高圧蒸気滅菌機について

質問

高圧蒸気滅菌機の詳細を教えてください。
特に、水滅菌・器具滅菌の行程ごとの詳細な意味を教えてください。
よろしくお願いします。

回答No.18

bunntann

【質問】
・保有熱量ってなにですか？

【回答】
・質問の内容が若干不明ですが此処で議論して居るのが水ですので水について説明させて戴きます

・水（液体）の1kgを1℃上昇させるのに4.18KJ/kgが必要となります：顕熱

・100℃の水（液体）を100℃の水蒸気（気体）にするには2258KJ/kgの熱が必要に成ります：潜熱／状態変化（液体　←→　気体）

・100℃の水蒸気の全熱量＝顕熱＋潜熱＝100℃×4,18KJ/kg＋2258KJ/kg＝2676KJ/Kg
　　水蒸気1kgが持って居る熱エネルギーは2676KJ/kgと成ります（100℃の水蒸気の保有熱量）
　　この水蒸気（気体）がドレン化（液体）した場合はこの水蒸気が持って居た熱エネルギーが放熱されます（保有していた潜熱分の2258KJ/kgの放熱）

・保有熱量とは水蒸気が内部に保有して居る熱エネルギーを熱エネルギーとして何かに変換して使用出来るエネルギー量

『蒸気表より』
・飽和蒸気圧力 101.4180 [kPaA]
・蒸気潜熱 2256.4729 [kJ/kg]
・飽和水の比エンタルピ 419.0992 [kJ/kg]
・飽和蒸気の比エンタルピ 2675.5720 [kJ/kg]
・飽和蒸気の比体積 1.6719 [m3/kg]
・飽和水の比体積 0.001043 [m3/kg]

こんな内容の説明で良かったですか？

回答No.17

bunntann

【質問】
安全弁のメンテナンスは1回/年必要なんでしょうか？
延ばす方法はないんでしょうか？

【回答】
・第一種圧力容器は性能検査という検査を毎年受け無ければ成りません
　（車の車検と同じ物です／車検の証明書と同じ検査証の裏書きが記載されます）

・性能検査の期間は状況により検査官の権限で2年間にも出来ます
　（詳細は検査官に確認して下さい）

・通常基本的には年1回の性能検査が実施されています

・安全弁は圧力容器の圧力の保持装置ですので検査を行う時には必ず確認されます
　（安全弁の他には缶体等の亀裂と腐食の度合いを確認されます／その他は検査官により確認事項が変わります）

・検査の前には毎月の定期自主検査表を求められます

・小型圧力容器では定期自主検査の実施が求められています

お礼

いろいろとありがとうございます。
また、ご相談させていただきますので、そのときはよろしくお願いします

補足

保有熱量ってなにですか？

回答No.16

bunntann

【質問】
・何でも聞いてみるのですが、オートクレーブの缶体は第一種圧力容器に該当しますが、第二種圧力容器と何が違うのですか？サルにでもわかるように簡単に教えていただけると助かります。

【回答】
・圧力容器には『圧力と容積と充填する物質』で規格が変わります

・第一種圧力容器（V）は内部に『蒸気』を溜める容器で圧力（P）と容積を掛け合わせてPV＝0.004以上の容器が第一種圧力容器に相当します

・第二種圧力容器は『蒸気以外の空気などの気体』を溜めてゲージ圧力が0.2MPa以上で内容積が0.04m3以上で胴の内径が200mm以上で長さが1000mm以上の容積

・詳しくは
http://www.jbanet.or.jp/faq/category/basic.html
を参考にして見て下さい

お礼

安全弁のメンテナンスは1回/年必要なんでしょうか？
延ばす方法はないんでしょうか？

回答No.15

bunntann

【質問】
　・何度も伺っていると思うのですが、飽和蒸気が滅菌に効果を現すのはなぜですか？
　・水分を含んでいないといけないとかありましたよね。
　・オートクレーブの滅菌剤である蒸気のことをマニアックに教えていただけると幸いです。

【回答】
・高圧蒸気滅菌装置の滅菌剤は飽和蒸気です（水は基本的には無毒ですので滅菌剤に水が使われるます）

・『過熱蒸気』でも無く『過飽和蒸気』でも無いです
　　過熱蒸気　：蒸気表の蒸気圧力に対して温度が高い（水分が少ない蒸気／乾熱で熱量不足？）
　　過飽和蒸気；蒸気表の蒸気圧力に対して温度が低い（水分を多く含んだ蒸気／熱量不足？）
　　飽和蒸気　：蒸気圧力と温度のバランスがよい（蒸気表に基づいた圧力と温度）

