Виды автоклавов для стерилизации: вертикальные, горизонтальные, настольные, проходные и форвакуумные

Виды автоклавов для стерилизации: по каким признакам их делят

Слово «автоклав» в лаборатории почти всегда означает паровой стерилизатор: герметичную камеру, в которой насыщенный водяной пар под избыточным давлением нагревает загрузку до 121 или 134 °C и уничтожает микроорганизмы, включая споры. Как работает сам процесс, разобрано в статье «Что такое автоклав и как он работает». Здесь речь о том, чем один автоклав отличается от другого.

Единой классификации, где все приборы разложены по одной шкале, нет. На практике стерилизатор описывают несколькими независимыми признаками, и у каждого прибора есть ответ по каждому из них. Например, «горизонтальный проходной форвакуумный автоклав от внешнего пара» — это четыре признака в одном названии.

По положению камеры и способу загрузки

Первый и самый заметный признак — как расположена камера. Настольный автоклав ставят на лабораторный стол, камера у него горизонтальная и небольшая, загрузка через переднюю дверь. Портативный — самый простой вариант: цилиндрический сосуд с крышкой сверху, переносится одним человеком. Вертикальный автоклав стоит на полу, камера — вертикальный цилиндр, загрузка сверху корзинами. Горизонтальный — напольный прибор с лежащей камерой и фронтальной дверью, загрузка на полках или тележкой.

По способу удаления воздуха

Второй признак определяет, какие изделия стерилизатор обработает надёжно. В гравитационном автоклаве пар поступает в камеру и вытесняет более тяжёлый воздух вниз, через сливной клапан. В форвакуумном перед подачей пара насос откачивает камеру, обычно несколько раз подряд (импульсами), и воздух уходит даже из упаковки и узких полостей. Для малых настольных стерилизаторов это же различие описывают буквами классов N, S и B — подробно в статье «Классы автоклавов B, N и S».

По источнику пара

Третий признак — откуда берётся пар. В большинстве лабораторных автоклавов воду заливают в камеру или во встроенный бак, и пар образуется от ТЭНа прямо в приборе. Крупные горизонтальные стерилизаторы оснащают отдельным встроенным парогенератором или подключают к внешней паровой магистрали предприятия: тогда электрическая мощность прибора нужна только автоматике и вакуумному насосу.

По числу дверей

Четвёртый признак — одна дверь или две. Обычный автоклав загружают и выгружают через одну дверь. Проходной стерилизатор имеет две двери на противоположных торцах камеры: загрузка идёт с одной стороны стены, выгрузка — с другой. Это решение для производств и лабораторий, где стерильная продукция не должна возвращаться в зону, из которой пришла.

Устройство автоклава для стерилизации: общая схема

Какой бы вид ни был, устройство автоклава для стерилизации собирается из одних и тех же узлов. Отличаются их размер, расположение и набор дополнительных систем.

• Камера — сосуд, работающий под давлением, обычно из нержавеющей стали. Рассчитана на давление выше рабочего с запасом; у паровых стерилизаторов рабочее давление обычно до 0,23 МПа (избыточное), что соответствует температуре около 134 °C.
• Дверь или крышка с уплотнителем и замком. Блокировка не даёт открыть камеру, пока в ней есть давление.
• Источник пара — вода с ТЭНом на дне камеры, встроенный парогенератор или ввод внешнего пара.
• Датчики температуры и давления и контроллер, который ведёт программу: нагрев, выдержку, сброс давления, сушку.
• Предохранительный клапан — сбрасывает пар, если давление превысило уставку. Это главный узел безопасности сосуда.
• Слив и линия выхлопа — отводят воздух, конденсат и пар после цикла. В приборах для работы с биологическими агентами выхлоп пропускают через фильтр, а конденсат собирают в отдельную ёмкость.
• Вакуумный насос — только у форвакуумных приборов: откачивает воздух до стерилизации и пар с конденсатом после неё (вакуумная сушка).

Схема автоклава для стерилизации ниже показывает связь этих узлов. В гравитационном приборе вакуумного насоса нет, и воздух уходит через слив под напором пара.

Эта схема одинакова для настольного прибора на 18 л и для горизонтальной камеры на несколько кубометров. Разница в том, как загружают камеру, каким способом удаляют воздух, сушат ли загрузку и откуда берут пар. Ниже — каждый вид по отдельности.

Настольные и портативные автоклавы

Самый компактный вид. Камера горизонтальная или вертикальная, объём — от единиц до нескольких десятков литров, питание от обычной однофазной сети 220 В. Такие приборы выбирают, когда загрузка небольшая, а место в помещении ограничено.

