¿Cómo funciona un autoclave de vapor?

Los autoclaves de vapor están diseñados para el uso de vapor de alta presión y temperatura para matar microorganismos. También se utilizan para inactivar materiales biopeligrosos. Para que el autoclave de vapor sea efectivo, los materiales a esterilizar deben estar saturados de vapor. Si no hay suficiente vapor o bolsas de aire en los materiales, la descontaminación no tendrá lugar.

La esterilización supone la destrucción absoluta de todos los microorganismos, incluidas las bacterias resistentes, las esporas bacterianas, los protozoos, los priones, los virus y los hongos presentes en los líquidos, en las superficies materiales, en los medicamentos o en los medios de cultivo. La destrucción absoluta significa exactamente eso. No existe la «esterilización parcial». Lograr un estado de esterilización puede ser difícil y difícil de probar. En varias circunstancias, la esterilización por vapor es el método preferido de esterilización y funciona mediante la desnaturalización de las proteínas. La desnaturalización de las proteínas es un proceso de coagulación de las proteínas que se produce al cambiar la conformación de las proteínas en presencia de calor. Los productos químicos tienen la capacidad de matar microorganismos, pero es posible que no sean totalmente eficaces y que dejen residuos no deseados o potencialmente tóxicos. Sin embargo, los esterilizadores químicos se utilizan cuando el calor puede dañar los materiales. Se puede utilizar la radiación ionizante y la radiación UV, que interfieren o modifican el ADN para evitar la replicación, pero puede que no sean tan eficaces y que la validación sea algo difícil. Por último, la esterilización por calor húmedo tiende a ser superior y es el método de esterilización preferido.

La mayoría de los microorganismos mueren a temperaturas superiores a los 80 °C. Los priones, por otro lado, requieren temperaturas más altas y tiempos más largos para desactivarlos. Durante la esterilización con calor húmedo, las moléculas de vapor se condensan en microorganismos más fríos. Las moléculas de vapor transfieren entonces 2500 joules por gramo de vapor y calientan los microorganismos a una temperatura en la que se matan. Otros métodos de calentamiento que transfieren menos calor de los gases secos tienden a producir efectos de capa límite. Esto crea un efecto de aislamiento que en última instancia protege a los microorganismos.

Para lograr el máximo efecto del vapor, debe estar saturado. En los procesos de esterilización por calor húmedo, la temperatura y la presión son fáciles de controlar, lo que facilita la determinación de si se ha producido la esterilización. No cabe duda de que la esterilización por vapor produce un alto grado de esterilidad y, por lo tanto, es la forma de esterilización más utilizada en los hospitales y laboratorios. El autoclave de calor húmedo es la forma más rápida y fiable de esterilización.

Cómo funciona el autoclave de vapor

Un autoclave es esencialmente una olla a presión que utiliza vapor a presión como agente esterilizador. Aumentando la presión (por encima de la presión atmosférica) el vapor puede alcanzar temperaturas más altas. La presión adicional aumenta la temperatura de ebullición del agua. En realidad, unos 20 °C más. Esto aumenta efectivamente su contenido de calor y su capacidad de matar. Esto viene de su calor latente de evaporación. El calor latente de la evaporación es la cantidad de calor necesaria para convertir el agua hirviendo en vapor. Este calor de transformación es bastante grande comparado con la cantidad de calor necesaria para calentar el agua.

Para llevar un litro de agua a ebullición se requieren 80 kcal/mol, pero la conversión del agua hirviendo en vapor requiere 540 kcal/mol. Esto significa que a 100°C el vapor tiene casi 7 veces más calor que el agua hirviendo.

Lo bueno del vapor es que tiene la capacidad de penetrar en objetos que tienen una temperatura más fría. Cuando el vapor golpea una superficie más fría, se condensa en el agua de ese objeto. Esto reduce efectivamente la cantidad de vapor presente. Esta presión negativa en el vapor atrae más vapor hacia el área más fría. La condensación se produce siempre que la temperatura de la superficie de condensación sea inferior a la del vapor. Esto permite un rápido calentamiento de las superficies, la penetración en materiales densos, la desnaturalización de las proteínas y la esterilización de los microorganismos.

Temperatura de muerte (TDT – tiempo de muerte térmica)

La temperatura de destrucción (TDT) se utiliza para determinar el tiempo que se tarda en destruir ciertos microorganismos a una determinada temperatura y suspensión. Basta decir que la tasa de mortalidad es directamente proporcional a la concentración de microorganismos en un momento dado. Si se aumenta la temperatura de su proceso de esterilización, el resultado es que el TDT – el tiempo hasta que los microorganismos mueren – disminuye. Si bajas la temperatura, la TDT aumenta. Se prefieren temperaturas más altas durante períodos más cortos.

