Паровой режим автоклава: почему давление и температура связаны

При атмосферном давлении вода кипит при 100 °C, и сколько ни грей кастрюлю, пар горячее не станет. Автоклав закрывает воду и загрузку в герметичную камеру: давление растёт, температура кипения поднимается, и насыщенный пар выходит на 121, 126 или 134 °C. Именно температура пара и теплота, которую он отдаёт при конденсации на холодных изделиях, убивают микроорганизмы, включая споры. Давление — только средство получить нужную температуру.

Для насыщенного пара температура и давление однозначно связаны таблицей водяного пара. Отсюда практическое правило: если на манометре давление соответствует режиму, а термометр показывает меньше, в камере остался воздух — смесь пара с воздухом при том же давлении холоднее чистого пара. Поэтому режимы стерилизации паровым методом задают температурой и временем, а давление служит контрольной величиной.

Температура насыщенного параИзбыточное давление (по манометру), примерноАбсолютное давление, примерно
100 °C0 МПа0,1 МПа
121 °C0,1 МПа0,2 МПа
126 °C0,14 МПа0,24 МПа
132 °C0,19 МПа0,29 МПа
134 °C0,21 МПа0,3 МПа

Сравнивая паспорта автоклавов, проверьте, какое давление указано: по манометру (избыточное) или абсолютное. Разница — атмосфера, около 0,1 МПа, и при невнимательном чтении она выглядит как другой режим.

Режимы стерилизации в автоклаве: 121, 126, 132 и 134 °C

В отечественной практике режимы паровой стерилизации изделий сведены в методических указаниях МУ-287-113 «Методические указания по дезинфекции, предстерилизационной очистке и стерилизации изделий медицинского назначения». Это документ для медицинских изделий, но его таблица режимов стала общим ориентиром и для лабораторий. Встречающиеся в запросах «3 режима автоклава» — как раз основные строки этой таблицы.

ТемператураДавление пара, избыточноеВремя выдержкиКак обычно используют
134 °C0,21 МПа5 минМеталл, стекло, термостойкие изделия; короткий цикл
132 °C0,2 МПа20 минМеталл, стекло, текстиль (бельё, перевязочный материал)
126 °C0,14 МПа10 минИзделия, не выдерживающие 132–134 °C
120 °C0,11 МПа45 минРезина, латекс, отдельные полимеры

Таблица — ориентир. Перечни изделий для каждого режима и допустимые отклонения сверяйте с действующей редакцией МУ-287-113 и инструкцией к стерилизуемому изделию; для лабораторной загрузки режим подбирают по объёму и типу ёмкостей и подтверждают индикаторами.

В лабораторной микробиологии чаще говорят о режиме 121 °C: по ГОСТ ISO 17665-1-2016 процесс паровой стерилизации валидируют под конкретную загрузку, и 121 °C с выдержкой, подобранной под объём жидкости или плотность загрузки, остаётся основным режимом для питательных сред и растворов. Режим 134 °C — основной для твёрдых термостойких изделий, когда важно время цикла.

Цифры из таблицы — время выдержки при достигнутой температуре в самой загрузке. Время нагрева, удаления воздуха, сброса давления и сушки в них не входит. Полный цикл автоклава всегда длиннее числа в таблице.

Из чего складывается время цикла

Режимы работы автоклава описывают одной строкой, но цикл состоит из нескольких фаз, и каждая влияет на результат:

  1. Нагрев и удаление воздуха. Вода в парогенераторе или на дне камеры закипает, пар вытесняет воздух через клапан либо его откачивает вакуумный насос.
  2. Набор температуры загрузкой. Камера выходит на режим быстро, плотный пакет текстиля или бутыль с раствором — заметно позже.
  3. Выдержка (плато стерилизации). Время, которое отсчитывает таймер при заданной температуре.
  4. Сброс давления и охлаждение. Для жидкостей медленный, иначе вскипание.
  5. Сушка — для упакованных изделий и текстиля.

Главная ошибка — ставить выдержку по таблице, не учитывая прогрев загрузки. Если таймер стартует по датчику камеры, а не по датчику в загрузке, время прогрева крупных объёмов приходится добавлять к выдержке. Для повторяющихся загрузок время подбирают один раз с контрольным термодатчиком или индикаторами внутри самого «трудного» изделия и закрепляют в СОП.

