Сосуды под давлением автоклавы
Автокла́в (греч. авто — сам + лат. clavis — запор, задвижка[1]) — герметичный аппарат для различных операций, требующих нагрева под давлением выше атмосферного[1]. В этих условиях достигается ускорение реакции и увеличение выхода продукта. При использовании в химии или для проведения химических реакций используют название химический реактор. При использовании в медицине для стерилизации при высоком давлении и температуре — только автоклав. В случае, если стерилизация проводится при высокой температуре, но без давления, используют термин стерилизатор или сушильный шкаф. Был изобретён Дени Папеном в 1679 году.
Разновидности автоклавов[править | править код]
Автоклавы бывают: вращающиеся, качающиеся, горизонтальные, вертикальные и колонные. Автоклав представляет собой сосуд либо замкнутый, либо с открывающейся крышкой. При необходимости снабжаются внутренними, наружными или выносными теплообменниками, механическими, электромагнитными, либо пневматическими перемешивающими устройствами и контрольно-измерительными приборами для измерения и регулирования давления, температуры, уровня жидкости и т. п.
Конструкция автоклавов[править | править код]
Конструкция и основные параметры промышленного автоклава разнообразны, ёмкость от нескольких десятков см³ до сотен м³, предназначаются для работы под давлением до 150 МПа (1500 кгс/см²) при температуре до 500 °C. Для химических производств, в случае необходимости перемешивания продукта, как вариант, перспективны автоклавы с бессальниковыми мешалками и экранированным электродвигателем, не требующим уплотнения. Ротор этого электродвигателя насажен непосредственно на вал мешалки и накрыт герметичным тонкостенным экраном из немагнитного материала, не препятствующего проникновению магнитных силовых линий от статора электродвигателя к ротору.
При производстве строительных материалов применяют туннельные или тупиковые автоклавы. Внешне они представляют собой трубу 3—6 м в диаметре и 15—20 м в длину, закрываемую крышкой с байонетным затвором (тупиковые с одной стороны, туннельные с двух сторон).
Вдоль по длине автоклава расположены рельсы для вагонеток с изделиями. Автоклавы оборудованы магистралями для впуска насыщенного пара, перепуска отработанного пара в другой автоклав, выпуска пара в атмосферу или в утилизатор и для конденсатоотвода.
В пищевой промышленности используются вертикальные и горизонтальные автоклавы широкого спектра разновидностей, размеров и принципов действия. Например, в горизонтальных автоклавах для пищевой промышленности может создаваться необходимое противодавление по отношению к каждой отдельно взятой упаковке с продуктом, что позволяет проводить стерилизацию продуктов не только в жёсткой таре (стеклобанка, жестебанка), но и в мягкой и полужёсткой упаковке.
Применение автоклавов[править | править код]
Автоклавы применяются в химической промышленности (производство гербицидов, органических полупродуктов и красителей, в процессах синтеза); в гидрометаллургии (выщелачивание с последующим восстановлением из растворов цветных и драгоценных металлов, редких элементов); в резиновой промышленности (вулканизация технических изделий); в пищевой промышленности (стерилизация, пастеризация продуктов [в том числе консервов][2], приготовление пищи); в промышленности стройматериалов (изготовление силикатного кирпича, автоклавного газобетона). Автоклавы широко используются в медицине. Также при создании изделий из карбонового волокна, для придания им твёрдых форм.
Рубашка автоклава защитная — устройство, предохраняющее швы и основной материал корпуса реактора от воздействия теплоносителя.
Массовое применение автоклавы получили именно в пищевой промышленности. Современные автоклавные кулинарные системы оснащены многоступенчатыми механизмами защиты, специальными замками и системами автоматического отключения. На сегодняшний день для этих целей во всем мире постоянно используется около 1,5 млн автоклавов.
Применение автоклавов не ограничивается промышленными масштабами. Автоклавы малых размеров и малой производительности используются в бытовых целях, для приготовления домашних мясных, рыбных и овощных консервов. Бытовые автоклавы могут быть как промышленного изготовления, так и самодельными, изготовленными из газового баллона или ресивера. Бытовые автоклавы, аналогично промышленным автоклавам, оснащаются устройствами контроля температуры, давления и предохранительными клапанами.
Автоклавы в пищевой промышленности[править | править код]
Автоклавный способ приготовления пищи — это метод приготовления продуктов в герметичном сосуде или в автоклаве, не позволяющем воздуху или жидкости покидать ёмкость, находящуюся под высоким давлением. Поскольку при увеличении давления точка кипения жидкости смещается вверх, температура жидкости внутри системы может превышать 100 °C, при этом жидкость не достигает точки кипения. Большинство кулинарных систем высокого давления работают при рабочем давлении 1.5 — 1.9 атмосферы. При таком давлении температура кипения воды поднимается до 125 °C. Повышенная температура позволяет приготовить продукт несоизмеримо быстрее стандартного способа.
