Как устроен паровой стерилизатор (автоклав)?

Незаменимая часть оснащения медицинского учреждения электромедоборудованием — аквадистиллятор. Налаженное производство дистиллированной воды из обычной водопроводной обеспечивает бесперебойную работу больниц, лабораторий, аптек, фармацевтических предприятий, косметологических и стоматологических клиник. Аппараты для получения очищенной воды от микропримесей также используются в алкогольной, пищевой, автомобильной промышленности и других отраслях. В этой статье эксперты компании ООО «СТЕРИМЕД.РУ» расскажут о назначении аквадистилляторов, типах оборудования и о том, как выбрать наиболее подходящую модель с учётом специфики предприятия.

Содержание:

1. Для чего нужно удалять воздух из камеры
2. Существуют два основных типа паровых стерилизаторов
3. Сравнительная таблица методов создания вакуума и сушки
4. Как выбрать настольный стерилизатор для стоматологии или небольшой клиники
5. Как выбрать паровой стерилизатор (автоклав)

Паровой стерилизатор (автоклав) — это оборудование для стерилизации медицинских изделий влажным паром под давлением (гибель микроорганизмов наступает в результате коагуляции белков в клетке). Паровые стерилизаторы используют для стерилизации медицинских изделий в больницах, поликлиниках, на фармацевтических предприятиях и в салонах красоты.

На рынке есть много моделей паровых стерилизаторов с разной производительностью. Они бывают настольными и напольными, проходными и непроходными, с вертикальной и горизонтальной загрузкой. Камеры: прямоугольной и круглой формы, управление: автоматическое и полуавтоматическое. Сильнее всего на стоимость и качество стерилизации влияет один параметр — технология удаления воздуха из камеры. Это может быть вакуумный насос, конденсатор, эжектор или гравитационная продувка.

Основной принцип паровой стерилизации в автоклаве — каждый предмет обрабатывают паром нужной температуры под соответствующим давлением в течение определённого времени. Соответственно у паровой стерилизации три главных параметра: давление, температура и время.

Давление — это способ достичь высокой температуры, которая нужна для быстрого уничтожения микроорганизмов. Обычно паровая стерилизация выполняется при температуре 120–121 °C и 132–134 °C.

Выбор режима стерилизации зависит от требований законодательства, материалов и конструкции медизделий, а также рекомендаций производителя стерилизуемых изделий.

Наиболее распространённые режимы стерилизации в стерилизаторах с созданием вакуума конденсатором, эжектором или гравитационной откачкой воздуха:

Наиболее распространённые режимы стерилизации в современных стерилизаторах с созданием вакуума водокольцевым вакуумным насосом:

Для стерилизации растворов в закупоренных и незакупоренных флаконах применяются другие режимы. Стерилизаторы для таких задач имеют дополнительные конструктивные решения.

Выше уже упоминалась технологии удаления воздуха из стерилизационной камеры. Теперь разберём, почему это так важно.

Для чего нужно удалять воздух из камеры

Главных причин две:

1. Препятствие проникновению пара. Остаточный воздух в каналах, полостях стерилизуемых изделий, порах материалов (резины, текстиля, ваты и т. д.) замедляет равномерное и быстрое проникновение пара. Это может привести к неполному прогреву центра пористой загрузки даже к концу стерилизационной выдержки, что ставит под сомнение достижение стерильности.
2. Ускорение прогрева. Чем лучше удалён воздух, тем быстрее прогревается загрузка за счёт проникновения водяного пара. Это особенно важно при обработке пористых изделий и изделий с внутренними полостями.
   
   

Существуют два основных типа паровых стерилизаторов:

• Высокоскоростные вакуумные стерилизаторы с предварительным вакуумированием.
• Стерилизаторы с гравитационной откачкой воздуха.

Вакуумные стерилизаторы

Высокоскоростные вакуумные стерилизаторы (иногда их называют форвакуумными) удаляют воздух принудительно. Их оснащают вакуумным насосом, конденсатором или эжектором, которые откачивают воздух из стерилизационной камеры и из загруженных в неё предметов, включая пористые материалы.

Создание вакуума в паровых стерилизаторах — это технологический процесс. Он нужен для удаления воздуха из стерилизационной камеры, а также для интенсивной сушки простерилизованных изделий. Сначала насос откачивает воздух из камеры, после чего в неё подаётся пар из парогенератора.

В соответствии п. Е.2.3 ГОСТ Р ИСО 17665-1-2016 на фазе удаления воздуха используется многократная (пульсирующая) вакуумная откачка из стерилизационной камеры — фракционное превакуумирование. Это нужно для максимального удаления воздуха. После каждого цикла вакуумирования в камеру попеременно подаётся пар. Так динамически «вымываются» остатки воздуха из упаковок, щелей и каналов, а материал прогревается. Количество пульсаций зависит от программы стерилизации, но обычно не превышает 3-5 пульсов.

