Расчет эффективности стерилизации при переменной температуре.
Наиболее принципиальным моментом в расчете эффективности стерилизации при переменной температуре является учет интегрального теплового эффекта, достигаемого на стадиях нагревания, выдержки и охлаждения стерилизуемого объекта (жидкости, оборудование и др.).
Типичный график изменения температуры при периодическом способе стерилизации представлен на рис. 1. Такие зависимости характерны для процессов термической стерилизации ферментаторов или других аппаратов, для всех -процессов автоклавирования, а также периодической стерилизации жидкостей в промышленных аппаратах.
Рис. 1. Изменение темпе- ■ратуры во времени при периодическом способе термической стерилизации.
Точка 1 соответствует температуре, которую принимают в качестве начальной при расчете стерилизующего эффекта. За начало отсчета рекомендуют принимать ^=100° С [145]. Участок 1—2 соответствует периоду нагревания жидкости до температуры стерилизации; участок 2— 3 — периоду выдержки при постоянной температуре; участок 3—4 — периоду охлаждения от температуры стерилизации до участок 4—
5 — периоду охлаждения до температуры технологического процесса, например ферментации, и не учитывается при оценке суммарного стерилизующего эффекта.
Обычно в подавляющем большинстве лабораторных и промышленных регламентов при характеристике режимов стерилизации, связанных с инактивацией посторонней микрофлоры, фиксируют только период выдержки, например 120° С в течение 60 мин. При этом отмечают, что в условиях лаборатории этот режим обеспечивает требуемую эффективность подавления посторонней микро- >флоры. Как правило, именно этот режим и рекомендуют при переходе на промышленные аппараты. Даже применительно только к процессу инактивации посторонней микрофлоры такой подход не -обоснован, поскольку приводит к необъективной характеристике фактической эффективности режимов стерилизации, неббоснован- :ному перерасходу пара и увеличению продолжительности подготовки промышленных аппаратов к работе.
Из рис. 1 следует, что
62
Пр и м е р. Жидкость в процессе стерилизации охлаждалась от 130 до 100° С 60 мин. Необходимо оценить стерилизующий эффект стадии охлаждения по величине критерия стерилизации.
Решение. По табл. 11 находим, что при 130° С VT = 72,3, а -с учетом поправки на скорость охлаждения
В рассмотренном примере даже на стадии охлаждения обеспечивается необходимый стерилизующий эффект
Пользуясь приведенным выше методом, можно решать практические задачи, постоянно возникающие и в микробиологических лабораториях и особенно при переходе на промышленные аппараты.
Пример. Жидкость стерилизуется в пробирке методом автоклавирования по режиму: нагревание от 100 до 130° С 5 мин; ^выдержка при 130° С 10 мин; охлаждение от 130 до 100° С 10 мин. Требуется определить значение критерия стерилизации и оценить эффективность режима автоклавирования.
Решение. По аналогии с предыдущим примером действительное значение критерия стерилизации составит: для стадии на-
•-случае режим стерилизации будет эффективным и не приведет к необоснованному увеличению продолжительности автоклавирования и перерасходу пара.
Значение экономии тепла и сокращения продолжительности .простоев аппаратов периодического действия возрастает с увеличением масштабов производства.
Однако уже на этапах лабораторных разработок возникают такие принципиальные вопросы, как обеспечение стандартности воздействия теплового фактора при решении задачи инактивации посторонней микрофлоры.
Рассмотрим пример необходимости решения таких вопросов.Пример. При отработке режимов стерилизации лабораторных аппаратов вместимостью 10 л оказалось, что вполне эффективным может считаться следующий режим: продолжительность нагревания от 100 до 132° С — 5 мин, выдержки при 132° С—1 мин, •охлаждения от 132 до 100° С— 10 мин.
Требуется обеспечить равную эффективность стерилизации аппарата вместимостью 10 м3, для которого продолжительность нагре- 64
Приведенные примеры, охватывающие далеко не полный круг задач, встречающихся на практике при достижении стерильности аппаратов и жидкостей, указывают на целесообразность использования существующих расчетных методов, которые позволяют количественно оценить эффективность различных режимов стерилизации. Применение величины критерия стерилизации при приближенных расчетах и показателя нестерильности при более точных расчетах весьма полезно для решения вопросов, связанных со сравнительной оценкой различных режимов, а также с достижением равного стерилизующего эффекта в самых различных ситуациях: при изменении масштабов аппаратов, объемов жидкостей, их обсемененно- сти и др.
В последующих разделах рассмотренные выше методы расчета используются при решении более сложных задач, стоящих ближе к практике функционирования микробиологических производств.
4.