Например, порезанная свежая капуста готовится в течение одной минуты. Свежие зелёные бобы или небольшие картофелины готовятся около пяти минут, а целая курица до 3 кг — около 20 минут. Другое преимущество автоклавного способа приготовления пищи — достижение эффекта тушения и медленного кипения продукта за очень короткий срок.
В настоящее время небольшие установки используют альпинисты, для того чтобы вскипятить воду на больших высотах. Высоко в горах вода выкипает, не достигая температуры 100 °C, что препятствует правильному приготовлению пищи и нормальной тепловой обработке продуктов, как писал Чарльз Дарвин в «Путешествии на Бигле».
Автоклавный способ приготовления пищи считался очень взрывоопасным. Современные автоклавные кулинарные системы оснащаются различными механизмами защиты — специальными замками, клапанами, системами автоматического отключения и т. п.
Принцип работы системы[править | править код]
При обычных условиях нагрев жидкости выше точки кипения невозможен. Как только температура воды достигает 100 °C, вода становится паром и уходит из зоны нагрева. Интенсивное образование пара в ёмкости с жидкостью и называется кипением. Если вода кипятится долго, то она переходит в пар полностью.
Когда вода кипятится в автоклаве, повышается температура кипения. Это происходит так: по мере того, как температура воды приближается к 100 °C, испарение воды усиливается. Водяной пар, являясь, по сути, газом, создаёт в автоклаве избыточное давление, что приводит к уменьшению дальнейшего испарения, и в итоге давление поднимается настолько, что кипение останавливается, и нагретая выше 100 °C вода продолжает оставаться жидкой. Чем выше температура, тем выше давление в системе. Более высокое тепло, да ещё и при повышенном давлении, оказывает более мощный эффект как на приготовление продуктов, так и на разрушение микроорганизмов.
Подобный процесс легко достижим при приготовлении твёрдых непещеристых продуктов. В случае приготовления губкообразных, пещеристых продуктов, следует выбирать систему с глубоким вакуумированием ёмкости. Остаточное содержание газов может способствовать защите бактерий от разрушения, создавая термоизоляцию для их оболочек.
Существуют автоклавы, которые используют фракционное вакуумирование, которое удаляет газы в несколько циклов, обеспечивая 100 % проникновение тепла в процессе стерилизации и гомогенизации продукта.
Питательные вещества[править | править код]
Поскольку пища готовится без интенсивного испарения и быстрее обычного, в автоклаве из продуктов вываривается существено меньше жидкости, витаминов, минералов, солей и прочих веществ.
Эксплуатация промышленных автоклавов[править | править код]
При применении автоклавов их владелец обязан обеспечить должное состояние сосудов и условия их работы. В этих целях назначается прошедший обучение ответственный за исправное состояние и безопасную эксплуатацию сосудов, работающих под давлением.
Персонал, на который возложены обязанности по обслуживанию сосудов, должен вести тщательное наблюдение за порученным ему оборудованием путём его осмотра, проверки действия арматуры, КИП, предохранительных и блокировочных устройств и поддержания сосудов в исправном состоянии. Результаты осмотра и проверки должны записываться в сменный журнал.
В России нормативные документы по эксплуатации автоклавов издаются и утверждаются Ростехнадзором[3].
Примечания[править | править код]
Литература[править | править код]
- Автоклав // Большая российская энциклопедия. Электронная версия. — М., 2019.
Источник
Современные паровые стерилизаторы можно разделить на несколько классов (типов). Сейчас данная классификация автоклавов уже считается общепринятой и используется как на территории России, так и за рубежом.
Деление автоклавов на типы необходимо, поскольку они отличаются друг от друга по конструкции используются для работы с различными материалами и инструментами: например хирургические скальпели и стоматологические наконечники могут стерилизоваться в разных типах автоклавов (или в одном – при использовании универсального).
Классификация вводится в международном стандарте EN 13060
- Актуальная версия международного документа: DIN EN 13060-2019 Small steam sterilizers.
- Отечественная версия стандарта: ГОСТ Р ЕН 13060-2011. Стерилизаторы паровые малые.
Касательно крупных (по объему стерилизационной камеры) стерилизаторов действует уже другой стандарт: ГОСТ 31598-2012 (EN 285:1996) Стерилизаторы паровые большие. Общие технические требования и методы испытаний.
Свяжитесь с нами: ответим на любые вопросы по стерилизаторам. Поможем проверить текущее состояние. Проведем совместную дистанционную диагностику. Или приедем для полноценной проверки на месте.
