En esta publicación del blog nos sumergiremos en el lago de los líquidos de laboratorio para autoclaves, también conocidos como esterilizadores de vapor. Si no pudo leer nuestra última publicación de blog en la que presentábamos los autoclaves de laboratorio y cómo procesar sólidos/huecos y el tratamiento isotérmico, visite Esterilización de sólidos/huecos y el procesamiento isotérmico.
Liquidos
Procesar líquidos con un autoclave presenta algunos desafíos únicos. Los líquidos tardan más en esterilizarse que otros medios ya que tiene una gran capacidad calorífica. A diferencia de los sólidos, los líquidos tardan mucho más en calentarse y enfriarse y, como resultado, el tiempo total del ciclo aumenta drásticamente.
Con los líquidos, no existe la necesidad de remover el aire de la cámara para asegurar una esterilización exitosa mientras que con los sólidos, debemos eliminar todo el aire debido a la posibilidad de que existan espacios huecos dentro de la carga. En el caso de los sólidos, el vapor es el medio de esterilización utilizado y debe penetrar dentro de la carga y hacer contacto con todas las superficies, razón por la cual debemos remover todo el aire. Si quedara aire dentro de la carga (por ejemplo, dentro de un vaso de precipitados grande o una matraz), pondría en peligro la capacidad que tiene el vapor de llegar a todas las superficies de la carga.
Sin embargo, los líquidos, que no tienen espacios huecos, utilizan el vapor como medio para calentarse, pero la esterilización real sucede dentro del líquido mismo, dado que se esteriliza al subir de temperatura. Por este motivo, no es necesario eliminar el aire de la cámara.
Asimismo, debido a la naturaleza delicada de los líquidos que se calientan o enfrían rápidamente, se deben tomar precauciones especiales para evitar que hiervan dentro del autoclave. El efecto de ebullición, como se lo conoce comúnmente, es problemático porque causa la pérdida de líquidos y crea un desorden dentro del autoclave. Obviamente, ningún investigador disfruta tener que limpiar líquido caliente derramado o elementos de vidrio rotos al final de un ciclo de líquidos, que además de desagradable puede ser potencialmente peligroso.
Enfriamiento de líquidos
Reducir el tiempo de enfriamiento en la esterilización de líquidos es de máxima importancia no solo para ahorrar tiempo, sino para proteger la integridad de la carga y asegurar que los líquidos no se “cocinen de más” (excepto para el agua, que no puede cocinarse de más). Existe dos funciones de enfriamiento disponibles para enfriar líquidos:
- El enfriamiento rápido del líquido reducirá la temperatura de la carga un 75 % más rápido que dejando la carga enfriarse en condiciones ambientales (temperatura de habitación normal). Luego de completar la fase de esterilización, se incrementa la presión de la cámara al ingresar forzadamente aire comprimido a través de un filtro microbiológico. Este incremento de presión evita la ebullición, derrames y grietas en los contenedores que ocurrirían normalmente en condiciones de baja presión. Dado que se incrementó la presión, podemos reducir la temperatura de forma segura. Agua fría circula a través de la camisa de la cámara para enfriar la cámara y la carga. Esta combinación de ingreso de agua fría y aire presurizado ayuda a reducir la temperatura de la carga líquida de forma rápida y segura.
- Enfriamiento super rápido del líquido. Además de ingresar aire a alta presión dentro de la cámara y el agua fría que circula por las paredes de la cámara, se puede utilizar un ventilador para aumentar el enfriamiento, ya que acelera la circulación de aire, lo que transfiere el calor de la carga a las paredes frías de la cámara de forma más eficaz. El enfriamiento super rápido del líquido puede reducir hasta un 90 % el tiempo de los ciclos de líquidos.
