Автоклавные: Автоклавные газобетонные блоки в Иркутске по ценам заводов

могут использоваться в различных промышленных и медицинских целях. Промышленные автоклавы используются в производственных условиях для обработки деталей и материалов с использованием нагретого пара и давления: например, при производстве обработанной под давлением древесины и специальных каучуков, используемых в шинах вашего автомобиля. Автоклавы также используются в научных исследованиях и фармацевтической промышленности — помимо стерилизационного оборудования, используемого в лабораторных исследованиях, большинство автоклавов оснащены жидкостным циклом для стерилизации жидкостей, используемых в лабораторных условиях.

Медицинские паровые стерилизаторы используются в медицинских учреждениях для стерилизации предметов, устойчивых к нагреванию и влаге, таких как хирургические инструменты, имплантированные медицинские устройства, хирургические простыни и постельное белье. Циклы, используемые в медицинских паровых стерилизаторах, разработаны и утверждены в соответствии с признанными отраслевыми стандартами. В Соединенных Штатах паровые стерилизаторы, используемые в здравоохранении, должны быть допущены к использованию Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов для использования по назначению производителя стерилизатора.

^{1 https://www.britannica.com/technology/autoclave
2 https://university.steris.com/course/understanding-steam-sterilization/
3 https://www.cdc.gov/hicpac/ Disinfection_Sterilization / 13_0Sterilization.html
4 (ANSI) Американский национальный институт стандартов Inc./(AAMI) Ассоциация развития медицинского оборудования}

Дополнительные ссылки

^{Ассоциация развития медицинского оборудования. (2017). ANSI / AAMI ST79: 2017 подробное руководство по стерилизации паром и обеспечению стерильности в медицинских учреждениях.
Ассоциация медсестер. (2016). Руководство по периоперационной практике.
Международная ассоциация управления материальными ресурсами центральных служб здравоохранения. (2016). Central Service Technical Manual (8-е изд.). Макдоннелл, Г. (2007). Типы, действие и устойчивость к антисептике, дезинфекции и стерилизации.}

Что такое автоклав? | Управление гигиены окружающей среды и безопасности

Автоклавы используют воду, давление и тепло для создания перегретого пара, убивающего микроорганизмы и споры.

Автоклавы в Принстоне используются для обеззараживания некоторых биологических отходов и стерилизации сред, инструментов и лабораторной посуды.

Перегретый пар … Как это работает?

Стерилизация паром в основном зависит от температуры, давления и времени:

Температура : Эффективная стерилизация происходит, когда температура пара превышает 250 ° F (121 ° C).
Давление : Давление в автоклаве должно составлять не менее 20 фунтов на кв. Дюйм.
Время : Время, необходимое для стерилизации большинства организмов, зависит от температуры и давления.При температуре 250 ° F (121 ° C) в сосуде с давлением 20 фунтов на кв. Дюйм мешки требуют не менее 30 минут для стерилизации.

Можно и нельзя использовать автоклав

При использовании автоклавов в лаборатории важно соблюдать все процедуры безопасности, включая использование надлежащих СИЗ (термостойкие перчатки, лабораторный халат, надлежащие средства защиты глаз и обувь с закрытым носком).

DO:

• Используйте ОРАНЖЕВЫЕ автоклавируемые пакеты для биологических опасностей для автоклавирования отходов.
• Добавьте ~ 250 мл воды в пакет, прежде чем свободно закрывать пакет.
• Мешок для автоклава во вторичном контейнере из полипропилена из нержавеющей стали или безопасного для автоклавирования полипропилена.
• Поместите обработанный в автоклаве пакет в регулируемый контейнер для медицинских отходов, когда пакет остынет.
• Убери за собой.
• Своевременно удаляйте отходы из автоклава, чтобы их могли использовать другие.

НЕЛЬЗЯ:

• Используйте КРАСНЫЕ пакеты для биологических опасностей для отходов автоклавов.
• По окончании цикла оставьте сумки в автоклаве.
• Оставьте полные пакеты для автоклавов на полу.
• Ожидайте, что обслуживающий персонал будет обращаться с пакетами автоклава, которые находятся за пределами установленных мусорных баков. Они не обучены обращаться с биоотходами.
• Пусть пакеты для автоклава накапливаются в вашей лаборатории, в автоклаве или помещении автоклава.
• Используйте пакеты для автоклавов для чего-либо, кроме сбора биологически опасных отходов.

Совместимые и несовместимые материалы

Ниже перечислены материалы, которые можно и нельзя обрабатывать в автоклаве.

Совместимые материалы:

• Колбы для тканевых культур
• Хирургические инструменты
• Посуда
• Наконечники для дозаторов
• Решения для СМИ
• Корма и постельные принадлежности для животных
• Отходы
• Полипропилен (вторичная тара)
• Нержавеющая сталь
• Перчатки

Несовместимые материалы:

• Кислоты, основания и органический растворитель
• Хлориды, сульфаты
• Морская вода
• Хлор, гипохлорит, отбеливатель
• Нержавеющая сталь
• Полистирол (ПС)
• Полиэтилен (PE)
• Полиэтилен низкой плотности (LDPE) и высокой плотности (HDPE)
• Полиуретан

НИКОГДА не автоклав:

• Легковоспламеняющиеся, химически активные, коррозионные, токсичные или радиоактивные материалы
• Отбеливатель бытовой
• Любая жидкость в закрытой таре.
• Любой материал, содержащийся таким образом, что он касается внутренних поверхностей автоклава.
• Салфетка, залитая парафином. Расплавленный парафин может серьезно повредить автоклав.

Аттестация автоклава

Автоклавы, используемые для обеззараживания биоотходов, ежеквартально проверяются EHS. Это выполняется с использованием спор Geobacillus stearothermophilus в качестве биологического индикатора. Индикатор инкубируют в течение 24 часов, чтобы определить, инактивировал ли цикл автоклавирования споры бактерий.Если тест не прошел, требуется сервисное обслуживание автоклава.

Узнайте больше об автоклавах и других каналах утилизации лабораторных отходов в нашем ежемесячном информационном бюллетене по макулатуре.

Паровая стерилизация | Рекомендации по дезинфекции и стерилизации | Библиотека руководств | Инфекционный контроль

Основной принцип паровой стерилизации, выполняемой в автоклаве, заключается в том, чтобы подвергать каждый предмет прямому контакту с паром при требуемой температуре и давлении в течение определенного времени. Таким образом, существует четыре параметра стерилизации паром: пар, давление, температура и время.Идеальный пар для стерилизации — сухой насыщенный пар и увлеченная вода (доля сухости ≥97%). ^{813, 819} Давление служит средством достижения высоких температур, необходимых для быстрого уничтожения микроорганизмов. Для обеспечения микробицидной активности необходимо обеспечить определенную температуру. Две распространенные температуры стерилизации паром: 121 ° C (250 ° F) и 132 ° C (270 ° F). Эти температуры (и другие высокие температуры) ⁸³⁰ должны поддерживаться в течение минимального времени, чтобы убить микроорганизмы.Признанные минимальные периоды воздействия для стерилизации упакованных медицинских принадлежностей составляют 30 минут при 121 ° C (250 ° F) в стерилизаторе с гравитационным вытеснением или 4 минуты при 132 ° C (270 ° F) в вакуумном стерилизаторе (таблица 7). При постоянных температурах время стерилизации зависит от типа предмета (например, металл или резина, пластик, предметы с просветом), от того, упакован он или нет, а также от типа стерилизатора.

