裝載模式對(duì)立式壓力蒸汽滅菌器滅菌效果的影響研究

文/吳喬林 朱宇超

立式壓力蒸汽滅菌器是常用于實(shí)驗(yàn)室器皿滅菌的一種設(shè)備——在使用過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)其裝載模式對(duì)蒸汽滅菌效果存在一定的影響。對(duì)此，本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)滅菌階段的溫度熱分布、F0 值和生物指示劑的培養(yǎng)結(jié)果進(jìn)行了分析，揭示了不同裝載模式對(duì)溫度熱分布、熱穿透效果的具體影響，為行業(yè)同仁選擇適合的裝載模式提供了參考。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

自封滅菌袋、25 ml 藍(lán)蓋瓶、250 ml 藍(lán)蓋瓶、支架、浮游菌采樣頭、剪刀、藥勺、500 ml 藍(lán)蓋瓶、鑷子、1000 ml 藍(lán)蓋瓶。

生物指示劑：嗜熱脂肪芽孢桿菌；孢子數(shù)1.04×106CFU；D 值：1.6 min；批號(hào)：A10173；有效期：2023-04。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

立式壓力蒸汽滅菌器，設(shè)備型號(hào)：GI54DP。滅菌器的有效容積是50 l，提籃3 個(gè)，即滅菌空間分為3 層。滅菌設(shè)備的控制探頭位于第2 層提籃的底部位置。使用的滅菌參數(shù)是121.0℃、25 min。

無(wú)線溫度記錄儀，型號(hào)：SWL-T1-ULT。使用溫度范圍：-90℃～150℃。

1.3 無(wú)線溫度驗(yàn)證儀的布點(diǎn)

滅菌腔內(nèi)溫度熱分布的探頭布點(diǎn)，如表1 和圖1 所示。

圖1 滅菌腔內(nèi)溫度熱分布的探頭布點(diǎn)

表1 滅菌腔內(nèi)溫度熱分布的探頭布點(diǎn)

本次實(shí)驗(yàn)所探究的立式壓力蒸汽滅菌器在使用時(shí)主要有3 種裝載模式，現(xiàn)分別對(duì)其進(jìn)行布點(diǎn)：

（1）裝載模式1 的溫度熱穿透探頭布點(diǎn)，如表2 和圖2 所示。

（2）裝載模式2 的溫度熱穿透探頭布點(diǎn)，如表3 和圖3 所示。

（3）裝載模式3 的溫度熱穿透探頭布點(diǎn)，如表4 和圖4 所示。

由圖3可知，第一主成分貢獻(xiàn)率為98.48%，第二主成分貢獻(xiàn)率為1.14%，累計(jì)貢獻(xiàn)率為99.62%，表明這2個(gè)主成分代表了樣品的主要信息特征，證明PCA分析方法可行，幾乎可以用來(lái)表示樣品信息，代表不同品種(系)紅熟期辣椒的整體信息。在9種紅熟期辣椒中，除17129和17135品種外，其余7個(gè)品種位于不同區(qū)域，沒(méi)有重疊部分，能較好區(qū)分。17129和17135有部分重疊，說(shuō)明這2類辣椒品種部分樣品可能辣度大致一樣，為此，需進(jìn)行LDA分析，提高分類精度。兩種方法一起進(jìn)行分析，既可以解決PCA對(duì)不同樣本數(shù)據(jù)不敏感，又解決了LDA算法中的小樣本，可以獲得較好的分類效果。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

（1）實(shí)驗(yàn)前，確保實(shí)驗(yàn)溫度探頭的校準(zhǔn)在有效期內(nèi)，以保證實(shí)驗(yàn)期間的溫度數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

（2）實(shí)驗(yàn)期間，按1.3 中的3 種裝載模式（如圖2～4 所示）分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行不同裝載模式的實(shí)驗(yàn)時(shí)按照表2～4 分別對(duì)滅菌腔內(nèi)進(jìn)行探頭布點(diǎn)，用以研究每種裝載模式滅菌腔的溫度熱分布情況。

2.結(jié)果與分析

2.1 不同裝載模式下的滅菌腔溫度熱分布

表2 裝載模式1 的溫度熱穿透探頭布點(diǎn)

表3 裝載模式2 的溫度熱穿透探頭布點(diǎn)

統(tǒng)計(jì)3 種裝載模式下滅菌腔的溫度熱分布數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)為滅菌階段的25 min 溫度數(shù)據(jù)。溫度熱分布情況詳見表5，F(xiàn)0值詳見表6。生物指示劑的培養(yǎng)結(jié)果詳見圖5、圖6 和圖7。