・水の温度を上げる時1kgの水を1℃上げるのに1kcal/kg（4,18kj/kg）の熱量が必要です（顕熱）

・100℃の水を100℃の水蒸気に変わるためには1kgの水で約539kcal/kg（2258kj/kg）の熱量が必要です（潜熱／状態変化／温度変化は1℃／水の潜熱は顕熱の540倍の熱量）

・飽和蒸気は水蒸気からドレン水に変わる時この潜熱の2258kj/kgを被滅菌物に放出して与えます（蒸気滅菌が短時間で滅菌出来る根拠です）

・乾熱滅菌の空気で滅菌する場合は温度変化1℃で418kj/kgの熱量しか被滅菌物に与えられないため温度の割には滅菌時間が長くなってしまいます

・高圧所気滅菌における滅菌剤は過熱蒸気及び過飽和蒸気でも無くあくまでも『飽和蒸気』で有るべきですので間違わないで下さい

・過熱蒸気と過飽和蒸気で滅菌出来ない訳では無く『飽和蒸気の短時間な滅菌時間』では滅菌出来無いだけです

・滅菌の基本はタンパク質の凝固でタンパク質を凝固させるだけの熱エネルギーがタンパク質に与えられなければ成りません
（微生物の主成分はタンパク質です／鶏の卵の白身がそれに当たります／タンパク質が凝固してしまうと微生物は活動出来ません）

・プリオン病（狂牛病）はこの考えが通じません。
　何故かと言うとプリオン病はプリオンタンパクが感染を起こしています（滅菌しただけではプリオンタンパクが凝固して存在し続けます）

お礼

何でも聞いてみるのですが、オートクレーブの缶体は第一種圧力容器に該当しますが、第二種圧力容器と何が違うのですか？サルにでもわかるように簡単に教えていただけると助かります。

回答No.14

bunntann

【質問】
・こちらで使用しているオートクレーブは缶体に蒸気を供給しては真空引きしてを繰り返して空気を除去していますが、
・蒸気を缶体に供給する必要ってあるのでしょうか？
・単純に真空引きのみを繰り返せばいいように感じます。

【回答】
・絶対真空まで空気を除去する真空装置が一般的には有りません
　（絶対真空まで近づけるには特殊な装置が必要です）

・一般に絶対真空まで引ける装置が無い為に、真空引きと蒸気を入れるを繰り返す事で缶内の空気を排除して空気と蒸気とを置換させて缶内に滅菌に必要な蒸気を充満させます（滅菌前の前処理行程）

・真空引きと蒸気を入れる事を繰り返す事を『真空パルス』と言っています

・単純に真空引きのみを繰り返すとはどのような意味を言われていますか？

・真空引きと蒸気で無く空気を入れては真空にした意味が有りませんので真空の後は蒸気を入れないと空気除去に成りません（空気が含まれると滅菌不良に成ります／飽和蒸気が滅菌に効果を現します／飽和蒸気が滅菌剤です）

お礼

何度も伺っていると思うのですが、飽和蒸気が滅菌に効果を現すのはなぜですか？水分を含んでいないといけないとかありましたよね。オートクレーブの滅菌剤である蒸気のことをマニアックに教えていただけると幸いです。

回答No.13

bunntann

【質問】
１．それでは、空気除去がうまくいかず缶体内に空気が滞留していると、どうなるのでしょうか？
２．温度があがらない？だとしたら空気と蒸気はどんな関係があるのでしょうか？
　　根本的な質問で申し訳ありません。

【回答】
・空気と蒸気は質量差が有ります（空気と蒸気では空気が重く蒸気が軽い）
　空気も蒸気も同じ気体ですが前回記載したように保有熱量に差が有ります

・缶内を撹拌する事がなければ質量差で時間と共に軽い蒸気は上側に重い空気は下側に分離します
　（通常は空気を『真空方式』か『重力置換方式』及び『加圧パルス方式』で空気を除去します）
　空気と蒸気が同時に存在すると同じ圧力の場合空気は蒸気と比べて温度が低く缶内に温度差が生じ温度ムラが起きます