Два основных типа паровых стерилизаторов (автоклавов) — автоклав с гравитационным вытеснением и высокоскоростной предварительный вакуумный стерилизатор.В первом случае пар поступает в верхнюю или боковые части стерилизационной камеры и, поскольку пар легче воздуха, вытесняет воздух из нижней части камеры через выпускное отверстие. Автоклавы с гравитационным вытеснением в основном используются для обработки лабораторных сред, воды, фармацевтических продуктов, регулируемых медицинских отходов и непористых изделий, поверхности которых имеют прямой контакт с паром. Для стерилизаторов с гравитационным вытеснением время проникновения в пористые предметы увеличивается из-за неполного удаления воздуха.Этот момент иллюстрируется обеззараживанием 10 фунтов микробиологических отходов, для чего требуется не менее 45 минут при 121 ° C, потому что захваченный воздух, остающийся в загрузке отходов, значительно замедляет проникновение пара и эффективность нагрева. ^{831, 832} Высокоскоростные предвакуумные стерилизаторы аналогичны стерилизаторам с гравитационным вытеснением, за исключением того, что они оснащены вакуумным насосом (или эжектором) для обеспечения удаления воздуха из стерилизационной камеры и загрузки до того, как пар будет впущен. Преимущество использования вакуумного насоса заключается в том, что пар почти мгновенно проникает даже в пористые нагрузки.Тест Боуи-Дика используется для обнаружения утечек и недостаточного удаления воздуха и состоит из сложенных хирургических полотенец из 100% хлопка, которые являются чистыми и предварительно кондиционированными. В центр упаковки следует поместить имеющийся в продаже тестовый лист типа Боуи-Дика. Тестовую упаковку следует поместить горизонтально в переднюю нижнюю часть стойки стерилизатора, рядом с дверцей и над сливом, в противном случае пустую камеру и прогнать при 134 ° C в течение 3,5 минут. ^{813, 819} Испытание проводится каждый день, когда используется паровой стерилизатор вакуумного типа, перед первой обработанной загрузкой.Воздух, который не удален из камеры, будет мешать контакту с паром. Для замены стопки сложенных хирургических полотенец для проверки эффективности вакуумной системы в предвакуумном стерилизаторе были разработаны одноразовые тестовые пакеты меньшего размера (или устройства для испытаний). ⁸³³ Эти устройства «предназначены для имитации продукта, подлежащего стерилизации, и представляют определенную проблему для процесса стерилизации». ^{819, 834} Они должны быть репрезентативными для нагрузки и имитировать наибольшую нагрузку. ⁸³⁵ Работа вакуума стерилизатора приемлема, если лист внутри тестовой упаковки показывает равномерное изменение цвета. Захваченный воздух приведет к появлению пятна на тестовом листе из-за неспособности пара достичь химического индикатора. Если стерилизатор не прошел тест Боуи-Дика, не используйте стерилизатор до тех пор, пока он не будет проверен персоналом по обслуживанию стерилизатора и не пройдет тест Боуи-Дика. ^{813, 819, 836}

Другой способ стерилизации паром — это процесс с импульсным давлением продувки паром, который быстро удаляет воздух путем многократного чередования продувки паром и импульса давления выше атмосферного.Воздух быстро удаляется из загрузки, как в случае с предварительным вакуумным стерилизатором, но утечки воздуха не влияют на этот процесс, потому что пар в стерилизационной камере всегда находится выше атмосферного давления. Типичные значения температуры и времени стерилизации составляют от 132 ° C до 135 ° C с временем воздействия от 3 до 4 минут для пористых материалов и инструментов. ^{827, 837}

Как и другие системы стерилизации, паровой цикл контролируется механическими, химическими и биологическими мониторами. Паровые стерилизаторы обычно контролируются с помощью распечатки (или графически) путем измерения температуры, времени при температуре и давления.Обычно химические индикаторы прикрепляются снаружи и включаются в упаковку для контроля температуры или времени и температуры. Эффективность стерилизации паром отслеживается с помощью биологического индикатора, содержащего споры Geobacillus stearothermophilus (ранее Bacillus stearothermophilus ) . Положительные результаты теста на споры являются относительно редким событием ⁸³⁸ и могут быть связаны с ошибкой оператора, недостаточной подачей пара, ⁸³⁹ или неисправностью оборудования.

Переносные (настольные) паровые стерилизаторы применяются в амбулаторных, стоматологических и сельских клиниках. ⁸⁴⁰ Эти стерилизаторы предназначены для небольших инструментов, таких как шприцы для подкожных инъекций, иглы и стоматологические инструменты. Способность стерилизатора достигать физических параметров, необходимых для стерилизации, следует контролировать с помощью механических, химических и биологических индикаторов.

Компактный солнечный автоклав, основанный на генерации пара с использованием широкополосных светособирающих наночастиц

Abstract

Отсутствие доступных процессов стерилизации для медицины и стоматологии в развивающихся странах является основным фактором риска распространения болезней.Современные медицинские учреждения в развитых странах часто используют автоклавные системы для стерилизации медицинских инструментов и оборудования и обработки отходов, которые могут содержать вредные инфекции. Здесь мы показываем использование широкополосных светопоглощающих наночастиц в качестве солнечных фототермических нагревателей, которые генерируют высокотемпературный пар для автономного, эффективного солнечного автоклава, используемого для санитарной обработки инструментов или материалов в удаленных местах с ограниченными ресурсами. Стерилизацию проверяли с помощью стандартного биологического индикатора на основе Geobacillus stearothermophilus .

По данным Всемирной организации здравоохранения, инфекции, связанные со здоровьем, являются наиболее распространенным неблагоприятным последствием лечения во всем мире (1–3). Хотя эта проблема сбивает с толку и требует больших затрат в развитых странах, ее воздействие на развивающиеся регионы является разрушительным (4). Более четверти населения мира не имеет доступа к электричеству, не говоря уже о высоких требованиях к мощности, необходимых для современных систем стерилизации. Поскольку более половины всех людей в развивающихся регионах не имеют доступа к всепогодным дорогам, направление постоянных поставок одноразовых стерилизующих ресурсов в эти районы представляет собой еще более серьезную проблему (5).Следовательно, решение проблемы стерилизации с ограниченными ресурсами можно рассматривать как попытку найти решения как для ограничений энергоснабжения, так и для цепочки поставок.

