Существующие методы и технические устройства

В настоящее время в микробиологической, медицин­ской, фармацевтической и других отраслях промыш­ленности широко применяют «открытый» способ отбора- проб технологических жидкостей и внесения добавок в малых количествах.

159-

полостью аппарата 7 отборного трубопровода 4, по ко­торому отбираемая жидкость в пламени факела 3 пе­редается в приемный сосуд для пробы 2, и паропрово­да 5, соединенного через запорный вентиль с трубопро­водом 4 [160].

Известны также устройства для отбора проб, в ко­торых сосуды для приема пробы соединяются с отбор­ным трубопроводом через промежуточные камеры, ос­нащенные приборами контроля и различными устрой­ствами, например для охлаждения отбираемой жидко­сти, если она имеет повышенную температуру^[1]. Это устройство (рис. 28) состоит из отборного трубопрово-

Рис. 27. Устройство отбора проб технологических жид­костей:

1 — воронка удаления конденсата;

2 — приемный сосуд; 3 — факел; 4— отборный трубопровод; 5— паропро­вод; 6 — вентиль на материальной

линии; 7 — аппарат.

Рис. 28, Устройство отбора проб с охлаждением.

да 6, сообщающегося через запорный вентиль 5 с ап­паратом, из которого отбирается проба жидкости; па­ропровода 4, соединенного через запорный вентиль 3 с трубопроводом 6; промежуточной камеры 11, соеди­ненной с проходящим в ее внутреннюю полость трубо­проводом 6, на конце которого установлена конусная распылительная насадка 10\ приемного стеклянного со­суда 1, закатанного крышкой 2 с припаянной к ней гайкой 13. Промежуточная камера представляет собой цилиндрический сосуд с крышкой 7 н коническим дни­щем, которое заканчивается сливным резьбовым шту­цером 12 для присоединения приемного сосуда.

Пробоотборники с вытяжкой, которыми снабжены имеющиеся в продаже лабораторные ферментаторы, получили широкое распространение благодаря безо­пасности и простоте их употребления для стерильного отбора проб культур. Проба берется путем сжатия ре­зиновой груши для удаления воздуха из трубки и пос­ледующего ее ослабления, приводящего к поступлению пробы в трубку под вакуумом. Сосуд, в который по­ступает через трубку проба, передают на анализ и за­меняют другим стерильным сосудом. Во время замены некоторое количество нестерильного воздуха может по­пасть в новый сосуд. Воздух попадает затем в фермен­татор при получении следующей пробы, что может при­вести к загрязнению культуральной среды. Однако, ес­ли отвести нестерильный воздух из сосуда до его про­никновения в ферментатор, можно избежать загрязне­ния. С помощью стандартного пробоотборника с вы-, тяжкой [112] можно- неоднократно отбирать пробы с очень незначительной вероятностью загрязнения.

Опубликованы описания конструкций самых раз­личных пробоотборных устройств, однако ни одно из них в полной мере не отвечает требованиям ведения процессов в гарантированно асептических условиях, исключающих возможность поступления даже одной по­сторонней клетки в стерильные полости. По своим ха­рактеристикам и условиям обработки пробоотборное устройство должно являться неотъемлемой частью ап­парата (ферментатора), такой же герметичной и стери­лизуемой, как и сам аппарат. Совместно с Г. Е. Сквор­цовым, А. В. Эйромджанцем и А. Т. Якимовым мы раз­работали и опробовали в производственных условиях устройство для передачи материала в асептических ус- 6-1950 \_6{

ловиях [54, 56]. Оно обеспечивает требования, предъяв­ляемые к процессам отбора проб или введения добавок в малых количествах (рис. 29).

Рис.

Устройство имеет промежуточную камеру 16, верх­няя часть корпуса которой соединена с помощью от­борного трубопровода 10, запорного сильфонного вен­тиля 13 и трубы передавливания 14 с внутренней поло­стью емкостного аппарата 15. Из этого аппарата отби­рается проба жидкости. К отборному трубопроводу 10 присоединен через вентиль 12 паровой трубопровод 11 (в корпус вентиля 13). Нижняя часть корпуса камеры 16 соединена через запорный сильфонный вентиль 19 с конденсатосборником 20, который оснащен указате­лем уровня 21 и соединен через запорный сильфонный 162

вентиль 22 с магистральным трубопроводом 23 удале­ния загрязненного конденсата.

