Результаты экспериментального изучения стерилизуемости аппаратов

Методические подходы к изучению стерилизуемости оборудова­ния и коммуникаций опубликованы в работе [46]. Приведем неко­торые экспериментальные данные, полученные совместно с Г. Е.

Исследования температурных полей проведены для двух вари­антов стерилизации. В первом острый пар подавали в нижнюю часть аппарата, при этом образующаяся паровоздушная смесь вы­теснялась через линию удаления отработанного технологического воздуха. Во втором варианте пар подавали в верхнюю часть аппа­рата, а паровоздушную смесь и конденсат вытесняли через нижний спуск. Динамика изменения температуры в различных точках изу­чена как на стадии нагревания аппарата до температуры стерилиза­ции, так и на стадиях выдержки и последующего охлаждения.

Размещение точек контроля температуры в полости аппарата вместимостью 63 м³ показано на рис. 9. Для контроля температуры в верхней части полости аппарата установлены термопары 1, 2 и 3 на расстоянии 30 мм от верхней крышки аппарата, термопара 1 установлена по центру аппарата, термопара 3 — на расстоянии 30 мм от вертикальной стенки, термопара. 2 — посередине между термопарами 1 и 3. Для контроля температуры в средней части полости аппарата установлены термопары 4, 5 и 6; термопара 4. установлена по центру аппарата; термопара 6 — на расстоянии 40 мм от стенки аппарата; термопара 5 — посередине между тер­мопарами 4 и 6. Для измерения температуры в нижней части аппа- 7»

Рис. 9. Схема размещения термопар в ферментаторе вместимостью 63 м³ при экспериментальной , оценке его стерилизуемости: 1—13 — места установки термо­пар; ТСП — место установки термометра сопротивления.

рата установлены термопары 7, 8 и 9 на расстоянии 30 мм от днища; тер­мопара 7 установлена по центру ап­парата, термопара 9 — на расстоя­нии 20 мм от вертикальной стенки аппарата; термопара 8 — посередине между термопарами 7 и 9.

При изучении распределения тем­ператур использовали термопары, изготовленные из хромель-копеля. Диаметр электродов 0,5 мм. В каче­стве вторичных приборов при измере­нии температур на стенде использо­вали прибор КСПЗ со шкалой 0—150° С, класс точности 0,5, а при измерении температуры в аппаратах использовали потенциометры типа ЭПП-09МЗ с классом точности 0,5 и пределами измерения тем­пературы 0—150° С. Для получения объективных данных о дейст­вительной температуре, достигаемой в стерилизуемых полостях, все термопары калибровали в соответствии с известными рекомендация­ми [94]. Давление измеряли манометрами ОБМ-1-160 с классом точности 1,6 и ценой деления 0,1 кгс/см². Режим нагревания и вы­держки в аппаратах устанавливали по показаниям термометров сопротивления ТСП-1. В качестве вторичных приборов использовали ЭМП-209М с классом точности I и пределом измерения температуры 0—150° С.

Известно, что эффективность стерилизации аппаратов во многом зависит от температуры стенки оборудования [66]. В то же время в процессе стерилизации аппаратов температура измеряется, как правило, в центре обечайки, т. е. в наиболее благоприятной точке. Поэтому мы изучили различия между температурой стенки аппа­ратов и температурой в их внутренней полости. Для этого в не­посредственной близости около термопар 6 и 12 смонтировали термопары 6' и 12', спаи которых были прижаты пружинами к 80

внутренней поверхности стенки. Оказалось, что стенки в точке 6' нагреваются до температуры 130° С на 3 мин позднее, чем в точке 6, а до 135° С —позднее на 6 мин.

Некоторые полученные экспериментальные данные для варианта. Они свидетельствуют об измене­

нии температуры в штуцере ниж-

Рис. 10. Изменение давления- и температуры в зависимости- от продолжительности нагре­вания ферментатора вмести­мостью 63 м^3-

него спуска (кривая 7), в штуце­ре для установки манометра (кривая 10) и штуцере с кольце­вым зазором (кривая И). Одно­временно показано изменение температуры, фиксируемой по термометру сопротивления {ГСП), и давления в полости аппарата (Р) с момента начала прогрева.

Эти данные свидетельствуют о неоднородности температурного поля, об отставании скорости прогрева штуцера для установки манометра от других точек. По­этому при оценке стерилизующе­го эффекта стадии нагревания ап­парата до 130°С, продолжающей­ся 80 мин (см. рис. 10), следует ориентироваться на точку 10 как на «слабую».

Важно отметить, что при не­достаточно полном открывании вентиля на нижнем спуске в ниж­ней части полости аппарата скапливается конденсат. В этом случае температура не только в патрубке нижнего спуска (точка 12), но и в этой части полости (точка 7)„ не превышает 110°С. При этом давление и температура в верхней части полости аппарата и показания термометра сопро­тивления свидетельствуют о достижении в аппарате необходимого режима стерилизации. Изменения температуры и давления в зави­симости от продолжительности нагревания аппарата в точках 7 и 12 при недостаточно полно открытом вентиле удаления конденсата представлены на рис. 11, а. Температура в патрубке нижнего спуска (точка 12) и в нижней части аппарата (точка 7) не достигает зна­чений, обеспечивающих гарантированную стерилизацию внутренней полости даже при нагревании в течение 80 мин.

Таким образом, в аппарате вместимостью 63 м³ в определен­ных ситуациях наиболее «слабой» точкой может быть нижняя часть полости аппарата и линия нижнего спуска при недостаточной скорости удаления «грязного» конденсата, которым она заполня­ется. Температура этой полости не превышает 110° С. Даже при 81

7, 10, 11 — изменение температуры по показаниям термопар в точках 7, 10, 11 (см. рис. 9); ТСП — изме­нение температуры по показаниям термометра сопротивления; Р — из­менение давления.

достаточной скорости удаления конденсата температура 130° С достигается в нижнем спуске на 14 мин позднее, чем в остальной полости аппарата.

Более предпочтительным представляется вариант стерилизации аппарата с подачей пара сверху и удалением паровоздушной смеси и конденсата через нижний спуск. В этом случае (рис. 11, о) значительно сокращается (по сравнению с предыдущим вариантом) продолжительность достижения температуры стерилизации (не бо­лее 30 мин вместо 80 мин). Неоднородность температурного поля становится менее выраженной (рис. 11,6). Однако и в этом случае при несвоевременном удалении конденсата в нижнем спуске аппа­рата образуется область с пониженной температурой, уменьшаю­щей эффективность стерилизации и приводящей к неоправданно­му увеличению продолжительности стерилизации.

Что касается стадии охлаждения аппарата, то при необходимо-

S2

сти (если проведенные до этого стадии обеспечили стерильность) длительность ее можно сократить за счет продувки аппарата сте­рильным сжатым воздухом.

4.5.