Основной причиной инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи (нозокомиальных), является длительное или целенаправленное пребывание в антисанитарных условиях. Такие условия можно улучшить с помощью методов санитарии и стерилизации. Стерилизация включает уничтожение всех микроорганизмов и их спор, тогда как дезинфекция — менее надежный процесс, который включает удаление микроорганизмов без полной стерилизации (6).Одним из самых простых, эффективных и надежных подходов к стерилизации медицинских изделий и материалов является использование автоклава. Основная идея автоклава — подвергать стерилизуемую среду воздействию насыщенного пара при повышенной температуре. При контакте со средой, подлежащей стерилизации, насыщенный пар конденсируется из газовой фазы в жидкую фазу, передавая свою скрытую теплоту испарения стерилизуемому материалу и, таким образом, любым связанным микробам на его поверхности.Такая быстрая передача тепла чрезвычайно эффективна для денатурирования белков и может использоваться для уничтожения большинства известных типов инфекционных агентов, включая бактерии, вирусы или вирусные споры.

Паровые автоклавные системы нейтрализуют потенциально инфекционные микроорганизмы, локализованные на твердых поверхностях или в жидкой фазе, путем воздействия на них высокотемпературного пара под давлением. Процесс паровой стерилизации зависит как от температуры пара, так и от продолжительности воздействия пара, чтобы обеспечить необратимое уничтожение всех микроорганизмов, особенно бактериальных эндоспор, которые считаются особенно термически стабильными.Хотя паровая стерилизация является основным методом обработки медицинских отходов в развитом мире, большие потребности в энергии для работы являются фундаментальным ограничением для ее внедрения в развивающихся странах с ограниченным или отсутствующим доступом к источникам электроэнергии, достаточным для питание таких систем.

Недавно мы сообщили об использовании широкополосных светопоглощающих частиц для генерации солнечного пара (7). Было показано, что различные наночастицы, такие как металлические нанооболочки, агрегаты нанооболочек и проводящие углеродные наночастицы, при диспергировании в водном растворе и освещении солнечным светом преобразуют поглощенную солнечную энергию в пар с эффективностью чуть более 80%, где менее 20 % энергии идет на нагрев жидкого объема (7).Этот эффект зависит от сильно локализованного, сильного фототермического отклика этих типов наночастиц, характеристики, которая используется для эффективной абляции солидных опухолей путем облучения лазерным светом ближнего ИК-диапазона с близкой к единице скоростью ремиссии опухоли (8⇓⇓⇓⇓⇓ ⇓⇓ – 16). В процессе солнечной генерации пара широкополосные светопоглощающие наночастицы создают большое количество центров зародышеобразования для генерации пара внутри жидкости. Поскольку свет поглощается наночастицей, разница температур между наночастицей и окружающей жидкостью устанавливается из-за пониженной теплопроводности на границе раздела металл-жидкость: этого локального повышения температуры может стать достаточно для преобразования жидкости в непосредственной близости от наночастица в пар.При постоянном освещении паровая оболочка, окружающая наночастицу, увеличивается, что в конечном итоге приводит к плавучести комплекса наночастица-пузырь. Когда этот комплекс достигает поверхности жидкости, пар выделяется, что приводит к интенсивному неравновесному образованию пара, которое не требует, чтобы основная температура жидкости достигла точки кипения. Если жидкость находится в ледяной бане, пар образуется, даже если температура жидкости остается на уровне 0 ° C (7). Однако при длительном воздействии солнечного света происходит как более эффективный процесс генерации пара на основе наночастиц, так и менее эффективный процесс нагрева объемной жидкости, что в конечном итоге приводит к одновременному образованию пара на основе наночастиц и кипению массы жидкости.Комбинация этих двух процессов приводит к производству солнечного пара, который происходит при более высоких температурах пара, чем может быть достигнуто с помощью нагрева жидкости, не основанной на частицах (рис. 1). Наночастицы не диспергируются в паровой фазе и не разлагаются в процессе генерации пара.

Температурная эволюция солнечной генерации пара. ( A ) Температура в зависимости от времени для воды, диспергированной в наночастицах Au (i, жидкость; ii, пар), и воды без наночастиц (iii, жидкость; iv, пар) под воздействием солнечного света.(Концентрация наночастиц Au, достаточная для получения оптической плотности, равной единице.) ( B ) Фотография системы, используемой для изменения температуры при генерации солнечного пара: (а) прозрачный сосуд, изолированный вакуумной рубашкой для уменьшения тепловых потерь, (б) две термопары для измерения температуры раствора и пара, (c) датчик давления и (d) сопло 1/16 дюйма.

Температурно-временная эволюция жидкости с дисперсными наночастицами и пара, образующегося при солнечном облучении, показана на рис.1 A с наночастицами и без них. Подробная характеристика наночастиц показана на рис. S1. С диспергаторами наночастиц температура как жидкости, так и пара повышается намного быстрее, чем температура чистой воды (рис. 1 A , i и ii), причем жидкая вода достигает 100 ° C быстрее с диспергаторами наночастиц, чем вода. без наночастиц. Измеримое производство пара происходит при более низкой температуре воды в случае с диспергаторами наночастиц, потому что генерация пара, диспергированного наночастицами, может происходить при любой температуре жидкости.В показанном здесь случае измеримое производство пара появляется при температуре воды ∼70 ° C, что значительно ниже порогового значения производства пара для чистой воды. Однако, возможно, наиболее важным является большая разница в установившейся температуре, достигаемая для двух систем: с включением диспергаторов наночастиц температура воды и пара повышается намного выше стандартной точки кипения воды. В этом случае в системе вода – пар с дисперсными наночастицами легко достигается равновесная температура 140 ° C.Эта повышенная температура позволяет использовать солнечный пар, генерируемый наночастицами, для медицинской стерилизации.

Эволюция солнечной генерации пара из нанооболочек Au, диспергированных в воде, была количественно оценена в системе с открытым контуром (рис. 1 B ), состоящей из сосуда объемом 200 мл, изолированного с вакуумной рубашкой для предотвращения потерь тепла, датчиком давления , и две термопары для контроля температуры жидкости и пара. Судно освещалось солнечным излучением, сфокусированным 0.69-m ² Линзу Френеля в стеклянный сосуд, содержащий 100 мл наночастиц с концентрацией 10 ¹⁰ частиц / м ³ или, альтернативно, воду без наночастиц в качестве контроля. При солнечном освещении пар выходил через сопло диаметром 16 мкм, при этом регистрировались давление и температура.

Здесь мы демонстрируем два различных компактных автоклава для солнечных батарей, приводимые в действие солнечной генерацией пара на основе наночастиц, которые хорошо подходят для автономных приложений.При использовании солнечного концентратора (линзы Френеля или тарельчатого зеркала) для доставки солнечного света в водную рабочую жидкость с дисперсными наночастицами этот процесс позволяет подавать пар с температурой 115–135 ° C в объем 14,2 л в течение достаточного периода времени. для стерилизации. Стерилизацию проверяли с помощью стандартного биологического индикатора на основе Geobacillus stearothermophilus .

