Le cycle à déplacement d’air par gravité en autoclave

Le cycle à déplacement d’air par gravité est depuis longtemps reconnu comme une méthode efficace de stérilisation humide en autoclave, et il est largement utilisé. Sa simplicité, son efficacité et son faible coût en font une option intéressante dans de nombreux domaines.

Ce cycle se caractérise par sa méthode d’élimination de l’air de la chambre de stérilisation. De la vapeur d’eau est générée dans la partie inférieure de la chambre de stérilisation, ce qui chauffe l’air et réduit sa densité, entraînant son déplacement vers le haut et son expulsion vers l’extérieur. En quelques minutes, la fraction d’air dans la chambre diminue considérablement réduite, pour laisser place principalement à de la vapeur d’eau saturée.

Ce processus est qualifié de cycle à déplacement d’air par gravité, parfois appelé plus simplement « cycle par gravité », en raison du rôle fondamental de la gravité dans l’opération. L’efficacité de cette méthode réside dans sa simplicité et dans la capacité de la vapeur sous pression à atteindre des températures élevées et à transmettre très efficacement la chaleur à la charge. C’est donc une méthode de choix pour une stérilisation efficace à moindre coût.

Le cycle par gravité est particulièrement adapté aux matériaux à géométrie simple, qui ne sont pas sensibles à l’humidité et qui peuvent supporter des températures supérieures à 121 °C, comme le verre, les métaux et certains plastiques. Il est couramment utilisé dans les laboratoires universitaires, l’industrie, les centres de recherche et les établissements de santé pour stériliser les instruments qui ne présentent pas de cavités internes, de géométrie simple, et non emballés.

Sur le plan opérationnel, le cycle à déplacement d’air par gravité suit en général la séquence suivante : la charge est d’abord chauffée tandis que l’air froid est évacué vers l’extérieur. La vanne de purge est ensuite fermée et la pression interne commence à augmenter jusqu’à ce que la température de stérilisation soit atteinte. La phase de stérilisation commence alors et, une fois que le temps de traitement programmé est atteint, la phase de refroidissement naturel commence, au cours de laquelle la température et la pression de la chambre et de la charge diminuent progressivement.

L’un des principaux avantages du cycle par gravité est sa simplicité. Il ne nécessite pas de système de vide, de compresseur d’air, d’enveloppe chauffante, de générateur de vapeur, ni de pompe supplémentaire. Les autoclaves conçus pour réaliser uniquement ce type de cycles sont donc beaucoup moins coûteux et très faciles à entretenir. De plus, l’efficacité du cycle par gravité pour l’élimination des micro-organismes a été largement démontrée, ce qui en fait une méthode fiable pour la stérilisation d’une grande variété d’objets.

Cependant, le cycle à déplacement d’air par gravité présente certaines limitations. Par exemple, il ne permet pas la stérilisation de matériaux poreux ou d’objets emballés. En effet, le mécanisme d’élimination de l’air n’est pas le meilleur, et l’air résiduel présent dans la chambre de stérilisation agit comme un isolant qui empêche la vapeur de pénétrer correctement dans toutes les surfaces de la charge. Il ne convient pas non plus à la stérilisation d’objets hermétiquement emballés. Dans ces cas, d’autres méthodes de stérilisation peuvent être envisagées, comme le cycle avec vide ou le cycle avec contre-pression.

Principes de fonctionnement du cycle par gravité

Le cycle par gravité en autoclave se distingue par son efficacité et sa simplicité. Il repose sur l’utilisation de vapeur d’eau à haute pression et à température élevée. Les principes clés qui régissent son fonctionnement sont les suivants :

1. Production et utilisation de vapeur d’eau

   L’autoclave chauffe l’eau pour produire de la vapeur saturée, c’est-à-dire de la vapeur qui ne contient pas de gouttelettes d’eau en suspension. Cette vapeur accède à toutes les zones de la chambre de stérilisation, assurant un transfert de chaleur efficace et uniforme. Dans les autoclaves les plus simples, la vapeur est générée par des résistances électriques situées à la base de l’autoclave. Dans les modèles plus avancés, c’est un générateur de vapeur externe qui injecte de la vapeur saturée dans la chambre de stérilisation.

2. Purge et expulsion de l’air

   La vapeur chaude, plus légère que l’air, s’élève et chasse l’air en dehors de la chambre de stérilisation par la vanne de purge qui est ouverte pendant cette étape. Ce processus, basé sur la loi de la gravité, est essentiel pour éliminer l’air de la chambre, car la présence de poches d’air froid empêcherait la vapeur d’entrer en contact avec toutes les surfaces des objets à stériliser.