Без удаления воздуха пар не доберётся в труднодоступные места изделий. Стерилизующий агент здесь — сухой насыщенный водяной пар. Это ключевой фактор, влияющий на качество стерилизации.

В отличие от конденсатора и эжектора, вакуумный насос сможет обеспечить необходимое значение вакуума по п. 5.4. ГОСТ 31598–2012, поэтому большинство современных стерилизаторов оснащаются водокольцевыми вакуумными насосами. Паровые стерилизаторы с вакуумными насосами являются самым высокопроизводительным и надёжным оборудованием, позволяющим достичь заданную стерильность материала за короткое время.

После фазы стерилизации вакуумный насос (или конденсатор, эжектор) включается снова. Остатки влаги и конденсата испаряются с поверхности стерилизуемых объектов и со стенок камеры.

Цикл стерилизации в вакуумном автоклаве состоит из шести фаз:

1. Фаза удаления воздуха. Воздух удаляется из камеры стерилизатора и стерилизационной загрузки с помощью глубокого вакуума или потока, пульсирующего выше и/или ниже атмосферного давления.
2. Фаза подачи пара. Насыщенный пар подаётся в камеру стерилизатора до тех пор, пока в ней не будут достигнуты температура и давление стерилизации.
3. Фаза выдержки. В камере стерилизатора с помощью насыщенного пара определённое время поддерживаются температура и давление стерилизации.
4. Фаза выпуска пара. Пар удаляется из камеры стерилизатора, достигается заранее определённый уровень вакуума.
5. Фаза сушки. Для продуктов, которые требуют просушки, температура в рубашке и вакуум в камере стерилизатора поддерживаются на заранее установленном уровне.
6. Фаза сброса вакуума. В камеру стерилизатора через фильтр, удерживающий микробный аэрозоль, подаётся воздух до достижения атмосферного давления.

Гравитационные стерилизаторы

В стерилизаторах с гравитационной откачкой воздуха пар подаётся сверху или сбоку стерилизационной камеры. Он легче воздуха, поэтому выталкивает его через отводное отверстие снизу. Такие автоклавы применяют в основном для стерилизации лабораторных сред, воды, фармацевтической продукции и непористых материалов без упаковки, поверхность которых напрямую контактирует с паром. С пористыми материалами они работают медленнее: воздух из таких изделий удаляется не полностью, и пару нужно больше времени для стерилизации всех полостей.

Цикл стерилизации в гравитационном автоклаве состоит из трёх фаз:

1. Фаза нагрева. Насыщенный пар подаётся в камеру до достижения нужной температуры и давления.
2. Фаза выдержки. Температура стерилизации поддерживается с помощью пара в течение заданного времени.
3. Фаза охлаждения. Воздух или фильтрованный сжатый воздух подаётся для снижения давления. Фаза завершается при достижении атмосферного давления или безопасной температуры.

Сравнение технологий создания вакуума

Разберём четыре технологии создания вакуума (откачки воздуха) в паровых стерилизаторах подробнее:

• создание вакуума высокопроизводительным водокольцевым вакуумным насосом;
• создание вакуума конденсатором;
• создание вакуума эжектором;
• гравитационная откачка воздуха (вакуум в камере не создаётся).

Сушка после стерилизации идёт:

• вакуумом с помощью вакуумного насоса;
• вакуумом с помощью конденсатора;
• вакуумом с помощью эжектора;
• термодинамической сушкой (естественным путём).

1. Вакуумный насос

Принцип работы. Основан на механическом всасывании, сжатии и отводе газов.

Процесс:

1. при включении электродвигателя ротор начинает вращаться;
2. лопатки импеллера приводят в движение воду;
3. за счёт центробежной силы вода отбрасывается к стенкам камеры, формируя кольцевой жидкостный контур;
4. в середине образуется воздушное пространство, разделённое на отдельные секторы лопастями импеллера;
5. вал смещён относительно центра камеры, поэтому размеры воздушных ячеек изменяются по мере вращения колеса;
6. при переходе в кластеры меньшего объёма воздух сжимается. Под силой избыточного давления он выталкивается через выходное отверстие распределительного диска в нагнетающий канал.

Особенности: глубокий вакуум до −0,95 бар;  позволяет точно контролировать уровень вакуума; работает по заданному алгоритму (несколько циклов откачки).

Плюсы: максимально эффективное удаление воздуха, равномерное проникновение пара во все полости, быстрая сушка, остаточная влажность < 1 %.

Минусы: высокая стоимость оборудования, необходимость регулярного ТО, чувствительность к утечкам.

