Cốt lõi của việc khử trùng bằng hơi nước áp suất cao nằm ở việc sử dụng nhiệt tiềm ẩn được giải phóng bởi hơi bão hòa trong môi trường áp suất cao, thông qua sự biến tính protein nhiệt độ cao và khả năng thâm nhập mạnh mẽ để đạt được sự tiêu diệt của vi sinh vật, cơ chế của nó có thể được triển khai từ hai chiều sau:
I. Cơ chế khử trùng của hơi bão hòa: Bất hoạt không thể đảo ngược của protein do nhiệt độ cao
Trong các bình kín, áp suất hơi tăng làm cho điểm sôi của nước vượt quá 100 ℃ (ví dụ: 121,3 ℃) ở 103,4 kPa, khi hơi bão hòa mang theo nhiệt tiềm ẩn (nhiệt bốc hơi) cao hơn nhiều so với nhiệt hiển thị (nhiệt thay đổi nhiệt độ). Khi hơi nước tiếp xúc với vi sinh vật, nhiệt tiềm ẩn được giải phóng nhanh chóng, cho phép protein trong tế bào vi sinh vật bị biến tính đông máu trong môi trường nóng ẩm:
Phá hủy hệ thống enzyme: nhiệt độ cao làm tan rã cấu trúc ba chiều của các enzyme quan trọng bên trong các vật vi sinh, chẳng hạn như ATP synthase, và hoạt động trao đổi chất bị đình trệ;
Phá vỡ axit nucleic: cấu trúc xoắn kép DNA phá vỡ chuỗi ở nhiệt độ cao, truyền thông tin di truyền bị gián đoạn;
Phá vỡ màng tế bào: Sự thoái hóa protein dẫn đến mất tính lưu động của màng tế bào và sự rò rỉ nội dung tế bào.
Thí nghiệm cho thấy, duy trì ở 121 độ C trong 15-30 phút, có thể tiêu diệt tất cả các vi sinh vật bao gồm bào tử chịu nhiệt, hiệu quả khử trùng của nó tăng gấp mấy lần so với khử trùng khô (160-180 độ C cần 2 giờ).
II. Hiệu ứng thâm nhập nhiệt: "khử trùng ba chiều" của hơi bão hòa
Hiệu quả diệt khuẩn của hơi bão hòa phụ thuộc vào sự thâm nhập mạnh mẽ và tính đồng nhất của nó:
Truyền nhiệt thay đổi pha: nhiệt tiềm ẩn (2260kJ/kg) được giải phóng khi ngưng tụ hơi nước lớn hơn 500 lần so với nhiệt hiển thị (4,18kJ/kg · ℃), có thể xuyên qua lỗ chân lông của vật phẩm ngay lập tức;
Áp suất âm hỗ trợ thâm nhập: bộ tiệt trùng chân không trước làm cho áp suất âm hình thành bên trong thùng chứa bằng cách hút chân không, và hơi nước dễ dàng xâm nhập vào các lớp sâu của gói (chẳng hạn như khe hở khớp của dụng cụ phẫu thuật);
Độ ẩm Synergy: Môi trường nóng và ẩm đẩy nhanh quá trình truyền nhiệt, làm cho nhiệt độ bên trong của vi sinh vật tăng đồng bộ với nhiệt độ hơi nước, tránh vấn đề chênh lệch nhiệt độ "bên ngoài nóng bên trong mát" trong khử trùng khô.
Nghiên cứu cho thấy hơi bão hòa có thể xâm nhập nhanh hơn 10 lần so với không khí khô và nóng ở 121 ° C, đảm bảo rằng các mặt hàng phức tạp (như môi trường, băng) đạt được nhiệt độ khử trùng đồng bộ bên trong.
III. Điểm kiểm soát chính: loại trừ duy trì không khí lạnh và hơi bão hòa
Nếu hơi được trộn lẫn với không khí, áp suất giãn nở của nó sẽ làm giảm nhiệt độ hơi (ví dụ, khi chứa 10% không khí, nhiệt độ hơi chỉ 112 ° C ở 103,4 kPa), dẫn đến khử trùng không thành công. Do đó, trước khi khử trùng cần loại trừ không khí lạnh bằng khí thải thay thế trọng lực (khử trùng hàng dưới) hoặc bơm chân không (khử trùng chân không trước) để đảm bảo hơi nước ở trạng thái bão hòa tinh khiết. Ngoài ra, áp suất cần được duy trì ổn định trong quá trình khử trùng để ngăn chặn sự ngưng tụ hơi nước gây ra biến động nhiệt độ.
Khử trùng bằng hơi nước hấp đạt được hiệu quả khử trùng hiệu quả và đáng tin cậy thông qua sự hiệp đồng của biến tính protein nhiệt độ cao với sự xâm nhập của hơi bão hòa, trở thành phương pháp khử trùng tiêu chuẩn trong các cơ sở y tế, ngành công nghiệp dược phẩm và phòng thí nghiệm. Logic cốt lõi của nó có thể được tóm tắt là: tăng nhiệt độ bằng áp suất, tăng tốc độ thâm nhập bằng nhiệt tiềm ẩn và tăng cường tiêu diệt bằng nhiệt ẩm.