Dos sensores de temperatura
La temperatura en la cámara puede alcanzar la temperatura de esterilización de 121 ℃ mucho antes de que el líquido dentro del contenedor llegue a la misma temperatura. Y de forma opuesta sucede lo mismo. La cámara se enfría mucho más rápido que la carga líquida. Para tener en cuenta estas dos temperaturas, utilizamos dos sensores flexibles, que están ubicados dentro de la carga líquida, para brindar un lectura precisa de la temperatura, permitiéndonos saber cuando la temperatura del líquido alcanza realmente el nivel adecuado de esterilización. Los dos sensores flexibles de temperatura también se utilizan para controlar las condiciones dentro de la cámara durante la fase de enfriamiento. Como resultado, somos capaces de evitar derrames peligrosos causados por la ebullición y de asegurar las condiciones de seguridad para abrir la puerta. La seguridad es la razón por la que utilizamos dos sensores de temperatura (en diferentes recipientes). Si fuera a sucederle algo a uno de ellos, por ejemplo una rotura del contenedor, entonces existiría una diferencia entre las dos lecturas, lo que alertaría al operador del autoclave para que detenga el ciclo y mantenga la puerta cerrada hasta que la temperatura y la presión dentro de la cámara regresen a condiciones seguras para abrirla.
Función Fo para medidos líquidos sensibles al calor
Un último punto acerca de la esterilización de líquidos. Los autoclaves de laboratorio están diseñados para utilizar la función Fo (pronunciada F-cero). Esta es una función que reduce el tiempo de exposición de la carga a las altas temperaturas. En este caso, medios líquidos sensibles al calor. Al minimizar el tiempo total que el medio líquido está expuesto a temperaturas altas, se mantiene la integridad de la carga, a la vez que se reduce el tiempo total del ciclo y los costos de energía del laboratorio. Esto permite que el operador del autoclave considere la energía térmica utilizada durante el tiempo de calentamiento como contribución para la esterilización. Esto se calcula con tablas testeadas empíricamente de valores Fo.
Por ejemplo, la función Fo es útil para cuando se trabaja con líquidos delicados, que pueden caramelizarse fácilmente y luego deben descartarse. El operador del autoclave puede calcular un tiempo de ciclo bajo para esterilizar un líquido basándose en las tablas empíricas de Fo. Si el tiempo de espera de una esterilización se establece en 15 minutos, puede reducirse en minutos o segundos según los cálculos de Fo. Esto le ayudará a evitar que el líquido se cocine de más a la vez que asegura una esterilización adecuada.
Para aquellos que estén interesados en la ciencia detrás de este concepto, esta es la ecuación real que se utiliza para calcular los valores Fo:
Fo = ΔtΣ10(T-121)/Z Los valores Fo se calculan utilizando esta ecuación. Δt es el tiempo de intervalo entre las mediciones de Fo. T es la temperatura de la carga en el tiempo t y Z = 10 °C. Fo es una sumatoria, representada por Σ en la ecuación, que está delimitada por las mediciones de la temperatura de la carga (T) durante el período del proceso de esterilización.
Esterilización de fluidos
Mencionamos las dificultades singulares de trabajar con líquidos en el autoclave, siendo la principal de ellas el de evitar el efecto de ebullición. Para lograr esto, investigamos el enfriamiento rápido y super rápido de líquidos, lo que redujo el tiempo total de procesamiento de líquidos. Luego hablamos sobre cómo los dos sensores de temperatura previenen derrames peligrosos y aseguran la esterilización adecuada del líquido. Y sobre el final, exploramos la función Fo para los medios líquidos sensibles al calor, lo que mantiene la integridad de la carga durante el proceso y ahorra en costos de energía y reduce el preciado tiempo de procesamiento.
Siga en sintonía para nuestra próxima publicación del blog, en la que exploraremos las características básicas de los autoclaves de laboratorio.
1 En algunos autoclaves para mesas de trabajo de laboratorio no se utiliza una camisa para enfriar, sino que se utilizan dos tubos de enfriamiento dentro de la cámara. Se bombea agua a través de estos tubos de enfriamiento para reducir la temperatura de la cámara.