Портативные

Портативный автоклав — цилиндрический сосуд с крышкой на верхнем торце. Воду заливают прямо в камеру, нагрев от ТЭНа на дне, воздух вытесняется паром через клапан. У наших портативных серий объём камеры 18 или 24 л, рабочая температура 126 °C при давлении около 0,14 МПа, мощность нагрева 2 кВт. Например, КАДАММ СП-П1 — базовый вариант с массой нетто 13,5–14,5 кг; КАДАММ СП-П2 и КАДАММ СП-П3 имеют установку температуры и таймер стерилизации 0–99 мин; КАДАММ СП-П6 и КАДАММ СП-П7 могут работать как от электричества, так и от газового нагрева — это вариант для полевой работы и помещений без мощной сети.

Настольные с камерой и фронтальной дверью

Настольный автоклав больше похож на сушильный шкаф: горизонтальная камера, передняя дверь, встроенный бак с водой и контроллер с программами. Внутри этого вида есть все три класса малых стерилизаторов. Класс N — гравитационный, без вакуума: КАДАММ СП-Н1 на 18 / 23 л с программами 121 и 134 °C. Класс B — с импульсным вакуумом и вакуумной сушкой: КАДАММ СП-Н8 на 8–24 л с предварительным вакуумом в 3 импульса, КАДАММ СП-Н13 на 35–90 л, КАДАММ СП-Н18 на 45–80 л с автоматической дверью.

Кассетные

Отдельная ветка настольных — кассетные автоклавы класса S. Вместо камеры у них съёмная кассета небольшого объёма; пар подаётся прямо в неё, поэтому цикл короткий. КАДАММ СП-К1 работает с кассетой 1,8–6 л и делает до 6 циклов в час, КАДАММ СП-К2 принимает 3 кассеты с отдельным управлением каждого яруса.

Все настольные и портативные модели собраны в разделе «Настольные и портативные автоклавы».

Вертикальные автоклавы

Вертикальный автоклав — основной рабочий вид для микробиологической и учебной лаборатории. Камера — вертикальный цилиндр, крышка или дверь сверху, загрузка корзинами. Прибор стоит на полу и занимает площадь чуть больше стула, а объём камеры при этом в несколько раз больше, чем у настольного. В нашем каталоге вертикальные серии охватывают объёмы от 30 до 200 л.

Верхняя загрузка удобна для жидкостей: колбы и флаконы со средами ставят в корзину вертикально, ничего не проливается. Поэтому вертикальный автоклав — типовой выбор для стерилизации питательных сред и обеззараживания отходов в мешках. О режимах для сред — в статье «Стерилизация питательных сред в автоклаве», об отходах — «Обеззараживание лабораторных отходов в автоклаве».

Внутри вида приборы различаются исполнением:

• Базовые гравитационные — без вакуума и без сушки, для сред, стекла и отходов: КАДАММ СП-В1 на 30–100 л, КАДАММ СП-В2 на 35–150 л, КАДАММ СП-В23 на 200 л с камерой Ø500×1000 мм.
• С откидной крышкой — верхняя загрузка с поднимаемой крышкой: КАДАММ СП-В6 на 40–80 л и КАДАММ СП-В20 на 60–100 л.
• С сушкой — после цикла загрузка подсушивается: КАДАММ СП-В27 на 50–150 л со временем сушки 15 мин, КАДАММ СП-В30 на 65–115 л с 88 программами в памяти.
• С импульсным вакуумом и вакуумной сушкой — форвакуумные вертикальные: КАДАММ СП-В34 на 50–150 л с предельным вакуумом −0,096 МПа, КАДАММ СП-В36 на 60–120 л с подъёмом камеры для удобной выгрузки.
• С фильтрацией выхлопа — КАДАММ СП-В35 на 50–120 л: сбор конденсата и фильтр на выхлопе, чтобы пар и воздух из камеры с биологическими отходами не уходили в помещение.

Полный ряд — в разделе «Вертикальные автоклавы».

Горизонтальные автоклавы

Горизонтальный автоклав — напольный прибор с лежащей цилиндрической или прямоугольной камерой и фронтальной дверью. Загрузка идёт на полки или тележкой, которую закатывают в камеру с загрузочной тележки-транспортёра. Этот вид выбирают, когда загрузки много, она громоздкая или её неудобно опускать сверху: биксы, контейнеры, лотки, крупная посуда, мешки с отходами на тележке. Объёмы в нашем каталоге начинаются от 60 л (КАДАММ СП-Г1) и доходят до 13600 л (КАДАММ СП-Г20).

