Misurazioni dell'umidità nelle applicazioni di bio-decontaminazione con perossido di idrogeno vaporizzato
Il vH2O2 comporta molti vantaggi rispetto ad altri agenti sterilizzanti di uso comune come il biossido di cloro, la formaldeide e l'ossido di etilene. Può essere utilizzato a basse temperature ed è compatibile con un'ampia varietà di materiali. Grazie al controllo preciso del ciclo di decontaminazione, il vH2O2 può distruggere l'intero spettro di contaminanti biologici grazie alla sua capacità di ossidare DNA, proteine e lipidi di membrana. Un altro vantaggio del perossido di idrogeno (H2O2) è la capacità di decomporsi in acqua (H2O) e ossigeno (O2):
2H2O2 2H2O+O2
Al termine della fase di aerazione della bio-decontaminazione, nell'area di decontaminazione non sono più presenti composti tossici e le superfici sono prive di residui chimici.
Un ciclo di bio-decontaminazione con vH2O2 tipico
L'efficacia della decontaminazione con il vH2O2 dipende da vari fattori, ad esempio la concentrazione di vapore H2O2, il tempo di esposizione, la circolazione del gas e il tipo di organismi da neutralizzare. Una volta completati tutti i passaggi di qualificazione e convalidato il ciclo di bio-decontaminazione, è possibile ripetere il processo con il vH2O2 con risultati soddisfacenti.
La bio-decontaminazione può essere suddivisa in quattro fasi distinte, ognuna delle quali deve essere controllata e monitorata con attenzione:
- FASE DI DEUMIDIFICAZIONE L'area sottoposta a decontaminazione deve essere deumidificata prima della fase di condizionamento perché il vapore di perossido di idrogeno verrà rilasciato nell'ambiente con vapore acqueo. La mancata deumidificazione può causare la formazione di condensa indesiderata.
- FASE DI CONDIZIONAMENTO Questa fase raggiunge le condizioni corrette per la decontaminazione e il vH2O2 viene rilasciato nell'ambiente.
- FASE DI BIO-DECONTAMINAZIONE I valori target dipendono dall'applicazione, ad esempio H2O2 300-1200ppm, umidità 50-100%. Le superfici e i microrganismi sono esposti a concentrazioni letali di vapore di perossido di idrogeno per un tempo di esposizione sufficiente.
- FASE DI AERAZIONE l'H2O2 viene in genere catalizzato in vapore acqueo e ossigeno attraverso un convertitore catalitico.
Umidità relativa, saturazione relativa e concentrazione di vH2O₂
L'acqua (H2O) e il perossido di idrogeno (H2O2) presentano strutture molecolari simili ed entrambi influiscono sull'umidità e il punto di saturazione dell'aria. Per definizione, l'umidità relativa (RH) indica solo il livello di vapore acqueo nell'aria rispetto alla temperatura. Nell'aria ricca di vapore di perossido di idrogeno, la condensa si forma prima dell'umidità relativa del 100%.
La combinazione di vapore acqueo e vapore di perossido di idrogeno determina la saturazione relativa (RS). La saturazione relativa dipende dalla concentrazione di acqua e vapore di perossido di idrogeno, nonché dalla temperatura dell'aria. Maggiore è la temperatura, maggiore è la quantità di acqua e vapore di perossido di idrogeno che può contenere l'aria. Minore è il livello di umidità, maggiore è la quantità di molecole di H2O e H2O2 che è possibile aggiungere prima della condensa.
I sensori di umidità relativa standard non sono consigliati in presenza di H2O2 in forma di vapore perché privi di uno strato catalitico protettivo per scomporre le molecole di perossido di idrogeno. Quando un sensore di umidità viene esposto a concentrazioni dannose di perossido di idrogeno, è probabile che perda precisione.
L'entità della deriva dipenderà dalla concentrazione di H2O2 e dal tempo di esposizione. Poiché i sensori di umidità sono progettati per il vapore acqueo, il vapore di perossido di idrogeno causerà una risposta più forte nel sensore. Ciò significa che la saturazione relativa calcolata con misurazioni effettuate con sensori di umidità normali può causare un errore di misura maggiore, soprattutto in caso di concentrazioni di vH2O2 più elevate.
In alternativa, è possibile utilizzare un sensore di umidità con uno strato catalitico. Lo strato catalitico fornisce una protezione aggiuntiva per il sensore decomponendo il vH2O2 nocivo. Di conseguenza, il sensore può misurare solo un livello di umidità relativa, senza riferire il livello di saturazione relativa. È anche importante sottolineare che il vH2O2 può causare ulteriori errori di misura durante la bio-decontaminazione.
Parte dell'umidità catalizzata verrà comunque misurata nel sensore, creando un piccolo errore positivo. La grandezza di questo errore è in qualche modo incontrollabile a causa di fattori come iniezione di vapore, velocità di flusso, filtri e temperatura. L'errore del sensore causato dal vH2O2 può essere stimato supponendo che tutto il vH2O2 convertito venga misurato nel sensore.
Ad esempio, l'influenza massima dell'errore del filtro catalitico è pari a circa +1 %RH a 300ppm di vH2O2 o a +3% RH a 900ppm vH2O2 (a 23°C).
Un sensore di umidità con uno strato catalitico è una scelta naturale nelle applicazioni in cui la misurazione dell'umidità non è per forza di cose necessaria per controllare il processo di bio-decontaminazione effettivo, ma viene invece utilizzato per controllare le condizioni di umidità tra cicli di pulizia.