В общем случае самая полная последовательность стерилизации в автоклаве состоит из следующих этапов
- Предварительная вакуумизация (предвакуум)
- Стерилизация водяным паром под давлением
- Вакуумная сушка
- Дополнительная сушка без вакуума
Стадия (фракционированного) предвакуума – удаление воздуха из рабочей камеры для беспрепятственного проникновения водяного пара и тепла во все поры, карманы, области стерилизуемых материалов. Предварительное вакуумирование – крайне важный этап, так как полное удаление воздуха из пор и микрополостей позволяет водяному пару (который в данном случае можно рассматривать как такую же среду) оказывать максимальное воздействие.
Если предвакуум отсутствует, во внутренних областях инструмента / материала остается воздух, через который пар и температура не могут попасть к стерилизуемому субстрату / оказать необходимое воздействие. Автоклавы без предвакуума (S, N) дешевле, но могут использоваться не для всех типов материалов и инструментов.
Стерилизация водяным паром происходит под давлением 1,1 – 2 атм. при температуре 120 – 130 градусов цельсия (параметры зависят от выбранного режима стерилизации).
Избыточное давление в рабочей камере образуется при испарении воды, которая из водопаровой попадает в рабочую камеру. Благодаря тому, что автоклав – это закрытая сбалансированная система, в определенный момент испарение воды прекращается, далее температура насыщенного водяного пара повышается до необходимого уровня, вместе с этим увеличивается и давление. Благодаря встроенной автоматике система может самостоятельно контролировать и поддерживать необходимые параметры.
Вакуумная сушка – удаление остатков пара и влаги из полостей и пор материалов и инструментов благодаря вакууму. Наличие данной функции (этапа) стерилизации позволяет получать сухие и стерильные материалы в конце цикла.
Дополнительная сушка без вакуума реализована в более простых автоклавах (класса N) где отсутствует вакуумная сушка.
В зависимости от наличия всех этих стадий автоклавы и подразделяются на соответствующие классы.
Важно: Наличие нескольких или сразу всех стадий стерилизации делает автоклав сложным техническим устройством, в котором такие опасные факторы, как высокое давление и температура, совмещены со сложной электроникой, системой самодиагностики (датчики давления, температуры, уровня и качества воды и тд).
Все автоклавы (независимо от класса и уровня сложности) должны в обязательном порядке обслуживаться профильной сервисной компанией, график ТО важно соблюдать, а при первых признаках неисправностей или отклонений от нормы обращаться за диагностикой и ремонтом стерилизаторов. Эксплуатация неисправного автоклава запрещена! Это крайне опасно!
Виды паровых стерилизаторов (автоклавов)
- Автоклавы класса B
- Автоклавы класса S
- Автоклавы класса N
Автоклавы класса В
Автоклавы класса В – самые сложные и продвинутые устройства, обладают самым широким из всех автоклавов спектром применения, более высокой стоимостью (по сравнению с S и N).
Паровые автоклавы класса В используют в любых ЛПУ, в том числе в хирургии (не только для стерилизации простого инструмента, но и, например, для автоклавирования жесткой оптики, если это разрешено производителем эндоскопа) и стоматологии (в том числе – для стерилизации стоматологических наконечников).
Отличительные черты класса B – наличие функций:
- предварительная вакуумизация
- вакуумная сушка.
В таких автоклавах стерилизуют приборы и инструменты
- Любой геометрической формы: с выпуклостями, внутренними камерами, полостями и труднодоступными местами
- Из любых материалов: пористые структуры, ткани, резина, жидкости и растворы, инструменты и техника в любой дополнительной упаковке, разрешенной к стерилизации (одинарное и двойное обертывание, биксы и т.д.).
Конструктивно паровые стерилизаторы класса B – самые сложные. По принципу реализации предвакуумной стадии стерилизаторы могут дополнительно подразделяться на
- Форвакуумные автоклавы
- Гравитационные автоклавы
Форвакуумный автоклав обеспечивает откачивание воздуха из рабочей камеры специальными насосами, то есть осуществляет функцию предварительного вакуумирования.
Гравитационный автоклав удаляет воздух из камеры продувкой пара через нее в течение нескольких минут, то есть непосредственно вакуум в камере не создается, весь воздух покидает внутреннее пространство из-за разницы в давлении внутри и снаружи камеры (атмосферное). Гравитационная стерилизация имеет несколько существенных недостатков по сравнению с форвакуумными актоклавами: это
- чрезмерная увлажненность инструментов и материалов после завершения цикла (например, для пористых тканей – это 3-5%, при норме в 1% и менее)
- полное отсутствие или затрудненная сушка,
- возможность повторной контаминации изделий
- медленный (до 25 минут) прогрев и выход на рабочие режимы
- гравитационный автоклав нельзя отнести к классу B, так как вакуум в нем не образуется, воздух удаляется не так качественно, часть материалов в таких автоклавах стерилизовать запрещено.
