O ciclo gravitacional em autoclaves

O ciclo gravitacional estabeleceu-se como uma metodologia tradicional e amplamente utilizada na esterilização húmida por autoclave. A sua simplicidade, eficácia e baixo custo tornam-no uma opção atrativa para uma variedade de ambientes.

Este ciclo é caracterizado pelo seu método de remoção do ar da câmara de esterilização: o vapor é gerado na parte inferior da câmara e, depois de aquecer o ar na parte inferior, diminui a sua densidade e é empurrado para cima e para fora. Após alguns minutos, a fração de ar na câmara foi significativamente reduzida e o que resta é principalmente vapor de água saturado.

Este processo baseia-se na lei da gravidade, daí o termo “gravitacional”. A eficácia deste método reside na sua simplicidade e na capacidade do vapor pressurizado atingir temperaturas elevadas e transmitir calor à carga de forma muito eficaz, tornando-o ideal para uma esterilização eficaz a baixo custo.

O ciclo gravitacional é particularmente adequado para materiais com geometrias simples, que não são sensíveis à humidade e que podem suportar temperaturas superiores a 121°C, como o vidro, os metais e alguns plásticos. É normalmente utilizado em laboratórios universitários, na indústria, em centros de investigação e em ambientes de cuidados de saúde para esterilizar instrumentos que não têm cavidades internas ou embalagens complexas.

Operacionalmente, o ciclo gravitacional segue normalmente o seguinte padrão, em que a carga é primeiro aquecida enquanto o ar frio é expulso para o exterior, depois a válvula de purga é fechada e a pressão interna começa a aumentar até ser atingida a temperatura de esterilização. Em seguida, inicia-se a fase de esterilização e, após atingir o tempo de exposição programado, começa a fase de arrefecimento natural, em que a câmara e a carga serão progressivamente arrefecidas e despressurizadas.

Uma das principais vantagens do ciclo gravitacional é a sua simplicidade. Não requer sistemas de vácuo, nem compressor de ar, nem camisa de aquecimento, nem gerador de vapor, nem bombas adicionais, o que torna um autoclave que só efetua este tipo de ciclos muito menos dispendioso e de muito fácil manutenção. Além disso, a eficácia deste tipo de ciclo na eliminação de microrganismos está amplamente demonstrada, o que o torna um método fiável para a esterilização de vários tipos de objetos.

No entanto, o ciclo gravitacional tem as suas limitações. Por exemplo, não é compatível com a esterilização de materiais porosos ou objetos embalados. Isto deve-se ao facto de o seu sistema de remoção de ar não ser excelente e de o ar remanescente na câmara atuar como um isolante, impedindo que o vapor penetre adequadamente em todas as superfícies da carga. Também não é adequado para esterilizar objetos hermeticamente fechados. Nestes casos, podem ser considerados outros métodos de esterilização, como o ciclo de vácuo ou o ciclo com contra-pressão.

Princípios de funcionamento do ciclo gravitacional

O ciclo gravitacional num autoclave distingue-se pela sua eficácia e simplicidade, baseando-se na utilização de vapor a alta pressão e alta temperatura. Os princípios fundamentais que regem o seu funcionamento são os seguintes:

1. Produção e utilização de vapor de água

   O autoclave aquece a água até obter vapor saturado, ou seja, vapor que não contém gotículas de água em suspensão. Este vapor acede a todos os cantos da câmara de esterilização, proporcionando uma transferência de calor eficiente e uniforme. Nos autoclaves mais simples, o vapor é gerado por meio de resistências elétricas situadas na base do autoclave. Nos autoclaves mais avançados, um gerador de vapor situado no exterior da câmara injeta vapor saturado na câmara de esterilização.

2. Purga, expulsão de ar

   O vapor quente, que é mais leve que o ar, sobe e desloca o ar para fora da câmara através de uma válvula de purga que está aberta durante este passo. Este processo, baseado na lei da gravidade, é crucial para remover o ar da câmara, uma vez que a presença de bolsas de ar frio impede que o vapor entre em contacto com todas as superfícies dos objetos a esterilizar.

