Το να δουλεύεις υπό πίεση δεν έχει πλάκα. Προθεσμίες, άγχος, πονοκεφάλους, ένα απαιτητικό αφεντικό. Αλλά αν εσύ.'είσαι αυτόκλητος, δουλεύεις καλύτερα υπό πίεση. Στην πραγματικότητα, εργάζεστε μόνο υπό συνθήκες υψηλής πίεσης. Σε αυτή τη θέση θα διερευνήσουμε πώς λειτουργούν τα αυτόκλειστα υπό τις συνθήκες υψηλής πίεσης του ατμού και της θερμότητας για να σκοτώσουν μικροοργανισμούς. Θα εξετάσουμε επίσης πώς το αυτόκλειτο's είναι παρόμοια με μια χύτρα ταχύτητας και ποιες είναι οι βασικές φάσεις ενός κύκλου αυτόκλειστου.
Η θερμότητα σκοτώνει όλους
Όπως εξηγήσαμε στην πρώτη μας ανάρτηση στη μικροβιολογία, οι μικροοργανισμοί χρειάζονται τροφή, τη σωστή θερμοκρασία και αρκετή υγρασία για να επιβιώσουν και να αναπαραχθούν. Γιατί λοιπόν να μην τα λιμοκτονήσουμε ή να τα στεγνώσουμε; Δεδομένου ότι οι μικροοργανισμοί μπορούν να επιβιώσουν σε μικρές ποσότητες θρεπτικών ουσιών και υγρασίας, αυτές οι μέθοδοι δεν είναι αρκετά αποτελεσματικές. Επιπλέον, ο σπόρος, ένα είδος βακτηρίων που ζει σε κατάσταση οιονεί χειμερίας νάρκης, μπορεί να επιβιώσει σε εξαιρετικά αφιλόξενες συνθήκες.
Έτσι, αν καμία από αυτές τις μεθόδους δεν λειτουργεί, πώς μπορούμε να καταστρέψουμε μικροοργανισμούς; Η απάντηση είναι η ζέστη. Η θερμότητα καταστρέφει τις πρωτεΐνες μέσα στους μικροοργανισμούς, μια διαδικασία που ονομάζεται αποχρωματισμός. Για να κατανοήσετε πώς λειτουργεί αυτό,'να ρίξουμε μια ματιά στους δύο τρόπους με τους οποίους μπορούμε να μαγειρέψουμε ένα αυγό.
Αν πάρετε ένα αυγό, το ανοίξετε και το ρίξετε σε μια κατσαρόλα με βραστό νερό, θα μαγειρέψετε το αυγό με λαθροθηρία. Το λευκό μέρος του αυγού αρχίζει να κολλάει μεταξύ τους και γίνεται σκληρό, μια διαδικασία που ονομάζεται πήξη, η οποία συμβαίνει στα 52℃. Όταν το αυγό πήζει, αποχρωματίζεται, σκοτώνοντας έτσι όλες τις πρωτεΐνες μέσα στα κύτταρα του αυγού.
Ένας άλλος τρόπος για να μαγειρέψετε ένα αυγό είναι να το τηγανίσετε σε ένα τηγάνι. Στην αρχή το αυγό θα πήξει, αλλά αν αφήσετε το αυγό στο τηγάνι και το αφήσετε να συνεχίσει το τηγάνισμα, όλα τελικά θα γίνουν μαύρα. Αυτό το κάψιμο ονομάζεται οξείδωση και εμφανίζεται σε πολύ υψηλότερες θερμοκρασίες από την πήξη. Η οξείδωση είναι μια χημική διαδικασία κατά την οποία τα ηλεκτρόνια απομακρύνονται από το άτομο και το τελικό αποτέλεσμα είναι ο θάνατος αυτού του οργανισμού.
Ένα παράδειγμα οξείδωσης - Βασικά στοιχεία αποστείρωσης - Tuttnauer
(L) Το αυγό ποσέ προκαλεί το αυγό να γίνει λευκό και σκληρό, πήξη έτσι. (R) Εδώ δύο αυγά καίγονται στο τηγάνι, ένα παράδειγμα οξείδωσης
Η αποστείρωση με ατμό, με τη μορφή αυτόκλειστου, χρησιμοποιεί την πρώτη μέθοδο πήξης, για να σκοτώσει μικροοργανισμούς. Αυτό σημαίνει ότι ο θάλαμος αυτόκαυστου δρα παρόμοια με εκείνη την κατσαρόλα με βραστό νερό που ποσέ το αυγό. Το βασικό συστατικό που μοιράζονται και οι δύο είναι η παρουσία ατμού ή η αέρια κατάσταση του νερού. Ο ατμός μέσα στο αυτόκλειστο είναι ο παράγοντας με τον οποίο η υγρή θερμότητα επιτίθεται στους μικροοργανισμούς, προκαλώντας τους έτσι να πήξουν και να πεθάνουν.
