Isı Her Şeyi Öldürür
Mikrobiyoloji ile ilgili ilk yazımızda açıkladığımız gibi, mikroorganizmaların hayatta kalmak ve üremek için yiyeceğe, doğru sıcaklığa ve yeterli neme ihtiyacı vardır. Öyleyse neden onları aç ya da kurutmuyorsunuz? Mikroorganizmalar küçük miktarlarda besin ve nem ile hayatta kalabildiğinden, bu yöntemler yeterince etkili değildir. Ayrıca, yarı hibernasyon durumunda yaşayan bir tür bakteri olan spor, son derece elverişsiz koşullarda hayatta kalabilir.
Öyleyse bu yöntemlerden hiçbiri işe yaramazsa, mikroorganizmaları nasıl yok edebiliriz? Cevap ısı. Isı, mikroorganizmaların içindeki proteinleri yok eder, bu da doğallıktan çıkarma adı verilen bir süreçtir. Bunun nasıl çalıştığını anlamak için, bir yumurta pişirmenin iki yoluna bir göz atalım.
- Bir yumurta alırsanız, çatlatın ve kaynar su dolu bir tencereye bırakırsanız, yumurtayı haşlayarak pişirirsiniz. Yumurtanın beyaz kısmı birbirine yapışmaya başlar ve sertleşir, 52℃'de meydana gelen pıhtılaşma adı verilen bir işlemdir. Yumurta pıhtılaştığında doğal hale gelir, böylece yumurtanın hücrelerinin içindeki tüm proteinleri öldürür.
- Bir yumurta pişirmenin başka bir yolu da onu bir tavada kızartmaktır. İlk başta yumurta pıhtılaşır, ancak yumurtayı tavada bırakıp kızartmaya devam etmesine izin verirseniz, sonunda hepsi siyaha döner. Bu yanmaya oksidasyon denir ve pıhtılaşmadan çok daha yüksek sıcaklıklarda meydana gelir. Oksidasyon, elektronların atomdan uzaklaştırıldığı kimyasal bir süreçtir ve sonuç, o organizmanın ölümüdür.
Otoklav şeklinde buhar sterilizasyonu, mikroorganizmaları öldürmek için ilk yöntem olan pıhtılaşmayı kullanır. Bu, otoklav odasının yumurtayı haşlayan kaynar su kabına benzer şekilde hareket ettiği anlamına gelir. Her ikisinin de paylaştığı temel bileşen, buharın varlığı veya suyun gaz halidir. Otoklavın içindeki buhar, nemli ısının mikroorganizmalara saldırdığı ve böylece pıhtılaşmalarına ve ölmelerine neden olan maddedir.
Otoklavların mikroorganizmaları öldürmek için buharın gücünü nasıl kullandığını anlamak için, bir düdüklü tencerenin nasıl çalıştığını keşfedeceğiz.
Düdüklü Tencere
"Otoklav" kelimesi Latince "oto" (self) ve "clavis" (anahtar), başka bir deyişle kendinden kilitlemeli bir cihazdan gelir. Otoklavın temel işlevselliği, yiyecekleri normal pişirme yöntemlerinden %50-70 daha hızlı pişirebilen bir tür tencere olan düdüklü tencereninkine oldukça benzer.
Bazı çiğ yiyecekleri, örneğin fasulyeleri alın ve düdüklü tencerenin içine su veya başka bir sıvı ile yerleştirin ve ardından kabı, buharı kapatmak için kullanılan yuvarlak bir kauçuk conta içeren özel kilitleme kapağı ile kapatın. Ateşe yüksek ısıda koyun ve sıcaklığın yükselmesini ve buharın kaçmaya başlamasını bekleyin. Sızdırmaz haznenin içinde buhar genişleyecek ve kalan havayı hava egzoz valfinden dışarı itecektir.
Alevi düşürün ve düdüklü tencerenin valfe veya kapağa dokunmadan pişmeye devam etmesine izin verin. Hava egzoz valfinin buharın bir kısmının kaçmasına izin verdiğine dikkat edin, böylece basınç çok fazla birikmez, böylece bir patlamayı önler.
Bu "verimli mutfak zevki", kelimenin tam anlamıyla yiyeceğin içindeki ısıyı şu şekilde zorlar:
- Havadan daha iyi bir ısı iletkeni olan yüksek basınçlı buhar.
- Yiyeceklerin daha hızlı pişmesine neden olan yüksek sıcaklık ısısı (100 ℃'nin üzerinde).
