Способ стерилизации паром под давлением выше атмосферного

Стерилизация насыщенным паром под давлением — автоклавирование.

Дан­ный способ стерилизации питательных сред является наиболее надежным и чаще всего применяемым. Он основан на нагревании материала насыщенным водяным паром при давлении выше атмосферного. Известно, что темпера­тура пара возрастает при повышении его давления (табл. 4.1).

Совместное действие высокой тем­пературы и пара обеспечивает особую эффективность этого процесса. При этом погибают и вегетативные клетки, и споры микроорганизмов. Установле­но, что споры большинства микроор­ганизмов не выдерживают и 5-минутную экспозицию в насыщенном паре при 121 °С. Лишь споры некоторых по­чвенных бактерий погибают при 1 ати только через 30 мин.

Таблица 4.1 Температура насыщенного пара при разных давлениях

Давление	Температура, °С
атм	ати*	кПа
1,0	0,0	101,32
1,5	0,5	151,98
2,0	1,0	202,65
2,5	1,5	251,20
3,0	2,0	299,75

ати* — избыточное атмосферное давление

Рис. 4.1. Схема автоклава:

1 — стерилизационная камера; 2 — кран для выхода воздуха; 3 — манометр; 4— предохранительный клапан; 5— водопаровая ка­мера; 6 — воронка для заполнения автоклава водой; 7 — водо­мерная трубка; 8 — отверстия для поступления пара в стерили-зационную камеру; 9 — защитный кожух; 10 — крышка автокла­ва; 11 — подставка для размещения стерилизуемых предметов

Стерилизацию паром под давлением осуществляют в специальных гермети­чески закрывающихся толстостенных аппаратах — автоклавах. Автоклавы раз­нообразны по форме, размерам, рабочему давлению, конструкции и другим показателям. Они могут быть с ручным управлением, полуавтоматические и автоматические, но, поскольку все автоклавы предназначены для выполнения одной и той же задачи — стерилизации, основной принцип их устройства один и тот же.

На рис. 4.1 показана схема вертикального автоклава с ручным у правлением. Автоклав представляет собой металлический двустенный резервуар, способный выдержать вы­сокое давление. Его внутренняя часть является стерилизационной камерой (7). В нее помещают стерилизуемый материал. Стерилизационная камера снабжена краном (2) для выхода воздуха, манометром (3) для определения давления пара и предохрани­тельным клапаном (4) для выхода пара при повышении давления сверх необходимого и для предотвращения разрыва автоклава. Пространство между стенками, называемое водопаровой камерой (5), заполняется через воронку (6) водой (лучше дистиллиро­ванной, чтобы не образовывалась накипь) до определенного уровня, который отме­чен на специальной водомерной трубке автоклава (7). Выше этого уровня воду нали­вать не следует, так как при бурном кипении вода может попасть в трубку, ведущую к манометру и исказить его показания. В верхней части внутренней стенки водопаровой камеры имеются отверстия (8), через которые пар поступает в стерилизационную ка­меру. Паровой котел сверху покрыт защитным кожухом (9). Он предохраняет котел от механических повреждений, а работающего около автоклава — от ожогов. Для созда­ния герметичности автоклав плотно закрывают массивной крышкой (10) с резиновой прокладкой. Стерилизуемые предметы помещают на специальную подставку (11).

Процесс автоклавирования.

Отдельные операции процесса стерилизации в автокла­вах разных типов могут быть несколько различными. Соответственно несколько разли­чается и техника работы с ними, однако общий принцип проведения стерилизации в разных автоклавах одинаковый.

Перед работой осматривают автоклав и контрольно-измерительную аппаратуру. При наличии любой неисправности (смещение стрелки манометра с нуля, трещина на во­домерной трубке и др.) работать с прибором нельзя. После осмотра автоклава в водопаровую камеру наливают воду до верхней отметки на водомерной трубке. В стерилиза­ционную камеру на специальную подставку из дерева помещают стерилизуемый мате­риал. Предметы следует размещать не слишком плотно, так как пар должен свободно проходить между ними, иначе они не нагреются до нужной температуры и могут остаться нестерильными. Загрузив стерилизационную камеру, устанавливают и плотно завинчивают крышку (дверь) автоклава. Затем открывают кран, соединяющий стери­лизационную камеру с наружным воздухом, и включают нагрев.

