一种过氧化氢低温汽化发生器及汽化过氧化氢灭菌系统技术方案

本发明专利技术公开了一种过氧化氢低温汽化发生器及汽化过氧化氢灭菌系统，过氧化氢汽化发生器包括载气进气单元和过氧化氢汽化单元，过氧化氢汽化单元中设有微雾喷头。汽化过氧化氢灭菌系统包括过氧化氢汽化发生器以及与过氧化氢汽化发生器的出气口通过输送管路连接的待灭菌空间；输送管路上设有管壁温度监测传感器，内壁上涂覆有PTFE涂层；待灭菌空间内设有过氧化氢传感器。本发明专利技术利用液体薄膜低温汽化技术，可减少汽化过程中过氧化氢的分解；在输送管路上设置管壁温度监测传感器并在内壁上涂覆PTFE涂层，可减少过氧化氢运输过程中的冷凝和分解；对载气温度、流量和湿度进行动态调节，可提升灭菌稳定性。可提升灭菌稳定性。可提升灭菌稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种过氧化氢低温汽化发生器及汽化过氧化氢灭菌系统


[0001]本专利技术涉及灭菌装置
，尤其是涉及一种过氧化氢低温汽化发生器及汽化过氧化氢灭菌系统。

技术介绍

[0002]汽化过氧化氢灭菌法是利用过氧化氢在常温下气体状态比液体状态更具杀灭细菌芽孢能力的优点，达到灭菌或消毒要求的一种技术，常用于制药、医疗、食品等行业密闭空间的灭菌。汽化过氧化氢已被证明是一种有效的表面灭菌剂或消毒剂（《中华人民共和国药典》2022版 第四部
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指导原则 9208）。
[0003]汽化过氧化氢一般是由过氧化氢与水的液态混合物汽化而成，由于水与过氧化氢的性质存在差异，因此现有的汽化过氧化氢灭菌系统普遍存在以下问题：1、过氧化氢汽化过程中加热温度过高导致的过氧化氢分解问题。由于过氧化氢与水的沸点不同，因此汽化时需要采用闪蒸（迅速蒸发）技术以避免蒸发过程中水和过氧化氢的分离。目前常见的闪蒸技术，一般都是将过氧化氢溶液注入至温度高于其沸点的蒸发器表面，使过氧化氢溶液快速蒸发。过氧化氢溶液的沸点随其浓度的升高而上升，以普遍使用的35wt%过氧化氢溶液为例，其沸点约105℃~110℃。因此，为了使过氧化氢溶液闪蒸，现有的过氧化氢汽化装置中的蒸发器至少需要加热至105℃以上。例如，公告号为CN102847178B的专利中公开，需要将载送气体加热到至少约 105℃；公告号为CN215690168U的专利中公开，将加热温控设置在150℃。而研究表明，液体过氧化氢温度每升高10℃，其分解为水和氧气的速度就增加1倍。虽然在一定范围内（莱顿弗斯特点以下）提高加热温度确实可以提高汽化速度，但随着温度的提高，过氧化氢分解速率将明显提高，也将大幅降低过氧化氢利用率。
[0004]2、过氧化氢气体在输送过程中的冷凝和分解问题。由于过氧化氢蒸汽压较水蒸汽低很多，因此过氧化氢蒸汽在输送和扩散过程中易于在流体经过的物体表面上产生冷凝，在局部表面达到较高的浓度。这一在表面形成的冷凝虽然有利于该部位的灭菌，但在设定的总注入量条件下，会导致密闭空间内其他位置的过氧化氢浓度降低，从而产生局部灭菌失败的风险；若过量注入，又将导致局部因过氧化氢冷凝积聚而造成残留过高，产生材料腐蚀等不利影响。并且，过氧化氢蒸汽的输送管路一般采用金属材质，而金属对过氧化氢的催化分解作用远大于非金属，因此过氧化氢气体在输送过程中易于分解，影响其灭菌效果；同时，由于过氧化氢的分解，也会导致显著的温升效应，尤其是小容积的密闭空间。
[0005]3、过氧化氢输送条件恒定导致灭菌效果稳定性不佳的问题。现有的过氧化氢灭菌系统的加热模块温度、载气温度、载气露点温度、载气流量一般都是固定的，通常以最大注液量来设置。而在实际应用中，对一个密闭空间进行灭菌时，过量地加入汽化过氧化氢（过氧化氢溶液中含大量的水）会使密闭空间的相对饱和度急剧上升，当密闭空间相对饱和度达到100%，由于气态过氧化氢露点温度比水蒸气高，过氧化氢气体首先发生冷凝，一旦过氧化氢发生冷凝，密闭空间中的过氧化氢气体含量将急剧下降，空气中水蒸汽含量将上升，导
致灭菌/消毒效果变差。

