàn)用的滅菌器壓力范圍般為 0. 14～ 0. 165 MPa。在此壓力下保持定的時間, 從 而實現(xiàn)對內(nèi)筒中物品滅菌的目的。 

2　運行狀況的觀察 通電加熱后, 壓力表的指針開始偏轉(zhuǎn), 表明滅 菌器內(nèi)的壓力逐步上升, 當壓力超過 0. 15 MPa 時, 限壓閥突然打開, 釋放出大量的蒸汽, 壓力表指針 很快從 0. 15 MPa 下降到 0. 14 MPa, 限壓閥關(guān)閉。 壓力表指針開始由 0. 14 MPa 慢慢上升, 待指針再 次超過 0. 15 MPa 時, 限壓閥又突然打開, 釋放出 大量的蒸汽, 壓力表指針又很快下降到 0. 14 MPa, 限壓閥關(guān)閉……滅菌的時間即保壓時間從限壓閥第 次打開之時開始計算。 

3　對液態(tài)物質(zhì)滅菌時所發(fā)生的現(xiàn)象 由于某個實驗需要對某種有粘性的液態(tài)物質(zhì) 滅菌, 于是就利用蒸汽滅菌器進行滅菌處理, 采用 了三種方案, 終都出乎意料, 并險些造成安全事 故。 現(xiàn)象之　把待滅菌的液態(tài)物質(zhì)裝在敞口的容 器中, 放入滅菌器進行滅菌處理。結(jié)果容器中的液 態(tài)物質(zhì)減少了三分之強。 現(xiàn)象之二　用數(shù)層塑料薄膜緊緊封住容器的開 口, 放入滅菌器進行滅菌處理。結(jié)果封口的塑料薄 膜中間破裂, 容器中的液態(tài)物質(zhì)仍然減少了三分之 強。 現(xiàn)象之三　把待滅菌的液態(tài)物質(zhì)裝入磨口瓶 中, 旋緊瓶蓋, 放入滅菌器進行滅菌處理。后趁熱 從滅菌器中取了磨口瓶, 用手不能開啟瓶蓋, 于是 用字型螺絲刀撬, 瓶中的液態(tài)物質(zhì)猛噴向房, 瓶蓋打到房破碎后下落到地板上, 操作的實驗人 員臉部被燙傷, 周圍實驗人員不同程度地被澆, 容 器中的液態(tài)物質(zhì)減少了二分之強。 

4　事故的原因分析 

4. 1　沸騰與沸點　沸騰是液體的汽化現(xiàn)象。 它是 大量原子熱運動的宏觀表現(xiàn), 當液體從外界得到熱 量后, 原子的熱運動加劇, 液體內(nèi)部的壓力大于液 體表面即所處環(huán)境的壓力, 就產(chǎn)生了沸騰現(xiàn)象。因此, 沸騰的根本原因是分子的熱運動, 沸騰的條件 是必須有熱量的傳遞, 沸騰的宏觀現(xiàn)象是液體內(nèi)部 和表面的同時汽化, 液體內(nèi)部和表面有翻滾現(xiàn)象。 沸騰時的液體溫度稱為沸點 T。從沸騰的分析可 知, 沸點與周圍環(huán)境的壓和 P 有關(guān), 沸點隨壓力的 升高而升高, 隨壓力的降低而降低。

4. 2　液體與環(huán)境的溫度或壓力致時不會產(chǎn)生沸 騰　當用敞口的容器盛裝液態(tài)物質(zhì)置于滅菌器中, 在較長的加熱和保壓過程中, 滅菌器和盛裝液態(tài)物 質(zhì)的容器作為個系統(tǒng), 處于相對平衡狀態(tài), 具有 相同的溫度或壓力, 也即具有同步增減的溫度或壓 力。把容器從系統(tǒng)中隔離出來研究, 液體與環(huán)境沒 有熱量的傳遞, 液體內(nèi)部和液體表面具有相同的溫 度或壓力, 所以只要系統(tǒng)中溫度或壓力相對平衡地 變化, 液體總不會產(chǎn)生沸騰。 

4. 3　壓力蒸汽滅菌器事故的原因 　現(xiàn)用的壓力蒸 汽滅菌器的性能指標之, 工作壓力大多為 0. 14 MPa～ 0. 165MPa, 在保壓滅菌過程中, 滅菌器內(nèi)部 壓力達到工作壓力的上限 Pmax=0. 165 MPa 限壓閥突然打開, 滅菌器內(nèi)部壓力聚然下降為工作 壓力的下限 Pmin=0. 14 MPa 其壓力差為 ■P=Pmax-Pmin=0. 165 MPa-0. 14 MPa=0. 025 MPa 由于卸壓過快, 系統(tǒng)原有的平衡被打破, 此時 盛裝液態(tài)物質(zhì)容器的內(nèi)部仍具有 Pmax的壓力, 環(huán)境 的壓力即液體表面的壓力已為 Pmix, 也即液體內(nèi)部 比表面的壓力高出■P。因此, 液體發(fā)生沸騰現(xiàn)象, ■P 越大, 沸騰越劇烈。當■P 大到定數(shù)量值時, 容器中的液體產(chǎn)生噴射現(xiàn)象。 由此可以解釋: 現(xiàn)象是由于液體壓力內(nèi)外之差 ■P, 造成液 體的沸騰, 使液體外溢。 現(xiàn)象二是由于液體壓力內(nèi)外之差 ■P, 造成液 體的沸騰, 而瓶口的覆蓋物強度低, 被噴出的液流 所破壞。 現(xiàn)象三更為可怕, 液體內(nèi)部的壓力為 Pmax (實 際上隨著時間的延長會有所降低) , 與大氣的壓差 為 ■P=Pmax 在如此之大的壓差下, 容器中的液體就會噴薄而 出, 極其容易造成意想不到的安全事故。 至于在本次實驗中磨口瓶中的液體沒有自發(fā)地 破瓶塞而噴出, 是由于磨口和粘性液體的粘接增大 了瓶塞與瓶口的阻力所致。 

5　結(jié)論 目前所使用的蒸汽滅菌器由于限壓閥本身結(jié)構(gòu)的原因, 在對液態(tài)物質(zhì)滅菌時容易造成安全事故, 建議慎用于液態(tài)物質(zhì)的滅菌處理。