في الصناعات مثل صناعة الأدوية وصناعة الأغذية والمنتجات البيولوجية والرعاية الطبية والصحية والبحث العلمي، غالبًا ما يتم استخدام معدات التطهير والتعقيم لتطهير وتعقيم العناصر ذات الصلة.
من بين جميع طرق التطهير والتعقيم المتاحة، يُعدّ البخار أقدمها وأكثرها موثوقيةً وانتشارًا. فهو قادر على قتل جميع الكائنات الدقيقة، بما في ذلك الجراثيم البكتيرية، والفطريات، والطفيليات الأولية، والطحالب، والفيروسات، والبكتيريا المقاومة. وبما أن الجراثيم البكتيرية أقوى، فإن التعقيم بالبخار يحظى بتقدير كبير في التطهير والتعقيم الصناعي. وقد استُخدم التعقيم بالبخار في الطب الصيني القديم بشكل شبه دائم.
يستخدم التعقيم بالبخار بخارًا مضغوطًا أو غيره من وسائط التعقيم بالحرارة الرطبة للقضاء على الكائنات الدقيقة في جهاز التعقيم. وهو الطريقة الأكثر فعاليةً وانتشارًا في التعقيم الحراري.
بالنسبة للأغذية، يجب أن تحافظ المواد المُسخّنة أثناء التعقيم على قيمتها الغذائية ونكهتها. كما يُعدّ استهلاك الطاقة لمنتج واحد من الأغذية والمشروبات عاملاً مهماً عند النظر في تنافسية الشركات. أما بالنسبة للأدوية، فمع تحقيق نتائج تعقيم وتطهير موثوقة، يجب أيضاً ضمان عدم تلفها وضمان سلامتها وفعاليتها واستقرار فعاليتها.
يمكن تعقيم الأدوية، والمحاليل الطبية، والأواني الزجاجية، ووسائط الزراعة، والضمادات، والأقمشة، والأدوات المعدنية، وغيرها من المواد التي لا تتغير أو تتلف عند تعرضها لدرجات حرارة عالية ورطوبة عالية، بالبخار. وتُعدّ خزانة التعقيم بالضغط البخاري شائعة الاستخدام من المعدات التقليدية للتعقيم بالبخار. وعلى الرغم من تطوير أنواع جديدة عديدة من معدات التعقيم بالحرارة الرطبة في السنوات الأخيرة لتلبية احتياجات متنوعة، إلا أنها تعتمد جميعها على خزانة التعقيم بالضغط البخاري.
يُسبب البخار بشكل رئيسي موت الكائنات الدقيقة عن طريق تخثر بروتيناتها. يتميز البخار بنفاذية عالية. لذلك، عند تكثفه، يُطلق كمية كبيرة من الحرارة الكامنة، مما يُسخن الأجسام بسرعة. لا يقتصر التعقيم بالبخار على الموثوقية فحسب، بل يُخفض أيضًا درجة حرارة التعقيم ويُقلل من وقت العمل. أصبحت التجانس، والنفاذية، والموثوقية، والكفاءة، وغيرها من جوانب التعقيم بالبخار، من أهم أولويات التعقيم.
يشير البخار هنا إلى البخار المشبع الجاف. وبدلًا من البخار فائق الحرارة المستخدم في الصناعات التي تنتج مختلف المنتجات النفطية والبتروكيماوية وفي توربينات البخار في محطات الطاقة، فإن البخار فائق الحرارة غير مناسب لعمليات التعقيم. ورغم أن البخار فائق الحرارة يتميز بدرجة حرارة أعلى وحرارة أعلى من البخار المشبع، إلا أن حرارة الجزء فائق الحرارة صغيرة جدًا مقارنةً بحرارة التبخر الكامنة الناتجة عن تكثف البخار المشبع. ويستغرق خفض درجة حرارة البخار فائق الحرارة إلى درجة التشبع وقتًا طويلاً. وسيؤدي استخدام البخار فائق الحرارة للتسخين إلى تقليل كفاءة التبادل الحراري.
بالطبع، يُعدّ البخار الرطب الذي يحتوي على ماء مكثف أسوأ. فمن ناحية، تُذيب الرطوبة الموجودة فيه بعض الشوائب في الأنابيب. ومن ناحية أخرى، عندما تصل الرطوبة إلى الأوعية والأدوية المراد تعقيمها، فإنها تعيق تدفق البخار إلى نجم الحرارة الدوائي. لذا، اخفض درجة حرارة الرذاذ. عندما يحتوي البخار على رذاذ ناعم أكثر، فإنه يُشكّل حاجزًا أمام تدفق الغاز ويمنع الحرارة من النفاذ، كما أنه يزيد من صعوبة التجفيف بعد التعقيم.
الفرق بين درجة حرارة كل نقطة في حجرة التعقيم المحدودة بخزانة التعقيم ومتوسط درجة حرارتها هو ≤1 درجة مئوية. من الضروري أيضًا التخلص من "البقع الباردة" والانحراف بين "البقع الباردة" ومتوسط درجة الحرارة (≤2.5 درجة مئوية) قدر الإمكان. تُعدّ كيفية التخلص بفعالية من الغازات غير القابلة للتكثيف في البخار، وضمان اتساق مجال درجة الحرارة في خزانة التعقيم، والتخلص من "البقع الباردة" قدر الإمكان، من النقاط الرئيسية في تصميم التعقيم بالبخار.
يجب أن تختلف درجة حرارة تعقيم البخار المشبع وفقًا لتحمل الحرارة للكائنات الدقيقة. لذلك، تختلف درجة حرارة التعقيم المطلوبة ووقت العمل أيضًا وفقًا لدرجة تلوث العناصر المعقمة، كما تختلف درجة حرارة التعقيم ووقت العمل أيضًا. يعتمد الاختيار على طريقة التعقيم وأداء العنصر ومواد التغليف وطول عملية التعقيم المطلوبة. بشكل عام، كلما ارتفعت درجة حرارة التعقيم، قل الوقت المطلوب. هناك علاقة ثابتة بين درجة حرارة البخار المشبع وضغطه. ومع ذلك، عندما لا يتم التخلص من الهواء في الخزانة أو لا يتم التخلص منه تمامًا، لا يمكن للبخار الوصول إلى التشبع. في هذا الوقت، على الرغم من أن الضغط يُظهر العداد أنه قد تم الوصول إلى ضغط التعقيم، إلا أن درجة حرارة البخار لم تصل إلى المتطلبات، مما يؤدي إلى فشل التعقيم. نظرًا لأن ضغط مصدر البخار غالبًا ما يكون أعلى من ضغط التعقيم، ويمكن أن يتسبب تخفيف ضغط البخار في ارتفاع درجة حرارة البخار، فيجب الانتباه إلى ذلك.
وقت النشر: ١ مارس ٢٠٢٤