Προκειμένου να κατανοήσουμε πώς τα αυτόκλειστα χρησιμοποιούν τη δύναμη του ατμού για να σκοτώσουν μικροοργανισμούς, θα διερευνήσουμε πώς λειτουργεί μια χύτρα ταχύτητας.
Μια συσσωρευμένη χύτρα ταχύτητας
Η λέξη"Autoclave"προέρχεται από τα λατινικά"Αυτόματη"(αυτο) και"Κλάβις"(κλειδί), με άλλα λόγια, μια συσκευή αυτο-κλειδώματος. Ο αυτόκλειτος'η βασική λειτουργικότητα είναι αρκετά παρόμοια με αυτή μιας χύτρας ταχύτητας, ενός τύπου κατσαρόλας που είναι σε θέση να μαγειρέψει φαγητό 50-70% ταχύτερα από τις κανονικές μεθόδους μαγειρέματος.
Άποψη του εσωτερικού μιας χύτρας πίεσης - Tuttnauer - Βασικά στοιχεία αποστείρωσης
Άποψη του εσωτερικού μιας χύτρας ταχύτητας
Πάρτε κάποια ωμά τρόφιμα, για παράδειγμα φασόλια, και τοποθετήστε το μέσα στη χύτρα ταχύτητας με νερό ή άλλο υγρό και στη συνέχεια σφραγίστε το δοχείο με το ειδικό καπάκι κλειδώματος, το οποίο περιλαμβάνει ένα στρογγυλό ελαστικό παρεμβύσματα που χρησιμοποιείται για να σφραγίσει στον ατμό. Τοποθετήστε τη φωτιά σε υψηλή φωτιά και περιμένετε να αυξηθεί η θερμοκρασία και να αρχίσει να διαφεύγει ο ατμός. Μέσα στο σφραγισμένο θάλαμο ο ατμός θα επεκταθεί και θα ωθήσει έξω τον υπόλοιπο αέρα μέσω της βαλβίδας εξάτμισης αέρα.
Χαμηλώστε τη φλόγα και αφήστε τη χύτρα ταχύτητας να συνεχίσει να μαγειρεύεται χωρίς να αγγίζετε τη βαλβίδα ή το καπάκι. Παρατηρήστε ότι η βαλβίδα εξάτμισης αέρα επιτρέπει σε μέρος του ατμού να διαφύγει, έτσι ώστε η πίεση να'να συσσωρεύονται πάρα πολλά, αποτρέποντας έτσι μια έκρηξη.
Αυτό"αποτελεσματική απόλαυση κουζίνας"κυριολεκτικά αναγκάζει τη θερμότητα μέσα στο φαγητό χρησιμοποιώντας:
Ατμός υψηλής πίεσης, ο οποίος είναι καλύτερος αγωγός θερμότητας από τον αέρα.
Υψηλής θερμοκρασίας θερμότητα (πάνω από 100℃), γεγονός που προκαλεί το φαγητό να μαγειρεύεται γρηγορότερα.
Έρχεται το Αυτόκλειτο
Όπως και η χύτρα ταχύτητας, ένα αυτόκλειστο είναι μια μηχανή που χρησιμοποιεί το συνδυασμό υψηλής πίεσης και ατμού για να μεταφέρει θερμότητα στα αντικείμενα που τοποθετούνται μέσα. Εφευρέθηκε το 1879 από τον Charles Chamberland, το πρώτο αυτόκλειστο ήταν ουσιαστικά μια δοξασμένη χύτρα ταχύτητας. Και ακριβώς όπως η χύτρα ταχύτητας έχει περάσει από αμέτρητες αναβαθμίσεις σχεδιασμού τους τελευταίους αιώνες, το ίδιο και το αυτόκλειτο. Από τις βασικές, μηχανικές μηχανές μέχρι τα πλήρως μηχανογραφημένα, εξελιγμένα αριστουργήματα αποστείρωσης, τα αυτόκλειστα έχουν προχωρήσει πολύ.
Σήμερα, νοσοκομεία, εργαστήρια και ιατροί'τα γραφεία χρησιμοποιούν αυτόκλειστα για να αποστειρώσουν τον στερεό και κοίλο εξοπλισμό, τις προμήθειες, τα υγρά, και τα απόβλητα. Και στις χημικές βιομηχανίες, τα αυτόκαυστα βουλκανίζουν το καουτσούκ, θεραπεύουν επιχρίσματα και συνθέτουν κρυστάλλους -- όπως στην καλλιέργεια συνθετικού χαλαζία και πολύτιμων λίθων.
Αν και τα αυτόκλειστα διατίθενται σε διάφορα μεγέθη και μοντέλα, η βασική αρχή παραμένει: η αξιοποίηση της δύναμης της πίεσης και του ατμού για τη θανάτωση μικροοργανισμών.