・通常は下に溜まった空気をトラップと言う空気と蒸気ドレン水を排除する装置が取り付けられています
　（トラップが取り付けられていないと蒸気が放熱してドレン水が滞留して温度が下がってしまいます）

・軽い蒸気が上から下側の重い空気を押し下げる空気の排除方式を『重力置換方式』と言います

お礼

こちらで使用しているオートクレーブは缶体に蒸気を供給しては真空引きしてを繰り返して空気を除去していますが、蒸気を缶体に供給する必要ってあるのでしょうか？単純に真空引きのみを繰り返せばいいように感じます。

回答No.12

bunntann

【質問】
オートクレーブの缶体内に空気が滞留していると、
温度は目的とする温度まで上昇しますが圧力が伴わないと聞きたのですが、
そんなことはあるのでしょうか？

【回答】
・ご質問の温度が上昇して圧力が上昇しないのは乾熱滅菌の事ではないでしょうか？
　乾熱滅菌は温度が上昇するが圧力は上がりません（空気の温度で滅菌しています）
　滅菌温度：160～180℃　／滅菌時間：1～2時間

・オートクレーブは水を沸騰させて作られた蒸気を利用して滅菌を行います
　蒸気が結露する事で保有熱量が被滅菌物に与えられる事で滅菌が可能に成っています
　（蒸気が作られる時に潜熱が与えられます
　　→100℃の水が100℃の蒸気になる時に約2258kj/kgの熱が必要）
　滅菌する時に蒸気がドレン化する時に2258kj/kgの熱を放熱します
　　空気のない状態で飽和蒸気で有れば温度が上がれば圧力も上がります

・空気はこの潜熱を持っていませんので滅菌には効果が薄れるため蒸気滅菌には空気は大敵です
　（空気が存在すると滅菌温度に対する滅菌時間の関係は乾熱滅菌に成ります）

・空気は温度が上がると蒸気以上の膨張率があり温度が低いにも関わらず圧力が上がる事が発生します
　（御質問の内容とは反対の現象になります）

お礼

回答ありがとうございます。
それでは、空気除去がうまくいかず缶体内に空気が滞留していると、どうなるのでしょうか？温度があがらない？だとしたら空気と蒸気はどんな関係があるのでしょうか？根本的な質問で申し訳ありません。

回答No.11

bunntann

回答者５です

【質問１】
滅菌時間について簡単に教えるにはどうしたらよいでしょうか？
D値やF値などややこしくて分かりません。
この通り、僕自身も理解していないのですが、どうすれば分かりやすく伝えることができるでしょうか？

【コメント１】
我々は滅菌を表現する時に良く卵の凝固する事で表現します

滅菌とは細菌の細胞内のタンパク質を凝固させる事で
細菌の活動を停止させる事を言います
（プリオン病（BS）は少しこの現象では表現出来ません）

目に見える最大の細胞は卵です

・フライパンに何も引かないで火に掛けると卵は凝固するのに時間が掛かります
　　乾熱滅菌（空気を介すと熱の伝導性が悪い事と空気では熱容量が少ない）
・フライパンに水を少し入れて火に掛けると卵は直ぐに凝固します
　　蒸気滅菌（飽和蒸気は熱の伝導性が良く熱容量が大きい）

滅菌とはタンパク質を凝固させる温度と時間の関係で成り立ちます
温度が高ければタンパク質を凝固するのに時間が短くできます

産業分野では滅菌温度に於ける滅菌時間を決めるF値制御方式が多いかと思います
（F値制御は温度が高く滅菌時間が長くなると被滅菌物の成分が劣化してしまう
　事に対応する為に最短の滅菌時間で滅菌したいの発想から生まれた制御法）

F値制御は一定温度（通常は１２１℃を採用）に於ける滅菌時間を決めて
この熱履歴（熱量）を基準にして各温度の熱履歴を積分（面積の合算）する事で
滅菌時間を自動的に制御する

参考例（この計算は正確ではありません）
　熱履歴（熱量）の面積が同じという意味です
　・１２１℃の滅菌時間：４分　＝　１２５℃における滅菌時間：１分

当然温度が上がれば滅菌時間は短縮されます

D値：或る温度において菌数の９０％（1/10）が死滅する時間
　・或る温度で１０の５乗の菌が１０の４乗の菌数に減算させる時間
　・或る温度で菌数１０００の菌が菌数１００にさせる時間