Экспериментальная часть

Были разработаны две конструкции солнечной стерилизации. Один из них представляет собой переносную систему автоклава на солнечной энергии с замкнутым контуром, подходящую для стерилизации медицинских или стоматологических инструментов; Вторая конструкция представляет собой систему автоклава с солнечным коллектором, которая может служить автономным автономным источником пара, подходящим для систем стерилизации человеческих или животных отходов или для других целей.Пар из замкнутой системы (рис. 2 A ) вырабатывается при солнечном освещении, транспортируется в стерилизационный объем, конденсируется и затем возвращается в сосуд для жидкости. Конструкция состоит из трех основных подсистем: модуля парообразования (рис. 2 A, , I), модуля подключения (рис. 2 A, , II) и модуля стерилизации (рис. 2 A, , III. ). Более подробные схемы системы представлены на рис. S1, S2 и S3.

( A ) Схема и фотография солнечного автоклава с замкнутым контуром, показывающая (I) модуль генерации пара, (II) соединительный модуль и (III) модуль стерилизации. Компоненты системы: (a) стерилизационный сосуд, (b) датчик давления, (c) датчик термопары, (d) предохранительный клапан, (e и f) регулирующие клапаны, (g) солнечный коллектор, содержащий раствор нагревателя на основе наночастиц. , (h) обратный клапан и (k) солнечный концентратор (пластиковая линза Френеля с площадью поверхности 0,67 м ² ).( B ) Схема и фотография солнечного автоклава открытого типа: компонентами системы являются ( i ) солнечный концентратор (44-дюймовое зеркальное зеркало), ( ii ) коллектор тепла, содержащий металлические наночастицы, и ( iii ) стерилизационный сосуд, содержащий датчик давления, два датчика термопары, предохранительный клапан пара, а также два ручных насоса и клапана, которые контролируют ввод и вывод отходов. Тарелка солнечного концентратора имеет двойную систему слежения, питающуюся от небольшого автомобильного аккумулятора, заряжаемого от солнечного элемента.

Раствор частиц содержится в изолированном стеклянном сосуде, изготовленном по индивидуальному заказу, с двумя входными отверстиями, ведущими к соединительному модулю. Сбор солнечной энергии осуществляется с помощью относительно небольшой и недорогой линзы Френеля. Горячий солнечный пар, генерируемый в этом модуле, направляется через одно сопло соединительного модуля в модуль стерилизации, где он конденсируется на стерилизуемых объектах, возвращаясь в виде конденсата в модуль генерации пара. Обратный клапан в одном из портов парогенераторного модуля обеспечивает однонаправленный поток пара по всей системе.

Модуль стерилизации состоит из изолированного сосуда под давлением (переоборудованного автоклава на плите емкостью 14,2 л). Отверстие для возврата конденсата (диаметр 0,86 см) было вырезано на нижней стороне сосуда автоклава на расстоянии 10 см от центра. Точно так же отверстие для впуска пара (диаметр 0,86 см) было вырезано на крышке стерилизационного сосуда на расстоянии 10 см от центра. Анализ методом конечных элементов (SolidWorks с использованием максимума Трески) был проведен для выявления механически самых слабых частей сосуда высокого давления, когда он находится в условиях высоких напряжений (рис.S3). Путем изменения радиального положения отверстия в основании сосуда высокого давления был определен минимальный коэффициент безопасности (прочность материала сосуда / расчетная нагрузка) при многих различных конфигурациях обработки. Отверстие диаметром 0,86 см, расположенное в 10 см от центра сосуда высокого давления, было определено как оптимальное место с минимальным коэффициентом безопасности 3,35. Чтобы свести к минимуму потери тепла от модуля генерации пара и модуля стерилизации, система была изолирована герметиком (Great Stuff Fireblock Insolated Foam Sealant), нанесенным на поверхности сосудов и покрытым алюминиевой фольгой для дальнейшего минимизации потерь тепла.

Соединительный модуль состоит из двух частей: парового соединения, которое позволяет пару течь от модуля генерации пара к стерилизационному модулю, и соединения конденсата, которое возвращает конденсат из модуля стерилизации (рис. S3). Подключение пара состоит из трубки из политетрафторэтилена (ПТФЭ), изолированной стекловолоконной трубной оберткой, и шарового клапана; Подключение конденсата состоит из шарового клапана, трубки из ПТФЭ, изолированной стекловолоконной трубной оберткой, обратного клапана и клапана сброса давления.Оба блока содержат переходник для подключения к модулю парогенерации.

Пар, генерируемый солнечными батареями, входит в модуль стерилизации в верхней части сосуда, выталкивая нестерильный воздух вниз и из сосуда через трубку выпуска воздуха, которая соединена с регулирующим клапаном. Захваченный нестерильный воздух может иметь изолирующий эффект и препятствовать полной стерилизации; поэтому очень важно, чтобы из модуля стерилизации было удалено как можно больше воздуха. После удаления нестерильного воздуха из системы регулирующий клапан закрывается, чтобы в сосуде повысилось давление.Цикл поддерживается при минимальных 115 ° C и 12 фунтах на квадратный дюйм и максимальных 140 ° C и 20 фунтах на квадратный дюйм во всех областях модуля стерилизации на протяжении всего цикла стерилизации. Конденсат направляется обратно в модуль генерации пара через обратный клапан, когда гидростатическое давление превышает максимальное давление клапана (номинальное давление 0,3 фунта на кв. Дюйм).

Оптимизированный прототип компактного солнечного автоклава с открытым контуром для стерилизации человеческих отходов представлен на рис. 2 B .Используя 44-дюймовый солнечный коллектор для фокусировки солнечного света в водную рабочую жидкость с диспергированными наночастицами, мы доставляем пар в стерилизационный объем емкостью 14,2 л (коммерчески доступный автоклав для плиты). Этот объем может легко вместить 10-литровый объем мобильного санитарного туалета (moSAN), например (туалет для личного пользования, разработанный для Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit GmbH и первоначально разработанный для городской бедноты в Бангладеш), и если он будет эксплуатироваться три раза в неделю он мог обрабатывать еженедельное количество твердых и жидких отходов, производимых домом из четырех взрослых (∼35 л).Солнечная энергия подается в это устройство через отражающую параболическую тарелку, которая отслеживает солнце, питается от небольшого автомобильного аккумулятора и перезаряжается с помощью небольшой солнечной панели. Образующийся пар передается в автоклав по силиконовой трубке. Необработанные отходы доставляются в автоклав с помощью ручного механического насоса, которым может легко управлять один человек. После процесса стерилизации продезинфицированные отходы удаляются самотеком. Благодаря простой модульной конструкции система может быть легко расширена для подачи высокотемпературного пара для крупномасштабных приложений.