Oltre a queste caratteristiche del sensore di umidità (non catalitico e catalitico), esiste una soluzione alternativa che combina entrambe le tecnologie con valore aggiunto. La tecnologia PEROXCAP® di Vaisala prevede entrambi i tipi di sensori di umidità. Questa combinazione di sensori di umidità, uno con e uno senza strato catalitico, supera i limiti dei singoli sensori.
Pertanto, i sensori PEROXCAP® contenuti nelle sonde serie HPP270 di Vaisala sono in grado di misurare con precisione sia l'umidità relativa sia la saturazione nonché la concentrazione di vH2O2.
Spurgo chimico per una migliore stabilità
La deriva del sensore causata da vH2O2 dipende da vari fattori: concentrazione di H2O2, tempo di esposizione, quantità di vapore acqueo e temperatura dell'aria. Per un sensore catalitico senza spurgo chimico o riscaldamento, il valore massimo consigliato per la concentrazione di vH2O2 è pari a 400ppm negli ambienti senza condensa. In queste condizioni, il tempo di esposizione totale consigliato è pari a 100 ore tra le calibrazioni del sensore. Se la concentrazione supera 400ppm o il sensore è esposto a condensa, l'intervallo calibrazione deve essere regolato di conseguenza.
Le sonde della serie HPP270 includono le funzioni di riscaldamento e di spurgo chimico. Queste funzioni rendono le sonde la soluzione ideale per le applicazioni di bio-contaminazione con vH2O2 grazie all'elevata precisione della tecnologia PEROXCAP® a doppio sensore. Lo spurgo chimico è disponibile come opzione su diversi prodotti per umidità Vaisala come i trasmettitori serie Indigo, il modulo umidità HMM170 e le sonde intelligenti HMP.
Un sensore di umidità con uno strato catalitico trae vantaggio da questa funzione perché il riscaldamento periodico migliora anche la stabilità dello strato catalitico.
Se l'obiettivo del processo di bio-decontaminazione è quello di raggiungere uno stato di condensa subvisibile, si consiglia di dotare la sonda di un sensore composito per il ciclo di riscaldamento. Le sonde della serie HPP270 e le sonde di umidità con spurgo chimico sono adatte a entrambi i tipi di processo: bio-decontaminazione con vH2O2, con e senza condensa.
Raccomandazione per:
Monitoraggio dei processi di bio-decontaminazione: la sonda HPP272 offre un modo affidabile per misurare la saturazione relativa, l'umidità relativa e la concentrazione di perossido di idrogeno durante la bio-decontaminazione.
Misurazione dell'umidità tra cicli di pulizia: la sonda HPP272 con sensore PEROXCAP® o una misurazione dell'umidità con un sensore HUMICAP® catalitico e una funzione di spurgo offre la migliore protezione dall'esposizione al perossido di idrogeno e le migliori prestazioni nella misurazione dell'umidità relativa tra processi di bio-decontaminazione.
Riepilogo
La scelta del metodo di misurazione appropriato per un'applicazione con vH2O2 dipende dal caso d'uso. Potrebbe essere sufficiente misurare solo l'umidità relativa durante la deumidificazione o tra cicli di pulizia, basandosi sulla stabilità dell'apparecchiatura di generazione del vapore e di altri fattori di processo. Alcune applicazioni richiedono il controllo e il monitoraggio del vH2O2. La seguente tabella confronta i sensori di umidità relativa (HUMICAP®), i sensori di umidità relativa con uno strato catalitico (CATALYTIC HUMICAP®) e la combinazione di questi due sensori in una singola sonda (PEROXCAP®).
| HUMICAP® | CATALYTIC HUMICAP® | PEROXCAP® | |
| Descrizione | Progettato per misurare l'umidità relativa in molteplici applicazioni. | Progettato per misurare l'umidità relativa in un ambiente in cui viene utilizzato vH2O2. | Progettato per misurare l'umidità relativa e la concentrazione di vH2O2 in ppm. |
| Misurazione dell'umidità relativa (RH%) durante il normale funzionamento | Non consigliato. Preciso, ma non ideale per i cicli di bio-decontaminazione con vH2O2. | Valore di umidità relativa preciso. | Valore di umidità relativa preciso. |
| Misurazione dell'umidità relativa (RH%) durante la bio-decontaminazione | Non preciso. vH2O2 può causare la deriva del sensore. | Preciso, ma l'H2O aggiuntiva proveniente dallo strato catalitico può causare un altro errore. | Valore di umidità relativa preciso. |
| Misurazione della saturazione relativa (RS%) durante la bio-decontaminazione | Non consigliato. La lettura dell'umidità relativa è maggiore del livello di saturazione effettivo. | Non consigliato. H2O2 viene catalizzato, lasciando solo l'H2O da misurare. | Valore di saturazione relativa preciso. |
| Misurazione del vapore di H2O2 durante la bio-decontaminazione | Non disponibile. | Non disponibile. | Consigliato. La concentrazione di vapore di H2O2 in ppm viene calcolata con l'algoritmo di proprietà di Vaisala. |
| Durata a lungo termine | Un ambiente con vH2O2 con condensa comporta una deriva eccessiva. | Tollera vH2O2 negli ambienti con condensa. | Tollera vH2O2 negli ambienti con condensa. |
| Riscaldamento del sensore e spurgo chimico | Lo spurgo del sensore facoltativo offre una protezione aggiuntiva dalla condensa. | Lo spurgo del sensore facoltativo offre una protezione aggiuntiva dalla condensa. | Funzioni di serie in PEROXCAP®. |
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