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高压蒸汽灭菌器温度与压力校准

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-06-21  来源:食品实验室服务公众号  浏览次数:642
核心提示: 很多实验猿在工作中会纠结,高压蒸汽灭菌器的温度、压力、时间到底该如何校正?其实,我国目前尚未出台高压蒸汽灭菌器等相关灭菌设备计量参数的检定规程或校准规范,实验人员在定期校验的过程中缺少必要的技术依据。本文探讨高压蒸汽灭菌器压力、温度、时间等参数的校准方法,为实验猿提供多种校准途径,供安全监管中选择。

初步判定,高压蒸汽灭菌器的最高工作压力大于或等于0.1MPa(表压),且压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa·L的气体、液化气体和最高工作温度高于或等于标准沸点的液体的固定式容器及移动式容器,使用单位应当对在用特种设备的安全附件、安全保护装置、测量调控装置及有关附属仪器仪表进行定期校验、检修,并作出记录。

 

首先,来看看高压蒸汽灭菌器的基本参数吧!

 

基本参数:

①额定工作压力不大于0.25MPa。

②灭菌工作温度:115~138℃。

 

压力指示仪表校准方法:

为确保现场校准结果的可靠性,应遵循下列基本原则:

1)环境条件:

温度:(20±5)℃;若无法保证,可适当放宽。但需对温度影响进行评定,并在校准结果中加以修正。

相对湿度:不大于80%。

 

2)计量标准器:

选用的标准器其测量范围应大于或等于被校压力指示仪表的测量范围,其示值最大允许误差绝对值应不大于被校压力指示仪表最大允许误差绝对值的1/3(数字式)或1/4(模拟式)。 

 

高压蒸汽灭菌器压力校准方法

 

方法一:现场校准法

此方法适用于手提式、立式等工作容积较小的、且具有手动放汽阀的高压蒸汽灭菌器。通常高压蒸汽灭菌器在放汽阀的尾部会备有金属软管,便于合理地排放冷空气。因此,只需将金属软管与检定用压力校验器连接可靠,保证气密性,即,能按检定规程对高压蒸汽灭菌器的压力指示仪表进行现场校准。

 

操作要点:

金属软管的耐压需要大于等于400kPa,若无法达到,需更换成满足要求的压力连接软管,构成校准系统的压力气密性不应超过0.1 kPa/min

 

校准设备:

标准器选用数字压力计(不低于0.2级,上限不超过500 kPa)或精密压力表(不低于0.4级,上限值视被检压力指示仪表而定),配套设备选用气体压力校验器(稳定性优于0.02% FS,工作压力大于600 kPa)。

现场校准法的压力校准上限常常受到高压蒸汽灭菌器上安装的安全阀额定工作压力的限制,当无法校准到被校压力指示仪表上限压力时,可给出最高额定工作压力的校准值。

 

方法二:直接比较法

此方法适用于安装有测试连接器的高压蒸汽灭菌器。通常为大型、直接蒸汽式。

 

操作要点:

将压力标准器连接于灭菌室管路中的压力连接器上。若压力连接器上的管螺纹与压力标准器螺纹不配,应采取转接方法,确保连接可靠及气密性要求。

 

校准设备:

标准器推荐用数字压力计(不低于0.2 级,上限不超过500 kPa),其使用环境应能达到140℃,且计量性能不变或可修正。若用弹簧管式精密压力表(不低于0.4 级,上限值视被检压力指示仪表而定),其允许误差应考虑温度变化引起的附加误差。

 

其示值误差ΔPn按下式计算:

ΔPn ≤ ±δ + 0.04Δt% ×Pm     (1

 

式中:

δ-准确度等级,Δt-使用温度与校准时的温度之差,Pm-量程。所有校准项目仅针对压力示值误差。直接比较法是用灭菌器中的蒸汽压力做工作介质,由于受蒸汽工作压力的限制,因此校准点不能按规程覆盖压力指示仪表的量程,只能依托压力控制器或温度控制器,在灭菌器使用压力或温度范围内确定压力校准点。再由于灭菌器在选定的工作压力时要求应能恒压,但实际做不到,总有压力波动,因此校准时就必须要求读数迅速、准确,且采用多次读数求平均值的方法确定校准结果。

 

校准结果处理:

压力示值误差

ΔP = Pa-Pn        (2

式中:

ΔP-被校压力指示仪表示值误差,kPa

Pa-被校压力指示仪表示值读数平均值,kPa

Pn-标准器示值读数平均值,kPa

 

方法三:实时比较法

此方法适用于所有类型的高压蒸汽灭菌器,标准器采用无线测量连接方式。

 

操作要点:

标准器按使用说明书要求设置工作程序,完成后直接放置到灭菌室靠近被检压力指示仪表处,启动灭菌器,达到正常工作状态时即可进行校准工作。校准过程中同样应注意高压蒸汽灭菌器压力波动对校准结果的影响。

