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.