Для ликвидации тупиковых мест, труднодоступных для стерилизующего пара, мановакуумметр 18 присое­динен к промежуточной камере 16 через мембранный разделитель 17, металлическая диафрагма которого, отделяя рабочую полость мановакуумметра от внутрен­ней полости промежуточной камеры, является одно­временно задней стенкой ее корпуса. На горловине приемного сосуда 1 через прокладку 25 герметично установлена крышка 26, в центральной части которой имеется патрубок 3 с помещенным на нем бактериоло­гическим фильтром 4 и краном 5. Через донную часть стакана 24 внутрь приемного сосуда 1 проходит си­фонная трубка 2, на верхнем конце которой установлен сильфонный вентиль 6, герметично присоединяемый че­рез прокладку 7 к промежуточной камере 16 с по­мощью шпилек 8 и нажимных гаек 9. Сифонная труб­ка 2 позволяет производить под действием избыточно­го давления воздуха, подаваемого через кран 5 и бак­териологический фильтр 4, передавливание стерильной жидкости из сосуда 1 в емкостный аппарат 15 или дру­гие емкости и сосуды при обработке пробы в лабора­тории.

Передача материала осуществляется следующим образом. С помощью шпилек 8, нажимных гаек 9 и присоединительного фланца вентиля предварительно простерилизованный в автоклаве приемный сосуд 1 через прокладку 7 герметично присоединяют к проме­жуточной камере 16.

зующийся конденсат из конденсатосборника 20 уда­ляется в магистральный трубопровод 23. Количество конденсата в конденсатосборнике 20 контролируют по указателю уровня 21. Прямой контроль за удалением пара и косвенный контроль за температурой нагрева осуществляют по показаниям мановакуумметра 18.

По истечении времени выдержки подачу стерилизу­ющего пара прекращают перекрытием парового трубо­провода И вентилем 12. После закрывания вентиля 12 и прекращения подачи пара производят контролируе­мое по мановакуумметру 18 снижение давления в про­межуточной камере 16 до атмосферного путем удале­ния оставшегося пара в трубопровод 23 «грязного» конденсата.

До отбора пробы для исключения попадания в приемный сосуд 1 застоявшейся порции жидкости в трубе передавливания 14 и охлаждения его горячих от стерилизации стенок промежуточной камеры 16 эту жидкость удаляют в конденсатосборник 20. Для этого при закрытых вентилях 12, 22 и 6 последовательно от­крывают - вентили 13 и 19 и по указателю уровня 21 контролируют количество жидкости, поступающей в конденсатосборник 20. По достижении верхнего уровня поступление жидкости в конденсатосборник 20 прекра­щают закрыванием вентиля 19. Для отбора свежей порции жидкости в приемный сосуд 1 открывают вен­тиль 6, а при наполнении его до требуемого уровня закрывают вентили 6 и 13.

Используя устройство для передачи материала в аппарат, при подключенном сосуде 1 открывают вен­тили 13 и 6 при закрытых вентилях 12, 19 и 22; в со­суде 1 создается давление через кран 5 и фильтр 4 несколько больше, чем в аппарате, и содержимое пе­редавливается в аппарат. После передачи материала для предотвращения выброса остатка передаваемой жидкости из промежуточной камеры 16 и исключения контакта этой жидкости с атмосферой производствен­ного помещения вторично стерилизуют внутреннюю по­лость устройства. Для этого при закрытых вентилях 1S, 22 и 6 последовательно открывают вентили 19 и 12. После наполнения конденсатосборника 20 пароконден­сатной смесью с остатками передаваемой жидкости вентиль 19 закрывают, а вентиль 22 на короткое время 1(34

открывают, благодаря чему жидкость из конденсато­сборника 20 сбрасывается в магистральный трубопро­вод 23 «грязного» конденсата,

Последующие операции по стерилизации устройства аналогичны операциям, проводившимся при стерили­зации устройства до передачи материала.

По окончании вторичной стерилизации после сниже­ния давления в промежуточной камере 16 до атмосфер­ного при закрытых вентилях 13, 12, 19 и 6 сосуд 1 с вентилем 6 отсоединяют от промежуточной камеры 16. На этом процесс передачи материала заканчивается, однако для уменьшения времени контакта внутренней полости промежуточной камеры 16 с окружающим воз­духом целесообразно сразу установить новый прием­ный сосуд 1.

Описанное устройство обеспечивает выполнение тре­бований, предъявляемых к процессам передачи мате­риала.