技术实现思路

[0006]本专利技术的第一个专利技术目的是为了克服现有技术中的过氧化氢汽化发生器中加热温度过高，导致过氧化氢易分解的问题，提供一种过氧化氢低温汽化发生器，利用微雾喷头将过氧化氢溶液均匀地喷涂在加热盘表面，形成液体薄膜，利用液体薄膜低温汽化技术，能在低于过氧化氢溶液沸点温度以下对注入的过氧化氢溶液进行迅速汽化，避免过氧化氢的过多分解。
[0007]本专利技术的第二个专利技术目的是为了克服现有技术中的汽化过氧化氢灭菌系统中，过氧化氢气体在输送过程中存在冷凝和分解的问题，提供一种汽化过氧化氢灭菌系统，在过氧化氢气体的输送管路上设置了管壁温度监测传感器，便于控制管壁温度，确保过氧化氢不在管路中发生冷凝；并在输送管路的内壁上涂覆PTFE涂层，减少过氧化氢的分解。
[0008]本专利技术的第三个专利技术目的是为了克服现有技术中的汽化过氧化氢灭菌系统中过氧化氢输送条件恒定导致灭菌效果稳定性不佳的问题，提供一种过氧化氢低温汽化发生器及汽化过氧化氢灭菌系统，根据过氧化氢溶液的注入量及待灭菌空间内的过氧化氢传感器的测试结果，调节载气的温湿度和流量，从而达到灭菌效果的稳定性和重现性。
[0009]为了实现上述第一专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种过氧化氢汽化发生器，包括载气进气单元和过氧化氢汽化单元；所述的过氧化氢汽化单元包括壳体、设置在壳体顶部的微雾喷头以及设置在壳体内的加热盘；所述的加热盘将壳体内部分隔为上方的汽化腔和下方的加热腔；所述的汽化腔的侧壁上设有进气口和出气口，所述的进气口与载气进气单元连接；所述的加热腔内设有加热组件；所述的微雾喷头包括喷头主体和套设在喷头主体外的气流道外套；所述的喷头主体包括基座及设置在基座下方的喷管；所述的基座顶部设有压缩空气进口和液体进口，所述的液体进口与喷管之间通过液体流道连通；所述的气流道外套套设在喷管外侧，气流道外套的内径大于喷管的外径，气流道外套与喷管之间形成气体流动腔，所述的压缩空气进口与气体流动腔之间通过气体流道连通；气流道外套的底部向内收缩形成倒锥形，气流道外套的底端设有气体出口。
[0010]本专利技术中的过氧化氢汽化发生器使用时，通过微雾喷头将过氧化氢溶液喷洒在加热盘表面，通过加热盘对过氧化氢溶液进行加热汽化得到过氧化氢气体，并通过从进气口进入的载气将过氧化氢气体从出气口带出，进行后续灭菌。
[0011]本专利技术中的微雾喷头通过在喷头主体外套设气流道外套将液体和气体的流道分隔开来；使用时过氧化氢溶液从液体进口加入，通过液体流道沿喷管喷出；而压缩空气从压缩空气进口加入，沿气体流道进入喷管外侧的气体流动腔内，由于气流道外套的底部向内收缩，形成较小的气体出口，因此，如图4中所示，在文丘里效应的作用下，经过小孔后压缩空气和过氧化氢溶液将以很大的速度喷射出去，通过四周的高速气流将过氧化氢溶液切割成沿四周均匀喷洒的雾化过氧化氢。雾化过氧化氢喷洒在下方的加热盘表面，形成5~20μm的液体薄膜层，液体薄膜层具有极大的汽化表面积，热量传播快而均匀，因此本专利技术将加热盘的温度控制在85℃以下，即可对注入的过氧化氢溶液进行迅速汽化，汽化温度远低于过氧化氢溶液沸点。
[0012]温度是影响过氧化氢分解速率的主要因素，分解反应速率常数K随温度的变化符合阿伦尼乌斯公式 （Arrhenius equation）：k=Ae
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Ea/RT
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（公式1）式中：k为速率常数，R为摩尔气体常量，T为热力学温度，Ea为表观活化能，A为指前因子（也称频率因子）；分解速度和温度的关系可用下式表示：（T2‑
T1）lgA=10 lg(k2/k1) （公式2）式中：k2，k1为温度T2，T1时的分解反应速率常数；T2，T1为分解温度；A为温度系数，等于2.2。
[0013]根据公式计算可知，105℃（35wt%过氧化氢溶液的沸点）蒸发汽化与85℃挥发汽化进行比较，前者过氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过氧化氢汽化发生器，其特征是，包括载气进气单元和过氧化氢汽化单元；所述的过氧化氢汽化单元包括壳体（1）、设置在壳体顶部的微雾喷头（2）以及设置在壳体内的加热盘（3）；所述的加热盘将壳体内部分隔为上方的汽化腔（4）和下方的加热腔（5）；所述的汽化腔的侧壁上设有进气口（6）和出气口（7），所述的进气口与载气进气单元连接；所述的加热腔内设有加热组件（8）；所述的微雾喷头包括喷头主体和套设在喷头主体外的气流道外套（203）；所述的喷头主体包括基座（201）及设置在基座下方的喷管（202）；所述的基座顶部设有压缩空气进口（204）和液体进口（205），所述的液体进口与喷管之间通过液体流道（206）连通；所述的气流道外套套设在喷管外侧，气流道外套的内径大于喷管的外径，气流道外套与喷管之间形成气体流动腔（208），所述的压缩空气进口与气体流动腔之间通过气体流道（207）连通；气流道外套的底部向内收缩形成倒锥形，气流道外套的底端设有气体出口（209）。2.根据权利要求1所述的过氧化氢汽化发生器，其特征是，所述的喷管底端设有倒锥形的喷嘴（210），喷嘴上设有液体喷射口；所述的气流道外套的气体出口的内径从上至下不断增大。3.根据权利要求1所述的过氧化氢汽化发生器，其特征是，所述的基座底部设有用于与气流道外套连接的连接部（211）；所述的连接部呈阶梯状的双层凸台结构，连接部的底部与喷管连接；所述的气流道外套顶部设有套设在连接部外、形状与连接部相匹配的连接套（212），连接部中位于上层的凸台与连接套内表面贴合，位于下层的凸台与连接套螺纹连接。4.根据权利要求3所述的过氧化氢汽化发生器，其特征是，连接套与上层的凸台相贴合处设有内置凹槽，内置凹槽内...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈军峰，方敏，陈辉，赵振波，夏信群，叶大林，
申请(专利权)人：浙江泰林医学工程有限公司，
类型：发明
国别省市：