PT2060275E - Sistema de esterilização por vapor - Google Patents

Description

ΕΡ 2 060 275/ΡΤ DESCRIÇÃO "Sistema de esterilização por vapor"

ARTE ANTERIOR O vapor é o meio mais económico para sujeitar ao tratamento de esterilização a maior parte dos materiais e componentes para os quais é necessária a esterilização. Naturalmente, a condição essencial para se poder adoptar a esterilização por vapor é que os materiais suportem temperaturas elevadas, acima dos 100°C.

De facto, os ciclos de esterilização de vapor estão em geral normalizados para temperaturas de aproximadamente 120°C ou aproximadamente 135°C. Estes sistemas reduzem a contagem de bactérias para menos de uma unidade viva de um milhão inicial.

Os aparelhos mais avançados têm suporte lógico capaz de controlar e verificar em tempo real de que, na câmara de esterilização, as condições foram preenchidas para um tempo predeterminado para alcançar o nivel de esterilidade do material. Os parâmetros que determinam e garantem a redução da contagem de bactérias são a temperatura, a pressão, a humidade e a saturação do vapor como uma função do tempo. A construção e o desempenho dos aparelhos para esterilização controlam-se por regulamentos, os quais incluem os requisitos mínimos para a sua comercialização.

Os sub-componentes principais dos melhores aparelhos correntemente no mercado são os seguintes: 1) Estrutura de carga, composta por uma armação de base e um possivel módulo adicional para alojar os componentes; 2) Câmara de esterilização feita de aço inoxidável austenitico AISI 316L ou melhor, com interespaço de aproximadamente 70% da superfície de acordo com a PED Europeia (Pressure Equipment Directive) 97/23/EC e marcado com (CE) . O interespaço nos autoclaves de vapor tem uma dupla finalidade: a primeira é estrutural, permitindo que a câmara 2 ΕΡ 2 060 275/ΡΤ de esterilização suporte pressões elevadas com a espessura mais pequena possível das paredes da câmara.

Muito embora a forma ideal para um recipiente de pressão seja a esférica ou a cilíndrica, de modo que a força interna deforme a estrutura tão pouco quanto possível, os regulamentos presentes acerca da esterilização por vapor definem o módulo de carga como um paralelepípedo que mede 30x30x60 cm. Está portanto claro que uma câmara esférica ou cilíndrica tem uma relação muito alta de volume útil (volume real - volume de módulo), necessitando de uma maior quantidade de vapor (água + energia). Ao fazer uma câmara com uma forma paralelepipédica optimizam-se os volumes de carga com um mínimo desperdício de espaço, penalizando no entanto a resistência estrutural. As espessuras externas da câmara têm, por conseguinte, de ser aumentadas ou têm de ser fixos reforços. A solução de concepção comummente utilizada consiste em soldar a uma distância específica nervuras de reforço no lado de fora da câmara. O vapor é alimentado nas cavidades que são formadas, o que liberta energia térmica, ainda que de modo não regular, sobre a superfície interna da câmara. A superfície máxima coberta com esta solução varia de 50% a 70%. A segunda finalidade do interespaço é funcional. Ao fazer o vapor circular dentro das cavidades do interespaço, a condensação dentro da câmara reduz e é facilitada a secagem da carga. A esterilização por vapor baseia-se na troca de energia térmica do vapor com o material a ser esterilizado dentro da câmara. Quando o vapor entra numa câmara de esterilização sem aquecimento externo, parte da energia térmica é utilizada para trazer as paredes internas para a temperatura. Dado que a esterilização se baseia na manutenção no tempo de um valor conhecido de temperatura, esta perda constante de energia térmica perto das paredes da câmara provoca um desequilíbrio térmico durante a esterilização. Os presentes regulamentos limitam este desequilíbrio a 1°C (aproximadamente 0,7% para esterilização a 134°C). Ao pré-aquecer as paredes internas da câmara, esta perda de energia 3 ΕΡ 2 060 275/ΡΤ é reduzida, melhorando a uniformidade térmica do ambiente interno, sendo evitados os riscos de um processo não eficaz.

No fim da esterilização a câmara é sujeita a uma pressão negativa (vácuo) por meio de uma bomba especial, de modo a vaporizar toda a condensação devido à troca de energia do

vapor que permaneceu encurralado dentro da carga. A vaporização da água de condensação também é gerada a uma baixa temperatura graças ao vácuo aplicado, e depende directamente da energia térmica acumulada pela carga. Uma vez que o vácuo é um isolador térmico, a energia térmica da carga é cedida à condensação que, vaporizando, é extraída da câmara. Isto significa que a energia térmica é descarregada num curto tempo. A função do interespaço pré-aquecido também serve para trazer nova energia para a carga e para a condensação na forma de irradiação térmica, melhorando a evaporação e, por conseguinte, a secagem da carga. A água contida na carga no fim do processo de esterilização encoraja a germinação de possíveis microrganismos que ainda estão vivos. Por conseguinte, é desejável reduzir a água na carga, de modo a reduzir a probabilidade de proliferação de microrganismos. A humidade residual permitida pelos regulamentos é +1% do peso inicial.