【質問２】
あと、真空装置のない装置は重力置換方式を採用／空気と蒸気の比重差で
空気を排除している教えていただきましたが、空気と蒸気はどちらが重いのですか？

【コメント2】
・空気と蒸気では空気が重いです
・重力置換式では最上部から蒸気を供給して空気を排除する為に蒸気のドレンを
　排除するトラップ（ドレン自動排出装置）は装置の最下部に設置します
・蒸気（重力的に軽い）の力で空気（重力的に重い）を押し出して
　装置内部を飽和蒸気で満たす

お礼

オートクレーブの缶体内に空気が滞留していると、温度は目的とする温度まで上昇しますが圧力が伴わないと聞きたのですが、そんなことはあるのでしょうか？

回答No.10

bunntann

回答者５です

【質問1】
個別的な一般論の参考資料を紹介していただけませんか？
何か使えるものがあるかもしれませんので・・・。

【コメント1】

前回もお答えした中で
・全般的な事は直接お聞きしないと切りが無く
　個別的な一般論の参考資料が分かりません

　　大雑把すぎて何を求められているかの内容が不明確です
　　私が書いた個別の一般論は求められている内容が分かった時点で
　　参考資料が提示出来るのではないかの意味です
　　（単純に参考資料として全般を纏められたモノはありません）

・滅菌水の使用目的が不明確！
　　使用目的に合った参考資料が分かりません

・ご使用されている分野が不明確！
　　分野に依っての常識が違いますので
　　参考資料もそのことによって違ってきます

・分野に関係なく原理原則は同じです
　常識に囚われない原理原則の部分は
　これからもお答え出来ます

お礼

滅菌時間について簡単に教えるにはどうしたらよいでしょうか？
D値やF値などややこしくて分かりません。
この通り、僕自身も理解していないのですが、どうすれば分かりやすく伝えることができるでしょうか？
あと、真空装置のない装置は重力置換方式を採用／空気と蒸気の比重差で空気を排除している教えていただきましたが、空気と蒸気はどちらが重いのですか？

回答No.9

bunntann

回答者5です

【質問１】
水滅菌ではSUS缶に水を入れて上蓋は開けて滅菌しています。

【コメント１】
水滅菌でSUS缶（滅菌缶）に入れて蓋をしないで滅菌？
・滅菌した滅菌水はどのように使用されますか？
・滅菌されるSUS缶の容量は？

【質問2】
この場合だと、
器具滅菌のように真空引きすると滅菌対象である水は蒸発しませんか？

【コメント２】
・滅菌水がSUS缶内で開放で有れば真空にした時に
　滅菌水の充填温度により蒸発する場合が有ります
　　＊）真空度が約-600mmHgで沸点が約60℃です
　　　　（正確な数値は飽和蒸気表を参照して下さい）

・前回もお答えした様に滅菌缶が開放で有れば排気時に注意しないと
　突沸（蒸発）して滅菌前の水量から滅菌後の水量が大幅に減ります
　滅菌後の取り扱いを間違うと熱湯水で火傷の恐れがあります

・滅菌缶を開放していれば滅菌後の使用目的が見えませんが
　滅菌缶が開放ですと滅菌後の再汚染が心配になります

【質問３】
あと、オートクレーブの教育対象者は、
オートクレーブを操作しているオペレーターになりますが、
原理・原則の理解に乏しい人達になります。
何か良い資料などがありましたら参考にさせていただきたいと思っています。

【コメント３】
・オペレータへの教育ですと
　納入されている滅菌装置の種類により教育内容が変わります
　　＊）納入装置メーカーにはオペレーター向けの教育センターがありませんか？

　　　　参考になるかしませんが或るメーカーの教育センターを照会します
　　　　　もしこちらのメーカー品であればお問い合わせしては如何でしょうか？
　　　　　http://www.sakurajp.com/seminar/education.html

　装置の内容が確認出来ませんと的確な資料の提案が難しいです
　以前も記載しました様にオペレータと成ると纏めた資料が
　作られては居ません

　纏めた資料となると直接お聞きして内容を確認しないと
　参考資料は難しいです

　どうしてもそれぞれの個別的な一般論の参考資料しかありません

　私も各種資料から得た知識と経験から纏めてコメントしています

お礼

個別的な一般論の参考資料を紹介していただけませんか？
何か使えるものがあるかもしれませんので・・・。
よろしくおねがいします。