In deze blogpost duiken we in het meer van labvloeistoffen voor autoclaven, ook wel stoomsterilisatoren genoemd. Als je onze laatste blogpost hebt gemist waarin we laboratoriumautoclaven hebben geïntroduceerd en hoe vaste stoffen / holtes en isothermia kunnen worden verwerkt, bekijk dan Sterilisatie van vaste stoffen / holtes en isothermische verwerking.
Vloeistoffen
Het steriliseren van vloeistoffen biedt een aantal unieke uitdagingen. Vloeistoffen hebben meer tijd nodig om te steriliseren dan andere media, omdat vloeistoffen een hoge warmtecapaciteit hebben. In tegenstelling tot vaste stoffen, hebben vloeistoffen veel langer nodig om op te warmen en af te koelen, en de totale cyclustijd wordt hierdoor dramatisch verhoogd.
Bij vloeistoffen is er geen behoefte aan luchtverwijdering uit de kamer om een succesvolle sterilisatie te garanderen, terwijl we bij vaste stoffen alle lucht moeten verwijderen vanwege mogelijke holle ruimtes in een lading. In het geval van vaste stoffen is stoom het sterilisatiemedium en moet het in de lading doordringen en contact maken met alle oppervlakken, daarom moet alle lucht worden verwijderd. Als lucht in de lading zou blijven (denk aan een hoog bekerglas of kolf), zou dat het vermogen van stoom om alle oppervlakken van de lading te bereiken in gevaar brengen.
Vloeistoffen die echter geen holle ruimtes hebben gebruiken stoom als medium om de vloeistof op te warmen, maar de eigenlijke sterilisatie vindt plaats door de vloeistof zelf te steriliseren vanwege de verhoogde temperatuur. Daarom is het niet nodig om kamerlucht te verwijderen.
Bovendien moeten, vanwege de delicate aard van snel verwarmende en koelende vloeistoffen, speciale voorzorgsmaatregelen worden genomen om te voorkomen dat ze overkoken in de autoclaaf. Het boil-over effect, zoals het algemeen bekend is, is problematisch omdat het het verlies van vloeistoffen veroorzaakt en omdat het een puinhoop in de autoclaaf creëert. Het is duidelijk dat geen enkele onderzoeker geniet van het opruimen van gespetterd heet vloeistof of geëxplodeerd glaswerk aan het einde van een vloeistofcyclus, die zowel onaangenaam als potentieel gevaarlijk zijn.
Vloeistofkoeling
Het verkorten van de koeltijden voor vloeistofsterilisatie is van het grootste belang, niet alleen om tijd te besparen, maar nog belangrijker, om de integriteit van de lading te beschermen en ervoor te zorgen dat de vloeistoffen niet "te gaar" zijn (behalve water, dat niet te gaar kan worden). Er zijn twee koeltoepassingen beschikbaar voor vloeistofkoeling:
- Snelle vloeistofkoeling koelt de belasting 75% sneller af dan de belasting te laten afkoelen onder omgevingsomstandigheden (normale kamertemperatuur). Nadat de sterilisatiefase is voltooid, wordt de kamerdruk verhoogd door perslucht door een microbiologisch filter in de kamer te persen. Deze drukverhoging voorkomt boil-over, morsen en scheuren in containers die normaal gesproken onder lagedrukomstandigheden zouden optreden. Doordat de druk wordt verhoogd, kan de temperatuur dan veilig worden verlaagd. Koud water wordt door de kamermantel gecirculeerd om de kamer te koelen en te laden. Deze combinatie van het introduceren van koud water en lucht onder druk helpt de temperatuur van de vloeistofbelasting snel en veilig te verlagen.
- Supersnelle vloeistofkoeling Naast de introductie van hogedruklucht in de kamer en koud water dat in de wanden van de kamer circuleert, kan een ventilator worden gebruikt om de koeling verder te versnellen door de luchtcirculatie te versnellen, waardoor de warmte van de belasting efficiënter naar de koudekamerwanden wordt overgebracht. Supersnelle vloeistofkoeling kan de vloeistofcyclustijden met maar liefst 90% verkorten.