Раствор наночастиц содержится в специально разработанном сосуде с вакуумной изоляцией, расположенном в фокусе параболического отражателя. Пар, образующийся в этом модуле, направляется в модуль стерилизации отходов. При обычной работе температура пара поддерживается на уровне 132 ° C в течение 5 минут — времени, необходимого для стандартного цикла стерилизации Международной организации по стандартизации (ISO). Температура пара контролировалась на выходе из модуля генерации пара, а температура отработанного раствора — внутри модуля стерилизации.Ожидается, что эти два места достигнут температуры стерилизации с небольшими тепловыми различиями (газовая и жидкая фазы) внутри модуля стерилизации во время процесса стерилизации.

Температуру пара контролировали в обеих геометриях на патрубке для пара и патрубке для конденсата, непосредственно примыкающем к модулю стерилизации. Ожидается, что в этих двух местах будет самая высокая и самая низкая температура пара, соответственно, что позволит нам измерить общий температурный градиент, создаваемый внутри стерилизационного модуля во время процесса стерилизации.Температура пара до и во время цикла стерилизации показана на рис. 3.

Распределение температуры автоклава для солнечных автоклавов с замкнутым контуром ( A ) и ( B ) с открытым контуром. Температура пара в зависимости от времени, измеренная в двух разных точках автоклава: вверху (красная кривая) и соответственно внизу (синяя кривая). Пунктирная линия указывает температуру, необходимую для стерилизации, а красный прямоугольник указывает режим стерилизации (115 ° C в течение 20 минут или 132 ° C в течение 4 минут).6 мин). Температура окружающей среды (зеленая) отслеживалась как эталон.

Красная кривая на рис. 3 — это температура пара на впускном клапане стерилизационной емкости, синяя кривая на рис. 3 — температура конденсата на выходе из стерилизационной емкости, а температура окружающей среды на рис. 3 — зеленая кривая. Пунктирная серая линия на рис. 3 представляет температуру, необходимую для стерилизации (115–132 ° C). В случае замкнутой системы (рис. 3 A ) нерегулярные всплески на температурных кривых соответствуют тому моменту, когда пар начинает поступать в сосуд.Нижняя термопара показывает два основных выброса во время разогрева, которые возникают при выпуске нестерилизованного воздуха из модуля стерилизации. Первый всплеск вызвал турбулентность в системе, в результате чего термопара на короткое время подверглась воздействию более горячего пара. Второй скачок температурных данных выходной термопары соответствует выпуску оставшегося нестерилизованного изолированного воздуха. Данные мониторинга ясно показывают, что автоклав легко способен поддерживать температуру выше 115 ° C в течение более 30 минут времени стерилизации, необходимого при этой температуре.В случае системы с открытым контуром (Рис. 3 B ) красная кривая — это температура пара в газе, измеренная на впускном клапане емкости, синяя кривая — температура внутри содержимого емкости (искусственный фекальный материал). , а температура окружающей среды — зеленая кривая. Пунктирная серая линия представляет желаемую температуру, необходимую для стерилизации (132 ° C). После начального периода нарастания, составляющего ~ 20 мин, достигается температура стерилизации, и кривая температура-время продолжает колебаться вокруг этого значения из-за частого выпуска пара из стерилизационного сосуда через предохранительный клапан давления.Данные солнечной тепловой эволюции показывают, что автоклав способен поддерживать температуру около 132 ° C в течение более 5 минут.

Чтобы проверить, могут ли наши системы достичь уровня гарантии стерильности, определенного Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (17), мы использовали систему в цикле со стерилизационным сосудом, содержащим коммерческие биологические индикаторные полоски для G. stearothermophilus (EZTest Self- Содержащиеся биологические индикаторные полоски; SGM Biotech), эталонный штамм, обычно используемый для тестирования стерилизации.Тест-полоски закрепляли в стерилизационном модуле рядом с кранами впускного и выпускного потоков или погружали в раствор имитатора фекалий. После завершения цикла полоски инкубировали 36 ч при 55–60 ° C. Результаты показаны на рис. 4.

Биологические индикаторы, используемые для проверки стерилизации в солнечном автоклаве. Пробирки с G. stearothermophilus , помещенные в различные места в стерилизационном модуле: ( A ) верх / низ сосудов были запечатаны для твердого материала и необработанного контроля и ( B ) помещены в фекальный стимулятор, запечатанный для жидкости — твердый материал и необработанный контроль.Они использовались для проверки стерилизации в автоклаве на солнечной батарее. Стерилизация подтверждается изменением цвета содержимого флакона.

Изменение цвета флаконов на рис. 4 относительно контрольного флакона указывает на то, что стерилизация достигается за счет работы солнечного автоклава в течение одного 30-минутного цикла при 115 ° C для замкнутой системы и одного 5-минутного цикла. мин. цикл при 132 ° C для разомкнутой системы. Если некоторые споры выдерживают цикл стерилизации, среда для культивирования биологических индикаторов меняет цвет с пурпурного на желтый.Наблюдаемое изменение цвета указывает на отсутствие выживания спор.

В заключение, мы показали два компактных солнечных автоклава, в которых используется солнечная генерация пара с использованием широкополосных светопоглощающих наночастиц. Системы поддерживают температуру от 115 ° C до 132 ° C в течение периода времени, достаточного для стерилизации содержимого 14,2-литрового объема, что соответствует требованиям к стерилизации Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов. Использование параболического тарельчатого солнечного коллектора обеспечивает более быстрое время нагрева и более высокие рабочие температуры, что значительно сокращает время цикла стерилизации (с 15 минут при 121 ° C до 5 минут при 132 ° C).Наночастицы не расходуются в процессе нагрева и могут использоваться повторно в течение неограниченного времени; Единственный расходный материал — это вода, которую не нужно стерилизовать перед использованием. Этот тип системы может быть легко расширен для обеспечения прямого производства пара для дополнительных применений, которые могут включать очистку воды на основе дистилляции, приготовление пищи, восстановление отходов или производство электроэнергии.

Фиг. S1, S2 и S3 показывают обширные схемы системы конфигурации и характеристики металлических наноструктур.

Благодарности

Мы благодарим Джареда Дэя, Александра Урбана, Кристин А. Тибодо и Сурбхи Лал за полезные обсуждения, а также гранты Фонда Роберта А. Велча C-1220 и C-1222 и Фонд Билла и Мелинды Гейтс за финансовую поддержку.

Сноски

• Этот вклад является частью специальной серии инаугурационных статей членов Национальной академии наук, избранных в 2013 году.

• Вклад авторов: О.Н., N.G., P.N., M.O. и N.J.H. спланированное исследование; O.N., C.F., A.D.N., A.D., K.S., B.L., E.K., M.Q., S.T. и N.G. проведенное исследование; НА. и N.J.H. проанализированные данные; и О. и N.J.H. написал газету.

• Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

• Эта статья содержит вспомогательную информацию на сайте www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1310131110/-/DCSupplemental.

Доступно бесплатно в Интернете через опцию открытого доступа PNAS.

Как работает автоклав?

Реклама

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 24 июня 2020 г.