После начала парообразования удаляют воздух из стерилизационной камеры. Это необходимое условие стерилизации, так как при одном и том же давлении температура чистого пара выше температуры смеси пара и воздуха. Если в автоклаве останется воздух, материал может не простерилизоваться. Наиболее простой и очень распространенный способ освобождения автоклава от воздуха — вытеснение воздуха паром. Пар и конденсат отводят либо в сосуд с водой, либо в специальное устройство, соединенное с канализацией. В первом случае на кран (2) надевают резиновый шланг, который опускают в воду. Началом продувания считается появление устойчивой непрерывной струи чистого пара. Пока в автоклаве еще имеется воздух, смесь воздуха и пара, прохо­дя через воду, издает сильный треск. Чистый пар выходит с равномерным шипящим звуком. Его пропускают в течение 10 мин. В целом вся операция с момента появления пара с воздухом должна занимать не более 15 — 20 мин, иначе в автоклаве останется мало воды и он может испортиться. Чтобы уменьшить расход пара (воды), кран откры­вают не полностью. Степень открывания крана устанавливают на практике при эксплу­атации автоклава. В наиболее совершенных автоклавах воздух из стерилизационной ка­меры удаляют с помощью вакуумного насоса.

Когда воздух вытеснен, закрывают пароотводной кран, и давление пара доводят до показания, соответствующего режиму стерилизации. Режим автоклавирования часто выражают в единицах избыточного давления, указывая при этом длительность его под­держания, например стерилизация при 1 ати в течение 20 мин. На манометре автокла­ва обозначается именно то избыточное давление, которое создается в автоклаве сверх нормального. Нередко режим автоклавирования характеризуется температурой и вре­менем. Как только стрелка манометра дойдет до указателя определенного дополнитель­ного давления и, следовательно, температура пара достигнет соответствующего значе­ния, этот уровень давления пара поддерживают в течение необходимого времени пу­тем ручного или автоматического регулирования подачи пара. В автоматических авто­клавах подачу пара регулируют электроконтактным манометром.

По окончании времени стерилизации выключают нагрев автоклава. Давление в ав­токлаве постепенно падает и сравнивается с атмосферным. Лишь после этого открыва­ют кран, выводящий пар. Преждевременное открывание крана недопустимо, так как перегретые среды при резком снижении давления сразу же бурно закипают, смачива­ют и даже иногда выталкивают ватные пробки, что нарушает стерильность материала. Когда пар выйдет, открывают крышку (дверь) автоклава, соблюдая при этом осто­рожность во избежание ожога паром лица и рук. Удаление пара из стерилизационной камеры автоклавов, оснащенных вакуумным насосом, осуществляют с помощью на­соса. Одновременно происходит подсушивание стерильного материала.

Поскольку автоклав работает при высоких давлениях и температурах, неправильное обращение с ним может быть причиной несчастных случаев. Установка автоклава и работа с ним производятся при точном и строгом выполнении правил, указанных в прилагаемой к автоклаву инструкции. К работе допускаются только подготовленные лица, имеющие специальное разрешение.

При необходимости проконтролировать температуру в автоклаве пользуются раз­ными веществами, плавящимися при определенной температуре. Эти вещества пред­варительно смешивают с нейтральными красителями и помещают в автоклав до нача­ла стерилизации. В качестве индикаторов температуры используют фенантрен (темпе­ратура плавления 98—100°С), бензаурин (115°С), серу (119 °С), бензойную кислоту (121 — 122 °С), мочевину (132°С), глюкозу (146°С), тиомочевину (180°С), аскорбино­вую кислоту (187— 192 °С). На 100 г этих веществ берут 0,01 г красителя (фуксин, метиленовый синий), тщательно смешивают, рассыпают в стеклянные трубочки с одинако­вым диаметром и толщиной стенок, запаивают и в вертикальном положении расклады­вают между стерилизуемым материалом в автоклаве. По достижении в сосуде соответ­ствующей температуры эти вещества расплавляются и окрашиваются в цвет добавлен­ного в них красителя.