3. Phase de stérilisation

   Une fois l’air complètement expulsé, la chambre est scellée et la température de la vapeur continue d’augmenter jusqu’à atteindre la température de stérilisation, qui est généralement de 121 °C. La température et la pression seront alors maintenues constantes et sans fluctuations pendant un temps donné. Cette combinaison de température, de pression et de temps assure la transmission de la totalité de l’énergie de la vapeur à la charge pour éliminer efficacement tous les micro-organismes. La durée de la phase de stérilisation varie en fonction du type de matériel à stériliser et de la charge microbienne présente.

4. Refroidissement et fin de cycle

   Après la stérilisation, la phase de refroidissement commence. La vapeur est progressivement libérée de la chambre, ce qui réduit la pression de manière contrôlée et permet au matériel de refroidir. Dans les programmes conçus pour la stérilisation de solides, cette étape est réalisée de façon rapide. À l’inverse, dans le cas des liquides, le refroidissement est réalisé de manière lente et par paliers pour éviter les éclaboussures ou la rupture des récipients en raison de changements brusques de température et de pression.

   Pour les charges solides, nos autoclaves de la Série AES intègrent un bouton-poussoir qui permet de libérer rapidement la vapeur vers l’extérieur une fois le cycle de stérilisation terminé. En outre, nos modèles plus avancés effectuent cette procédure automatiquement dans les programmes pour solides et peuvent inclure des systèmes de séchage pour que le matériel stérilisé soit sec et prêt à être utilisé ou stocké à la sortie de l’autoclave.

   

5. Contrôle et suivi

   Tout au long du cycle, les paramètres de temps, de température et de pression doivent faire l’objet d’un contrôle rigoureux. Nos autoclaves sont équipés de systèmes de suivi et de contrôle automatiques qui garantissent la précision et la reproductibilité du processus. Ils peuvent également être équipés d’imprimantes de tickets et de logiciels de gestion, ce qui permet un contrôle total de tous les processus effectués dans l’appareil.

Cycle par gravité vs cycle avec vide

Le choix entre le cycle à déplacement d’air par gravité et le cycle avec vide dépend des besoins spécifiques de stérilisation du laboratoire où l’autoclave sera installé. Bien qu’un autoclave à vide puisse effectuer un cycle par gravité, un autoclave bon marché conçu exclusivement pour les cycles par gravité ne peut pas réaliser de cycle de stérilisation avec vide. Il est donc impératif de choisir le modèle d’autoclave adéquat au moment de l’achat, en tenant compte de l’utilisation actuelle et future qui en sera faite.

Cycle à déplacement d’air par gravité

Le cycle de stérilisation par gravité convient à la stérilisation d’objets solides, d’instruments, de liquides, de matériel non poreux et de charges non emballées. Ce cycle est couramment utilisé dans les laboratoires, les universités, les écoles et les centres de recherche pour stériliser la verrerie et les instruments simples qui ne présentent pas de cavités internes ou de géométries complexes. Leur principal avantage réside dans la réduction des coûts d’acquisition, de maintenance et d’utilisation, en raison de leur simplicité.

Cycle avec vide

À l’inverse, le cycle de stérilisation avec vide implique la création d’un vide à l’intérieur de la chambre avant l’introduction de la vapeur d’eau. Ce processus permet d’éliminer efficacement les poches d’air présentes dans les matériaux poreux ou les objets comportant des cavités internes. Il est donc approprié pour la stérilisation de matériel plus complexe, comme les sachets à déchets, les instruments chirurgicaux avec des cavités, les textiles, les objets emballés et les bioréacteurs. Son principal avantage est sa capacité à stériliser plus efficacement des charges plus « difficiles ».

Quel est le cycle le plus efficace ?

En termes d’efficacité, le cycle avec vide est plus performant que le cycle par gravité pour la stérilisation d’objets présentant des surfaces difficiles à pénétrer ou des matériaux poreux. Cependant, le cycle par gravité est plus rapide, plus rentable et suffisamment efficace pour les charges simples et non poreuses.

D’un autre côté, les autoclaves pouvant effectuer des cycles avec vide sont plus coûteux à l’achat et nécessitent une maintenance plus fréquente et plus rigoureuse en raison de leurs composants. Ceux-ci peuvent comprendre un système de vide, un compresseur d’air, une enveloppe chauffante, un filtre bactériologique, un système de refroidissement rapide et un générateur de vapeur. En outre, ils doivent être utilisés avec un système de purification de l’eau.