Двери горизонтальных автоклавов

У небольших горизонтальных камер дверь ручная, с маховиком или рычагом. С ростом объёма дверь становится тяжёлой, и её автоматизируют: подъёмная дверь (КАДАММ СП-Г16, 150–800 л), автоматическая распашная (КАДАММ СП-Г17, 255–6000 л), сдвижная (КАДАММ СП-Г20, 1200–13600 л). Автоматическая дверь не просто удобство: контроллер не откроет её, пока в камере есть давление, и не запустит цикл с незапертой дверью.

Встроенный парогенератор или внешний пар

Камеру на сотни литров неэффективно греть ТЭНом в воде на дне. Поэтому крупные горизонтальные стерилизаторы получают пар от отдельного парогенератора. Если на объекте есть паровая магистраль, выбирают исполнение от внешнего пара: например, КАДАММ СП-Г15 на 150–400 л работает от пара давлением 0,3–0,7 МПа, а КАДАММ СП-Г23 на 352–1500 л потребляет 2,5–5 кВт только на автоматику и насос. Если пара нет, берут исполнение со встроенным парогенератором: КАДАММ СП-Г10 на 146–352 л с мощностью нагрева 18–24 кВт или КАДАММ СП-Г14 на 352–999 л.

Горизонтальные приборы бывают и гравитационными с сушкой (КАДАММ СП-Г2, КАДАММ СП-Г5), и форвакуумными (КАДАММ СП-Г9, КАДАММ СП-Г12). Для упакованной и пористой загрузки на тележке нужен именно форвакуумный вариант. Весь ряд — в разделе «Горизонтальные автоклавы».

Проходные автоклавы

Проходной (двухдверный) автоклав — горизонтальный стерилизатор с двумя дверями на противоположных торцах камеры. Его монтируют в проём стены так, что одна дверь выходит в зону подготовки, а вторая — в чистую или стерильную зону. Загрузку закладывают с «грязной» стороны, после цикла выгружают с чистой, и стерильные изделия не проходят через помещение, где их могли бы загрязнить.

Ключевое отличие от обычного горизонтального прибора — взаимная блокировка дверей: обе двери не могут быть открыты одновременно, а дверь с чистой стороны открывается только после успешно завершённого цикла. Так стена между зонами остаётся барьером всё время, и прибор становится частью планировки чистого помещения, а не отдельным шкафом в углу.

Где применяют проходные стерилизаторы: фармацевтические и биотехнологические производства, участки асептического розлива, виварии, лаборатории с барьерным разделением потоков, участки обеззараживания биологически опасных материалов на выходе из «заразной» зоны. Для мелких предметов и материалов, которые не нужно стерилизовать паром, между зонами ставят передаточные окна — о выборе между пассивным и активным окном есть статья «Передаточное окно для чистых помещений».

Наши проходные модели — форвакуумные, с вакуумной сушкой и максимальной рабочей температурой 139 °C: КАДАММ СП-Г24 (146–352 л) и КАДАММ СП-Г25 (352–999 л) со встроенным парогенератором, КАДАММ СП-Г26 (146–352 л) и КАДАММ СП-Г27 (352–1500 л) от внешнего пара. Все они собраны в разделе «Проходные автоклавы».

Гравитационные и форвакуумные стерилизаторы: что это значит

Этот признак не виден снаружи, но именно он решает, подойдёт ли прибор для вашей загрузки. Пар стерилизует, только когда касается поверхности изделия и конденсируется на ней. Воздух этому мешает: смесь пара с воздухом холоднее чистого пара при том же давлении, а в порах ткани, внутри пакета или в глухом канале воздух остаётся «пробкой», куда пар не попадает.

Гравитационный автоклав

В гравитационном автоклаве пар поступает сверху и, будучи легче воздуха, вытесняет его вниз через сливной клапан. Для открытого стекла, металла без полостей, жидкостей во флаконах и мешков с отходами этого достаточно. Плюсы — простота, отсутствие насоса, меньшая цена и масса. Ограничение — упаковку, пористые материалы и изделия с узкими каналами гравитационный прибор надёжно не обработает: воздух из них не выходит полностью.

Форвакуумный автоклав

Форвакуумный стерилизатор — что значит это название? «Фор» означает «предварительный»: до начала стерилизации насос создаёт в камере разрежение. Чаще всего делают несколько импульсов: откачка — подача пара — снова откачка. При каждом импульсе воздух вытягивается из упаковки и полостей, а пар занимает освободившееся место. Форвакуумные стерилизаторы — это приборы, которые обрабатывают любую загрузку: упакованную, пористую (ткань, фильтры, вата), с каналами и трубками. У наших форвакуумных моделей предельный вакуум достигает −0,096 МПа (КАДАММ СП-В34, КАДАММ СП-Г9).