Подготовка сред к стерилизации.

При автоклавировании 3 — 5 % жидкости теряется в ре­зультате испарения, поэтому рекомендуется в приготавливаемые среды добавлять сверх объе­ма примерно 5 % дистиллированной воды. Тог­да после стерилизации среда (раствор) будет иметь требуемую концентрацию.

Среды обычно стерилизуют в пробирках, колбах, бутылях. Емкости заполняют средой не более чем на половину их высоты, чтобы пре­дотвратить смачивание пробок. Сосуды со сре­дами закрывают ватными пробками. Они предо­храняют среду от заражения микроорганизма­ми, находящимися в окружающем воздухе.

Пробки должны быть достаточно плотными, чтобы выполнять эту функцию, но с достаточно равномерным распределением волокон ваты, так как через них происходит газообмен культур с окружающей средой. Слишком плотные пробки затрудняют снабжение культур воздухом.

Для приготовления пробки плоский кусок ваты, взятый вдоль волокна, скаты­вают валиком. Чтобы придать пробке прочность, ее прокатывают между ладо­нью и чистым стеклом, лежащим на столе. Длина пробки для обычной пробир­ки примерно 4 см. Пробка должна входить в пробирку на 1,5 — 2,0 см (рис. 4.2). Для сохранения формы пробку вынимают из горлышка, слегка вращая. Удобно обернуть пробку чистой марлевой салфеткой.

Перед стерилизацией пробки можно прикрыть бумажными колпачками. Нельзя обертывать пробки сосудов, которые будут стерилизоваться в автокла­ве, целлофаном, фольгой или другими материалами, не пропускающими пар, так как пар должен проникать через пробку в сосуд, иначе среды не нагреются до нужной температуры и не простерилизуются. При использовании стеклян­ных, резиновых, корковых и других пробок их завертывают в двойной слой оберточной бумаги и стерилизуют привязанными к склянке, закрытой ватной пробкой. Пробки в сосуде меняют стерильно около пламени горелки.

Источник

ГК «Униконс»

Продвижение и реализация комплексных пищевых добавок, антисептиков и др. продукции.

«Антисептики Септоцил»

Септоцил. Бытовая химия, антисептики.

«Петритест»

Микробиологические экспресс-тесты. Первые результаты уже через 4 часа.

«АльтерСтарт»

Закваски, стартовые культуры. Изготовление любых заквасок для любых целей.

Основываясь на влиянии внешних условий на микроорганизмы, в микробиологической практике разра­ботан ряд приемов, приводящих микроорганизмы к гибе­ли. Одним из таких приемов является стерилизация.

Под стерилизацией (обеспложиванием) понимают пол­ное уничтожение микро­орга­низмов и их спор в питатель­ных средах, посуде, на инструментах и других предме­тах лабораторного оборудования. Для их стерильности наиболее часто пользуются воз­действием высокой тем­пературы.

5.1. СТЕРИЛИЗАЦИЯ ОБЖИГАНИЕМ НА ПЛАМЕНИ ГОРЕЛКИ

Небольшие стеклян­ные (палочка, шпатель) и метал­лические (игла, петля, пинцет, скальпель) предметы проводят несколько раз через пламя го­релки. Стерилизация достигает­ся обугливанием находящихся на их поверхности микроорга­низмов. Обжиганием на пламе­ни пользуются и для стерилиза­ции поверхности ватных пробок.

Рис. 14

Значение температуры в разных
участках пламени газовой горелки

5.2. СТЕРИЛИЗАЦИЯ КИПЯЧЕНИЕМ

Стерилизацию металлических инструментов и резиновых трубок проводят кипячением. Так как споры некоторых бактерий сохраняют жизнеспособность при кипячении в воде в течение нескольких часов, то реко­мендуется стерилизацию кипячением проводить в 2%-ном растворе карбоната натрия в течение 10 мин. В этих усло­виях споры погибают.