Más allá de la temperatura y el tiempo, la TDT está influenciada por los materiales a ser esterilizados. Por ejemplo, los materiales aceitosos frenan la penetración del vapor y, por lo tanto, prolongan la TDT. Los materiales fuertemente ácidos o básicos tienden a reducir la TDT. La TDT está disponible para una gama de microorganismos y suspensiones específicas en las que pueden estar presentes. Recuerda que la TDT puede no ser precisa, pero es un buen punto de partida.

La esterilización en autoclave se considera la forma más eficaz y eficiente de esterilización. Los autoclaves de calor húmedo funcionan según una relación de tiempo y temperatura. Las temperaturas más altas son importantes para una matanza más rápida de los microorganismos. Se requieren tiempos de esterilización más largos para cargas más grandes, grandes volúmenes de líquidos y materiales densos. Las temperaturas y presiones más utilizadas en un autoclave de calor húmedo son 115°C a 10 Psi (libras por pulgada cuadrada), 121°C a 15 Psi y 132°C a 27 Psi. El autoclave de calor húmedo funciona bien para cristalería, medios biológicos, vendajes quirúrgicos, desechos biopeligrosos y más.

Autoclaves: presión y temperatura

La presión y la temperatura influyen en la ebullición. El agua hierve cuando las moléculas de agua contienen suficiente energía para escapar del líquido y formar vapor de agua o el llamado vapor de agua sobre él. Cuando el agua se calienta, las moléculas de agua contienen más energía y pueden escapar del líquido más fácilmente. Por otro lado, la presión también es importante. Cuanto más alta es la presión sobre el agua, más difícil es para las moléculas de agua separarse del líquido y viceversa.

Considere la posibilidad de subir a mayores alturas. Cuanto más alto subes, más baja es la presión atmosférica. La ebullición del agua a esta altitud más alta tiene lugar a una temperatura más baja porque requiere menos calor para llevar el agua al punto de ebullición. Es mucho más fácil que el agua líquida se convierta en vapor de agua porque la presión sobre el líquido es mucho menor. Cuando estás en la cima del Monte Everest, el agua hierve a unos 70 °C y no a 100 °C. El punto de ebullición del agua en una atmósfera (nivel del mar, 760 mmHg) es de 100 °C. Un aumento o disminución de la presión de unos 28 mmHg cambia el punto de ebullición en 1 °C.

Presión de vapor

En el caso de un contenedor cerrado, como un autoclave, el proceso de evaporación continúa hasta que tantas moléculas vuelven al líquido como escapan. Cuando esto sucede, el vapor se considera saturado. A temperaturas más altas, más moléculas de agua pueden escapar y la correspondiente presión de vapor saturado es mayor. En el caso de un contenedor abierto, la presión de vapor, junto con los demás componentes del aire de arriba, es en realidad una presión parcial. En este caso, la temperatura a la que la presión de vapor es igual a la presión atmosférica se llama punto de ebullición.

Resumen

Los autoclaves de vapor usan vapor de alta presión y temperatura para matar patógenos. Para que el autoclave de vapor sea efectivo, los materiales a esterilizar deben estar saturados de vapor. La esterilización significa la eliminación absoluta de todos los microorganismos presentes en los líquidos, en las superficies materiales, en los medicamentos y en los medios de cultivo. No existe la «esterilización parcial». La esterilización por vapor funciona desnaturalizando las proteínas. La desnaturalización de las proteínas es una coagulación de la proteína, es decir, un cambio en la conformación de la proteína, que la hace inactiva.

Básicamente, el autoclave de vapor es una olla a presión que utiliza el vapor bajo presión como agente esterilizador. El aumento de la presión más allá de una atmósfera permite que el vapor alcance una temperatura más alta. La presión adicional aumenta la temperatura de ebullición del agua y provoca un mayor rendimiento de la matanza.

El tiempo de matanza térmica es una información que determina el tiempo que se tarda en matar a ciertos microorganismos a una determinada temperatura. La tasa de destrucción es directamente proporcional a la cantidad de microorganismos presentes en un momento dado.

El autoclave de calor húmedo es la forma de esterilización más utilizada. Es la forma más rápida y fiable de esterilización.

Más lecturas

Hiperfísica y Termodinámica

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/Kinetic/vappre.html#c2

La naturaleza logarítmica de la temperatura de muerte (TDT)

http://www.jstor.org/stable/30082910

Protocolo de tratamiento con detergente enzimático que reduce la carga de proteína priónica resistente a la proteasa y la infectividad de los monofilamentos de acero quirúrgico contaminados con una cepa priónica de origen humano

https://www.microbiologyresearch.org/content/journal/jgv/10.1099/vir.0.82961-0#tab2

Créditos e información de la imagen http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diverse_e_Coli.png

Descripción: Inglés: Estos son E. coli

Fecha: 4 de agosto de 2009

Fuente: Obra propia

El autor Mattosaurus

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