Радуйтесь, радуйтесь, что ваши глаза не так сильны, как электронные микроскопы. Если бы они были, вы бы увидели мир вокруг себя ползать со всевозможными жуткими ошибками. Какой мерзкой и мерзкой могла бы казаться жизнь! Так же хорошо, что мы есть автоклавы: машины для стерилизации вещей и сохраняя их свободными от микробов.Они немного похожи на гигантское давление плиты, которые используют силу пара для уничтожения микробов, которые могут выдерживают простую стирку или протирание горячей водой с моющими средствами. Они просты в использовании, подходят для оптовой стерилизации (большое количество оборудования), а поскольку в них используется пар, относительно экономичны в эксплуатации. Давайте подробнее разберемся, что это такое и как работают!

Фото: Заглядывает в открытую дверь большого автоклава. Обратите внимание на уплотнительную прокладку на дверце, чтобы пар оставался внутри, а манометры наверху.Фото Кэрол М. Хайсмит любезно предоставлено Коллекцией фотографий Джорджа Ф. Ландеггера из Алабамы в Америке Кэрол М. Хайсмит, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.

Для чего нужен автоклав?

Фото: Тестирование автоклава для стерилизации паром перед использованием. Это Hanshin HS-4085G с микропроцессорным управлением, который может стерилизовать грузы объемом до 85,6 л (22,6 галлона) при температуре до 135 ° C (275 ° F). Фото Роаделла Хикмана любезно предоставлено ВМС США.

Хотя автоклавы имеют много важных научных и промышленных применений, о которых мы поговорим позже, основное внимание в этой статье будет уделено тому, как эти удобные машины используются для стерилизации .

Вы, наверное, слышали о скороварках? Они были в моде, пока в 1980-х годах не стали популярными микроволновые печи. Они похожи на кастрюли большого размера с плотно закрывающимися крышками, и, когда вы наполняете их водой, они производят много пара под высоким давлением, что ускоряет приготовление пищи (если вы хотите узнать больше, см. Рамку на внизу этой страницы).Автоклавы работают аналогичным образом, но обычно они используются в более экстремальной форме приготовления: чтобы уничтожить насекомых и микробы вещи с паром достаточно долго, чтобы их стерилизовать. Дополнительный давление в автоклаве означает, что вода закипает при температуре выше, чем его нормальная температура кипения — примерно на 20 ° C выше — поэтому он выдерживает и переносит больше тепла и более эффективно убивает микробы. Продолжительный взрыв высокого давления пар намного эффективнее проникает в предметы и стерилизует их чем быстрое мытье или протирание в обычной горячей воде с дезинфицирующим средством.Согласно недавнему обзору ученых из Новой Зеландии: «Стерилизация паром (автоклавирование) является наиболее широко используемым методом стерилизации и считается наиболее надежным и экономичным методом стерилизации медицинских устройств».

Почему в автоклаве важно давление?

Давление — это способ действия силы на поверхность. Если вы качаете воздух в велосипедную шину, энергичные молекулы газа носиться внутри, сталкиваясь со стенками шины и давя наружу.Шина остается упругий и надутый, потому что молекулы воздуха толкают его внутренние стенки с такой же силой (или большая) сила, чем молекулы воздуха снаружи, толкают внешние стенки. Если вы нагреете покрышка, вы даете молекулам воздуха больше энергии. Они быстрее носятся, чаще сталкиваются с резиновыми стенками шины и больше силы. Шина кажется более накачанной или, если вам не повезло, всплески!

В физике мы говорим, что давление на поверхность — это сила давление на него, разделенное на площадь, на которую действует сила:

Давление = Сила / Площадь

Это простое уравнение говорит вам, что если вы приложите заданную силу к половине площади, вы удвоите давление.Приложите силу к удвоенной площади, и вы уменьшите давление вдвое.

Фото: Кнопки для рисования используют науку давления. Разница в площади между голова, которую вы толкаете, и острый конец, входящий в стену, эффективно увеличивают силу толчка.

Очень полезно знать о давлении в повседневной жизни. Предполагать вы хотите повесить плакат на стене спальни. Если вы этого не сделаете есть молоток, вам будет намного проще использовать канцелярские кнопки (канцелярские кнопки), чем гвозди.У канцелярской кнопки огромная плоская головка соединена с очень тонкой булавка с острым концом. Когда вы нажимаете на плоскую головку, вы наносите определенное количество силы на довольно большую площадь. Сила передается прямо через штифт на наконечник, где теперь действует на площадь металла может быть в 100 раз меньше. Так что давление на наконечник фактически в 100 раз больше — вот почему штифт входит твоя стена так легко. В снегоступах и тракторных шинах используются абсолютно одинаковые принцип только наоборот. Они распределяют вес (силу тяжести) на большую площадь, чтобы не позволяйте своему телу (или машине) погрузиться в мягкий грунт.

Как давление и температура влияют на кипение

Предположим, у вас есть кастрюля полная картошки, которую вы хотите готовить. Вы наполняете кастрюлю водой, ставите на горячую плиту и ждете чтобы вода закипела. Теперь вы, наверное, думаете, что вода закипит «когда достаточно жарко» — и это правда, но только наполовину. Вода закипит, когда большинство содержащихся в ней молекул энергии достаточно, чтобы выйти из жидкости и образовать над ней водяной пар (пар). Чем горячее вода, тем более энергичны молекулы и тем легче им ускользнуть.Таким образом, температура играет важную роль в закипании.

Но давление тоже важно. Чем выше давление воздуха над водой молекулам труднее вырваться на свободу; чем ниже давление, тем легче. Если вы когда-нибудь пробовали заварить чашку чая на горе с портативная походная печь, вы знаете, что вода закипает при более низком температура на большой высоте. Это потому, что давление воздуха падает выше вы идете. На вершине Эвереста давление воздуха около треть от того, что было бы на уровне моря, поэтому вода кипит примерно при 70 ° C или 158 ° F (узнайте, почему, в этой публикации на форуме MadSci).Чай с вершины горы имеет отвратительный вкус, потому что вода кипит при слишком низкой температуре: хоть он и кипит, вода слишком холодная, чтобы «сварить» чайные листья должным образом.

Узнайте больше о давлении, температуре и поведении молекул при кипении жидкости.

Как работает автоклав?

Фото: Закрытие дверцы типичного лабораторного автоклава. Обратите внимание на большую ручку справа. используется для полной герметизации двери. Также обратите внимание на циферблаты с правой стороны. которые указывают температуру и давление.Фото PHAA Sarna любезно предоставлено ВМС США.

Автоклав — это, по сути, просто большой стальной сосуд, проходящий через какой пар или другой газ циркулирует, чтобы стерилизовать вещи, выполнять научные экспериментирует или проводят производственные процессы. Обычно камеры в автоклавах имеют цилиндрическую форму, потому что цилиндры лучше выдерживают крайнее давление, чем коробки, края которых становятся точками слабость, которая может сломаться. Высокое давление делает их самоуплотняющиеся (слова «авто» и «клаве» означают автоматическая блокировка), хотя по соображениям безопасности большинство из них также запечатаны вручную от за пределами.Как и на скороварке, предохранительный клапан гарантирует, что давление пара не может подняться до опасного уровня.