Режимы для разных материалов

Жидкости и питательные среды

Жидкость — самая медленная загрузка: тепло проходит внутрь только через стенки посуды и сам объём. Чем больше объём в одной ёмкости, тем дольше выдержка при 121 °C; одинаковое время для пробирки и литровой бутыли — частая причина нестерильных сред. Есть и обратная сторона: перегрев разрушает компоненты сред, карамелизует сахара и меняет pH, поэтому на 134 °C среды обычно не стерилизуют.

Вторая особенность — сброс давления. Перегретая жидкость при резком падении давления вскипает, выбивает пробки и выплёскивается. Для жидкостей используют программу с медленным сбросом давления и охлаждением до безопасной температуры перед открытием двери. Ёмкости заполняют не доверху, крышки оставляют неплотными или ставят пробки, пропускающие пар. Подробно о подготовке и режимах — в статье «Стерилизация питательных сред в автоклаве».

Металл и стекло

Твёрдые термостойкие изделия прогреваются быстро и переносят 134 °C. Для неупакованных изделий режим короткий; для упакованных и инструментов с полостями важнее не температура, а удаление воздуха из упаковки и каналов, и здесь нужна вакуумная фаза. Сухое стекло и металл без упаковки можно стерилизовать и без пара — горячим воздухом, это отдельный класс оборудования: «Воздушные стерилизаторы (сухожаровые шкафы)».

Текстиль и пористые загрузки

Ткань, вата, фильтры и бумага удерживают воздух в порах. В автоклаве без вакуума пар вытесняет его из плотных пакетов медленно и не полностью, поэтому пористые загрузки обрабатывают в аппаратах с импульсным вакуумом и обязательно сушат: влажный пакет после цикла считается нестерильным.

Резина, латекс и пластик

Резиновые трубки, пробки, перчатки и многие полимеры при 132–134 °C стареют, деформируются или слипаются. Для них выбирают пониженную температуру — 120–121 °C — с более длинной выдержкой. Такой режим стерилизации перчаток в паровом стерилизаторе задают по рекомендации изготовителя перчаток; пластик проверяют по маркировке: полипропилен (PP) автоклавируют, полистирол (PS) — нет.

Лабораторные отходы

Обеззараживание отходов — самый тяжёлый для автоклава случай: плотные пакеты, жидкость вперемешку с твёрдым, много воздуха внутри. Здесь удлиняют выдержку, пакеты не завязывают глухо, а выхлоп пара и конденсат при работе с патогенным материалом пропускают через фильтр. Требования к обращению с отходами определяют санитарные правила (СанПиН 2.1.3684-21), режим подтверждают индикаторами внутри пакета. Подробнее — в статье «Обеззараживание лабораторных отходов в автоклаве», а к какому классу относятся отходы и как их собирать до автоклавирования — в материале «Классы медицинских отходов А, Б, В, Г и Д».

Удаление воздуха: от чего зависит, сработает ли режим

Воздух хуже пара передаёт тепло и не конденсируется. Оставшийся в камере, он собирается внизу и внутри упаковок, и там температура ниже заданной. Способов удалить воздух два.

Гравитационное вытеснение. Пар легче воздуха и выдавливает его вниз через клапан или дренаж. Способ простой и подходит для неупакованных изделий, стекла и жидкостей, но плохо работает с пористыми и упакованными загрузками и с изделиями, имеющими узкие полости.

Импульсный вакуум. Насос несколько раз откачивает камеру и заполняет её паром. Каждый импульс вытягивает воздух из пакетов и каналов. Так работают автоклавы класса B и большие вакуумные стерилизаторы; правильность удаления воздуха у них проверяют вакуумным тестом и тестом Боуи — Дика. О том, как классы B, N и S различаются по способу удаления воздуха, — в статье «Классы автоклавов B, N и S», о тестах и индикаторах — в материале «Контроль качества стерилизации».

Для медицинского применения нужен стерилизатор с регистрационным удостоверением, и режимы для него задают нормативные документы этой сферы. Модели КАДАММ в нашем каталоге — лабораторные; отличия оборудования для медицины разобраны в статье «Медицинский и стоматологический автоклав».