Applications du cycle par gravité

Le cycle à déplacement d’air par gravité, connu pour sa popularité et sa simplicité, est utilisé dans de nombreux secteurs. Voici quelques-unes des applications les plus courantes de ce cycle :

• Laboratoires de recherche et des sciences de la vie

Dans ce type de laboratoires, le cycle par gravité est utilisé pour stériliser les milieux de culture, les solutions aqueuses, les instruments métalliques et la verrerie de laboratoire. Il est particulièrement adapté à la stérilisation de routine des pipettes, flacons et autres récipients en verre.

• Laboratoires de contrôle de la qualité dans l’industrie alimentaire et des boissons

Les laboratoires de contrôle de la qualité utilisent souvent le cycle par gravité pour la stérilisation des instruments, de la verrerie, des milieux de culture, des déchets de laboratoire et des conteneurs. La stérilisation adéquate du matériel est indispensable pour éviter la contamination et garantir la sécurité alimentaire de la production, contribuant ainsi à maintenir les normes d’hygiène et de qualité dans l’ensemble du secteur.

• Stations d’épuration des eaux usées

Les laboratoires de contrôle de la qualité des stations d’épuration ont recours au cycle par gravité pour gérer les contaminations microbiologiques dans les eaux usées et les eaux traitées. Ce cycle par gravité est utilisé pour stériliser les solutions, les milieux de culture, la verrerie et les déchets de laboratoire. Il est particulièrement adapté à la stérilisation de routine des tubes à essai, des boîtes de Petri, des entonnoirs, des burettes et des bouteilles contenant des liquides.

• Établissements d’enseignement et universités

Dans ces centres, les autoclaves permettent en général d’effectuer uniquement des cycles par gravité, et leur utilisation est largement répandue en raison de leur faible coût et de leur fiabilité. Ces appareils sont appréciés non seulement parce qu’ils permettent de stériliser efficacement des solutions aqueuses et des milieux de culture, mais aussi parce qu’ils peuvent traiter une grande variété de matériel solide, comme des flacons, des pointes de pipette, des bouteilles en verre et des boîtes de Pétri.

• Industries pharmaceutique, biotechnologique et cosmétique

Dans ces domaines, l’utilisation de cycles avec vide et de cycles avec soutien de pression est souvent privilégiée, notamment pour la production de produits pharmaceutiques et biotechnologiques conditionnés. Cependant, le cycle par gravité est utilisé pour stériliser les liquides et la verrerie.

• Environnement clinique

Ce cycle est couramment utilisé dans les laboratoires des hôpitaux, des cliniques et des établissements de santé pour traiter des charges simples non emballées. Il est idéal pour stériliser les instruments métalliques tels que les plateaux, les ciseaux, les pinces et autres ustensiles en acier inoxydable. Il permet une stérilisation efficace et rapide, essentielle pour garantir la qualité des soins et la prévention des infections. Pour le traitement d’objets plus délicats, comme les instruments de laparoscopie ou les implants médicaux, ce sont les cycles avec vide qui doivent être utilisés.

• Soins vétérinaires et animaux

Tout comme en milieu clinique, le cycle par gravité est appliqué dans les hôpitaux vétérinaires et les centres de soins pour animaux afin de stériliser des charges simples non emballées. Cette pratique minimise le risque de transmission de maladies entre animaux, et des animaux aux humains.

Facteurs essentiels pour garantir l’efficacité du cycle par gravité

Pour garantir l’efficacité du cycle à déplacement d’air par gravité en autoclave, différents facteurs doivent être soigneusement contrôlés et suivis. Ces facteurs permettent de garantir un processus de stérilisation efficace et sûr :

1. Chargement et distribution du matériel

   La manière dont le matériel est chargé dans l’autoclave a un impact considérable sur l’efficacité du cycle. Les objets doivent être répartis de manière uniforme et ne doivent pas être rapprochés ni empilés afin de permettre une bonne circulation de la vapeur.

2. Élimination correcte de l’air

   L’efficacité du cycle par gravité repose en grande partie sur l’élimination complète de l’air de la chambre de stérilisation. Si de l’air résiduel subsiste, il peut empêcher la vapeur saturée d’atteindre toutes les surfaces des objets à stériliser, ce qui peut entraîner une stérilisation incomplète. Il est donc important de toujours s’assurer que la purge est réalisée correctement et que la soupape de purge n’est pas obstruée.