 

校准设备:

压力无线测量系统(准确度不低于0.2 级,测量上限不大于500 kPa,使用环境不低于140℃),能实时测量压力并显示、记录测量结果。

实时比较法同样采用灭菌器中的蒸汽压力做工作介质,因此其校准方法和直接比较法是相同的。标准器示值一般由电脑按时间间隔直接采集并记录,校准中只需记录被检压力指示仪表的示值。与直接比较法相比,其安装位置灵活,操作方法简单,适用性更强,且校准过程中利用微机做为显示记录设备,因此校准过程直观、可控,客户更易接受。校准结果处理按公式(2)。

 

方法四:记录比较法

此方法同样适用于所有类型的高压蒸汽灭菌器,操作要点同实时比较法。标准器采用记录式压力无线测量系统,其技术指标要求不变。与实时比较法所采用的标准器相比,其体积更小,适用于更小的工作空间,但记录式缺少实时测量数据传输功能,无法准确掌握校准过程,只能被动接受记录结果。为使测量结果可靠,常需延长校准时间,或当校准结果不甚满意时,常需进行多次操作以获得最佳校准结果。校准结果处理同样按公式(2)。

 

高压蒸汽灭菌器温度校准方法

 

将温度传感器置于被校高压灭菌器的中心点位置,并让高压灭菌器进行一次完整的灭菌过程,升温过程中,注意将灭菌器腔体内空气完全排出。达到灭菌温度后,每2min测试一组数据,测试30min,得到15组数据,温度波动度为测得的15组数据中的实际温度最大值减去实际温度最小值,除以2,并冠以“±”表示。GB/T30690-2014提出灭菌循环中,灭菌温度范围的实测值一般不高于设定值3℃,压力范围应与实测温度范围相对应。同时考虑测量不确定度应小于被测设备最大允许示值误差的五分之一到三分之一之间,即0.61.0℃。本文着重讨论不同容积的高压灭菌器在两种常见校准方法下的中心点温度、压力校准结果,校准环境温度为20.021.0℃,环境相对湿度为45%50%

 

温度与压力校准,常见的校准方法有以下两种: 

方法一:无线温度压力数据采集器校准法

无线温度压力数据采集器是将传感器采集到的温度及压力数据记录在采集器内。测试前,无线温度压力数据采集器设置相应的程序,将该采集器置于被校灭菌器腔体中心点位置进行校准。测试结束后,通过计算机配套的信号转换器以及软件读取记录的数据。目前,该类数据采集器的温度测试准确度为±0.1℃、压力测试准确度为±0.1KPa,一次可记录近2万个数据,工作动力为设备内的锂电池,使用寿命为5年左右。这种校准方式是由于没有引入外部连接线,灭菌器腔体密封完好,确保数据真实可靠,该设备可直接测得灭菌器腔体内的实际压力值,但该套装置的初期成本达数十万元,且使用寿命也仅在五年左右,需要通过电脑读取分析采集数据,如需实时监测数据,则需投入更高的资金。因而,该类装置在基层计量校准机构、灭菌器用户等群体中并没有得以广泛推广。

 

方法二:热电偶校准

热电偶是常见的测温传感器,测试前,将较细的T型热电偶(一般线径≤1.0mm)一端置于高压蒸汽灭菌器腔体中心点,盖好高压蒸汽灭菌器,并尽量使其密封,高压蒸汽灭菌器开始工作后,有少量蒸汽通过热电偶引出口溢出,但高压蒸汽灭菌器仍可继续升温工作,升温过程中,将灭菌器腔体内的空气完全排出,当高压蒸汽灭菌器处于灭菌状态时,通过数据采集器对温度数据进行采集。根据Antoine方程将测得的温度数据换算为理论压力值,并与无线温度压力数据采集器测得的数据进行对比。该方法使用目前广泛使用的热电偶,使高压蒸汽灭菌器的校准变得方便简单,但由于热电偶的引入,使得整个灭菌过程中始终有漏气点的存在,在一定程度上会对测试结果有所影响。

 

小结

 

在四种压力校准方法比较来看,实时比较法具有突出的优势,不仅操作简单,而且校准过程可视。锅内压力波动可采用同步读数的方法予以减小,校准结果可靠,不确定度小。采用热电偶对高压蒸汽灭菌器进行校准时,存在小漏气孔,温度校准存在一定偏差。无论采用无线温度压力数据采集器,还是采用热电偶对高压蒸汽灭菌器进行校准时,其升温过程均符合Clausius-Clapeyron方程。

 

参考文献:

1】《小型高压蒸汽灭菌器温度与压力的校准及其理论分析》,中国测试,上海市计量测试技术研究院,熊智淳,周伟,倪海峰,张力,凌彦萃;

2】《高压蒸汽灭菌器压力校准方法》,上海计量测试,福建省计量科学研究院,王孔祥。

编辑:foodec007

 
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