常見的滅菌方法包括:
1、干熱滅菌法(包括火焰滅菌和干熱空氣滅菌法)
2、濕熱滅菌法(包括煮沸滅菌、巴氏殺菌、流通蒸汽滅菌、間歇蒸汽滅菌、高壓蒸汽滅菌法)
3、輻射滅菌法
4、過濾除菌法
5、化學藥劑滅菌法(如環氧乙烷、甲醛、乙二醇等)
醫用口罩生產完成后采用的滅菌方法有兩種:
輻射滅菌和環氧乙烷滅菌,輻射滅菌比較少用,下面我們重點來探討最常用的環氧乙烷滅菌,以及蒸汽閥門在此工藝中的應用及選型。
一、環氧乙烷滅菌工藝:(備注:環氧乙烷簡稱EO)
醫用口罩和防護服,不能采用高溫蒸煮等方式滅菌,因此環氧乙烷滅菌柜成為了必需的滅菌設備,規格一般有6/10/20/30立方等幾種,口罩滅菌常用20-30立方的大型滅菌器,一般用藥量為0.8-1.2kg/m3,在55-60℃下作用6h,利用蒸汽先加熱熱水,再把熱水通入到滅菌柜夾套內加熱,以保證柜內溫度。
工藝流程為:預處理--處理(包括抽真空、加溫、加濕)--保壓滅菌(包括加入EO氣體、保持、抽真空、放入空氣置換)--通風。
影響滅菌的五要素:環氧乙烷濃度、濕度、溫度、壓力、時間。
30萬只平面口罩包裝好后約為15立方,可選20立方環氧乙烷滅菌器?,以下的蒸汽流量計算和閥門選型均以20立方滅菌柜來考慮。
二、水箱加熱溫控系統和疏水系統:
因為滅菌柜夾套內需要通入60℃的熱水來預熱,并使柜體內腔溫度保持在55-60℃;還有汽化器也需要通入60-70℃的熱水來加熱環氧乙烷,使其汽化為氣體,送入到柜內對產品滅菌。
下面我們先計算蒸汽耗量:
工況:正常采用3m3的水箱即可,循環水流量大約20m3/h,循環水初溫大約30度,加熱到70度,使用5Barg壓力的蒸汽,根據以下公式
Q=CpMΔT/r
其中Cp---物料的比熱容,一般流體,如水的比熱容=1
M—物料的質量流量(kg/h),ΔT--升溫溫差(℃ ),
r—工作壓力下蒸汽的熱焓值(kcal/kg)--5Barg壓力r=498
因此,計算出蒸汽流量Q=1*20000*(70-30)/498=1606kg/h。
選用DN80的蒸汽管道合適。
1、水箱氣動控制閥選型:
根據一次壓力、二次壓力和蒸汽流量等參數計算Kv值,然后嚴格選型。
Kv=Gs/(13.8*P1)=1606/(13.8*6)=19.4
選用Kv=40,這時閥門最大開度在81.42%,小于90%,屬于合理開度。根據Kv值,選擇DN80的波紋管密封氣動控制閥合適,型號為PCV3000-B,法蘭連接。
此型號控制閥優勢(相比傳統填料密封控制閥):波紋管密封結構,確保零外漏;因為沒有填料的摩擦阻力作用,反應速度更快,控制精度更高;內密封面堆焊司太立合金,更耐沖蝕汽蝕,關閉時采用平面密封,關閉更嚴密,使用壽命更長。
Kv值選型過大或閥門選型過大:造成控制精度降低,壽命縮短;
選型過小:即使閥門全部打開,流量也不夠,物料無法升溫。
2、水箱疏水閥選型:
工況:蒸汽壓力5barg,冷凝水回收,因此背壓大約0.5~1barg,蒸汽流量1600kg/h,根據下面疏水閥選型表,選用我們FFT45F-8,DN40自由浮球疏水閥合適,5Barg壓差時最大排量達3T/h。
三、加濕系統壓力控制和疏水:
在保溫時,需要往滅菌柜柜內通入1-1.5barg壓力的飽和蒸汽進行保壓加濕,需要同時嚴格控制柜內的壓力和濕度,因此這條加濕蒸汽管道需要使用氣動控制閥來自動控制蒸汽流量,同時在前端加裝汽水分離器(非常重要),得到高品質的干飽和蒸汽,這樣濕度更易于控制;當濕度RH值達到80%時,停止加濕,因此還需要增加一個氣動波紋管截止閥,以便自動切斷蒸汽。然后再向柜內加藥,即環氧乙烷從鋼瓶出來經汽化器后得到的環氧乙烷氣體,加藥時間大約1小時,當加藥量達到要求后,關閉加藥系統,再保持大約5小時進行滅菌和清洗。
1、加濕管道控制閥門選型:
蒸汽壓力大約1-1.5barg,流量很小,一般選用DN20的管道即可,閥門也全部選用DN20即可;不過,因為這里要求衛生干凈,因此所有閥門必須全部使用304不銹鋼材質的。
這一套閥門主要配置包括:汽水分離器SP25+氣動波紋管截止閥S16FGBH-P(開關閥)+波紋管密封氣動控制閥PCV3000-B(調節閥)
常見問題:這個工況常常碰到很多用戶選用氣動球閥,他們會發現特別容易內漏,關不嚴,壽命很短。因為蒸汽溫度比較高,2barg壓力的蒸汽溫度為133℃,而氣動球閥的密封面為PTFE塑料軟密封,長期處于高溫下,且頻繁動作,PTFE很容易老化變形,進而磨損加劇,因此很容易導致閥門泄漏,關不死,切不斷蒸汽,影響滅菌效果,而我們的氣動波紋管截止閥則可以很好地解決這些問題。
解決:建議采用氣動波紋管截止閥,其閥桿采用波紋管密封,零外漏;內密封面采用司太立合金,可耐425℃高溫,耐沖蝕性、耐磨性和耐腐蝕性遠遠優勝于球閥,壽命也至少比球閥長5倍以上!
2、滅菌柜疏水閥選型:
加濕蒸汽進入柜內后會產生冷凝水,需要安裝一組DN20的浮球式疏水閥(汽水分離器底部也是一直同樣的疏水閥即可),閥門材質優先選用304不銹鋼,如果條件限制,也可選用鑄鋼材質的。疏水閥型號:WY12FU-10,DN20,法蘭連接,304不銹鋼材質。
溫馨提示:環氧乙烷是一種廣譜滅菌劑,它是易燃易爆的有毒氣體,具有芳香的醚味,在4°C時候相對密度為0.884,沸點為10.8°C,其密度為1.52g/cm3。在室溫條件下,很容易揮發成氣體,當濃度過高時可引起爆炸。
滅菌后的物品,要放入解析器內清除殘留環氧乙烷,因為環氧乙烷遇水后可形成有毒的乙二醇,故不可用于食品的滅茵,鑒于這個原因,口罩生產滅菌完成后,還需要靜置7-14天才能使用。