Как работает автоклав и как работает сухожаровой шкаф

Автоклав: насыщенный пар под давлением

В герметичной камере вода превращается в пар, давление растёт, и температура пара поднимается выше 100 °C. При избыточном давлении около 1 бар (абсолютное давление около 2 бар) насыщенный пар имеет температуру 121 °C, при более высоком давлении — 134 °C. Пар конденсируется на поверхностях загрузки и мгновенно отдаёт им скрытую теплоту, поэтому прогрев идёт быстро и равномерно, даже в труднодоступных местах: внутри пористых материалов, пакетов, пробирок с ватными пробками.

Сухожаровой шкаф: горячий воздух

Сухожаровой шкаф (воздушный стерилизатор) — это сушильный шкаф с нагревательными элементами, который удерживает температуру до +250–300 °C и работает при атмосферном давлении. Тепло передаётся от воздуха к изделию конвекцией и теплопроводностью. Воздух хуже отдаёт теплоту, чем конденсирующийся пар, поэтому изделие прогревается медленнее, а температуру и время выбирают с запасом: сначала предмет должен нагреться по всему объёму, потом начинается отсчёт выдержки. Принцип сухожаровой обработки подробно разобран в статье «Сухожаровой шкаф или воздушный стерилизатор — в чём разница».

Сравнение по параметрам

В таблице собраны основные различия. Конкретные значения для каждой задачи определяют методика, паспорт материала и внутренние инструкции лаборатории.

ПараметрАвтоклав (пар)Сухожаровой шкаф (сухой жар)
Среда нагреваНасыщенный водяной пар под давлениемГорячий воздух при атмосферном давлении
Типовая температура121–134 °C160–200 °C
Время выдержкиОт 3 до 30 мин, плюс прогрев и сброс давленияОт 30 до 150 мин, плюс прогрев
Полный циклОколо 45–90 мин с нагревом и охлаждениемОколо 2–4 ч с нагревом и охлаждением
ДавлениеИзбыточное, герметичная камераАтмосферное, камера не герметична
Состояние после циклаВлажная загрузка, нужна просушкаСухая загрузка
Жидкости и средыПодходитНе подходит
Порошки, масла, безводные веществаНе подходитПодходит
Металлический инструментВозможна коррозия, затупление кромокСохраняет состояние
Термостойкий пластик и резинаПодходит, если материал допускает 121–134 °CКак правило, не подходит
Требования к установкеПодвод воды, слив, контроль давленияТолько электропитание

Что в какой прибор загружать

Выбор прибора по материалу — самый частый практический вопрос, и ошибки здесь дорого обходятся: разрушенная посуда, потеря среды, недообработанный инструмент.

Подходит для автоклава

  • Жидкие питательные среды и растворы в термостойкой таре. Паровая среда не даёт им кипеть бурно и выкипать из-за выравнивания давления снаружи и внутри; флаконы закрывают так, чтобы пар и воздух могли выходить.
  • Стеклянная посуда с жидкостью: колбы, бутыли, пробирки с ватными или бумажными пробками.
  • Термостойкие пластики и резина: полипропиленовые контейнеры, силиконовые прокладки, шланги — если производитель допускает паровую обработку.
  • Отходы микробиологической работы перед утилизацией.

Подходит для сухожарового шкафа

  • Стеклянная посуда без жидкости: пипетки, чашки Петри, пробирки, колбы. Стекло сухожаровой обработки не боится, если оно термостойкое и охлаждается плавно.
  • Металлический инструмент: пинцеты, скальпели, ножницы, зажимы. Без пара нет коррозии, режущие кромки остаются острыми.
  • Порошки, масла, жиры, вазелин: пар не проникает сквозь жировую плёнку и не обрабатывает безводные вещества.

Что не подходит ни тому, ни другому

Горючие вещества в обычный сушильный или сухожаровой шкаф не помещают: для них применяют специальные взрывозащищённые приборы, о которых рассказано в статье «Взрывозащищённый сушильный шкаф: работа с горючими растворителями».

Правило подбора: если в изделии есть вода или оно термочувствительно (до 134 °C), смотрят в сторону автоклава. Если изделие сухое, металлическое или стеклянное и выдерживает 160 °C и выше — в сторону сухожарового шкафа.