Как пользоваться автоклавом?

Изображение: Как работает автоклав (упрощенно): (1) Пар проходит через трубу внизу и вокруг закрытой рубашки, окружающей основную камеру (2), прежде чем попасть в саму камеру (3). Пар стерилизует все, что было помещено внутрь (в данном случае три синих бочки) (4), прежде чем выйти через выхлопную трубу внизу (5).Герметичный дверной замок и прокладка (6) надежно удерживают пар внутри. Предохранительный клапан (7), аналогичный тем, что установлен на скороварке, выскочит, если давление станет слишком высоким.

После герметизации камеры из нее удаляется весь воздух. с помощью простого вакуумного насоса (в конструкции, называемой предварительный вакуум) или путем откачки в паре, чтобы вытеснить воздух (альтернативный вариант, называемый гравитационное смещение). Далее через камеру прокачивают пар с более высокое давление, чем нормальное атмосферное давление, поэтому оно достигает температуры около 121–140 ° C (250–284 ° F).Как только необходимая температура будет достигнута, срабатывает термостат и запускает таймер. Подача пара продолжается. минимум около 3 минут и максимум около 15-20 минут (более высокие температуры означают более короткое время) — обычно достаточно долго, чтобы убивают большинство микроорганизмов. Точное время стерилизации зависит от множество факторов, включая вероятный уровень загрязнения автоклавированные предметы (грязные предметы, о которых известно, что они требуется больше времени для стерилизации, потому что они содержат больше микробов) и как автоклав загружен (если пар может циркулировать более свободно, автоклавирование будет быстрее и эффективнее).

Автоклавирование немного похоже на приготовление пищи, но это не только наблюдение. от температуры и времени, давление тоже имеет значение! Безопасность превыше всего. Поскольку вы используете высокое давление, высокотемпературный пар, будьте особенно осторожны при открыть автоклав, чтобы не происходило внезапного сброса давления, может вызвать опасный паровой взрыв.

Автоклавы промышленные и научные

Фото: Автоклавирование в научных целях: инженеры ВМС США загружают в автоклав кусок алюминия для нагрева и приклеивают к нему композитный пластырь.Фото Джонатана Л. Корреа любезно предоставлено ВМС США.

Artwork: Простой промышленный автоклав начала 20 века, предназначенный для производства различных промышленных химикатов с использованием кислот. По сути, это усиленный кислотостойкий кухонный сосуд (синий) со съемной завинчивающейся крышкой (оранжевый). Вы можете добавить химические ингредиенты через меньшее резьбовое входное отверстие (зеленое) и перемешать их с помощью мешалки с шестеренчатым приводом (красная). Это больше похоже на современную скороварку, чем на автоклав.Из патента США 1426920: Автоклав Оливер Слипер, 22 августа 1922 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Автоклавы, наиболее известные как стерилизаторы, также могут использоваться для проводить всевозможные промышленные процессы и научные эксперименты, которые лучше всего работают при высоких температурах и давления. В отличие от стерилизующих автоклавов, в которых обычно циркулирует пар, промышленные и научные автоклавы могут распространять другие газы, чтобы стимулировать протекание определенных химических реакций.Промышленные автоклавы часто используются для «отверждения» материалов (нагревания для стимулирования образования длинноцепочечных полимерных молекул). Например:

• Резину можно вулканизировать (нагреть, упрочнить и отвердить серой) в автоклаве.
• Нейлон (пластик) можно получить путем «варки» концентрированного раствора соли в автоклаве для стимулирования так называемой конденсационной полимеризации.
• Полиэтилен (полиэтилен, другой пластик) может быть получен путем циркуляции воздуха или органических пероксидов через автоклав для полимеризации этилена.
• Самолетные материалы, изготовленные из композитов, также обычно отверждаются в больших промышленных автоклавах. (хотя различные альтернативные процессы, включая микроволновое отверждение и производство вне автоклава, становятся все более популярными).

В некоторых автоклавах сочетаются элементы как стерилизации, так и промышленного производства. Например, пробки для бутылок из натуральной пробки (деревянные) необходимо прокипятить и стерилизовать, прежде чем они станут пригодными для использования. Традиционно это делалось в больших резервуарах для воды; теперь это гораздо более вероятно, будет сделано в больших масштабах в промышленных автоклавах с компьютерным управлением.

Кто изобрел автоклавы?

Фото: Автоклав для научных исследований: осмотр кристалла, выращенного в условиях микрогравитации, внутри цилиндрического автоклава. Этот научный эксперимент был проведен на борту космического корабля «Шаттл» в октябре 1995 года. Фото любезно предоставлено Центром космических полетов НАСА им. Маршалла (NASA-MSFC).

• Древние греки стерилизовали медицинские инструменты кипятком.
• 1679: французский инженер Дени Папен (1647–1712) изобретает пароварка — важный шаг в развитии Паровые двигатели.
• 1860-е: французский биолог Луи Пастер (1822–1895) помогает подтвердить микробную теорию болезни. Он понимает, что греющие вещи убивать микробы может предотвратить болезни и продлить срок службы пищевых продуктов (что привело его к изобретению пастеризации).
• 1879: сотрудник Пастера Чарльз Чемберленд (1851–1908) изобретает современный автоклав. Похоже на скороварку с крышкой. сверху плотно заклеен зажимами.
• 1881: микробиолог. Роберт Кох и другие критикуют паровой метод Чемберленда, который, по их мнению, может повредить лабораторное оборудование, и вместо этого разрабатывают альтернативный стерилизатор без давления.В конечном итоге это превращается в машину, называемую Автоклав Коха.
• 1889: немецкий врач Курт Шиммельбуш опирается на работа Чемберленда и Коха по производству стерилизатора барабанного типа, известного как автоклав Шиммельбуш (стерилизационный барабан).

В чем разница между автоклавом и скороваркой?

Хотите приготовить ужин быстрее? Вы могли бы использовать микроволновая печь, чтобы поразить его энергичными волнами. Но еще один популярный решение заключается в том, чтобы запечатать его в скороварке: своего рода кастрюле, которая готовит продукты быстрее, кипятя их при более высокой температуре, чем обычный.Хотя некоторые считают скороварки устаревшими, они по-прежнему являются удобным и экономичным способом приготовления. еда. Основная концепция — использование давления для достижения более высокой температуры — та же самая. как в автоклаве.

Фото: Скороварка в действии. Обратите внимание на клапан наверху, через который выходит пар, и на двойную ручку, используемую для запирания крышки. Фото Джорджа Данора, Управление военного управления США, любезно предоставлено Библиотекой Конгресса США.