İşte Otoklav Geliyor
Düdüklü tencere gibi, bir otoklav da içine yerleştirilen öğelere ısıyı aktarmak için yüksek basınç ve buhar kombinasyonunu kullanan bir makinedir. 1879'da Charles Chamberland tarafından icat edilen ilk otoklav, esasen yüceltilmiş bir düdüklü tencereydi. Düdüklü tencerenin son birkaç yüzyılda sayısız tasarım güncellemesinden geçmesi gibi, otoklav da öyle. Temel, mekanik makinelerden tamamen bilgisayarlı, sofistike sterilizasyon şaheserlerine kadar, otoklavlar uzun bir yol kat etti.
Bugün hastaneler, laboratuvarlar ve doktor ofisleri katı ve içi boş ekipman, malzeme, sıvı ve atıkları sterilize etmek için otoklavlar kullanıyor. Ve kimya endüstrilerinde, otoklavlar kauçuğu vulkanize eder, kaplamaları iyileştirir ve sentetik kuvars ve değerli taşların yetiştirilmesi gibi kristalleri -- sentezler.
Otoklavlar çeşitli boyut ve modellerde gelse de, temel ilke kalır: mikroorganizmaları öldürmek için basınç ve buharın gücünden yararlanmak.
Otoklav, Temel Genel Bakış
Yukarıda tartıştığımız gibi, düdüklü tencere, pişirmek için yiyeceğin içindeki nemli ısıyı zorlar. Yiyecek yerine, yarınki ameliyat için sterilize edilmeye hazır bir tepsi cerrahi malzemeniz olduğunu hayal edin. Bunları otoklavın içine yerleştirmek ve bir döngü çalıştırmak, nemli ısıyı ekipmanın yüzeylerindeki tüm olası köşelere ve çatlaklara zorlar.
İşte bir otoklav döngüsüne temel genel bakış, elbette, ne ve kaç malzemenin otoklavlandığına bağlı olarak değişir:
- Önce otoklav odasına giren buhar üretmek için suyu kaynama sıcaklığına kadar ısıtıyoruz. Buhar hazneye girerken, hava hazneden çıkarılır ve buhar genişledikçe dışarı itilmeye devam eder. Hava, bir vakum işlemi (bir pompa veya bir ejektör kullanan büyük otoklavlarda olduğu gibi) veya bir yer değiştirme işlemi (bazı daha küçük masa üstü otoklavlarda olduğu gibi) ile odadan çıkarılmalıdır.
- Artık hava kaldırıldığına göre hazneye buhar eklemeye devam ederken hazne egzoz valfini kapatarak sıcaklığı ve basıncı arttırıyoruz. Sıcaklık ve basınç sterilizasyon için gereken seviyeye yükselecektir. Gerekli sıcaklık genellikle 121℃ veya 134℃ olarak ayarlanır.
- Bu aşamaya sterilizasyon süresi veya bekleme süresi denir, çünkü şimdi gerçek sterilizasyonun gerçekleştiği zamandır. Bu, yükün boyutuna ve içeriğine bağlı olarak yaklaşık 3-20 dakika sürebilir. Hoşçakal mikroorganizmalar!
- Artık sterilizasyon tamamlandığına göre, egzoz valfini açıp buharı serbest bırakarak yaptığımız basıncı azaltmanın zamanı geldi. (Düdüklü tencerelerin aynı nedenle nasıl bir emniyet valfine sahip olduğunu hatırlıyor musunuz?)
- Son olarak, yükü soğutarak otoklav kapısını açtığımızda güvenli bir şekilde idare ediyoruz.
Buharın Bitmesin... Daha Yeni Başlıyoruz!
İnceleyelim: ısının ve özellikle nemli ısının mikropları öldürmenin en iyi yolu olduğunu öğrendik. Isı kullanarak, pıhtılaşma veya oksidasyon yoluyla öldürmenin iki yolu vardır. Otoklav sterilizasyonu, mikroorganizmaların içindeki proteinleri denatüe etmek için yüksek basınçlı buhar şeklinde pıhtılaşma kullanır. Daha sonra bir düdüklü tencerenin nasıl çalıştığını bir otoklavın nasıl çalıştığıyla karşılaştırdık. Düdüklü tencerenin ısıyı yiyeceğe zorlamak için buharın yoğun gücünü kullanması gibi, otoklav da buharı ekipmana "zorlamak" için buhar kullanır ve söz konusu ekipmanda yaşayan her türlü mikrobiyolojik yaşamı öldürür. Ve son olarak, suyu ısıtmaktan ve basıncından, zamanı tutmaya ve soğumaya kadar bir otoklav döngüsünün temel aşamalarına baktık.