В современных условиях данную классификацию можно учитывать в меньшей степени, поскольку, практически все гравитационные стерилизаторы выработали свой ресурс и заменены (или будут заменены) на форвакуумные автоклавы класса B.
При этом, если в ЛПУ все еще используется гравитационная стерилизация ИМН (изделий медицинского назначения), за автоклавами необходимо следить особенно тщательно, регулярно обслуживать их, чаще проводить тесты на качество стерилизации.
Автоклавы класса S
Автоклавы класса S применяются для дезинфекции простых инструментов без карманов и полостей (как в упакованном виде – для дальнейшего хранения – так и без упаковки – для немедленного использования) Допускается стерилизация простых материалов и растворов.
Запрещена стерилизация тубулярных инструментов, то есть полых и длинных, а также больших объемов пористых тканей.
Паровой автоклав класса S дешевле, аппарата класса B. Отличительная особенность:
В стерилизаторах класса S
- Отсутствует фракционированный предвакуум (стадия предварительной вакуумизации)
- Может использоваться линеарный предвакуум
- Может присутствовать вакуумная сушка (после стерилизации).
Автоклавы класса N
Автоклавы класса N – самые простые и дешевые паровые стерилизаторы. В них нет стадии предвакуума и вакуумной сушки.
Паровой стерилизатор класса N подходит для стерилизации простых инструментов без пустот, щелей, полостей и карманов. Стерилизация возможна только для инструментов в неупакованном виде.
Как правило, автоклавы класса N – механические (полуавтоматические), не имеют сложной электроники, так как в целом являются более бюджетными решениями. В некоторых автоклавах этого класса может присутствовать дополнительная сушка инструмента в конце цикла (не вакуумная).
Если у вас есть вопросы по ремонту, диагностике или эксплуатации стерилизатора – звоните и пишите нам в любое время – будем рады помочь!
Источник
Вопрос:
В Ростехнадзор поступил вопрос: подлежат ли регистрации в государственном реестре опасные производственные объекты, в составе которых эксплуатируются медицинские паровые стерилизаторы: ВК-75, ГК-100, объем камеры 0,1 куб. метра, рабочее давление ≤ 0,22 Мпа, температура ≤ 132 С?
Ответ: Специалисты Управления государственного строительного надзора Ростехнадзора ответили на вопрос.
В соответствии с подпунктом а) пункта 217 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением», утвержденных приказом Ростехнадзора от 25.03.2014 № 116, зарегистрированным Минюстом России 19.05.2014 peг. № 32326 (далее – ФНП), регистрации в государственном реестре опасных производственных объектов подлежат объекты, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением, подлежащее учету в территориальных органах Ростехнадзора.
Перечень оборудования, не подлежащего учету в территориальных органах Ростехнадзора, приведен в пункте 215 ФНП.
Группы рабочих сред определены пунктом 4 технического регламента Таможенного союза «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» (ТР ТС 032/2013), согласно которому пар относится к средам группы 2.
В соответствии с пунктом 215 ФНП не подлежат учету в территориальных органах Ростехнадзора сосуды, работающие со средой 2-й группы согласно ТР ТС 032/2013, при температуре не выше 200 С, у которых произведение давления (МПа) на вместимость (м3) не превышает 1,0. Для парового стерилизатора, указанного в обращении: 0,22 х 0,1 = 0,022 < 1.
Учитывая изложенное, указанное в обращении оборудование не подлежит учету в территориальном органе Ростехнадзора, в связи с чем объект, на котором это оборудование эксплуатируется, согласно пункту 217 ФНП, регистрации в государственном реестре опасных производственных объектов не подлежит.
Вопрос от 08.2018:
Требуется ли регистрация в Ростехнадзоре приобретенного для производственной лаборатории автоклава ВК-75-ПЗ (объем камеры – 75 л, максимальное рабочее давление в камере– 0,21 МПа)?
Ответ: Согласно п.215 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением», утвержденных приказом Ростехнадзора от 25 марта 2014 года №116, не подлежит учету в органах Ростехнадзора и иных федеральных органах исполнительной власти в области промышленной безопасности следующее оборудование под давлением: а) сосуды, работающие со средой 1-й группы (согласно ТР ТС 032/2013) при температуре стенки не более 2000С, у которых произведение значений рабочего давления (МПа) и вместимости (м3) не превышает 0,05, а также сосуды, работающие со средой 2-й группы (согласно ТР ТС 032/2013) при указанной выше температуре, у которых произведение значений рабочего давления (МПа) и вместимости (м3) не превышает 1,0.
Исходя из данных, указанных в обращении, произведение значения рабочего давления на вместимость не превышает 1,0, следовательно, регистрация этого оборудования в органах Ростехнадзора не требуется.
Источник