Βακτήρια πριν και μετά την αποστείρωση
(L) Πριν από την αποστείρωση, τα βακτήρια φαίνονται υγιή και ισχυρά. (R) Μετά την αποστείρωση, οι μεμβράνες ραγίζουν και σχίζονται από την έκθεση σε ατμό υψηλής θερμοκρασίας, προκαλώντας έτσι το θάνατο των βακτηρίων
Το Αυτόκλειτο, μια βασική επισκόπηση
Όπως συζητήσαμε παραπάνω, η χύτρα ταχύτητας αναγκάζει την υγρή θερμότητα μέσα στο φαγητό για να το μαγειρέψει. Φανταστείτε ότι αντί για φαγητό είχατε ένα δίσκο με χειρουργικές προμήθειες έτοιμες να αποστειρωθούν για αύριο.'s χειρουργική επέμβαση. Η τοποθέτησή τους μέσα στο αυτόκλειστο και η λειτουργία ενός κύκλου θα ανάγκαζαν την υγρή θερμότητα σε όλες τις πιθανές γωνίες και σχισμές στις επιφάνειες του εξοπλισμού.
Εδώ'είναι η βασική επισκόπηση ενός κύκλου αυτόκλειστου, ο οποίος ποικίλλει, φυσικά, ανάλογα με το τι και πόσα υλικά είναι αυτάρκη:
Πρώτα θερμαίνουμε το νερό στη θερμοκρασία βρασμού για να παράγουμε ατμό που εισέρχεται στο θάλαμο αυτόκλειστου. Καθώς ο ατμός εισέρχεται στο θάλαμο, ο αέρας απομακρύνεται από το θάλαμο και συνεχίζει να ωθείται προς τα έξω καθώς ο ατμός επεκτείνεται. Ο αέρας πρέπει να απομακρύνεται από το θάλαμο είτε με διαδικασία κενού (όπως σε μεγάλα αυτόκλειστα που χρησιμοποιούν αντλία ή εκτοξευτή) είτε με διαδικασία μετατόπισης (όπως σε ορισμένα μικρότερα επιτραπέζια αυτόκλειστα).
Τώρα που αφαιρείται ο αέρας αυξάνουμε τη θερμοκρασία και την πίεση κλείνοντας τη βαλβίδα εξάτμισης του θαλάμου ενώ συνεχίζουμε να προσθέτουμε ατμό στο θάλαμο. Η θερμοκρασία και η πίεση θα αυξηθούν στο επίπεδο που απαιτείται για την αποστείρωση. Η απαιτούμενη θερμοκρασία ορίζεται συνήθως σε 121℃ή 134℃.
Αυτή η φάση ονομάζεται χρόνος αποστείρωσης ή χρόνος αναμονής, αφού τώρα είναι η στιγμή που πραγματοποιείται η πραγματική αποστείρωση. Αυτό μπορεί να διαρκέσει περίπου 3-20 λεπτά, ανάλογα με το μέγεθος και το περιεχόμενο του φορτίου. Αντίο μικροοργανισμοί!
Τώρα που ολοκληρώθηκε η αποστείρωση,'χρόνος για να μειώσουμε την πίεση, πράγμα που κάνουμε ανοίγοντας τη βαλβίδα εξαγωγής και απελευθερώνοντας ατμό. (Θυμηθείτε πώς οι χύτρες πίεσης έχουν μια βαλβίδα ασφαλείας για τον ίδιο λόγο;)
Τέλος, κρυώνουμε το φορτίο, καθιστώντας ασφαλές το χειρισμό όταν ανοίγουμε την πόρτα του αυτόκλειτου.
Μην ξεμείνετε από ατμό... Μόλις αρχίσαμε!
Αφήσει's αναθεώρηση: μάθαμε ότι η θερμότητα, και συγκεκριμένα, υγρή θερμότητα, είναι ο καλύτερος τρόπος για να σκοτώσει τα μικρόβια. Υπάρχουν δύο τρόποι για να σκοτώσετε χρησιμοποιώντας θερμότητα, πήξη ή με οξείδωση. Η αποστείρωση με αυτόκλειστο χρησιμοποιεί πήξη με τη μορφή ατμού υψηλής πίεσης για την αποπομπή των πρωτεϊνών μέσα στους μικροοργανισμούς. Στη συνέχεια συγκρίναμε τον τρόπο λειτουργίας μιας χύτρας πίεσης με τον τρόπο λειτουργίας ενός αυτόκλειστου. Ακριβώς όπως η χύτρα ταχύτητας χρησιμοποιεί την έντονη δύναμη του ατμού για να αναγκάσει τη θερμότητα στα τρόφιμα, το αυτόκλειστα χρησιμοποιεί επίσης τον ατμό για να"Δύναμη"ατμός στον εξοπλισμό, σκοτώνοντας όλες τις μορφές μικροβιολογικής ζωής που ζουν στον εν λόγω εξοπλισμό. Και τέλος εξετάσαμε τις βασικές φάσεις ενός κύκλου αυτόκλειτου, από τη θέρμανση του νερού και την πίεση του κτιρίου, μέχρι το χρόνο αναμονής και την ψύξη.