Автоклавные материалы: автоклавные материалы — это… Что такое автоклавные материалы?

автоклавные материалы — это… Что такое автоклавные материалы?



автоклавные материалы

автокла́вные материа́лы

строительные материалы и изделия на основе извести, цементов и неорганических заполнителей (например, силикатный кирпич, ячеистый бетон), подвергнутые обработке в автоклавах (при давлении 0,9—1,6 МПа, температуре 175—200ºC).

* * *

АВТОКЛАВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

АВТОКЛА́ВНЫЕ МАТЕРИА́ЛЫ, строительные материалы и изделия на основе извести, цементов и неорганических заполнителей (напр., силикатный кирпич, ячеистый бетон), подвергнутые обработке в автоклавах (при давлении 0,9—1,6 МПа, температуре 175—200 °C).

Энциклопедический словарь.
2009.

• автоклав
• автоколебания

Смотреть что такое «автоклавные материалы» в других словарях:

• АВТОКЛАВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ — строительные материалы и изделия на основе извести, цементов и неорганических заполнителей (напр. , силикатный кирпич, ячеистый бетон), подвергнутые обработке в автоклавах (при давлении 0,9 1,6 МПа, температуре 175 200 .C) …   Большой Энциклопедический словарь

• Автоклавные материалы —         материалы и изделия автоклавного твердения, строительные материалы и изделия, получаемые из смеси извести и кварцевого песка и твердеющие при повышенной температуре и давлении. В процессе изготовления А. м. подвергаются термической… …   Большая советская энциклопедия

• АВТОКЛАВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ — материалы и изделия автоклавного твердения, строит. материалы и изделия, получаемые на основе силикатных вяжущих (известково кремне зёмистых, цементных и их смесей) и твердеющие при повыш. темп ре и давлении. В процессе изготовления A.M.… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

• Материалы автоклавные — – строительные материалы и изделия автоклавного твердения, получаемые на основе силикатных вяжущих (известково кремнезёмистых, цементных и их смесей) и твердеющие при повышенной температуре и давлении. В процессе изготовления A. M. подвергаются… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

• автоклавные силикатные материалы — autoklaviniai silikatiniai gaminiai statusas T sritis chemija apibrėžtis Gaminiai iš drėgno kalkių ir kvarcinio smėlio mišinio pusgaminių, sukietintų autoklave. atitikmenys: angl. autoclaved calcium silicate products rus. автоклавные силикатные… …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

• Строительные материалы — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей …   Википедия

• Строительные материалы — Термины рубрики: Строительные материалы Ceresit cx Conlit Nordic green plus Thermasheet Армоцемент или сталефибробетон композиционный Белая сажа …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

• ВЯЖУЩИЕ МАТЕРИАЛЫ — минер. или орг. строительные материалы, применяемые для изготовления бетонов, скрепления отдельных элементов строит. конструкций, гидроизоляции и др. Минеральные вяжущие материалы тонкоизмельченные порошкообразные материалы ( цементы, гипс,… …   Химическая энциклопедия

• Известь —         условно объединяемые общим термином продукты обжига (и последующей переработки) известняка, мела и других карбонатных пород. Чаще всего под названием «И.» объединяют И. негашёную CaО (см. Кальция окись) и продукт её взаимодействия с водой …   Большая советская энциклопедия

• Кирпич —         строительный, искусственный камень правильной формы, сформированный из минеральных материалов и приобретающий камнеподобные свойства (прочность, водостойкость, морозостойкость) после обжига или обработки паром. По виду исходного сырья и… …   Большая советская энциклопедия

АВТОКЛАВ • Большая российская энциклопедия

АВТОКЛА́В (от авто… и лат. clavis – запор, задвижка), герметичный аппарат, предназначенный для осуществления разнообразных процессов (обработки продукции, сырья, изделий и др. ) при нагревании и под давлением, превышающим атмосферное. В зависимости от сферы применения и назначения автоклавы различаются по конструкции, оборудованию, ёмкости аппарата, созданию температурного режима. Производятся самые разнообразные модели автоклавов для различных отраслей промышленности, однако по основным принципам функционирования они мало чем отличаются друг от друга.

Принцип работы

В автоклаве для повышения температуры и создания давления используется водяная среда, которой заполняется межстенное пространство (водопаровая камера). После выбора технологического (рабочего) цикла в рабочей камере автоклава создаётся предварительный фракционированный с периодическим прогревом вакуум, т. е. происходит эффективное удаление воздуха и конденсата в рабочей камере. При нагревании водяной пар поступает в камеру, повышая в ней давление и температуру в соответствии с заданными параметрами, и начинается фаза стерилизации. Повышенное давление в автоклаве компенсирует температурное расширение продукта. Такие условия позволяют ускорить реакцию, а также увеличить выход продукта. По окончании стерилизационной выдержки в камере автоклава сбрасывается давление и начинается этап вакуумной пульсирующей сушки изделий, а оставшаяся влага мгновенно испаряется при высокой температуре и отрицательном давлении.

В зависимости от характера работы автоклавы снабжаются внутренними, наружными или выносными теплообменниками, механическими, электромагнитными либо пневматическими перемешивающими устройствами, различными приборами для контроля режима температуры, давления, уровня жидкости и регулирования параметров. В промышленности используют автоклавы с водяным (вода в системе циркулирует при помощи насоса) и воздушным (остужение происходит при помощи струи холодного потока воздуха) охлаждением.

Управление циклом стерилизации, а также отображение параметров цикла осуществляется с помощью интерактивного электронного сенсорного экрана, расположенного на лицевой панели автоклава. С помощью расположенных на панели элементов управления (кнопки, плавные регуляторы и т. п.) оператор осуществляет выбор цикла, настройку параметров, а также имеет возможность переводить автоклав в режим ожидания.

Конструкция автоклава

Современные промышленные автоклавы являются сложными высокотехнологичными аппаратами, обладающими большой производительностью. По конструкции автоклавы бывают вертикальные, горизонтальные, вращающиеся, качающиеся и колонные. Автоклав имеет вид сосуда (камеры, цилиндра), который на время работы закрывается специально подогнанными сферичными крышками, обеспечивающими его полную герметичность, т. к. в нём происходит нагрев продукта под давлением до высоких температур.

В вертикальных автоклавах (характеризуются компактной конструкцией) водяная среда нагревается в основном при помощи специальных трубчатых электрических нагревателей (тэнов), расположенных внутри нижней части камеры автоклава. Такие автоклавы получили широкое распространение для использования в лабораторных условиях. В горизонтальных автоклавах (рис.) чаще используется газовый обогрев, который характеризуется минимальным временем нагрева и большей гибкостью эксплуатации. Такие автоклавы применяются, как правило, в промышленности для обработки композитных материалов. Это лучший вариант классического автоклава, так как имеет простой монтаж,  занимает небольшую площадь и не требует системы диатермического обогрева. Кроме этого, расходы на процесс термической обработки изделия у такого автоклава значительно ниже, чем при использовании электрического автоклава. Существуют модели горизонтального автоклава и со спиральным теплообменником, которые являются примером энергосберегающих технологий. Спиральный теплообменник позволяет работать с любым изделием, однако его стоимость значительно выше газового, кроме этого, он имеет и длительный срок окупаемости. Вращающиеся автоклавы применяют для работы с суспендированными (суспензированными, взвешенными) твёрдыми или кашицеобразными веществами (для выщелачивания минеральных концентратов разнообразных металлов и руд). Автоклав имеет вид герметичного сосуда со съёмной крышкой, которая прикреплена к корпусу при помощи уплотнительной прокладки и шпилек. Снаружи крышки монтируется запорный кран с многослойным фильтром. Качающиеся автоклавы позволяют выполнять перемешивание веществ в таких упаковках, для которых стерилизация в обычных автоклавах считается неприемлемой. Колонные автоклавы обычно используются для создания глинозёма из бокситов (позволяют снизить трудовые и временны́е затраты в процессе их получения).