Передача материала производится по герметично­му материалопроводу, и материал не имеет контакта с окружающей атмосферой. Поэтому не может быть загрязнения ни материала, ни устройства, ни содержи­мого аппаратов посторонней микрофлорой. До отбора пробы и после отбора пробы устройство стерилизуют, при этом поддерживаются оптимальные значения дав­ления и температуры пара в промежуточной камере. Отсутствие в устройстве тупиковых мест и контроль параметров пара обеспечивают эффективную стерили­зацию, сокращают ее продолжительность.

Исключен свободный выход из устройства парокон­денсатной смеси и передаваемого материала в окру­жающую среду, что более полно удовлетворяет требо­ваниям по технике безопасности и санитарно-гигиени­ческим требованиям. Высокая гарантия получения объективной информации о состоянии технологического процесса значительно сокращает вероятность ложного заключения о браке производимой продукции, позволя­ет повысить производительность промышленного обо­рудования.

С целью определения эффективности стерилизации предлагаемого устройства мы изучили температурные поля его внутренних полостей. Для измерения темпе­ратуры в полости устройства были установлены хро- мель-копелевые термометры (см. рис. 29), в полость вентиля 13 — термопара 1, в промежуточную каме­ру 16 в непосредственной близости около клапана вентиля 6 — термопара 2, в полость вентиля 19 — тер­мопара 3, в полость патрубка между конденсато-сбор- ником 20 и вентилем 22 — термопара 4. Нагревание производили по указанной выше последовательности выполнения операций.

Оказалось, что во всех контролируемых точках по­лости устройства^- максимальная температура достигает­ся в течение 1 мин. При этом патрубок между сборни­ком конденсата 20 и вентилем 22 не нагревается до необходимой для стерилизации температуры (76— 115° С). Температура в этой точке повышается до 130° С в тот период, когда закрывается вентиль 19 и открывается вентиль 22 для удаления конденсата. По­скольку эта термопара находится в самой нижней ча­сти полости устройства, то в период его стерилизации здесь скапливается конденсат. После слива конденсата из конденсатосборника 20 идет пар, температура в этот момент поднимается до 130° С. Однако установленный факт недостаточной стерилизуемости этой точки не влияет на чистоту передаваемых материалов, так как отбор проб и внесение добавок производят при закры­том вентиле 19.

Для количественной оценки эффективности стерили­зации устройства были рассчитаны по эксперименталь­ным данным значения критерия стерилизации для раз­ных режимов. При достижении в контролируемых точ­ках в течение 1 мин максимальной температуры 139° С критерий стерилизации составил 12,0. Для обе­спечения стерильности при этой температуре достаточно выдержки 0,2 мин. Учитывая возможность присутст­вия в трубопроводах твердых частиц диаметром 2 мм, для которых время нагревания согласно расчету со­ставит около 4 мин, можно рекомендовать следующий режим стерилизации пробоотборного устройства: нагре­вание 1 мин, выдержка 3 мин, охлаждение. При этом режиме критерий стерилизации для полости равен 386, 166

для твердых частиц — 48,3- Критерием стерилизации периода охлаждения можно пренебречь, так как давле­ние в пробоотборном устройстве снижается за время менее 0,5 мин.

Важно отметить, что конструкция пробоотборного устройства позволяет достигать в его внутренней по­лости практически той же температуры, что и в обе­чайке основного аппарата. При иных параметрах грею­щего пара (температура и давление) всегда легко скорректировать время выдержки, обеспечивающее до­стижение требуемого значения критерия стерилизации. Отсутствие в конструкции пробоотборного устройства «слабых» точек позволяет косвенно оценивать дости­гаемую при стерилизации температуру по показателям мановакуумметра.

Стерилизуемость устройства передачи материала по рекомендуемому режиму и чистота проб подтверждены исследованиями в лаборатории и на производстве.

Пробы предварительно простерилизованной пита­тельной среды анализировали на наличие в них посто­ронней микрофлоры после выдержки в термостате в течение 72 ч. Контролем служили пробы, отобранные обычно принятым способом. Из 100 в 79 пробах полу­чили неправильный результат: при наличии в аппарате стерильной среды пробы были заражены в момент от­бора. Обсемененность окружающей атмосферы посто­ронней микрофлорой в период отбора проб достигала 1,5—7-Ю³ клеток в 1 мл. Все пробы, отобранные с помощью предложенного устройства, оказались сте­рильными. При отборе из аппарата культуральной жидкости согласно методике, перед отбором пробы в приемный сосуд' 1 первая порция жидкости из трубы передавливания 14 через промежуточную камеру 16 сливалась в конденсатосборник. При этом пробоотбор­ное устройство охлаждалось до температуры, равной рабочей температуре в аппарате 15.

8.3.