Twee temperatuursensoren
De temperatuur in de kamer kan de sterilisatietemperatuur van 121 °C bereiken lang voordat de vloeistof in de container dezelfde temperatuur zal bereiken. En het omgekeerde is ook waar: de kamer koelt veel sneller af dan de vloeistofbelasting. Om rekening te houden met deze ongelijkheid, gebruiken we twee flexibele temperatuursensoren, die in de vloeistofbelasting worden geplaatst, om een nauwkeurige meting van de temperatuur van de vloeistof te geven, waardoor we weten wanneer de temperatuur van de vloeistof daadwerkelijk het juiste niveau voor sterilisatie bereikt. De twee flexibele temperatuursensoren worden ook gebruikt om de omstandigheden in de kamer tijdens de koelfase te regelen. Als gevolg hiervan zijn we in staat om gevaarlijke rotzooi veroorzaakt door overkooksel te voorkomen en veilige omstandigheden te garanderen voor het openen van de deur. De reden dat we twee temperatuursensoren gebruiken (in verschillende vaten) is voor de veiligheid. Mocht er iets gebeuren met een van hen, bijvoorbeeld containerbreuk, dan zal er een verschil zijn tussen de twee metingen, waardoor de autoclaafoperator de cyclus moet stoppen en de deur op slot moet houden totdat de temperatuur en druk in de kamer terugkeren naar veilige omstandigheden voor het openen van de deur.
Fo-functie voor warmtegevoelige vloeibare media
Nog een laatste punt over vloeistofsterilisatie. Laboratoriumautoclaven zijn ontworpen om de Fo-functie (uitgesproken als F-zero) uit te kunnen voeren. Dit is een functie die de blootstellingstijd van de belasting tot hoge temperaturen vermindert, in dit geval delicate warmtegevoelige vloeibare media. Door de totale tijd dat vloeibare media worden blootgesteld aan hoge temperaturen te minimaliseren, blijft de integriteit van de belasting behouden en worden de totale cyclustijd en energiekosten voor het laboratorium verminderd. Het stelt de autoclaafoperator in staat om de warmte-energie die tijdens de opwarmtijd wordt bijgedragen, te beschouwen als bijdragend aan sterilisatie. Dit wordt berekend door empirisch geteste tabellen van Fo-waarden.
De Fo-functie is bijvoorbeeld handig voor een zeer delicate vloeistof, die gemakkelijk kan worden gekarameliseerd en daarom kan worden gediskwalificeerd voor gebruik. De operator van de autoclaaf kan een lagere cyclustijd berekenen voor het steriliseren van de vloeistof op basis van de fo empirische tabellen. Als een normale sterilisatiehoudtijd is ingesteld op 15 minuten, kan deze met seconden/minuten worden verminderd op basis van de Fo-berekening. Dit helpt te voorkomen dat de vloeistof te gaar wordt en zorgt toch voor een goede sterilisatie.
Voor degenen die geïnteresseerd zijn in de wetenschap achter dit concept, hier is de werkelijke vergelijking die wordt gebruikt om Fo-tijden te berekenen:
Fo = ΔtΣ10(T-121)/Z Fo-waarden worden berekend met behulp van deze vergelijking. Δt is het tijdsinterval tussen Fo-metingen. T is de belastingstemperatuur op tijdstip t en Z = 10oC. De Fo is een cumulatieve term, zoals weergegeven door de Σ in de vergelijking, die wordt bepaald aan de hand van metingen van de belastingstemperatuur (T) voor de periode van het sterilisatieproces.
Vloeistofsterilisatie
We bespraken de unieke uitdagingen van autoclaverende vloeistoffen, waarvan de belangrijkste het overkookeffect voorkomen. Om dit te bereiken, onderzochten we snelle vloeistofkoeling en supersnelle koeling, die de totale cyclustijd voor het verwerken van vloeistoffen verlagen. Vervolgens hebben we gekeken hoe de twee temperatuursensoren gevaarlijke morsen voorkomen en zorgen voor een goede sterilisatie van vloeistoffen. Ten slotte hebben we de Fo-functie voor warmtegevoelige vloeibare media onderzocht, die de integriteit van de belasting tijdens de verwerking behoudt en kostbare verwerkingstijd en energiekosten bespaart.