Автоклавы изготовляют из высококачественных сталей, алюминия и других металлов, которые нередко покрывают химически стойкими материалами (эмалью, фторопластами). Корпус конструируют методом сваривания или склёпывания звеньев с выпуклыми днищами. В корпусе делают специальные отверстия (крышки), через которые удобно загружать материалы. Пар подаётся к перфорированной трубе через штуцер, а конденсат удаляется через спускной клапан. В электрических автоклавах система подачи нагретого пара отделена от рабочей камеры. Пар подаётся в камеру через патрубок от котелка, снабжённого электронагревательным элементом с регулятором степени нагрева. Чтобы избежать больших тепловых потерь, внешние поверхности автоклава покрыты тепловой изоляцией, что способствует интенсификации технологического процесса.

Конструкция и основные параметры промышленного автоклава разнообразны: ёмкость от нескольких десятков кубических сантиметров до кубометров; предназначаются для работы под давлением до 150 МПа (1500 кгс/см²) при температуре до 500 °C. Как правило, современные промышленные автоклавы в диаметре составляют от 1,2 м до 7,6 м, в длину – от 1,9 м до 40 м. При проведении в автоклаве физико-химических процессов используются давления до 300 МПа и температуры до нескольких тысяч градусов.

Применение автоклавов

Автоклавы применяют для научных исследований (лабораторные автоклавы), в медицине, биологии, металлургии, химической, резиновой, пищевой промышленности, при производстве стройматериалов.

Основная часть автоклавов, используемых в медицине и биологии, – герметически закрывающийся резервуар с двойными стенками, выдерживающими высокое давление. Если процесс стерилизации осуществляется без воздействия высокого давления, то используют термин стерилизатор либо сушильный шкаф. Медицинские автоклавы применяют для стерилизации хирургического перевязочного материала и инструментов, посуды и некоторых приборов для выращивания микроорганизмов, обеззараживания инфицированного материала, уничтожения культур болезнетворных микроорганизмов, при создании изделий из карбонового волокна, для придания им твёрдых форм и т. п. В межстенное пространство (водопаровая камера) заливается дистиллированная вода. При нагревании водяной пар поступает в стерилизационную камеру, повышая в ней давление и температуру (выше 100 °С).

В металлургии (гидрометаллургии, см. также Автоклавное выщелачивание) с помощью автоклавов выполняется очистка растворов металлов от примесей и процесс восстановления драгоценных и редкоземельных металлов после выщелачивания из подготовленных растворов. Объём аппарата может изменяться от десятков кубических миллиметров (лабораторные импульсные автоклавы) до нескольких сотен кубометров (горизонтальные автоклавы для окисления Ni-концентратов). Для агрессивных жидкостей используют автоклавы из нержавеющей стали, а также аппараты, футерованные коррозионно- и термостойкими покрытиями или плитками. Используют цилиндрические или сферические автоклавы, работающие при 260 °С и давлении 6 МПа, и автоклавные установки типа «труба в трубе» (во внешнюю трубу подают теплоноситель, во внутреннюю – нагреваемую смесь), работающие при температуре  менее 300 °С.

В химической промышленности автоклавы применяются при производстве гербицидов, органических полупродуктов и красителей, в процессах синтеза. Для проведения разнообразных химических реакций данный аппарат называют химическим реактором. В случае необходимости перемешивания продукта используются автоклавы с бессальниковыми мешалками и экранированным электродвигателем, не требующим уплотнения.

В резиновой промышленности автоклавы используются для вулканизации или отверждения многих резиновых или пластиковых изделий.

В пищевой промышленности автоклавы применяются для стерилизации, пастеризации продуктов (в т. ч. консервов), приготовления пищи и др. 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 (стеклянная, железная), но и в мягкой и полужёсткой упаковке.

Производство строительных материалов, в частности силикатных, базируется на гидротермальном синтезе гидросиликатов кальция, который осуществляется в реакторе-автоклаве в среде насыщенного водяного пара с давлением 0,8–3 МПа и температурой 175–200 °С. В данном производстве большой объём работ составляет процесс получения извести для сырьевой смеси. В технологический процесс производства извести входят следующие операции: добыча известкового камня в карьерах, дробление и сортировка его по фракциям, обжиг в шахтных вращающихся и других печах, дробление или помол комовой извести (получение негашёной извести). Получение сырьевой смеси осуществляется двумя способами: барабанным и силосным, которые отличаются друг от друга приготовлением известково-песчаной смеси.

В наши дни почти все элементы зданий и сооружений (панели, плиты перекрытий, элементы лестниц и др.) могут быть изготовлены из армированного силикатного бетона, который по своим свойствам почти не уступает железобетонным, а благодаря применению местных сырьевых материалов и промышленных отходов обходится на 15–20% дешевле, чем аналогичные железобетонные элементы на портландцементе. На современных автоклавных установках изготавливают  газобетон и пенобетон. Их широко применяют в строительстве коммерческих и жилых зданий разного назначения и этажности. Газобетон и пенобетон могут быть применены как для несущей конструкции, так и для межкомнатных перегородок и в качестве перемычек. Автоклавный метод изготовления газобетона и пенобетона является основным, так как в автоклаве создаются оптимальные условия для твердения смеси, а использование управляемого автоклавного процесса позволяет получить газобетон и пенобетон с заданными техническими характеристиками.

Так же изготавливают ячеистый бетон, силикатные блоки и панели, облицовочные, теплоизоляционные материалы и другие изделия. Автоклавы используются для изготовления плёночного триплекса. При использовании автоклавной технологии обеспечиваются улучшенные оптические характеристики стекла, повышается его влагостойкость и т. п. При производстве триплекса применяют туннельные или тупиковые автоклавы. Внешне они представляют собой трубу 3–6 м в диаметре и 15–20 м в длину, закрываемую крышкой с байонетными затворами (тупиковыми с одной стороны, туннельными 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.

Историческая справка

Прообразом современного автоклава был созданный Д. Папеном в 1680 медицинский аппарат для стерилизации (она проводилась при высокой температуре, но без давления выше атмосферного), т. н. стерилизатор или сушильный шкаф. В 1795 французский кондитер Ф. Аппер изобрёл способ сохранять съестные припасы. Он упаковывал продукты в специальную ёмкость и подвергал их кипению в обычной воде; таким образом получился первый автоклав для домашнего (бытового) применения. В 1879 француз Ш. Шамберлен создал уже настоящий автоклав, в котором создавалось нужное давление при повышении температурного режима. Изобретение получило распространение исключительно среди учёных-химиков и медиков, перед которыми остро стоял вопрос о стерилизации инструментов. 

Прототипом современного автоклава, применяемого в химической технологии, является аппарат, созданный В. Н. Ипатьевым в 1904. В строительстве способ изготовления силикатного (известково-песчаного) кирпича в автоклаве изобретён в Германии в 1880 учёным В. Михаэлисом. В России автоклавные устройства для производства известково-песочных блоков, фибролита, облицовочных плит появились в 1930-х гг. До 1950-х гг. единственным видом силикатных автоклавных изделий были силикатный кирпич и небольшие камни из ячеистого силикатного бетона. Однако благодаря работам российских учёных впервые в мире было создано производство крупноразмерных силикатобетонных автоклавных изделий для сборного строительства. Возможность образования в автоклаве камневидного изделия была установлена в конце 19 в., но массовое производство силикатных изделий, деталей и конструкций, особенно типа бетонов, было впервые организовано в нашей стране. Технология их изготовления механизирована и в значительной мере автоматизирована, что обеспечивает получение более дешёвой продукции по сравнению с цементными материалами и изделиями. Эффективные исследования в этом направлении выполнили П. И. Боженов, А. В. Волженский, П. П. Будников, Ю. М. Бутт и др. Было показано, что при автоклавной обработке образуются наиболее устойчивые низкооснóвные гидросиликаты.

В 1953 компания «Lagarde» разработала автоклав для применения в текстильной промышленности (с его помощью красили ткани). В 1988 появился автоклав для домашнего консервирования, который работал при помощи подключения в домашнюю электрическую сеть.

