Berechnung von Explosionsgrenzen ethylenoxidhaltiger Gasphasen in Sterilisatoren / Calculation of flammability limits of gas phases with ethylene oxide in sterilisers

• Published in: Biomedizinische Technik Vol. 53; no. 6; pp. 265 - 269
• Main Authors: Askar, Enis, Schröder, Volkmar, Acikalin, Aydan, Steinbach, Jörg
• Format: Journal Article
• Language: German
• Published: Walter de Gruyter 01.12.2008
• Subjects: dry antiseptic; ethylene oxide; Ethylenoxid; explosions; Explosionsgrenzen; inertisation; Inertisierung; safety engineering; Sicherheitstechnik; Sterilisation; Trockenantiseptik
• ISSN: 0013-5585; 1862-278X
• DOI: 10.1515/BMT.2008.042

Es wurde ein Verfahren zur Berechnung von Explosionsgrenzen ethylenoxidhaltiger Gasphasen in Sterilisatoren entwickelt. Mit Hilfe der Software GasEq® und des neu entwickelten Makros „SterEx“ für MS-Excel® lassen sich die Explosionsgrenzen für Gemische aus Ethylenoxid, Luft und Inertgasen bei Temperaturen zwischen 20°C und 100°C sowie 0,4 bar und 1,0 bar berechnen. Somit ist es schnell möglich, sichere Betriebsbedingungen für Sterilisationsprozesse mit Ethylenoxid festzulegen. Das halbempirische Modell basiert auf der Annahme konstanter Flammentemperaturprofile an den Explosionsgrenzen in Abhängigkeit der EO-Konzentration für verschiedene Gemische. Durch systematische Zündversuche wurden Explosionsgrenzen für Gemische aus Ethylenoxid, Stickstoff, Kohlenstoffdioxid, Wasserdampf und Luft zur Bestimmung von Modellparametern und zur Validierung des Verfahrens bestimmt. Um die Prozessbedingungen in Sterilisatoren möglichst genau zu simulieren, wurden die Versuche in einem geschlossenen Autoklav in Anlehnung an DIN EN 1839-B durchgeführt. Berechnungen der Explosionsgrenzen von Prozessgasgemischen mit „SterEx“ ergeben eine gute Übereinstimmung mit experimentell ermittelten Werten. A calculation method for flammability limits of gas phases with ethylene oxide in sterilisers was developed. Using the Software GasEq® and the newly developed Makro “SterEx” for MS-Excel®, flammability limits of mixtures with ethylene oxide, air and inert gases at temperatures between 20°C and 100°C and pressures between 0.4 bar and 1.0 bar can be calculated. This method can be used to easily determine safe operating conditions. The used semi-empirical model is based upon the assumption of constant flame temperature profiles at the flammability limits subject to the EO-concentration for different mixtures. To collect model parameters and to validate the model, several experiments with mixtures of ethylene oxide, nitrogen, carbon dioxide, water vapour and air were carried out to determine flammability limits. To simulate the structural conditions of sterilisers, the experiments were conducted in accordance to DIN EN 1839-B in a closed autoclave with temperatures and pressures relevant for sterilisation processes. The calculation of flammability limits of process gas mixtures with “SterEx” provides good agreement with flammability limits that were determined in experiments.