3. Fase de esterilização

   Depois de o ar ter sido completamente expulso, a câmara é selada e a temperatura do vapor continua a subir até atingir a temperatura de esterilização, que é normalmente 121°C. A temperatura e a pressão serão então mantidas constantes e sem flutuações durante um determinado período de tempo. Esta combinação de temperatura, pressão e tempo garante a transmissão completa da energia do vapor para a carga, inativando todos os microrganismos. A duração desta fase varia consoante o tipo de material a esterilizar e a carga microbiana presente.

4. Arrefecimento e finalização do ciclo

   Após a esterilização, inicia-se a fase de arrefecimento. O vapor é libertado da câmara, reduzindo a pressão de forma controlada e permitindo que os artigos arrefeçam. Nos programas para sólidos, esta etapa é efetuada a alta velocidade, enquanto que nos autoclaves com programas para líquidos, esta etapa deve ser efetuada a uma velocidade mais lenta e de forma escalonada, para evitar salpicos ou a rutura de recipientes devido a uma mudança brusca de temperatura e pressão.

   No caso de cargas sólidas, os nossos autoclaves da série AES incorporam um botão de pressão que permite que o vapor no interior da câmara seja rapidamente libertado para o exterior quando o ciclo de esterilização estiver concluído. Em contrapartida, os modelos mais avançados efetuam este procedimento automaticamente nos programas de sólidos e dispõem mesmo de sistemas de secagem para garantir que os materiais esterilizados saem secos e prontos a serem utilizados ou armazenados.

   

5. Controlo e monitorização

   Durante todo o ciclo, é essencial um controlo rigoroso dos parâmetros de tempo, temperatura e pressão. Os nossos autoclaves estão equipados com sistemas automáticos de monitorização e controlo que garantem a precisão e a reprodutibilidade do processo. Podem também ser equipados com impressoras de tickets e software de gestão, permitindo o controlo total de todos os processos realizados no autoclave.

Ciclo gravitacional vs. ciclo de vácuo

A escolha entre o ciclo gravitacional e o ciclo de vácuo em autoclaves depende das necessidades específicas de esterilização do laboratório onde o autoclave será instalado. Embora um autoclave de vácuo possa efetuar um ciclo gravitacional, um autoclave barato concebido exclusivamente para ciclos gravitacionais nunca poderá efetuar um ciclo de vácuo. Por conseguinte, é crucial escolher o modelo certo de autoclave no momento da compra, tendo em conta a utilização atual e futura que será necessária.

Ciclo gravitacional

O ciclo gravitacional é adequado para a esterilização de objetos sólidos, instrumentos, líquidos, materiais não porosos e cargas não embaladas. Este ciclo é normalmente utilizado em laboratórios, universidades, escolas e centros de investigação para esterilizar material de vidro e instrumentos simples que não tenham cavidades internas ou geometrias complexas. A sua principal vantagem reside na redução dos custos de aquisição, manutenção e funcionamento, graças à sua simplicidade.

Ciclo de vácuo

Por outro lado, o ciclo de vácuo implica a criação de um vácuo no interior da câmara antes da introdução do vapor. Este processo remove eficazmente todas as bolsas de ar presentes em materiais porosos ou objetos com cavidades internas, tornando-o adequado para a esterilização de materiais mais complexos, tais como sacos de resíduos, instrumentos cirúrgicos com lúmens, têxteis, objetos embalados e biorreatores. A sua principal vantagem reside no facto de proporcionar uma esterilização eficaz para cargas mais difíceis.

Qual é o ciclo mais eficiente?

Em termos de eficiência, o ciclo de vácuo supera o ciclo gravitacional na esterilização de objetos com superfícies de difícil penetração ou materiais porosos. No entanto, o ciclo gravitacional é mais rápido, mais económico e suficientemente eficiente para cargas simples e não porosas.

Do ponto de vista do custo e da manutenção, os autoclaves que funcionam com ciclos de vácuo são mais caros e requerem uma manutenção mais frequente e rigorosa devido aos seus componentes, que podem incluir um sistema de vácuo, um compressor de ar, uma camisa de aquecimento, um filtro bacteriológico, um sistema de arrefecimento rápido ou um gerador de vapor. Além disso, necessitam de um sistema de purificação de água para funcionar.