Автоклавные материалы

        материалы и изделия автоклавного твердения, строительные материалы и изделия, получаемые из смеси извести и кварцевого песка и твердеющие при повышенной температуре и давлении. В процессе изготовления А. м. подвергаются термической обработке («запариванию») в автоклавах при t 175—200°С насыщенным водяным паром под давлением 0,9—1,6 Мн/м² (9—16 кгс/см²) в течение 8—16 ч. В результате физико-химического взаимодействия компонентов (извести, песка и воды) образуются гидросиликаты кальция, обусловливающие твердение и монолитность материала. Способ изготовления автоклавного силикатного кирпича из смеси (по массе) извести (8—10% ) и кварцевого песка (90—92% ) впервые был предложен немецким учёным В. Михаэлисом в 1880.

         В России изготовление силикатного кирпича началось в конце 19 в. В начале 30-х гг. в СССР было освоено производство автоклавных стеновых известково-песчаных и известково-шлакопесчаных камней и блоков (сплошных и пустотелых), известково-трепельного фибролита, облицовочных плит и других изделий. В эти же годы разработана технология и организовано производство бетонных камней на основе портландцемента (чем положено начало использованию цемента в производстве А. м.), а также ячеистого бетона из смеси молотой негашёной извести, молотого кварцевого песка и пено- или газообразователей (в виде т. н. пеносиликата и газосиликата) и изделий из них с объёмной массой от 400 до 1200 кг/м³ и более. В 50-е годы в СССР была разработана технология изготовления крупноразмерных силикатобетонных изделий автоклавного твердения с пределом прочности при сжатии до 50 Мн/м²(500 кгс/см²) и более; такие изделия по своим свойствам равноценны железобетонным, а себестоимость их на 10—20% ниже. Эта работа удостоена Ленинской премии (1962). Советскими учёными открыта также возможность замены извести и портландцемента в производстве автоклавных изделий молотыми шлаками (металлургическими, топливными и др.), нефелиновым шламом и некоторыми золами (содержащими до 20—50% окиси кальция в свободном виде, а также в виде силикатов и алюминатов, способных к гидратации (См. Гидратация) при термообработке в автоклавах). На основе автоклавной обработки в СССР организовано массовое производство крупноразмерных элементов (стеновых блоков и панелей) из тяжёлого, лёгкого и ячеистого бетонов с объёмной массой от 300—500 до 2000—2400 кг/м³, теплоизоляционных, облицовочных и других материалов и изделий.

         А. В. Волженский.

Поделитесь на страничке

Автоклавное формование изделий из полимерных композиционных материалов

Процесс производства деталей автоклавным методом проходит при высоком давлении и температуре, что позволяет получить изделия высокой прочности.

Основное развитие автоклавная технология получила благодаря использованию конструкций из углепластика в аэрокосмическом секторе и авиастроении, за счет низкого веса и высоких физико-механических свойств конечных изделий. Предварительно раскроенный препрег или многослойный пакет из препрега на основе углеродных волокон укладывают в форму, к которой при помощи термостойкого герметизирующего жгута крепят в вакуумный мешок. За счет использования вакуумного насоса в вакуумном мешке создается разряжение и удаление воздушных включений из ламината. Далее, изделие на специальной тележке, перемещающейся по рельсам, загружается в автоклав. Не отключая вакуум, в автоклаве создают избыточное давление и нагрев до температуры отверждения препрега. Использование вакуумного насоса позволяет свести пористость ламината к минимуму, что гарантирует высокое качество конечного изделия. Использование автоклавной технологии позволяет производить крупногабаритные изделия, к которым применяются самые высокие требования по качеству.

Можно отметить следующие характерные особенности метода автоклавного формования: 1) возможность получения изделий равномерной толщины; 2) возможность формования крупногабаритных изделий; 3) высокое качество поверхности изделий; 4) при использовании вакуумного мешка получаются высококачественные изделия с низкой пористостью

Данный метод малопригоден для крупносерийного производства и находит большее применение в производстве небольших партий высококачественных изделий. Минусом автоклавного метода является высокая стоимость самого автоклава, а также наличие ручного труда, что требует высокой квалификации персонала. Перспектива снижения стоимости процесса (соответственно и изделий) связана с механизацией и автоматизацией ряда операций, сокращением благодаря этому трудовых затрат и подбором лучших материалов для вакуумных мешков. Исследуется возможность применения для этого метода термостойких и долговечных мешков из силиконового каучука, которые можно использовать многократно. В частности, важно выбирать температуру и давление с учетом характеристик процесса отверждения, так как эти параметры оказывают значительное влияние на свойства формуемого изделия.

Информация по оборудованию в разделе автоклавное оборудование  >>>

Автоклав: стерилизация оборудования и материалов

Последнее обновление: 13 октября 2020 г., 14:45:55 PDT

Следуйте этим инструкциям по автоклавированию при стерилизации оборудования и исследовательских материалов.

Все инфекционные материалы и все зараженное оборудование или аппаратура должны быть обеззаражены перед тем, как их мыть, хранить или выбрасывать. Автоклавирование — предпочтительный метод.

Для эффективной передачи тепла пар должен вымывать воздух из камеры автоклава.Если сливной экран забит мусором, на дне автоклава может образоваться слой воздуха, который помешает нормальной работе.

• Перед использованием автоклава проверьте сливную сетку в нижней части камеры. Вычистите весь мусор.

• Посуда:
  • Неплотно закрывайте бутылки из пирекса — пустые или наполненные — для предотвращения взрыва из-за расширения.
  • Накройте бутылки, которые не сделаны из безопасного стекла (например, не Pyrex), алюминиевой фольгой.
• Жидкости: Заполняйте емкости только наполовину.
• Комбинированные загрузки: Не смешивайте сильно окисляющие вещества (например, сухие гипохлориты) с органическими материалами (такими как бумага, ткань или масло).

• Ванны из полипропилена или нержавеющей стали обычно используются для вторичной изоляции.
• Убедитесь, что ваш пластиковый контейнер пригоден для автоклавирования. Не все пластмассы можно автоклавировать. Типы пластика можно определить по инициалам, нанесенным на дно контейнера.
  • Использование:
    • Полипропилен (ПП, рецикл # 5)
    • Поликарбонат (ПК, номер переработки не назначен)
  • Не использовать:
    • Полиэтилен (ПЭ, рецикл №1)
    • Полиэтилен высокой плотности (HDPE, рецикл №2)
  • Если вы не уверены насчет нового контейнера, поместите его в первый раз в контейнер, пригодный для автоклавирования.
• Выберите для автоклава емкость с самыми низкими сторонами и максимально широким диаметром.
• Оставляйте пространство между предметами для циркуляции пара.

Перед тем, как выбрать цикл, убедитесь, что дверца закрыта.

• Для жидкостей всегда выбирайте жидкостный цикл или цикл «медленного отвода».
• Уточните у руководителя лаборатории, какой цикл рекомендуется для стерилизации сухих товаров или оборудования.
• Описание двух основных циклов автоклава см. В разделе «Обзор автоклава».

Настоящее руководство содержит рекомендуемое время стерилизации. Всегда следуйте письменным рабочим процедурам вашей лаборатории.

• Неопасные сухие товары: 30 минут стерилизации плюс 20 минут сушки.Возможно, потребуется увеличить время высыхания закрытых предметов, например наконечников для пипеток или бутылочек с крышками.
• Жидкости (добавьте 10–20 минут для переполненных предметов):
  • Менее 500 миллилитров (мл): 30 минут
  • 500 мл — 1 литр: 40 минут
  • 2–4 литра: 55 минут
  • Более 4 литров: 60 минут

  Дайте жидкости постоять не менее 10 минут после завершения цикла, прежде чем открывать дверцу.

• Примечание: Автоклавирование новой стеклянной посуды в течение 90 минут частично закаляет ее, повышая ее прочность.

Нажмите кнопку «Пуск» на панели управления, чтобы запустить цикл.

Каждая машина должна иметь журнал автоклава (PDF) (Word), где оператор записывает дату и другие данные.

• Заполните журнал , пока автоклав «заряжается» или запускается.