5.3. СТЕРИЛИЗАЦИЯ СУХИМ ЖАРОМ

Сухим жаром стерилизуют стеклянную посуду. При этом пробирки, колбы предва­рительно закрывают ватными пробками. Чтобы избежать заражения простерилизованных предметов из воздуха, их перед стерилиза­цией заворачивают в оберточную бумагу и вынимают толь­ко перед работой.

Пипетки перед стерилизацией с концов закрывают ва­той. Затем их обертывают длинными полосками бумаги шириной 3,5–4 см. Бумагу наматывают по спирали, на­чинная с конца пипетки, который будет погружен в среду. Концы обертки закрепляют ниткой. Тонкие пипетки обер­тывают бумагой вместе по несколько штук.

Чашки Петри заворачивают в бумагу в форме квадра­та, сторона которого приблизительно равна трем диамет­рам чашки. Чашку Петри помещают на середину листа, загибают его с двух противоположных сторон кверху так, чтобы края налегали друг на друга. Два свободных конца загибают вниз. При таком обертывании у чашек легко раз­личать верх и низ.

Подготовленную таким образом посуду помещают в су­шильный шкаф, в котором нагревают ее при температуре 160–170°С в течение 2 ч (с момента установления нужной температуры). При таком нагревании погибают не только бактерии, но и их споры.

Температуру в сушильном шкафу выше 175°С допус­кать не следует, так как при этом ватные пробки буреют, а бумажная обертка становится ломкой.

5.4. СТЕРИЛИЗАЦИЯ ТЕКУЧИМ ПАРОМ (ДРОБНАЯ СТЕРИЛИЗАЦИЯ), ИЛИ ТИНДАЛИЗАЦИЯ

Питательные среды, воду, резиновые трубки и другие предметы, портящиеся от действия сухого жара, и питательные среды, портящиеся под действием высокой температуры (среды, содержащие молоко, солод, желати­ну), обеспложивают действием текучего пара.

Стерилизацию текучим паром производят в кипятиль­нике Коха или в автоклаве с открытым вентилем. Воду в них доводят до кипения, и образующийся пар обтекает стерили­зуемые объекты. Температура стерилизуемых питательных сред достигает 100°С. Нагревание в течение 30–45 мин при­водит к гибели вегетативных клеток бактерий, но споры их не погибают. Затем жидкость охлаждают до температуры, благоприятной для прорастания спор (до 30°С). Нагревание приводит к активации спор и более быстрому их прораста­нию. На следующий день нагревание повторяют. При этом погибают вегетативные клетки, развившиеся из спор. Для обеспечения полной стерильности жидкость оставляют еще на сутки и снова повторяют нагревание. Такую стерилиза­цию называют дробной или тиндализацией.

5.5. ПАСТЕРИЗАЦИЯ

В основе пастеризации лежит нагревание жид­костей до температуры меньше 100°С. Целью ее является уничтожение неспороносных бактерий в жидкостях, те­ряющих питательные свойства при кипячении (молоко, пиво, вино и др.). Осуществляется пастеризация путем нагревания жидкостей при 60°С в течение 30 мин, или при 75°С в течение 15 мин, или при 80°С в течение 10 мин.

5.6. ХОЛОДНАЯ СТЕРИЛИЗАЦИЯ

Органические жидкости, не выносящие нагрева­ния, освобождают от бактерий, пропуская через стерильные мелкопористые фильтры. Эти фильтры задерживают мик­роорганизмы, их называют бактериальными фильтрами.

Бактериальные фильтры имеют разные номера. Фильт­ры № 1 имеют средний диаметр пор 0,3 мкм и являются наиболее надежными. Фильтры № 5 имеют самые боль­шие отверстия пор, диаметром 1,2 мкм.

Перед употреблением мембранные фильтры стерили­зуют кипячением. Фильтры помещают в теплую дистил­лированную воду и кипятят 30 мин, меняя 2– 3 раза воду.

