裝載模式對立式壓力蒸汽滅菌器滅菌效果的影響研究

文/吳喬林 朱宇超

立式壓力蒸汽滅菌器是常用于實驗室器皿滅菌的一種設備——在使用過程中，筆者發現其裝載模式對蒸汽滅菌效果存在一定的影響。對此，本文通過實驗對滅菌階段的溫度熱分布、F0 值和生物指示劑的培養結果進行了分析，揭示了不同裝載模式對溫度熱分布、熱穿透效果的具體影響，為行業同仁選擇適合的裝載模式提供了參考。

1 材料和方法

1.1 實驗材料

自封滅菌袋、25 ml 藍蓋瓶、250 ml 藍蓋瓶、支架、浮游菌采樣頭、剪刀、藥勺、500 ml 藍蓋瓶、鑷子、1000 ml 藍蓋瓶。

生物指示劑：嗜熱脂肪芽孢桿菌；孢子數1.04×106CFU；D 值：1.6 min；批號：A10173；有效期：2023-04。

1.2 實驗儀器

立式壓力蒸汽滅菌器，設備型號：GI54DP。滅菌器的有效容積是50 l，提籃3 個，即滅菌空間分為3 層。滅菌設備的控制探頭位于第2 層提籃的底部位置。使用的滅菌參數是121.0℃、25 min。

無線溫度記錄儀，型號：SWL-T1-ULT。使用溫度范圍：-90℃～150℃。

1.3 無線溫度驗證儀的布點

滅菌腔內溫度熱分布的探頭布點，如表1 和圖1 所示。

圖1 滅菌腔內溫度熱分布的探頭布點

表1 滅菌腔內溫度熱分布的探頭布點

本次實驗所探究的立式壓力蒸汽滅菌器在使用時主要有3 種裝載模式，現分別對其進行布點：

（1）裝載模式1 的溫度熱穿透探頭布點，如表2 和圖2 所示。

（2）裝載模式2 的溫度熱穿透探頭布點，如表3 和圖3 所示。

（3）裝載模式3 的溫度熱穿透探頭布點，如表4 和圖4 所示。

由圖3可知，第一主成分貢獻率為98.48%，第二主成分貢獻率為1.14%，累計貢獻率為99.62%，表明這2個主成分代表了樣品的主要信息特征，證明PCA分析方法可行，幾乎可以用來表示樣品信息，代表不同品種(系)紅熟期辣椒的整體信息。在9種紅熟期辣椒中，除17129和17135品種外，其余7個品種位于不同區域，沒有重疊部分，能較好區分。17129和17135有部分重疊，說明這2類辣椒品種部分樣品可能辣度大致一樣，為此，需進行LDA分析，提高分類精度。兩種方法一起進行分析，既可以解決PCA對不同樣本數據不敏感，又解決了LDA算法中的小樣本，可以獲得較好的分類效果。

1.4 實驗方法

（1）實驗前，確保實驗溫度探頭的校準在有效期內，以保證實驗期間的溫度數據準確可靠。

（2）實驗期間，按1.3 中的3 種裝載模式（如圖2～4 所示）分別進行實驗，進行不同裝載模式的實驗時按照表2～4 分別對滅菌腔內進行探頭布點，用以研究每種裝載模式滅菌腔的溫度熱分布情況。

2.結果與分析

2.1 不同裝載模式下的滅菌腔溫度熱分布

表2 裝載模式1 的溫度熱穿透探頭布點

表3 裝載模式2 的溫度熱穿透探頭布點

統計3 種裝載模式下滅菌腔的溫度熱分布數據，數據為滅菌階段的25 min 溫度數據。溫度熱分布情況詳見表5，F0值詳見表6。生物指示劑的培養結果詳見圖5、圖6 和圖7。

應用統計學方法，對表5 滅菌腔的溫度熱分布數據進行方差分析，結果詳見圖5。

應用統計學方法，對表6 滅菌腔的溫度熱分布F0值數據進行方差分析，結果詳見圖6。

圖2 裝載模式1 的溫度熱穿透探頭布點

圖3 裝載模式2 的溫度熱穿透探頭布點

結果分析：①從表5 可以看出，在不同的裝載模式下，滅菌腔內的溫度分布數據相差無幾，且每個探頭的溫度波動在1℃范圍內，說明不同裝載模式下的滅菌腔內的溫度波動較小；通過方差分析可得出，P 值均大于0.05，證明各分布點的溫度無顯著性差異。②結合表6 和表7 可以看到，T-07～T-10 的F0值均達到了無菌的要求（F0≥15 min），且相應的生物指示劑的培養結果均合格。通過方差分析可得出，P 值均大于0.05，證明各分布點的F0值無顯著性差異。

2.2 不同裝載模式下的溫度熱穿透

在歐盟關于最終滅菌制劑的法規中，過度殺滅被定義為“121℃下濕熱滅菌15 min”[3]，即F0≥15 min。統計3 種裝載模式下的熱穿透F0值，如表8 所示，可根據這些F0值選擇最優的裝載模式。

應用統計學方法，對表8 不同裝載模式下的溫度熱穿透F0值進行分組控制圖分析，結果詳見圖7。

結果分析：①對比裝載模式1和裝載模式2 的F0值，可以看出，T-01 和T-04 的F0值最低，且兩種模式的F0值相近；通過表7 可以看出，兩種模式下生物指示劑的培養結果均合格；說明對于豎立放置的1000 ml 藍蓋瓶和500 ml 藍蓋瓶來說，其放置位置對滅菌效果的F0值基本無影響。②通過圖7，可以看出，相較于裝載模式1和裝載模式2，裝載模式3 的控制范圍（上限UCL 和下限LCL）有明顯縮小，各分布點的數據更穩定，且均值上升，說明裝載模式3 的T-01 和T-04 的滅菌效果優于裝載模式1 和裝載模式2，即對1000 ml藍蓋瓶和500ml藍蓋瓶采取橫放的放置方式對滅菌效果F0值有很大的改善。

表4 裝載模式3 的溫度熱穿透探頭布點

表5 滅菌腔的溫度熱分布

表6 滅菌腔的溫度熱分布F0 值

表7 生物指示劑培養結果

表8 不同裝載模式下的溫度熱穿透F0 值

圖4 裝載模式3 的溫度熱穿透探頭布點

圖5 溫度熱分布的方差分析

圖6 溫度熱分布F0 值的方差分析

原因分析：橫放的放置方式，增大了藍蓋瓶與自下而上的蒸汽的接觸面積，使蒸汽流通更順暢，從而提高了溫度和F0值。

3 結論

通過以上實驗，可以得出：在立式壓力蒸汽滅菌器中進行濕熱滅菌時，被滅菌物品的類型、放置方式（橫放/豎立）等對滅菌效果的F0值有顯著影響，而被滅菌物品的放置位置則基本無影響。具體來說，則有三點結論，如下所述。

圖7 分組控制圖分析

結論一：不同的裝載模式，對滅菌腔內的溫度熱分布數據和F0值無顯著影響。

結論二：豎立放置的藍蓋瓶，其放置位置（放在第二層或第三層）對滅菌效果的F0值基本無影響。

結論三：對于藍蓋瓶來說，采用橫放的放置方式，其滅菌效果的F0值明顯優于采用豎立的放置方式。