Вакуумная сушка

Второе назначение насоса — сушка. После сброса давления на изделиях и в упаковке остаётся конденсат. Влажная упаковка теряет барьерные свойства, поэтому упакованные изделия должны выходить сухими. Форвакуумный автоклав откачивает камеру ещё раз, и вода с горячих изделий испаряется при пониженном давлении. Гравитационные приборы «с сушкой» подсушивают загрузку нагревом стенок без вакуума — это помогает, но для плотной упаковки слабее.

Как отличить форвакуумный автоклав в каталоге: в описании серии есть «импульсный вакуум» и указан предельный вакуум. В малых настольных стерилизаторах это соответствует классу B. Какие режимы применяют для каждого вида загрузки, разобрано в статье «Режимы стерилизации в автоклаве», а как проверять, что воздух действительно удалён (вакуум-тест, тест Боуи — Дика), — в статье «Контроль качества стерилизации».

Бикс для стерилизации в автоклаве: в каком виде автоклава его обрабатывать

Бикс (стерилизационная коробка) — металлическая круглая или прямоугольная ёмкость с отверстиями в стенке и сдвижным поясом, которым эти отверстия открывают и закрывают. Внутрь укладывают перевязочный материал, ткань, вату, инструменты. Перед циклом пояс сдвигают так, чтобы отверстия были открыты, — через них уходит воздух и входит пар. После цикла отверстия закрывают, и содержимое бикса остаётся стерильным до вскрытия. Вместо поясов у части биксов применяют фильтры в крышке.

Бикс для стерилизации в автоклаве — типичная пористая загрузка в упаковке, поэтому вид прибора здесь важен:

• Форвакуумный автоклав — предпочтительный вариант: импульсы вакуума удаляют воздух из ткани внутри бикса, а вакуумная сушка не оставляет содержимое влажным.
• Гравитационный автоклав для плотно набитых биксов с тканью ненадёжен: воздух задерживается в середине укладки. Если без него не обойтись, бикс укладывают не плотно, а результат проверяют индикаторами в центре укладки.
• По объёму биксы на полках удобнее загружать в горизонтальную камеру; один-два небольших бикса помещаются и в вертикальный автоклав.

После цикла упакованные изделия обычно вскрывают в стерильной зоне. Для этого служат ламинарные боксы; как подготовить бокс и не загрязнить загрузку при вскрытии, описано в статье «Правила работы в ламинарном боксе».

Что не относится к паровым автоклавам

Воздушный стерилизатор (сухожар)

Сухожаровой шкаф тоже называют стерилизатором, но он работает без пара и давления: горячий воздух при атмосферном давлении нагревает загрузку до температур выше, чем в автоклаве, а выдержка дольше. Сухой жар подходит для стекла и металла, которые нужны абсолютно сухими, и для материалов, которые портятся от влаги. Жидкости, среды, пластик и ткань в сухожаре не стерилизуют. Если загрузка — сухое стекло и металл, посмотрите раздел «Воздушные стерилизаторы (сухожаровые шкафы)».

Реактор высокого давления («автоклав лабораторный»)

В химии автоклавом называют герметичный реактор, в котором ведут синтез при высоком давлении и температуре. С паровым стерилизатором его объединяет только принцип герметичного сосуда: реактор не стерилизует, а паровой стерилизатор не годится для химического синтеза. Если вы искали именно реактор, такие приборы собраны в разделе «Реакторы высокого давления».

Как подобрать вид автоклава под загрузку лаборатории

Подбор начинается со списка того, что вы стерилизуете, и сколько этого за смену. Затем по таблице определяется вид камеры и способ удаления воздуха, а уже внутри вида — объём.

Несколько правил, которые помогают не ошибиться:

1. Объём считают по самой большой загрузке, а не по средней. Камера, заполненная плотно, прогревается хуже, поэтому берут запас по объёму.
2. Если хотя бы часть загрузки упакована или пористая — нужен форвакуумный прибор. Гравитационный автоклав для неё ненадёжен, сколько бы ни длилась выдержка.
3. Для жидкостей вакуум и сушка не нужны, важнее программа с медленным сбросом давления. Если основная задача — среды, вертикальный гравитационный прибор рациональнее настольного класса B.
4. Подключение проверяют до выбора модели. Настольные и большинство вертикальных работают от 220 В; горизонтальные с парогенератором требуют трёхфазной сети и мощности в десятки киловатт, а исполнения от внешнего пара — паровой магистрали.
5. Чистые зоны и разделение потоков сразу указывают на проходной вид, и его закладывают в проект помещения.

Мы поставляем паровые стерилизаторы всех перечисленных видов; общий каталог — в разделе «Автоклавы (паровые стерилизаторы)». Наши инженеры подберут вид, объём и способ удаления воздуха: опишите загрузку, число циклов в смену и условия подключения — электросеть, вода, наличие пара.