Aplicações do ciclo de gravidade

O ciclo gravitacional de autoclave, conhecido pela sua popularidade e simplicidade, é utilizado numa grande variedade de setores. Seguem-se algumas das aplicações mais comuns deste ciclo, apresentadas de forma concisa e clara:

• Laboratórios de investigação e ciências da vida

Nestes laboratórios, o ciclo gravitacional é utilizado para esterilizar meios de cultura, soluções aquosas, instrumentos metálicos e material de vidro de laboratório. É particularmente adequado para a esterilização de rotina de pipetas, frascos e outros recipientes de vidro.

• Laboratórios de controlo de qualidade na indústria alimentar e de bebidas

Para o controlo de qualidade na indústria alimentar, o ciclo gravitacional é frequentemente utilizado para a esterilização de instrumentos, material de vidro, meios de cultura, resíduos de laboratório e recipientes. A esterilização adequada da carga é essencial para evitar a contaminação e garantir a segurança alimentar na produção, ajudando assim a manter os padrões de higiene e qualidade em toda a indústria.

• Estações de tratamento de águas residuais

Em qualquer laboratório de uma estação de tratamento de águas, deve ser efetuado um controlo preciso da contaminação microbiológica das águas residuais e da água tratada. Nestes centros, o ciclo gravitacional é utilizado para esterilizar soluções, material de vidro de laboratório, meios de cultura e soluções. É particularmente adequado para a esterilização de rotina de tubos de ensaio, placas de Petri, funis, buretas e frascos com líquidos.

• Estabelecimentos de ensino e universidades

Neste setor, os autoclaves são geralmente equipados exclusivamente com a funcionalidade de realizar o ciclo gravitacional, e a sua utilização é generalizada devido à sua rentabilidade e fiabilidade. Estes dispositivos são populares não só porque podem esterilizar eficazmente cargas líquidas aquosas e meios de cultura, mas também porque podem processar uma grande variedade de materiais sólidos, tais como frascos, pontas de pipetas, garrafas de vidro e placas de Petri.

• Indústria farmacêutica, biotecnológica e cosmética

Neste setor, a utilização de ciclos de vácuo e de ciclos com suporte de pressão é frequentemente preferida, especialmente para a produção de produtos farmacêuticos e biotecnológicos embalados em recipientes. No entanto, o ciclo gravitacional é utilizado para esterilizar líquidos e objetos de vidro.

• No contexto clínico

Este ciclo é normalmente utilizado em laboratórios de hospitais, clínicas e instalações de cuidados de saúde para processar cargas simples e não embaladas. É ideal para esterilizar instrumentos metálicos, tais como tabuleiros, tesouras, pinças e outros utensílios de aço inoxidável. Proporciona uma esterilização eficaz e rápida, essencial para manter um elevado padrão de cuidados e prevenção de infeções. No entanto, para o processamento de objetos mais delicados, como instrumentos laparoscópicos ou implantes médicos, é sempre utilizado um ciclo de vácuo.

• Veterinária e cuidados com os animais

Tal como no contexto clínico, o ciclo gravitacional também é aplicado em hospitais veterinários e centros de cuidados a animais para esterilizar cargas simples e não embaladas. Deste modo, minimiza-se o risco de transmissão de doenças entre animais e entre animais e Seres humanos.

Fatores críticos para garantir a eficácia do ciclo gravitacional

Para garantir a eficácia do ciclo gravitacional na esterilização em autoclave, é crucial considerar e controlar vários fatores. Estes fatores são essenciais para garantir um processo de esterilização eficaz e seguro:

1. Carregamento e distribuição dos materiais

   A forma como os materiais são carregados no autoclave tem um impacto significativo na eficiência do ciclo. É importante distribuir os objetos uniformemente e garantir que não estão demasiado apertados ou empilhados, para permitir a circulação adequada do vapor.

2. Remoção correta do ar

   A eficiência do ciclo gravitacional é altamente dependente da remoção completa do ar da câmara de esterilização. Se houver ar residual, este pode impedir que o vapor saturado atinja todas as superfícies dos objetos a esterilizar, o que pode resultar numa esterilização incompleta. Por conseguinte, deve verificar se a ventilação é efetuada corretamente e se a válvula de ventilação está livre de bloqueios.