• Использовать средства индивидуальной защиты:
  • Лабораторный халат
  • Защита глаз
  • Туфли с закрытым носком
  • Термостойкие перчатки для снятия предметов, особенно горячей стеклянной посуды
• Дождитесь, пока манометр не опустится до нуля и оставшееся нулевое время откроет дверцу.
• Никогда не открывайте автоклав для «медленного выпуска» до завершения цикла.Перегретые жидкости могут выкипеть и повредить автоклав и оператора.
• Осторожно откройте дверь. Встаньте за дверь и медленно откройте ее. Прежде чем попасть внутрь, дайте возможность выйти пару.
• Дайте жидкостям постоять еще 10–20 минут после открытия автоклава, чтобы избежать любого движения, которое может вызвать их кипение. Осторожно снимайте предметы.

За дополнительной информацией обращайтесь в EH&S Biosafety.
Если автоклав не работает должным образом, свяжитесь с отделом обслуживания по телефону (858) 534-2930.

Использование в автоклаве

Химические индикаторы

Индикаторы ленты

Ленточные индикаторы представляют собой бумажную ленту на липкой основе с термочувствительной химической индикаторной маркировкой. Индикаторы ленты меняют цвет или отображают диагональные полосы, слова «стерильный» или «автоклавированный» при воздействии температуры 121 ° C.Ленточные индикаторы обычно размещаются на внешней стороне загрузки отходов. Если термочувствительная лента не показывает, что в процессе стерилизации была достигнута температура не менее 121 ° C, загрузка не считается обеззараженной. Если индикаторы ленты выходят из строя при двух последовательных загрузках, сообщите об этом начальнику отдела безопасности.

Ленточные индикаторы не предназначены и не предназначены для доказательства того, что организмы действительно были убиты. Они указывают на то, что в автоклаве была достигнута температура 121 ° C.EHS рекомендует НЕ использовать автоклавную ленту как единственный индикатор дезактивации или стерилизации.

Встроенные химические индикаторные полоски

Встроенные химические индикаторные полоски обеспечивают ограниченную проверку температуры и времени, отображая изменение цвета после воздействия нормальной рабочей температуры автоклава 121ºC в течение нескольких минут. Индикаторы химического изменения цвета могут быть помещены в загрузку отходов. Если химические индикаторы не работают при двух последовательных загрузках, сообщите об этом начальнику отдела безопасности.

Биологические индикаторы

Флаконы с биологическими индикаторами содержат споры B. stearothermophilus , микроорганизма, который инактивируется при воздействии насыщенного пара при 121,1 ^o ° C в течение минимум 20 минут. Автоклавы, используемые для обработки биологических отходов, будут оцениваться с помощью биологического индикатора EHS ежеквартально.

Процедура

• EHS будет координировать биологические валидационные испытания с персоналом лаборатории.

• Индикаторы будут инкубироваться EHS в течение 24 часов при 60 ° C с контролем, который поддерживается при комнатной температуре.

Результаты

• Если автоклавированный индикатор показывает рост, проверка не удалась и будет повторена.
• Если второй индикатор проверки не работает, EHS уведомит об этом начальника отдела безопасности и запросит обслуживание автоклава. Автоклав не следует использовать до тех пор, пока не будет проведено обслуживание и не пройден валидационный тест.
• Результаты проверочных испытаний отправляются сотрудниками EHS по электронной почте в соответствующие лаборатории и начальнику отдела безопасности.
• EHS ведет документацию по всем валидационным испытаниям.

Бухгалтерский учет:

Журнал автоклава:

Персонал лаборатории должен вести журнал автоклава, содержащий следующие данные:

• Дата, время и имя оператора

• Контактная информация: Лаборатория, номер кабинета, телефон
• Тип стерилизуемого материала / цикл
• Температура, давление и продолжительность стерилизации загрузки.

Результаты тестирования биологических индикаторов

• EHS сохраняет все результаты испытаний биологических индикаторов.

Материалы для автоклавов | Статья о материалах для автоклавов в The Free Dictionary

конструкционные материалы и изделия, которые получают из смеси извести и кварцевого песка и затвердевают при повышенных температурах и давлениях.

В процессе изготовления автоклавные материалы подвергаются термообработке («пропариванию») в автоклавах при 175–200 ° C с использованием насыщенного пара при температуре 0 ° C. 9–1,6 МН / м ² давление (9–16 кгс / см ² ) в течение 8–16 часов. В результате физического и химического взаимодействия компонентов — извести, песка и воды — образуются гидросиликаты кальция, которые заставляют материалы затвердевать и образовывать монолитное тело. Метод изготовления автоклавного силикатного кирпича из смеси извести (8–10% по массе) и кварцевого песка (90–92% по массе) был впервые предложен немецким ученым В. Михаэлисом в 1880 году.

Производство силикатного кирпича началось в конце 19 века.Производство известняковых и известково-песчаниковых блоков и камней для автоклавной кладки (как сплошных, так и пустотелых), облицовочных плит из известняка-триполи-фибролита и других изделий началось в СССР в 30-е годы прошлого века. В те годы была разработана технология изготовления и организовано производство бетонных блоков на основе портландцемента, что положило начало использованию цемента в производстве автоклавных материалов, а также производство ячеистого бетона из смеси измельченной негашеной извести. , молотый кварцевый песок, а также пенообразователи и газификаторы (в виде пеносиликата и газифицированного силиката) и изделия из них насыпной плотностью от 400 до 1200 кгс / м ³ и выше.В 1950-х годах в СССР была разработана технология изготовления крупнозернистых крупногабаритных изделий из кварцевого бетона автоклавного твердения с прочностью на сжатие до 50 МН / м ² (500 кгс / см ² ) и выше; по своим свойствам эти изделия эквивалентны железобетонным изделиям, а их себестоимость ниже на 10–20%. Эта работа была удостоена Ленинской премии в 1962 году. Советские ученые также обнаружили возможность замены извести и портландцемента при производстве продуктов автоклавной вулканизации измельченным шлаком (металлургические шлаки, топливные шлаки и т. Д.), Нефелиновыми шламами и некоторыми другими веществами. зола, содержащая от 20 до 50 процентов оксида кальция в свободной форме, а также в форме силикатов и алюминатов, подверженных гидратации при термообработке в автоклавах. Обширное производство крупногабаритных изделий (стеновых блоков и панелей) из тяжелых, легких и ячеистых бетонов насыпной массой от 300–500 до 2 000–2400 кг / м ³ , теплоизоляционных материалов, облицовочных материалов и других подобных изделий и материалы были организованы на основе автоклавной обработки в СССР.

Большая Советская Энциклопедия, 3-е издание (1970-1979). © 2010 The Gale Group, Inc. Все права защищены.

Как работает автоклав?

Реклама

Криса Вудфорда.Последнее изменение: 24 июня 2020 г.

Радуйтесь, радуйтесь, что ваши глаза не так сильны, как
электронные микроскопы. Если бы они были, вы бы увидели мир вокруг себя
ползать со всевозможными жуткими ошибками. Какой мерзкой и мерзкой могла бы казаться жизнь! Так же хорошо, что мы
есть автоклавы: машины для стерилизации вещей
и держать их свободными от микробов. Они немного похожи на гигантское давление
плиты, использующие силу пара для уничтожения микробов, которые могут
выдержать простую стирку или протирание горячей водой с моющими средствами. Они просты в использовании, подходят для оптовой стерилизации (большое количество оборудования), а поскольку в них используется пар,
относительно экономичны в эксплуатации. Давайте подробнее разберемся, что это такое и как они работают!

Фото: Заглядывает в открытую дверь большого автоклава. Обратите внимание на уплотнительную прокладку на дверце, которая удерживает пар внутри, а манометры сверху. Фото Кэрол М. Хайсмит любезно предоставлено Коллекцией фотографий Джорджа Ф. Ландеггера из Алабамы в Америке Кэрол М. Хайсмит, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.

Для чего нужен автоклав?

Фото: Тестирование автоклава для стерилизации паром перед использованием. Это Hanshin HS-4085G с микропроцессорным управлением, который может стерилизовать грузы объемом до 85,6 л (22,6 галлона) при температуре до 135 ° C (275 ° F).
Фото Роаделла Хикмана любезно предоставлено ВМС США.