Мы уже видели, что высокое давление повышает температуру кипения воды. Предположим, мы могли бы как-то устроить так, чтобы воздух над нашим кастрюля находилась под гораздо более высоким давлением, чем обычно. Что заставит воду закипеть при значительно более высокой температуре, благодаря чему картофель готовится быстрее.

Это основная идея скороварок. Скороварка представляет собой большую стальную кастрюлю с плотно закрывающейся крышкой. Внешний край на крышке есть толстый круг из резины, называемый прокладкой, которая подходит между нижней частью крышки и верхней частью сковороды, чтобы герметичное уплотнение.

Когда вы наполняете кастрюлю водой и ставите ее на плита, вода нагревается, и некоторые из ее молекул улетучиваются, образуя пар над ним. На обычной сковороде пар просто улетучится. на кухню и исчезни. Но с скороваркой прокладка и крышка предотвращают выход пара, поэтому давление скоро возрастет. Хотя вода внутри кастрюли закипает, чем выше давление, тем выше она закипает. температуры, чем обычно, что позволяет приготовить пищу быстрее. Специальный клапан в верхней части крышки позволяет выходить небольшому количеству пара, поддерживая давление выше обычного, но не настолько, чтобы плита взрывается.Если давление внутри поддона становится слишком сильным, клапан выскакивает, быстро понижая давление до безопасного уровня.

Если вам понравилась эта статья …

… вам могут понравиться мои книги. Мой последний Бездыханный: почему загрязнение воздуха имеет значение и как оно влияет на вас.

Узнать больше

На сайте

Книги

Статьи

Популярное

• Внутри аэрокосмической фабрики будущего от Джона Экселла.Инженер, 17 июня 2014 года. Автоклавы играют важную роль в производстве самолетов, но, возможно, не будут так долго работать.
• Солнечная энергия: Альтернативное устройство для стерилизации хирургических инструментов в сельской местности, Дональд Дж. Макнил мл. The New York Times. 12 ноября 2012 г. Автоклавы на солнечных батареях могут принести огромную пользу сельским районам Африки.
• Геометрии | Автоклав на острове Эллис: The New York Times, 9 апреля 2008 г. Захватывающий фотографический взгляд на то, как автоклав стерилизовал вещи больных, потенциальных иммигрантов.
• Мгновенный пар может изгнать MRSA: BBC News, 29 июля 2007 г. Перегретый пар из ручного «пистолета» может быть альтернативой автоклавированию.
• Микроб побил температурный рекорд Хелен Бриггс. BBC News, 15 августа 2003 г. Почему микроб из океанов может выдержать высокотемпературное автоклавирование.
• Медицинская стерилизация «может распространять CJD»: BBC News, 10 февраля 1999 г. Исследователи сомневаются, достаточно ли простого автоклавирования для уничтожения прионов (белков), вызывающих болезнь Крейтцфельдта-Якоба.

Научные журналы

Патенты

Чтобы получить более подробные технические сведения, попробуйте этот небольшой набор из множества запатентованных конструкций автоклавов:

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2008, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Поделиться страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис. (2008/2020) Автоклавы. Получено с https://www.explainthatstuff.com/autoclaves.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте…

| Tuttnauer

Производство пара и качество пара

Пар является средством стерилизации автоклава. В нашей серии «Методы стерилизации» мы объяснили физику пара и почему он идеально подходит для уничтожения таких микроорганизмов, как бактерии и споры. В первой части этого поста объясняется, как генерируется пар для автоклавирования. Во второй части этой серии будут обсуждаться различные типы подачи и генерации пара в автоклаве, а также их использование.

Назад к истокам

Стандарт стерилизации ANSI / AAMI гласит:

Существует два распространенных источника пара, используемых для стерильной обработки: больничные паровые котельные и автономные электрические котлы. В обоих случаях необходима подача очищенной воды для удаления всех растворенных твердых частиц (TDS). Каждую систему следует проектировать, контролировать и поддерживать, чтобы гарантировать, что качество, чистота и количество подаваемого пара соответствуют эффективной стерильной обработке (см .: https: // www.health.qld.gov.au/chrisp/sterilising/large_document.pdf)

Tuttnauer предлагает автоклавы, которые подключаются к системе подачи пара в здание или больницу, а также модели, оборудованные автономными электрическими парогенераторами. Другие автоклавы Tuttnauer оснащены опцией двойного пара (с возможностью изменения источника подачи пара в зависимости от наличия пара в здании), приспособленной к требованиям пользователя. Парогенератор автоклава может быть встроенным или автономным, в зависимости от размера камеры.

Качество пара для автоклава

Когда дело доходит до передачи большого количества энергии объекту, требующему стерилизации, нет ничего более мощного, чем пар. В конце концов, паровые машины приводят в движение корабли и поезда. Даже Титаник приводился в движение паром.

Мы обсуждали качество пара в подробном посте о методах стерилизации, но давайте рассмотрим факторы, которые определяют это качество, потому что оно имеет решающее значение для правильной работы автоклава и процесса стерилизации в целом.Наиболее важны два параметра:

• уровень неконденсируемых газов
• уровень влажности

Оптимальный состав пара в автоклаве: 3% жидкости и 97% газа. Любое изменение процентного содержания влаги увеличивает или уменьшает время стерилизации. На практике время стерилизации рассчитывается в соответствии с оптимальными условиями пара и способностью пара передавать энергию нестерильной загрузке до стерилизации. В конце концов, одним из наиболее важных преимуществ стерилизации в автоклаве паром является то, что она требует значительно меньше времени и тепла, чем стерилизатор сухого нагрева, благодаря способности пара передавать энергию.

Сухой пар? Влажный пар? Нет в автоклаве

При влажности менее 3% образуется так называемый сухой или перегретый пар. Этот пар увеличивает время стерилизации, поскольку снижает возможность передачи энергии. Перегретый пар снижает влажность примерно до 0%, превращая автоклав в сушильный шкаф. Передача энергии снижается, и то, что занимает трех минут в автоклаве при 134 ° C, занимает двух часов при 160 ° C и тридцать минут при 180 ° C !!

Однако при влажности выше 3% образуется насыщенный или влажный пар, что требует более высокого давления и температуры стерилизации.Влажный пар также увеличивает время сушки в конце процесса стерилизации. Сухая загрузка требуется в конце процесса, когда загрузка завернута и не предназначена для немедленного использования.

Стандарты и директивы стерилизации для автоклавов допускают некоторую гибкость в уровнях влажности пара, поскольку практически невозможно подавать идеальный пар при стабильном потоке. Даже если условия почти оптимальны, многие переменные влияют на пар, передаваемый в автоклав. Главные из них: погодные условия и температура; качество, длина и конструкция трубопроводов; дренажные станции; и наличие качественных конденсатоотводчиков.

Поднимите Steam

Теперь, когда мы понимаем, как работает пар, мы можем изучить, как он генерируется и подается в автоклав. В следующем посте мы поговорим о парогенераторе в автоклаве и расскажем о его различных типах и назначении. Следите за обновлениями.

Подробнее о автоклавных стерилизаторах Tuttnauer