2. Конденсатор

Принцип работы. Конденсатор — это охлаждаемая камера. Пар из стерилизационной камеры попадает в неё и конденсируется при контакте с холодной водой. Это снижает давление в камере и создаёт вакуум.

Процесс:

1. пар из камеры направляется в конденсатор;
2. охлаждаясь, он конденсируется в жидкость;
3. объём газа в системе резко сокращается, создаётся разрежение.

Особенности: глубина вакуума ограничена (обычно до −0,6 бар); эффективность зависит от температуры охлаждения.

Плюсы: простая конструкция, нет подвижных частей, низкая стоимость.

Минусы: менее эффективен, чем вакуумный насос, нуждается в охлаждении и дренаже, может оставлять остаточную влажность 1–3 %.

3. Эжектор

Принцип работы. Использует энергию струи пара/воды для создания зоны низкого давления и откачки воздуха.

Процесс:

1. пар под давлением подаётся в сопло эжектора;
2. ускоряясь, он создаёт разрежение в камере;
3. воздух увлекается струёй и удаляется из системы.

Особенности: глубина вакуума ограничена (обычно до −0,6 бар).

Плюсы: простая конструкция, нет подвижных частей, низкая стоимость.

Минусы: менее эффективен, чем вакуумный насос, требует стабильного давления пара, может оставлять остаточную влажность 1–3 %.

4. Гравитационная продувка

Принцип работы. Воздух выходит из камеры сам: насыщенный пар легче воздуха и выталкивает его под действием силы тяжести.

Процесс:

1. в верхнюю или боковую часть камеры стерилизатора подаётся пар;
2. горячий, менее плотный пар естественным образом поднимается над более холодным и плотным воздухом, который уже находится в камере;
3. по мере добавления пара создаётся давление, которое выталкивает слой холодного воздуха вниз.

Особенности: нет вакуума — только продувка; длительность процесса: 10–25 минут; остаточный воздух может оставаться в полых структурах.

Плюсы: низкая стоимость оборудования, простота эксплуатации, минимум обслуживания.

Минусы: неэффективно для пористых и полых материалов, медленное достижение рабочей температуры, высокая остаточная влажность (3–5 %), риск повторной контаминации при остывании.

Сравнительная таблица методов создания вакуума и сушки

Метод выбирают по типу стерилизуемых материалов, требованиям к остаточной влажности и бюджету учреждения. Для современных больниц с центральным стерилизационным отделением (ЦСО) рекомендуются высокопроизводительные стерилизаторы с водокольцевым вакуумным насосом.

Как выбрать настольный стерилизатор для стоматологии или небольшой клиники

Настольные паровые стерилизаторы с камерой до 60 л широко используют в медицине. Их применяют в общей медицинской практике, в стоматологии, как средства личной гигиены и косметического ухода, а также в ветеринарии. Их используют и для стерилизации материалов и оборудования, для которых существует вероятность контакта с кровью или жидкостями организма. Например, инструменты косметологов, парикмахеров, мастеров татуировки и пирсинга.

По ГОСТ Р ЕН 13060–2011 все малые паровые стерилизаторы делятся на три класса:

• Класс B. Стерилизаторы для всех упакованных или неупакованных твёрдых, полых и пористых изделий. Имеют вакуумные насосы, которые обеспечивают предварительное вакуумирование и вакуумную сушку.
• Класс S. Стерилизаторы для неупакованных твёрдых изделий, неупакованных твёрдых пористых изделий, неупакованных твёрдых полых изделий, твёрдых изделий в упаковке. Не имеют вакуумного насоса. Откачка воздуха из камеры и вакуумная сушка обычно производятся с помощью конденсатора.
• Класс N. Стерилизаторы для неупакованных твёрдых предметов без полостей. Обычно используется гравитационный метод удаления воздуха из камеры (продувка пара через камеру). Сушка изделий — термодинамическим методом (естественным путём).

Как выбрать паровой стерилизатор (автоклав)

При выборе парового стерилизатора важно несколько вещей:

• технология создания вакуума и сушки простерилизованных изделий;
• виды стерилизуемых изделий и материалы, из которых они изготовлены;
• рекомендации производителя стерилизуемого медицинского изделия по разрешённым методам стерилизации;
• количество и объём ежедневно стерилизуемых медицинских изделий;
• требования к упаковке и сроку хранения стерилизуемых изделий;
• материал камеры, корпуса стерилизатора, трубной обвязки.

Выбрать паровые стерилизаторы с гарантией качества в Москве вам помогут наши консультанты.

Консультация по выбору — по телефону +7 (495) 201-20-30, по почте sales@sterimed.ru или через форму обратной связи на сайте.