Режимы: температура и время выдержки

Режим обеззараживания — это сочетание температуры и времени, которое гарантирует снижение микробной нагрузки на нужную величину. Чем выше температура, тем короче выдержка, но у каждой технологии есть пределы по материалу.

ТехнологияТемператураТиповое время выдержкиДля чего чаще применяют
Автоклав, пар121 °C15–30 минСреды, растворы, посуда, текстиль
Автоклав, пар134 °C3–10 минИнструмент, термостойкая загрузка
Сухожаровой шкаф160 °Cоколо 150 минСтекло, фарфор, термочувствительный металл
Сухожаровой шкаф180 °Cоколо 60 минИнструмент, стеклянная посуда
Сухожаровой шкаф200 °Cоколо 30 минТермостойкая посуда в тонкой упаковке

Значения ориентировочные: окончательный режим закрепляют в методике лаборатории с учётом загрузки, упаковки и требований к конечному результату. Время выдержки отсчитывают с момента, когда температура в самой холодной точке загрузки достигла заданной. Подробнее по сухому жару — в статье «Режимы сухожаровой обработки: 160, 180, 200 °C», по пару — в статье «Режимы стерилизации в автоклаве».

Контроль результата: индикаторы, журнал, аттестация

Прибор сам по себе не доказывает, что загрузка обработана. Доказательство дают три слоя контроля, и они одинаково работают для обеих технологий.

  • Физический контроль. Фиксируют температуру и время по датчикам прибора, а при необходимости — по независимому регистратору в контрольной точке загрузки.
  • Химические индикаторы. Полоски или пакеты, которые меняют цвет при достижении температуры и выдержки. Для пара и сухого жара используют разные типы: индикатор паровой обработки не покажет результат сухожаровой. Выбору расходников посвящена статья «Индикаторы и пакеты для сухожарового шкафа».
  • Журнал. Каждый цикл записывают: дата, режим, состав загрузки, ответственный. Форма журнала описана в статье «Журнал контроля работы воздушного стерилизатора».

Общие подходы к проверке качества обработки — в статье «Контроль качества стерилизации». Периодически шкаф проверяют на равномерность температуры по объёму камеры; порядок и контрольные точки приведены в статье «Аттестация сушильного шкафа: равномерность и контрольные точки».

Как выбрать: вопросы перед покупкой

  1. Что будем обрабатывать? Жидкие среды и текстиль требуют пара. Сухая стеклянная посуда и металлический инструмент проще и безопаснее на сухом жаре.
  2. Какой суточный объём? Сухой жар даёт цикл в несколько часов, поэтому для большого потока посуды нужна камера побольше или несколько шкафов, а при высокой оборачиваемости выигрывает автоклав.
  3. Какие коммуникации есть? Для автоклава нужны вода, слив и вытяжка; для сухожарового шкафа достаточно розетки с подходящей мощностью.

Пошаговый алгоритм подбора сушильного оборудования описан в статье «Как выбрать лабораторный сушильный шкаф: пошаговое руководство», а общее представление о приборе даёт статья «Лабораторный сушильный шкаф: что это, как устроен и как выбрать».

Что есть в каталоге КАДАММ

В разделе «Сухожаровые шкафы (воздушные стерилизаторы)» собраны серии, рассчитанные на температуру до +250–300 °C.

СерияОбъём камерыМаксимальная температураОсобенность
ШСС130–230 лдо +300 °CТри варианта управления, 18 моделей
ШСС535–225 лдо +250 °CТочность ±0,5 °C, 4 модели
ШСС734–200 л—Точность ±0,5 °C, 5 моделей

Остальные серии раздела — ШСС2, ШСС3, ШСС4, ШСС6 — закрывают диапазон от 23 до 200 л и температуры до +250–300 °C. Для сушки лабораторной посуды с последующим обеззараживанием предназначены серии для посуды, например ШСП2 с широкой камерой 360–720 л и рабочей температурой до +150 °C; это режим сушки и обеззараживания, а не сухожаровой обработки на 160–200 °C. Полный перечень приборов этого направления представлен в разделе «Шкафы для сушки лабораторной посуды».

Если задача — простая сушка материалов без обеззараживания, подойдут приборы из раздела «Сушильные шкафы лабораторные». А когда нужна обработка при ещё более высоких температурах или прокаливание, смотрите «Муфельные печи». Серию и объём подберут наши инженеры.