應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，對(duì)表5 滅菌腔的溫度熱分布數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，結(jié)果詳見圖5。

應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，對(duì)表6 滅菌腔的溫度熱分布F0值數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，結(jié)果詳見圖6。

圖2 裝載模式1 的溫度熱穿透探頭布點(diǎn)

圖3 裝載模式2 的溫度熱穿透探頭布點(diǎn)

結(jié)果分析：①?gòu)谋? 可以看出，在不同的裝載模式下，滅菌腔內(nèi)的溫度分布數(shù)據(jù)相差無(wú)幾，且每個(gè)探頭的溫度波動(dòng)在1℃范圍內(nèi)，說(shuō)明不同裝載模式下的滅菌腔內(nèi)的溫度波動(dòng)較??；通過(guò)方差分析可得出，P 值均大于0.05，證明各分布點(diǎn)的溫度無(wú)顯著性差異。②結(jié)合表6 和表7 可以看到，T-07～T-10 的F0值均達(dá)到了無(wú)菌的要求（F0≥15 min），且相應(yīng)的生物指示劑的培養(yǎng)結(jié)果均合格。通過(guò)方差分析可得出，P 值均大于0.05，證明各分布點(diǎn)的F0值無(wú)顯著性差異。

2.2 不同裝載模式下的溫度熱穿透

在歐盟關(guān)于最終滅菌制劑的法規(guī)中，過(guò)度殺滅被定義為“121℃下濕熱滅菌15 min”[3]，即F0≥15 min。統(tǒng)計(jì)3 種裝載模式下的熱穿透F0值，如表8 所示，可根據(jù)這些F0值選擇最優(yōu)的裝載模式。

應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，對(duì)表8 不同裝載模式下的溫度熱穿透F0值進(jìn)行分組控制圖分析，結(jié)果詳見圖7。

結(jié)果分析：①對(duì)比裝載模式1和裝載模式2 的F0值，可以看出，T-01 和T-04 的F0值最低，且兩種模式的F0值相近；通過(guò)表7 可以看出，兩種模式下生物指示劑的培養(yǎng)結(jié)果均合格；說(shuō)明對(duì)于豎立放置的1000 ml 藍(lán)蓋瓶和500 ml 藍(lán)蓋瓶來(lái)說(shuō)，其放置位置對(duì)滅菌效果的F0值基本無(wú)影響。②通過(guò)圖7，可以看出，相較于裝載模式1和裝載模式2，裝載模式3 的控制范圍（上限UCL 和下限LCL）有明顯縮小，各分布點(diǎn)的數(shù)據(jù)更穩(wěn)定，且均值上升，說(shuō)明裝載模式3 的T-01 和T-04 的滅菌效果優(yōu)于裝載模式1 和裝載模式2，即對(duì)1000 ml藍(lán)蓋瓶和500ml藍(lán)蓋瓶采取橫放的放置方式對(duì)滅菌效果F0值有很大的改善。

表4 裝載模式3 的溫度熱穿透探頭布點(diǎn)

表5 滅菌腔的溫度熱分布

表6 滅菌腔的溫度熱分布F0 值

表7 生物指示劑培養(yǎng)結(jié)果

表8 不同裝載模式下的溫度熱穿透F0 值

圖4 裝載模式3 的溫度熱穿透探頭布點(diǎn)

圖5 溫度熱分布的方差分析

圖6 溫度熱分布F0 值的方差分析

原因分析：橫放的放置方式，增大了藍(lán)蓋瓶與自下而上的蒸汽的接觸面積，使蒸汽流通更順暢，從而提高了溫度和F0值。

3 結(jié)論

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)，可以得出：在立式壓力蒸汽滅菌器中進(jìn)行濕熱滅菌時(shí)，被滅菌物品的類型、放置方式（橫放/豎立）等對(duì)滅菌效果的F0值有顯著影響，而被滅菌物品的放置位置則基本無(wú)影響。具體來(lái)說(shuō)，則有三點(diǎn)結(jié)論，如下所述。

圖7 分組控制圖分析

結(jié)論一：不同的裝載模式，對(duì)滅菌腔內(nèi)的溫度熱分布數(shù)據(jù)和F0值無(wú)顯著影響。

結(jié)論二：豎立放置的藍(lán)蓋瓶，其放置位置（放在第二層或第三層）對(duì)滅菌效果的F0值基本無(wú)影響。

結(jié)論三：對(duì)于藍(lán)蓋瓶來(lái)說(shuō)，采用橫放的放置方式，其滅菌效果的F0值明顯優(yōu)于采用豎立的放置方式。