Хотя автоклавы используются во многих важных научных и промышленных целях, о которых мы поговорим позже, основное внимание в этой статье будет уделено тому, как эти удобные машины используются для стерилизации .

Вы, наверное, слышали о скороварках? Они были в моде, пока микроволновые печи не стали популярными в 1980-х годах. Они похожи на кастрюли большого размера с плотно закрывающимися крышками, и когда вы наполняете их водой, они производят много пара под высоким давлением, который готовит пищу быстрее (если вы хотите узнать больше, см. Рамку на внизу этой страницы). Автоклавы работают аналогичным образом, но обычно они используются
в более экстремальной форме приготовления: чтобы уничтожить насекомых и микробы
вещи с паром достаточно долго, чтобы их стерилизовать.Дополнительный
давление в автоклаве означает, что вода закипает при температуре выше
его нормальная температура кипения — примерно на 20 ° C выше — поэтому он выдерживает и
переносит больше тепла и более эффективно убивает микробы. Продолжительный взрыв высокого давления
пар намного эффективнее проникает в предметы и стерилизует их
чем быстрая стирка или протирание в обычной горячей воде с дезинфицирующим средством.
Согласно одному недавнему обзору ученых из Новой Зеландии: «Стерилизация паром (автоклавирование) является наиболее широко используемым методом стерилизации и считается наиболее надежным и экономичным методом стерилизации медицинских изделий. «

Почему в автоклаве важно давление?

Давление — это способ действия силы на поверхность. Если вы качаете воздух
в шину велосипеда, энергичные молекулы газа
носиться внутри, сталкиваясь со стенками шины и давя наружу. Шина остается
упругий и надутый, потому что молекулы воздуха толкают его внутренние стенки с такой же силой
(или большая) сила, чем молекулы воздуха снаружи, толкают внешние стены. Если вы нагреете
покрышка, вы даете молекулам воздуха больше энергии.Они быстрее носятся,
чаще сталкиваются с резиновыми стенками шины и
больше силы. Шина кажется более накачанной или, если вам не повезло,
всплески!

В физике мы говорим, что давление на поверхность — это сила
давление на него, разделенное на площадь, на которую действует сила:

Давление = Сила / Площадь

Это простое уравнение говорит вам, что если вы приложите заданную силу к половине площади, вы удвоите давление. Приложите силу к удвоенной площади, и вы уменьшите давление вдвое.

Фото: Кнопки для рисования используют науку давления. Разница в площади между
голова, которую вы толкаете, и острый конец, входящий в стену, эффективно увеличивают силу толчка.

Очень полезно знать о давлении в повседневной жизни. Предположим
вы хотите повесить плакат на стене спальни. Если вы этого не сделаете
есть молоток, вам будет намного проще использовать канцелярские кнопки (канцелярские кнопки), чем
гвозди. У канцелярской кнопки огромная плоская головка соединена с очень тонкой
булавка с острым концом.Когда вы нажимаете на плоскую головку, вы наносите
определенное количество силы на довольно большую площадь. Сила
передается прямо через штифт на наконечник, где теперь действует на
площадь металла может быть в 100 раз меньше. Так что давление на
наконечник фактически в 100 раз больше — и поэтому штифт входит
твоя стена так легко. Снегоступы и тракторные шины используют абсолютно одинаковые
принцип только наоборот. Они распределяют вес (силу тяжести) на большую площадь, чтобы
не позволяйте своему телу (или машине) погрузиться в мягкий грунт.

Как давление и температура влияют на кипение

Предположим, у вас есть кастрюля, полная картофеля, который вы хотите
готовить. Вы наполняете кастрюлю водой, ставите на горячую плиту и ждете
чтобы вода закипела. Теперь вы, наверное, думаете, что вода закипит
«когда достаточно жарко» — и это правда, но только наполовину.
Вода закипает, когда большинство содержащихся в ней молекул
достаточно энергии, чтобы выйти из жидкости и образовать водяной пар (пар) над ней.
Чем горячее вода, тем более энергичны молекулы и тем легче им ускользнуть.Таким образом, температура играет важную роль в закипании.

Но давление тоже важно. Чем выше давление воздуха
над водой молекулам труднее вырваться на свободу;
чем ниже давление, тем легче.
Если вы когда-нибудь пробовали заварить чашку чая на горе с
портативная походная печь, вы знаете, что вода закипает при более низком
температура на большой высоте. Это потому, что давление воздуха падает
выше вы идете. На вершине Эвереста давление воздуха около
треть того, что было бы на уровне моря, поэтому вода кипит примерно при
70 ° C или 158 ° F (узнайте, почему, в этой публикации на форуме MadSci). Чай с вершины горы имеет отвратительный вкус, потому что вода кипит
при слишком низкой температуре: хоть он и кипит,
вода слишком холодная, чтобы как следует «сварить» заварку.

Узнайте больше о давлении, температуре и поведении молекул при кипении жидкости.

Как работает автоклав?

Фото: Закрытие дверцы типичного лабораторного автоклава. Обратите внимание на большую ручку справа.
используется для полной герметизации двери. Также обратите внимание на циферблаты с правой стороны.
которые указывают температуру и давление.Фото PHAA Sarna любезно предоставлено ВМС США.

Автоклав — это просто большой стальной сосуд, проходящий через
какой пар или другой газ используется для стерилизации вещей,
экспериментирует или проводят производственные процессы. Обычно камеры в автоклавах
имеют цилиндрическую форму, потому что цилиндры лучше выдерживают
крайнее давление, чем коробки, края которых становятся точками
слабость, которая может сломаться. Высокое давление делает
они самоуплотняющиеся (слова «авто» и «клава» означают
автоматическая блокировка), хотя по соображениям безопасности большинство из них также закрывается вручную от
за пределами.Как на скороварке, предохранительный клапан
гарантирует, что давление пара не может подняться до опасного уровня.

Как пользоваться автоклавом?

Изображение: Как работает автоклав (упрощенно): (1) Пар проходит через трубу внизу и вокруг закрытой рубашки, окружающей основную камеру (2), прежде чем попасть в саму камеру (3). Пар стерилизует все, что было помещено внутрь (в данном случае три синих бочки) (4), прежде чем выйти через выхлопную трубу внизу (5).Герметичный дверной замок и прокладка (6) надежно удерживают пар внутри. Предохранительный клапан (7), аналогичный тем, что установлен на скороварке, выскочит, если давление станет слишком высоким.

После герметизации камеры из нее удаляется весь воздух.
простым вакуумным насосом (в конструкции, называемой
предварительный вакуум) или путем откачки
в паре, чтобы вытеснить воздух (альтернативный вариант, называемый
гравитационное смещение). Далее через камеру прокачивается пар с
более высокое давление, чем нормальное атмосферное давление, поэтому оно достигает температуры около
121–140 ° C (250–284 ° F).После достижения требуемой температуры
срабатывает термостат и запускает таймер. Подача пара продолжается.
минимум около 3 минут и максимум около 15-20 минут
(более высокие температуры означают более короткое время) — обычно достаточно долго, чтобы
убивают большинство микроорганизмов. Точное время стерилизации зависит от
множество факторов, включая вероятный уровень загрязнения
автоклавированные предметы (грязные предметы, о которых известно, что они
требуется больше времени для стерилизации, потому что они содержат больше микробов) и как
автоклав загружен (если пар может циркулировать более свободно,
автоклавирование будет быстрее и эффективнее).

Автоклавирование немного похоже на приготовление пищи, но это не только наблюдение.
от температуры и времени, давление тоже имеет значение!
Безопасность превыше всего. Поскольку вы используете высокое давление,
высокотемпературный пар, будьте особенно осторожны при
открыть автоклав, чтобы не происходило внезапного сброса давления,
может вызвать опасный паровой взрыв.

Автоклавы промышленные и научные

Фото: Автоклавирование в научных целях: инженеры ВМС США загружают в автоклав кусок алюминия для нагрева и приклеивают к нему композитный пластырь.Фото Джонатана Л. Корреа любезно предоставлено ВМС США.