5.7. СТЕРИЛИЗАЦИЯ ПАРОМ ПОД ДАВЛЕНИЕМ (АВТОКЛАВИРОВАНИЕ)

Наиболее надежным и универсальным методом стерилизации питательных сред и материалов является стерилизация их насыщенным паром под давлением. Про­изводят ее в автоклаве, в котором стерилизуемые объек­ты нагревают чистым насыщенным паром при давлении выше атмосферного. Когда насыщенный пар встречается с более холодным объектом, он конденсируется, превра­щаясь в воду. При конденсации выделяется большое ко­личество теплоты, и температура стерилизуемого объек­та быстро повышается.

Полная стерилизация питательных сред при 120°С и давлении 0,1 МПа обеспечивается нагреванием в течение 20 мин.

5.7.1. ПРАВИЛА РАБОТЫ С АВТОКЛАВОМ

Стерилизация в автоклаве производится при повышен­ном давлении, поэтому работа с ним требует определен­ной осторожности. Исправность автоклава в определен­ные сроки проверяют специалисты, которые устанавли­вают следующий срок проверки.

Системы автоклавов различаются, но все они имеют общие принципы устройства (рис. 15), и правила работы с ними однотипны.

Во внутренний котел автоклава (стерилизационную камеру) помещают материал, подлежащий стерилизации.

В водопаровую камеру наливают воду с таким расче­том, чтобы уровень ее в водомерной трубке был между верхней (максимальной) и нижней (минимальной) чертой.

Рис. 15

Устройство автоклавов:

а – вертикальный автоклав: 1 – подставка, 2 – водомерная трубка, 3 – ворон­ка, 4 – предо­хранительный клапан, 5 – манометр, 6 – крышка, 7 – винтовые зажимы, 8 – котел, 9 – кожух, 10 – камера стерилизации, 11 – водопаровая камера, 12 – паровыпускной клапан;

б – горизонтальный автоклав: 1 – поста­мент, 2 – нагревательный элемент. 3 – крышка котла, 4 – предохранительный клапан, 5 – вентиль, 6 – кожух, 7 – паровая камера, 8 – стерилизационная камера, 9 – манометр паровой камеры, 10 – трехходовой кран, 11 – сифонная трубка паровой камеры, 12 – опорное кольцо, 13 – крышка паровой камеры, 14 – штурвал, 15 – впускной кран,
16 – манометр котелка, 17 – трехходовой кран котелка, 18 – сифонная трубка котелка, 19 – патру­бок, 20 – воронка, 21 – водоуказательная колонка, 22 – котелок.

Крышку автоклава привинчивают болтами к корпу­су. Завинчивают болты попарно, крест-накрест, чтобы избежать перекоса крышки, который может возникнуть при завинчивании болтов по кругу.

Открывают краны и включают источник обогрева. Ко­гда пар из выпускного крана начинает выходить непрерыв­ной струей, его закрывают и наблюдают за постепенным повышением давления в рабочей камере по манометру.

Отсчет времени стерилизации начинают с того момен­та, когда в автоклаве установится заданное давление.

Зависимость давления и температуры в камере автоклава

Между показаниями манометра и температурой кипе­ния воды имеется определенная зависимость (табл. 5). Время от времени эти соотношения следует проверять. Нарушение их указывает на неисправность автоклава и на необходимость его ремонта.

Проверку осуществляют следующим образом: в стерилизационную камеру автоклава помещают 100 г бензой­ной кислоты с добавлением небольшого количества фук­сина или метиленового синего. Если при показании мано­метра в 0,1 МПа бензойная кислота расплавится, образуя с красителем сплав, то, значит, автоклав дает нужную тем­пературу (120°С).

После окончания заданного срока стерилизации ис­точник нагрева выключают, перекрывают вентиль водопаровой камеры и только после этого постепенно откры­вают выпускной клапан. При быстром выпускании пара могут быть вырваны ватные пробки из стерилизуемой посуды.

После полного выхода пара отвинчивают болты крыш­ки (снова крест-накрест) и открывают ее, ориентируя крыш­ку на себя для защиты от выходящего пара.

Если во время стерилизации давление начинает под­ниматься выше заданного уровня, его регулируют, умень­шая нагрев или выпуская часть пара через предохрани­тельный клапан. Последний должен быть отрегулирован так, чтобы при повышении давления излишек пара выхо­дил автоматически.

Источник