装载模式对立式压力蒸汽灭菌器灭菌效果的影响研究

文/吴乔林 朱宇超

立式压力蒸汽灭菌器是常用于实验室器皿灭菌的一种设备——在使用过程中，笔者发现其装载模式对蒸汽灭菌效果存在一定的影响。对此，本文通过实验对灭菌阶段的温度热分布、F0 值和生物指示剂的培养结果进行了分析，揭示了不同装载模式对温度热分布、热穿透效果的具体影响，为行业同仁选择适合的装载模式提供了参考。

1 材料和方法

1.1 实验材料

自封灭菌袋、25 ml 蓝盖瓶、250 ml 蓝盖瓶、支架、浮游菌采样头、剪刀、药勺、500 ml 蓝盖瓶、镊子、1000 ml 蓝盖瓶。

生物指示剂：嗜热脂肪芽孢杆菌；孢子数1.04×106CFU；D 值：1.6 min；批号：A10173；有效期：2023-04。

1.2 实验仪器

立式压力蒸汽灭菌器，设备型号：GI54DP。灭菌器的有效容积是50 l，提篮3 个，即灭菌空间分为3 层。灭菌设备的控制探头位于第2 层提篮的底部位置。使用的灭菌参数是121.0℃、25 min。

无线温度记录仪，型号：SWL-T1-ULT。使用温度范围：-90℃～150℃。

1.3 无线温度验证仪的布点

灭菌腔内温度热分布的探头布点，如表1 和图1 所示。

图1 灭菌腔内温度热分布的探头布点

表1 灭菌腔内温度热分布的探头布点

本次实验所探究的立式压力蒸汽灭菌器在使用时主要有3 种装载模式，现分别对其进行布点：

（1）装载模式1 的温度热穿透探头布点，如表2 和图2 所示。

（2）装载模式2 的温度热穿透探头布点，如表3 和图3 所示。

（3）装载模式3 的温度热穿透探头布点，如表4 和图4 所示。

由图3可知，第一主成分贡献率为98.48%，第二主成分贡献率为1.14%，累计贡献率为99.62%，表明这2个主成分代表了样品的主要信息特征，证明PCA分析方法可行，几乎可以用来表示样品信息，代表不同品种(系)红熟期辣椒的整体信息。在9种红熟期辣椒中，除17129和17135品种外，其余7个品种位于不同区域，没有重叠部分，能较好区分。17129和17135有部分重叠，说明这2类辣椒品种部分样品可能辣度大致一样，为此，需进行LDA分析，提高分类精度。两种方法一起进行分析，既可以解决PCA对不同样本数据不敏感，又解决了LDA算法中的小样本，可以获得较好的分类效果。

1.4 实验方法

（1）实验前，确保实验温度探头的校准在有效期内，以保证实验期间的温度数据准确可靠。

（2）实验期间，按1.3 中的3 种装载模式（如图2～4 所示）分别进行实验，进行不同装载模式的实验时按照表2～4 分别对灭菌腔内进行探头布点，用以研究每种装载模式灭菌腔的温度热分布情况。

2.结果与分析

2.1 不同装载模式下的灭菌腔温度热分布

表2 装载模式1 的温度热穿透探头布点

表3 装载模式2 的温度热穿透探头布点

统计3 种装载模式下灭菌腔的温度热分布数据，数据为灭菌阶段的25 min 温度数据。温度热分布情况详见表5，F0值详见表6。生物指示剂的培养结果详见图5、图6 和图7。

应用统计学方法，对表5 灭菌腔的温度热分布数据进行方差分析，结果详见图5。

应用统计学方法，对表6 灭菌腔的温度热分布F0值数据进行方差分析，结果详见图6。

图2 装载模式1 的温度热穿透探头布点

图3 装载模式2 的温度热穿透探头布点

结果分析：①从表5 可以看出，在不同的装载模式下，灭菌腔内的温度分布数据相差无几，且每个探头的温度波动在1℃范围内，说明不同装载模式下的灭菌腔内的温度波动较小；通过方差分析可得出，P 值均大于0.05，证明各分布点的温度无显著性差异。②结合表6 和表7 可以看到，T-07～T-10 的F0值均达到了无菌的要求（F0≥15 min），且相应的生物指示剂的培养结果均合格。通过方差分析可得出，P 值均大于0.05，证明各分布点的F0值无显著性差异。

2.2 不同装载模式下的温度热穿透

在欧盟关于最终灭菌制剂的法规中，过度杀灭被定义为“121℃下湿热灭菌15 min”[3]，即F0≥15 min。统计3 种装载模式下的热穿透F0值，如表8 所示，可根据这些F0值选择最优的装载模式。

应用统计学方法，对表8 不同装载模式下的温度热穿透F0值进行分组控制图分析，结果详见图7。

结果分析：①对比装载模式1和装载模式2 的F0值，可以看出，T-01 和T-04 的F0值最低，且两种模式的F0值相近；通过表7 可以看出，两种模式下生物指示剂的培养结果均合格；说明对于竖立放置的1000 ml 蓝盖瓶和500 ml 蓝盖瓶来说，其放置位置对灭菌效果的F0值基本无影响。②通过图7，可以看出，相较于装载模式1和装载模式2，装载模式3 的控制范围（上限UCL 和下限LCL）有明显缩小，各分布点的数据更稳定，且均值上升，说明装载模式3 的T-01 和T-04 的灭菌效果优于装载模式1 和装载模式2，即对1000 ml蓝盖瓶和500ml蓝盖瓶采取横放的放置方式对灭菌效果F0值有很大的改善。

表4 装载模式3 的温度热穿透探头布点

表5 灭菌腔的温度热分布

表6 灭菌腔的温度热分布F0 值

表7 生物指示剂培养结果

表8 不同装载模式下的温度热穿透F0 值

图4 装载模式3 的温度热穿透探头布点

图5 温度热分布的方差分析

图6 温度热分布F0 值的方差分析

原因分析：横放的放置方式，增大了蓝盖瓶与自下而上的蒸汽的接触面积，使蒸汽流通更顺畅，从而提高了温度和F0值。

3 结论

通过以上实验，可以得出：在立式压力蒸汽灭菌器中进行湿热灭菌时，被灭菌物品的类型、放置方式（横放/竖立）等对灭菌效果的F0值有显著影响，而被灭菌物品的放置位置则基本无影响。具体来说，则有三点结论，如下所述。

图7 分组控制图分析

结论一：不同的装载模式，对灭菌腔内的温度热分布数据和F0值无显著影响。

结论二：竖立放置的蓝盖瓶，其放置位置（放在第二层或第三层）对灭菌效果的F0值基本无影响。

结论三：对于蓝盖瓶来说，采用横放的放置方式，其灭菌效果的F0值明显优于采用竖立的放置方式。