Artwork: Простой промышленный автоклав начала 20 века, предназначенный для производства различных промышленных химикатов с использованием кислот. По сути, это усиленный кислотостойкий кухонный сосуд (синий) со съемной завинчивающейся крышкой (оранжевый). Вы можете добавить химические ингредиенты через меньшее резьбовое входное отверстие (зеленое) и перемешать их с помощью мешалки с шестеренчатым приводом (красная). Это больше похоже на современную скороварку, чем на автоклав.Из патента США 1426920: Автоклав Оливер Слипер, 22 августа 1922 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Автоклавы, наиболее известные как стерилизаторы, также могут использоваться для
проводить всевозможные промышленные процессы и научные эксперименты, которые лучше всего работают при высоких температурах
и давления. В отличие от стерилизующих автоклавов, в которых обычно циркулирует пар, промышленные и научные автоклавы
могут распространять другие газы, чтобы стимулировать определенные химические реакции.Промышленные автоклавы часто используются для «отверждения» материалов (нагревания для стимулирования образования длинноцепочечных полимерных молекул). Например:

• Резина может быть вулканизирована (нагрета, закалена и закалена серой) в автоклаве.
• Нейлон (пластик) может быть получен путем «варки» концентрированного раствора соли в автоклаве для стимулирования так называемой конденсационной полимеризации.
• Полиэтилен (полиэтилен, другой пластик) можно производить путем циркуляции воздуха или органических пероксидов через автоклав для полимеризации этилена.
• Материалы для самолетов, изготовленные из композитов, также обычно отверждаются в больших промышленных автоклавах.
  (хотя различные альтернативные процессы, в том числе микроволновое отверждение и производство вне автоклава, становятся все более популярными).

В некоторых автоклавах сочетаются элементы как стерилизации, так и промышленного производства. Например, пробки для бутылок из натуральной пробки (деревянные) необходимо прокипятить и простерилизовать, прежде чем они станут пригодными для использования. Традиционно это делалось в больших резервуарах для воды; теперь это гораздо более вероятно, будет сделано в больших масштабах в промышленных автоклавах с компьютерным управлением.

Кто изобрел автоклавы?

Фото: Автоклав для научных исследований: осмотр кристалла, выращенного в условиях микрогравитации, внутри цилиндрического автоклава. Этот научный эксперимент был проведен на борту космического корабля «Шаттл» в октябре 1995 года. Фотография любезно предоставлена ​​Центром космических полетов NASA Marshall (NASA-MSFC).

• Древние греки стерилизовали медицинские инструменты кипятком.
• 1679: французский инженер Дени Папен (1647–1712) изобретает
  пароварка — важный шаг в развитии
  Паровые двигатели.
• 1860-е: французский биолог Луи Пастер (1822–1895) помогает
  подтвердить микробную теорию болезни. Он понимает, что греющие вещи
  убивать микробы может предотвратить болезни и продлить срок службы пищевых продуктов
  (что привело его к изобретению пастеризации).
• 1879: сотрудник Пастера Чарльз Чемберленд (1851–1908)
  изобретает современный автоклав. Похоже на скороварку, с крышкой.
  сверху плотно заклеен зажимами.
• 1881: микробиолог.
  Роберт Кох и другие критикуют паровой метод Чемберленда, который, по их мнению, может повредить лабораторное оборудование, и вместо этого разрабатывают альтернативный стерилизатор без давления.В конечном итоге это превращается в машину, называемую
  Автоклав Коха.
• 1889: немецкий врач
  Курт Шиммельбуш опирается на
  работа Чемберленда и Коха по производству стерилизатора барабанного типа, известного как автоклав Шиммельбуш (стерилизационный барабан).

В чем разница между автоклавом и скороваркой?

Хотите приготовить ужин за меньшее время? Вы могли бы использовать
микроволновая печь, чтобы поразить его энергичными волнами. Но еще один популярный
решение — запечатать его в скороварке: своего рода кастрюле, которая
готовит продукты быстрее, кипятя их при более высокой температуре, чем
обычный.Хотя некоторые считают скороварки устаревшими, они по-прежнему являются удобным и экономичным способом приготовления.
еда. Основная концепция — использование давления для достижения более высокой температуры — та же
как в автоклаве.

Фото: Скороварка в действии. Обратите внимание на клапан наверху, через который выходит пар, и на двойную ручку, используемую для запирания крышки. Фото Джорджа Данора, Управление военного управления США, любезно предоставлено Библиотекой Конгресса США.

Мы уже видели, что высокое давление повышает температуру кипения воды. Предположим, мы могли бы как-то устроить так, чтобы воздух над нашим
кастрюля находилась под гораздо более высоким давлением, чем обычно. Что
заставит воду закипеть при значительно более высокой температуре,
благодаря чему картофель готовится быстрее.

Это основная идея скороварок. Скороварка
представляет собой большую стальную кастрюлю с плотно закрывающейся крышкой. Внешний край
крышка имеет толстый круг из резины, называемый прокладкой, которая подходит
между нижней частью крышки и верхней частью сковороды, чтобы
герметичное уплотнение.

Когда вы наполняете кастрюлю водой и ставите ее на
плита, вода нагревается, и некоторые из ее молекул улетучиваются, образуя
пар над ним. С обычной кастрюлей пар просто улетучится.
на кухню и исчезни. Но с скороваркой
прокладка и крышка предотвращают выход пара, поэтому давление скоро возрастет.
Хотя вода внутри кастрюли закипает, чем выше давление, тем выше она.
температуры, чем обычно, что позволяет приготовить пищу быстрее. Специальный
клапан в верхней части крышки позволяет выходить небольшому количеству пара,
поддерживая давление выше обычного, но не настолько, чтобы
плита взрывается.Если давление внутри поддона становится слишком сильным, клапан выскакивает, быстро понижая давление до безопасного уровня.

Узнать больше

На сайте

Книги

Статьи

Популярное

• Внутри аэрокосмической фабрики будущего от Джона Экселла. Инженер, 17 июня 2014 года. Автоклавы играют важную роль в производстве самолетов, но, возможно, не будут так долго работать.
• Солнечная энергия: альтернативное устройство для стерилизации хирургических инструментов в сельской местности Дональд Г.Макнил младший. The New York Times. 12 ноября 2012 г. Автоклавы на солнечных батареях могут принести огромную пользу сельским районам Африки.
• Геометрия | Автоклав на острове Эллис: The New York Times, 9 апреля 2008 г. Захватывающий фотографический взгляд на то, как автоклав стерилизовал вещи больных, потенциальных иммигрантов.
• Мгновенный пар может изгнать MRSA: BBC News, 29 июля 2007 г. Перегретый пар из ручного «пистолета» может быть альтернативой автоклавированию.
• Микроб побил температурный рекорд Хелен Бриггс. BBC News, 15 августа 2003 г. Почему микроб из океанов может выдержать автоклавирование при высокой температуре.
• Медицинская стерилизация «может распространить CJD»: BBC News, 10 февраля 1999 г. Исследователи сомневаются, достаточно ли простого автоклавирования для уничтожения прионов (белков), вызывающих болезнь Крейтцфельдта-Якоба.

Научные журналы

Патенты

Чтобы получить более подробные технические сведения, попробуйте этот небольшой набор из множества запатентованных конструкций автоклавов:

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2008, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Поделиться страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.(2008/2020) Автоклавы. Получено с https://www.explainthatstuff.com/autoclaves.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Производство> Дизайн автоклава — NetComposites

Повышение эффективности термореактивных композиционных материалов требует, помимо прочего, увеличения соотношения волокна и смолы и удаления всех воздушных пустот. Этого можно достичь, подвергая материал повышенному давлению и температуре.Как описано в разделе вакуумного мешка, некоторое давление может быть оказано путем приложения вакуума к запечатанному пакету, содержащему слой смолы / волокна. Однако для достижения трехмерного равномерного давления более 1 бара требуется дополнительное внешнее давление. Самый управляемый метод достижения этого для бесконечного множества различных форм и размеров — это подача сжатого газа в сосуд высокого давления, содержащий композитный слой. На практике это достигается в автоклаве.