3. Controlo rigoroso da esterilização

   É vital manter a temperatura e a pressão corretas durante o ciclo de esterilização. Geralmente, é necessário atingir e manter uma temperatura de pelo menos 121°C a uma pressão específica para garantir a eliminação efetiva de todos os microrganismos. Para tal, os resultados de cada ciclo devem ser registados e verificados e devem ser acompanhados da utilização de elementos de controlo biológico e/ou químico que validem a esterilização correta da carga. Entre eles, podemos mencionar a fita de controlo da esterilização ou o teste de esporos.

4. Tempo de exposição adequado

   O tempo durante o qual os materiais são expostos ao vapor saturado deve ser suficiente para garantir uma eliminação adequada. Este tempo de exposição varia consoante o tipo de material a esterilizar e a carga microbiana presente. Por conseguinte, verifique com o fabricante se os parâmetros de cada programa são adequados. Como regra geral, é melhor optar sempre por ser cauteloso e prolongar o tempo de esterilização em caso de dúvida.

5. Manutenção e calibração do autoclave

   A manutenção regular e a calibração adequada do autoclave são cruciais para o seu desempenho ótimo. Isto inclui a verificação periódica de componentes críticos, como vedantes, válvulas e sensores, bem como a calibração exata dos controlos de temperatura e pressão. A exatidão e a precisão das sondas de temperatura que regulam o ciclo de esterilização do autoclave podem degradar-se com o tempo, pelo que é necessário verificar periodicamente se estão a funcionar perfeitamente.

Considerações sobre segurança e manutenção

O funcionamento seguro e a manutenção adequada dos autoclaves de ciclo gravitacional são essenciais para evitar riscos e garantir a eficiência do processo de esterilização. Seguem-se algumas considerações fundamentais nestes aspetos:

Segurança dos operadores

O funcionamento do autoclave deve seguir rigorosamente as instruções do fabricante e as normas de segurança. Os operadores devem receber formação sobre a utilização do equipamento e estar conscientes dos riscos associados ao trabalho com máquinas que funcionam com vapor de alta pressão e alta temperatura. É crucial evitar abrir o autoclave durante o funcionamento para evitar a libertação súbita de vapor quente e pressurizado. Embora os autoclaves modernos disponham de sistemas de bloqueio da porta enquanto o ciclo está a decorrer, quando o programa termina e a porta é aberta, a carga pode ainda estar muito quente, especialmente as cargas líquidas volumosas.

Manutenção preventiva

A implementação de um programa de manutenção preventiva é essencial para o funcionamento ótimo e seguro do autoclave. Isto inclui inspeções regulares de componentes críticos para a segurança, como vedantes, válvulas, filtros e sensores, bem como a substituição imediata de peças gastas.

Calibração e controlos periódicos

A calibração regular dos controlos de temperatura e pressão é vital para garantir o funcionamento correto do autoclave. Além disso, recomenda-se a realização de controlos periódicos da eficácia de cada ciclo com fita de controlo da esterilização ou testes de esporos para verificar a eficácia do processo de esterilização em cada rotação.

Utilização de água limpa

É essencial renovar periodicamente a água utilizada e utilizar apenas água destilada ou purificada para evitar a transferência de sais para a carga e a formação de depósitos de sal nas paredes e no invólucro interior da câmara de esterilização ao longo do tempo.

Limpeza e desinfeção

É importante limpar e desinfetar regularmente a câmara de esterilização e outras partes do autoclave para evitar a acumulação de resíduos, a formação de depósitos de sal e para prevenir a contaminação cruzada. Deve seguir as recomendações do fabricante relativamente aos agentes de limpeza e desinfeção adequados.

Manuseamento de materiais esterilizados

Após a esterilização, os materiais devem ser manuseados com cuidado para preservar a sua esterilidade. Isto inclui deixar os artigos arrefecerem adequadamente antes de os manusear e guardá-los num ambiente limpo e seco. Se não estiver disponível um autoclave com secagem, deve utilizar uma estufa de laboratório para secar a carga sólida antes de a utilizar.

Registo e documentação

É crucial manter um registo detalhado dos ciclos de esterilização, da manutenção efetuada e de quaisquer incidentes para facilitar o controlo de qualidade do equipamento. Estes registos são também essenciais para cumprir os regulamentos e as normas de qualidade, como as Boas Práticas de Laboratório (GLP).