Сушка: последняя фаза режима

После сброса давления на изделиях остаётся конденсат. Мокрая упаковка пропускает микроорганизмы капиллярно, поэтому упакованные изделия и текстиль сушат в камере. Простейший вариант — сушка нагретыми стенками камеры; в вакуумных автоклавах камеру откачивают, и вода с горячих изделий испаряется при пониженном давлении быстрее. Жидкостям и средам сушка не нужна, для них её отключают.

Режимы в автоклавах КАДАММ

Мы поставляем лабораторные автоклавы всех типоразмеров — от портативных до проходных, весь ряд собран в разделе «Автоклавы (паровые стерилизаторы)». Под задачу режим определяет выбор серии больше, чем объём камеры:

  • Один фиксированный режим. Портативные КАДАММ СП-П1 работают при 126 °C и рабочем давлении 0,14 МПа — это режим 126 °C из таблицы выше. Подходит для стекла, инструментов и небольших объёмов сред. Все портативные и компактные модели — в разделе «Настольные и портативные автоклавы».
  • Две программы 121 и 134 °C. Настольные КАДАММ СП-Н1 (18 / 23 л) и горизонтальные КАДАММ СП-Г2 (150–400 л) переключаются между двумя основными режимами.
  • Широкий диапазон установки и длинный таймер — для жидкостей и сред. КАДАММ СП-В13 (60–120 л) настраивается от 40 до 138 °C, КАДАММ СП-В6 с откидной крышкой — от 50 до 134 °C с временем стерилизации до 9999 мин, КАДАММ СП-В30 хранит 88 программ в памяти. Низкие уставки используют для растапливания агара и щадящих режимов. Вертикальные модели — в разделе «Вертикальные автоклавы».
  • Импульсный вакуум и вакуумная сушка — для упакованных и пористых загрузок. КАДАММ СП-В34 (50–150 л, предельный вакуум −0,096 МПа, равномерность ±0,5 °C), горизонтальные КАДАММ СП-Г12 (150–800 л) и КАДАММ СП-Г20 (1200–13600 л). Крупные камеры — в разделах «Горизонтальные автоклавы» и «Проходные автоклавы».
  • Отходы и патогенный материал. КАДАММ СП-В35 (50–120 л) собирает конденсат и фильтрует выхлоп пара.

Наши инженеры подберут серию по типу загрузки: опишите, что стерилизуете, в каких ёмкостях и объёмах, и нужна ли сушка, — предложим модель с подходящими программами.

Частые вопросы

Какое давление в автоклаве при 121 °C и при 134 °C?+

Для насыщенного пара при 121 °C избыточное давление по манометру около 0,1 МПа, при 134 °C — около 0,21 МПа. Абсолютное давление на атмосферу больше, около 0,2 и 0,3 МПа.

Какой режим автоклава выбрать для питательных сред?+

Обычно 121 °C с выдержкой, подобранной под объём одной ёмкости, программа для жидкостей с медленным сбросом давления и без сушки. Время для крупных бутылей подтверждают контрольным датчиком в самой ёмкости.

Почему время на таймере прошло, а индикатор не сработал?+

Чаще всего загрузка не прогрелась или в упаковке остался воздух: камера была на режиме, а точка с индикатором — нет. Проверьте плотность укладки, объём ёмкостей, удаление воздуха и соответствие индикатора режиму.

Можно ли стерилизовать резину и пластик при 134 °C?+

Большинство резиновых изделий и многие полимеры при 132–134 °C стареют и деформируются. Для них берут режим 120–121 °C с более длинной выдержкой и проверяют маркировку материала.

Нужен ли вакуумный автоклав для лаборатории?+

Для жидкостей, стекла и неупакованных изделий достаточно гравитационного удаления воздуха. Для упакованных инструментов, текстиля, фильтров и пакетов с отходами нужен импульсный вакуум и сушка.

Что такое «3 режима автоклава»?+

Так обычно называют основные строки таблицы режимов паровой стерилизации: высокотемпературный (132–134 °C), промежуточный (126 °C) и щадящий (120–121 °C). Выбор между ними определяет материал загрузки.

Подберём автоклав под ваши режимы

Опишите загрузку — среды, стекло, текстиль или отходы — подскажем серию с нужными программами, вакуумом и сушкой.