Автоклавы

— краткая история

Автоклавы

используются в промышленности уже много десятилетий. По мере развития технологий развивалась и конструкция автоклавов, сначала от простых клепаных емкостей с паровым обогревом до емкостей, изготовленных с использованием новейших технологий сварки с высокотехнологичными компьютеризированными системами управления.

Отрасли, в которых используются автоклавы, также развивались с годами. Первоначально использовавшиеся в текстильной, деревообрабатывающей, пищевой, стерилизационной и резиновой промышленности, автоклавы теперь являются незаменимыми изделиями в передовых композитах и ​​отраслях литья по выплавляемым моделям.

Для использования в производстве современных композитных материалов автоклав с горячей атмосферой должен соответствовать следующим критериям:

• Нарушение безопасности, системы безопасности
• Обеспечение необходимой внутренней среды (например, тепла и давления)
• Программируемый контроль температуры и равномерное распределение температуры
• Программируемое регулирование давления
• Компьютеризированное управление процессом, мониторинг и регистрация данных
• Достигните требуемая внутренняя среда (т.е.тепла и давления)

Системы безопасности

Безопасность имеет первостепенное значение при работе с автоклавами. Как правило, они расположены в зоне присутствия персонала. Чтобы представить это в перспективе, стоять перед автоклавом диаметром 1 м с давлением всего 0,5 бар (типичное рабочее давление составляет 5-7 бар) — все равно что стоять под 4-тонным грузом.

Управление здравоохранения и безопасности Великобритании подготовило инструкцию PM73 «Безопасность в автоклавах», чтобы устройства безопасности были установлены на:

• Убедитесь, что в автоклаве невозможно создать давление, пока дверца не будет полностью заблокирована.
• Убедитесь, что дверца автоклава не может быть открыта до тех пор, пока давление не будет безопасно сброшено.
• Предупредите оператора об остаточном давлении перед открытием дверцы.
• Не допускайте открытия автоклава. сильно из-за остаточного низкого давления
• Не позволять дверце открываться до тех пор, пока атмосфера и температура не достигнут безопасного уровня

Из-за критического характера этих устройств все они должны быть спроектированы таким образом, чтобы обеспечить безопасность.Они могут иметь механическую или электрическую конструкцию, но любые электрические устройства должны подвергаться «двойному перекрестному контролю».

Контроль температуры

Контроль температуры имеет решающее значение, когда речь идет о системах смол, и возможность достижения однородной температуры внутри автоклава в пределах жестких допусков, предусмотренных аэрокосмической промышленностью, имеет первостепенное значение. Производители автоклавов используют для этого несколько систем, которые делятся на две основные категории: системы прямого и косвенного нагрева. В системах косвенного нагрева источник тепла находится вне автоклава, а тепло передается в рабочую зону с помощью теплообменника. В системах прямого нагрева источник тепла находится внутри автоклава, и их цель — максимизировать передачу тепла от элементов к среде, находящейся под давлением.

Доступны системы с электрическим и газовым обогревом. На выбор системы отопления влияют различные факторы, такие как управляемость, чистота, эффективность, требования к техническому обслуживанию и эксплуатационные расходы.При рассмотрении эксплуатационных расходов важно оценить систему в целом.

Системы управления

предназначены для управления температурными стратегиями цикла отверждения в соответствии с желаемыми критериями. Температурные профили обычно состоят из серии градиентов нагрева, выдержки и охлаждения. На графике ниже показан типичный температурный профиль.

Контроль наддува

Системы автоклавов

предназначены для того, чтобы пользователь мог устанавливать условия внутреннего давления на требуемый уровень в любое время в течение цикла отверждения. Как и в случае с контролем температуры, это обычно принимает форму серии градиентов повышения давления, выдержек и градиентов сброса давления. Точное управление достигается за счет использования регулирующих клапанов на впускных и выпускных трубопроводах автоклава.

Безопасность имеет первостепенное значение при работе с системами под давлением. Строгие коды проектирования (например, PD5500, ASME) указаны для обеспечения необходимых запасов безопасности. Все новые автоклавы проходят гидроиспытания, в них создается давление воды в сосуде до 1.5-кратное максимальное рабочее давление до получения сертификата для использования. В дополнение к этому все сосуды оснащены предохранительным клапаном, который обычно устанавливается на 10% выше установленного максимального рабочего давления, которое будет сбрасываться в случае перегрузки по давлению. Этот предохранительный клапан представляет собой механическое устройство, позволяющее избежать опасной ситуации даже в случае выхода из строя устройств электронной системы управления.

Контроль вакуума

Композитный пакет в мешках поступает в автоклав с уже созданным вакуумом.Затем мешок подключается к вакуумной системе автоклава с помощью гибких шлангокабелей, установленных внутри автоклава. Во время цикла отверждения контролируется уровень вакуума в каждом компоненте, помещенном в мешки, и в случае возникновения утечки или разрыва мешка с дефектом автоматически изолируется от остальной части вакуумной системы, что предотвращает попадание положительного давления в другие мешки через общий многообразие. В процессе отверждения внутри пакета образуются летучие вещества. Они отводятся вакуумной системой и отфильтровываются ловушкой для смолы, установленной на главной вакуумной линии.Доступны системы с возможностью изменения уровня вакуума в мешке. Это особенно актуально при производстве сотовых конструкций.

Компьютеризированное управление процессами, мониторинг и регистрация данных

Наиболее значительный прогресс в технологии автоклавов за последние 10 лет был достигнут в области электронных систем управления. Сложные системы сегодняшнего дня далеки от систем с ручным управлением прошлых лет. Из-за постоянно растущего давления на производительность существует постоянное стремление к сокращению времени цикла отверждения при сохранении качества и повторяемости продукции.Большинство современных автоклавов, поставляемых в промышленность по производству передовых композитов, снабжены ПК и программным обеспечением SCADA. Это позволяет пользователю отслеживать параметры отверждения в режиме реального времени как для регистрации данных, так и для оптимизации отверждения.

Будущее

В течение многих лет было сказано, что с развитием современных термопластичных композитов и производственных процессов литьевого формования полимеров будущее автоклавов для отверждения композитов остается неопределенным.

Однако поиск более легких, быстрых и маневренных истребителей, более крупных пассажирских самолетов и все более мощных спортивных автомобилей привел к увеличению как размеров, так и усовершенствований современных автоклавов во все больших количествах. Несмотря на то, что поиск альтернативных методов отверждения и повышения производительности компонентов, изготовленных методом RTM, все еще продолжается, автоклав по-прежнему служит повседневной рабочей лошадкой для мировой авиакосмической и автомобильной промышленности, и, похоже, его ждет захватывающее будущее.

Опубликовано с разрешения Роберта Пикарда, LBBC

http://www.lbbc.co.uk

Поделиться статьей

Твиттер

Facebook

LinkedIn

Электронная почта

Перейти к низкотемпературному препрегу

Вернуться к формованию препрега

Автоклав

: использование, рекомендации и стоимость

Что такое автоклав?

Автоклавы

также известны как паровые стерилизаторы и обычно используются в здравоохранении или в промышленности.Автоклав — это машина, которая использует пар под давлением для уничтожения вредных бактерий, вирусов, грибков и спор на предметах, помещенных в сосуд под давлением. Предметы нагреваются до соответствующей температуры стерилизации в течение определенного времени. Влага пара эффективно передает тепло предметам, разрушая белковую структуру бактерий и спор.

В здравоохранении термин «автоклав» обычно используется в качестве номенклатуры для описания парового стерилизатора.В стандарте ANSI / AAMI ⁴ , который предоставляет стандарты и рекомендации по обработке медицинских устройств, автоклавы для здравоохранения, в частности, паровые стерилизаторы.

Ознакомьтесь с нашими паровыми стерилизаторами

Кто изобрел автоклав?

Рис. 1 первый паровой стерилизатор, построенный
в 1880 году Чарльзом Чемберлендом

Паровой варочный котел, прототип автоклава, который сейчас более известен как скороварка, был изобретен французским физиком Дени Папеном в 1679 году. ¹ Лишь в 1879 году французский микробиолог Шарль Чемберленд создал новую версию, названную автоклавом, для использования в медицинских целях.