3. Contrôle rigoureux des paramètres de stérilisation

   Il est fondamental de maintenir la température et la pression correctes pendant le cycle de stérilisation. En général, une température d’au moins 121 °C doit être atteinte et maintenue pandant un temps donné, avec une pression spécifique, pour garantir l’élimination efficace de tous les micro-organismes. Les résultats de chaque cycle doivent être enregistrés et vérifiés, et il convient d’utiliser des éléments de contrôle biologiques et/ou chimiques qui valident la stérilisation correcte de la charge, comme le ruban de contrôle de la stérilisation ou le test des spores.

4. Temps de traitement adéquat

   La durée pendant laquelle le matériel est exposé à la vapeur d’eau saturée doit être suffisante pour assurer une stérilisation correcte. Ce temps d’exposition varie en fonction du type de matériel à stériliser et de la charge microbienne présente. Il est recommandé de suivre les indications du fabricant pour veiller à l’utilisation de paramètres appropriés pour chaque programme. En cas de doute, il est préférable de prolonger le temps de stérilisation par précaution.

5. Maintenance et étalonnage de l’autoclave

   La maintenance régulière et l’étalonnage minutieux de l’autoclave sont essentiels à son fonctionnement optimal. Ceci implique la vérification périodique des composants critiques tels que les joints, les vannes et les capteurs, et l’étalonnage précis des contrôles de température et de pression. La précision des sondes de température qui régissent le cycle de stérilisation de l’autoclave peut se dégrader avec le temps. Il est donc nécessaire de vérifier périodiquement qu’elles fonctionnent parfaitement.

Considérations relatives à la sécurité et à la maintenance

Assurer la manipulation sûre et la maintenance appropriée des autoclaves à cycle par gravité est essentiel pour prévenir les risques et garantir l’efficacité du processus de stérilisation. Vous trouverez ci-dessous quelques éléments clés à prendre en compte dans ces domaines :

Sécurité des opérateurs

La manipulation de l’autoclave doit être strictement conforme aux instructions du fabricant et aux règles de sécurité. Les opérateurs doivent recevoir une formation approfondie à l’utilisation de l’appareil et connaître les risques associés au travail avec des machines qui opèrent avec de la vapeur à haute pression et à température élevée. Pour éviter la libération brusque de vapeur d’eau chaude et sous pression, l’autoclave ne doit pas être ouvert en cours de fonctionnement. Si les autoclaves modernes sont dotés de systèmes de verrouillage de la porte pendant le cycle, la charge peut néanmoins être très chaude lors de l’ouverture de la porte à la fin du programme, en particulier les charges liquides volumineuses.

Maintenance préventive

Un programme de maintenance préventive doit être mis en œuvre pour assurer le fonctionnement optimal et sûr de l’autoclave. Ce programme doit comprendre des inspections régulières des composants critiques pour la sécurité, tels que les joints, les vannes, les filtres et les capteurs, ainsi que le remplacement immédiat de toute pièce endommagée ou usée.

Étalonnage et contrôles périodiques

L’étalonnage régulier des capteurs de température et de pression est essentiel pour garantir le bon fonctionnement de l’autoclave. En outre, des contrôles périodiques à l’aide de ruban de contrôle de la stérilisation ou de tests de spores sont recommandés pour vérifier l’efficacité de chaque cycle de stérilisation.

Utilisation d’eau propre

L’eau utilisée dans l’autoclave doit être renouvelée régulièrement. Par ailleurs, l’appareil doit être alimenté uniquement avec de l’eau distillée ou purifiée. Ceci évite le transfert de sels à la charge et la formation de dépôts de sels sur les parois et surfaces intérieures de la chambre de stérilisation au fil du temps.

Nettoyage et désinfection

La chambre de stérilisation et les autres parties de l’autoclave doivent être nettoyées et désinfectées régulièrement pour éviter l’accumulation de résidus, la formation de dépôts de sel et la contamination croisée. Il convient de suivre les recommandations du fabricant concernant les produits de nettoyage et de désinfection appropriés.

Manipulation du matériel stérilisé

Après la stérilisation, le matériel doit être manipulé avec précaution pour préserver sa stérilité. Les objets doivent être suffisamment refroidis avant de les manipuler et de les stocker dans un environnement propre et sec. Si l’autoclave ne dispose pas de système de séchage, la charge solide doit être séchée dans une étuve de laboratoire avant utilisation.

Registres et documentation

La tenue de registres détaillés des cycles de stérilisation, des activités de maintenance et de tout incident est fondamentale pour le contrôle de la qualité. Ces registres sont également essentiels pour respecter les réglementations et les normes de qualité telles que les bonnes pratiques de laboratoire (BPL).