Наука о дезинфекции и стерилизации началась в 1881 году с исследования Роберта Коха дезинфицирующих свойств пара и горячего воздуха. Он продемонстрировал большую проникающую способность влажного тепла (пара) по сравнению с сухим теплом. Наконец, в 1933 году была представлена ​​современная автоклавная технология с первым паровым стерилизатором под давлением, который контролировал производительность путем измерения температуры в сливной линии камеры (термостатическая ловушка).До этой даты давление было единственным показателем контроля без возможности проверить температуру или удаление воздуха.

Со временем была разработана новая технология автоклавов, включая циклы предварительного вакуумирования в 1958 году и импульсное давление с промывкой паром в 1987 году, что позволило науке развиться в автоклавы или паровые стерилизаторы, используемые сегодня в больницах.

Как работает автоклав?

Рис. 2 Пример распечатки ленты цикла
, показывающей три фазы
процесса.

Автоклавы обычно используются в медицинских учреждениях для стерилизации медицинских устройств. Предметы, подлежащие стерилизации, помещаются в сосуд под давлением, обычно называемый камерой. Для обеспечения успешной стерилизации паром в автоклаве критически важны три фактора: время, температура и качество пара.

Для удовлетворения этих требований процесс автоклавирования состоит из трех этапов:

1. Фаза кондиционирования (C): Воздух препятствует стерилизации и должен быть удален из камеры во время первой фазы цикла стерилизации, известной как кондиционирование.В паровых стерилизаторах с динамическим удалением воздуха воздух может быть удален из камеры с помощью вакуумной системы. Его также можно удалить без вакуумной системы, используя серию продувок паром и импульсов давления. Стерилизаторы гравитационного типа используют пар для вытеснения воздуха в камере и вытеснения воздуха через слив стерилизатора.
2. Фаза воздействия (S): После удаления воздуха слив стерилизатора закрывается, и в камеру непрерывно поступает пар, быстро повышая давление и температуру внутри до заданного уровня.Цикл переходит в фазу экспонирования, и предметы выдерживаются при температуре стерилизации в течение фиксированного количества времени, необходимого для их стерилизации.
3. Фаза выпуска (E): Во время заключительной фазы цикла, выпуска, слив стерилизатора открывается и пар удаляется, сбрасывая давление в сосуде и позволяя предметам в загрузке высохнуть.

Качественный пар жизненно важен для успешного процесса стерилизации в автоклаве. Пар, используемый для стерилизации, должен состоять на 97% из пара (пар) и 3% влаги (жидкая вода).Это соотношение рекомендуется для наиболее эффективной передачи тепла. Когда влажность пара составляет менее 3%, пар описывается как перегретый (или сухой). Перегретый пар слишком сухой для эффективной передачи тепла и неэффективен для стерилизации паром. ²

Каков диапазон температур автоклава?

Обычно рекомендуемые температуры для паровой стерилизации: 250 ° F (121 ° C), 270 ° F (132 ° C) или 275 ° F (135 ° C). Чтобы убить любые присутствующие микроорганизмы, стерилизуемые предметы должны подвергаться воздействию этих температур в течение минимального времени, рекомендованного производителем обрабатываемого устройства.

Каков временной интервал цикла автоклава?

Время воздействия — это время, необходимое для стерилизации устройства, и не включает в себя время всего цикла. Для правильной стерилизации паром существует соотношение времени и температуры, которое было разработано научными испытаниями и используется во всех методах стерилизации для создания так называемой фазы полного воздействия. Периоды воздействия при стерилизации паром зависят, среди прочего, от размера, формы, веса, плотности и состава материала стерилизуемого устройства.

Насколько велик автоклав?

Размер стерилизатора будет варьироваться в зависимости от емкости, необходимой для зоны, где будет использоваться автоклав. Например, в стоматологическом кабинете автоклав может просто стоять на столешнице, где оборудование необходимо только для стерилизации небольших пакетов инструментов. Стерилизатор для немедленного использования обычно требуется рядом с операционной, и может потребоваться обрабатывать только 1-3 лотка с инструментами за раз. Однако большинство медицинских учреждений имеют больших автоклавных машин в своем отделении стерильной обработки (SPD), которые могут обрабатывать 15-20 лотков инструментов за цикл или даже до 625 фунтов инструментов за цикл в зависимости от размера.

Автоклавы промышленных размеров для производственных процессов могут быть очень большими, некоторые сравнимы с размерами грузовика или самолета.

Что такое автоклавирование?

Устройства должны быть совместимы с процессом автоклавирования. Автоклавируемые предметы должны быть совместимы с условиями высокой температуры и влажности и должны обрабатываться в соответствии с письменными инструкциями производителя по применению. Медицинские устройства, контактирующие со стерильными тканями или жидкостями организма, считаются критически важными.Эти предметы могут включать хирургические инструменты, имплантированные медицинские устройства, хирургические простыни и постельное белье. Эти предметы должны быть стерильными при использовании, поскольку любое микробное заражение может привести к передаче инфекции. Пар часто является предпочтительным стерилизующим средством для стерилизации предметов, устойчивых к воздействию тепла и влаги, поскольку он надежен, устойчив и опасен для микроорганизмов, а также безопасен для персонала, обслуживающего автоклав. ²

Сколько стоит автоклав?

Стоимость автоклава может сильно варьироваться из-за различного использования и применения этой технологии.Промышленные и фармацевтические автоклавы настраиваются и изготавливаются для конкретного использования, поэтому их стоимость, вероятно, будет отличаться от стоимости автоклавов, которые вы найдете в больнице или стоматологическом кабинете.

В сфере здравоохранения стоимость автоклава может варьироваться в зависимости от емкости и способа установки. Помимо первоначальной стоимости автоклава, следует учитывать обслуживание и стоимость продуктов для обеспечения и мониторинга стерильности . В зависимости от производителя автоклава затраты на цикл, потребление коммунальных услуг и затраты на техническое обслуживание могут изменяться со временем, и их следует оценивать, чтобы сравнить общую стоимость владения с течением времени.

Сравнение промышленных автоклавов и медицинских автоклавов

Автоклавы

могут использоваться в различных промышленных и медицинских целях. Промышленные автоклавы используются в производственных условиях для обработки деталей и материалов с использованием нагретого пара и давления: например, при производстве обработанной под давлением древесины и специальных каучуков, используемых в шинах вашего автомобиля. Автоклавы также используются в научных исследованиях и фармацевтической промышленности — помимо стерилизационного оборудования, используемого в лабораторных исследованиях, большинство автоклавов оснащены жидкостным циклом для стерилизации жидкостей, используемых в лабораторных условиях.

Медицинские паровые стерилизаторы используются в медицинских учреждениях для стерилизации предметов, устойчивых к нагреванию и влаге, таких как хирургические инструменты, имплантированные медицинские устройства, хирургические простыни и постельное белье. Циклы, используемые в медицинских паровых стерилизаторах, разработаны и утверждены в соответствии с признанными отраслевыми стандартами. В Соединенных Штатах паровые стерилизаторы, используемые в здравоохранении, должны быть допущены к использованию Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов для использования по назначению производителя стерилизатора.

^{1 https://www.britannica.com/technology/autoclave
2 https://university.steris.com/course/understanding-steam-sterilization/
3 https://www.cdc.gov/hicpac/ Disinfection_Sterilization / 13_0Sterilization.html
4 (ANSI) Американский национальный институт стандартов Inc./(AAMI) Ассоциация развития медицинского оборудования}

Дополнительные ссылки

^{Ассоциация по развитию медицинского оборудования. (2017). ANSI / AAMI ST79: 2017 подробное руководство по стерилизации паром и обеспечению стерильности в медицинских учреждениях.
Ассоциация медсестер при операциях. (2016). Руководство по периоперационной практике.
Международная ассоциация управления материальными ресурсами центральных служб здравоохранения. (2016). Central Service Technical Manual (8-е изд.). Макдоннелл, Г. (2007). Типы, действие и устойчивость к антисептике, дезинфекции и стерилизации.}

.