Os aparelhos mais modernos são controlados inteiramente por sistemas electrónicos com lógica programável ou por microprocessadores dedicados, os quais permitem a gestão dos ciclos, o controlo dos parâmetros e uma verificação da segurança do processo.

As fases que fazem um ciclo de esterilização são: a) teste de vácuo; b) condicionamento; c) aquecimento; d) esterilização; e) arrefecimento (apenas para autoclaves com ciclo de líquidos); f) descarga de câmara; g) lavagem; h) secagem; i) arejamento. 4 ΕΡ 2 060 275/ΡΤ

Presentemente, os sistemas mais modernos e mais eficientes são distinguidos pelas caracteristicas que se seguem: - os consumos de energia importam em 14 KW/ciclo de aproximadamente 1 hora; os consumos de água potável importam em 15 0 litros/ciclo, aproximadamente; - as máquinas, muito embora desmontadas, excedem as dimensões globais das normas das portas para acesso às instalações, mais em particular no que diz respeito à câmara e ao interespaço que são inseparáveis, tornando os trabalhos de alvenaria necessários; - os pesos de todas as máquinas requerem trabalhos de alvenaria adicionais para suportar os chãos; - a necessidade de alimentação com água requer ligações aos sistemas principais de fornecimento e descarga.

DESCRIÇÃO DO INVENTO

Existe por conseguinte uma clara vantagem na provisão de aparelhos com os melhores desempenhos, redução dos consumos de energia e água e dimensões globais mais pequenas.

Os autores do presente invento desenvolveram um sistema de esterilização por vapor, mais em particular um autoclave, o que permite que o consumo de água seja levado a zero, sem a necessidade de ligações ao sistema de fornecimento de água, e uma redução nos consumos de energia.

Num autoclave de 450 litros, com consumos correntes de água de aproximadamente 150 litros/ciclo, criando a hipótese de 10 ciclos por dia durante 260 dia por ano, a poupança em água da rede é aproximadamente 390000 litros e aproximadamente 14500 KW por ano. Além do mais, os tempos de ciclo também foram reduzidos em aproximadamente 30%. O autoclave do invento é particularmente vantajoso em todas essas situações em que os consumos de água são criticos e/ou limitativos, tal como por exemplo em estruturas médicas em áreas pobres, com falha de água ou escassez de água. 5 ΕΡ 2 060 275/ΡΤ Ο autoclave de esterilização de vácuo elevado do invento: a) não necessita de água para obter o vácuo; b) tem desempenhos melhorados dado que trabalha num vácuo de 1-5 mbar em oposição aos típicos 30-40 mbar; c) tem uma duração total mais curta do ciclo de esterilização devido à simplificação do processo para obter o vácuo; d) tem um tamanho e um peso mais pequenos e uma eficiência térmica mais elevada do interespaço da câmara de esterilização devido às técnicas de construção mecânica; e) requer menor disponibilidade de energia eléctrica (40% menos) no caso da utilização do novo gerador de vapor proposto; f) não necessita de água da rede para arrefecimento das descargas de vapor e condensação. 0 objecto do presente invento é, por conseguinte, um esterilizador de vapor que compreende: a) uma câmara de tratamento (câmara) com um interespaço para pré-aquecimento e bloco para fecho/abertura para acesso à mesma; b) meios de geração de vácuo; c) meios para geração de vapor; d) meios para arrefecimento do vapor e da condensação; e) meios para controlar o processo de esterilização; caracterizado por os meios de geração do vácuo serem uma bomba de vácuo que funciona em condições de vapor saturado ou quase saturado a temperaturas elevadas, sem um sistema de arrefecimento, e compreendendo um circuito de lubrificação com um tanque, em que circula um fluido lubrificante que suporta temperatura elevada e tem elevada energia anti-emulsionante, com meios de filtragem capazes de separar o vapor do fluido lubrificante. A bomba é de preferência do tipo de pá rotativa, muito embora o perito possa definir outras bombas, por exemplo, do tipo em lóbulos. A bomba também está provida de meios para o descarte automático de possíveis resíduos de vapor presentes no fluido 6 ΕΡ 2 060 275/ΡΤ lubrificante, de tal modo que em cada ciclo de bombagem de vapor tem lugar de modo constante a separação do fluido/vapor condensado no tanque. A bomba também pode compreender meios de aquecimento controlados por termostato dentro do tanque. O fluido lubrificante a ser utilizado na bomba tem de ter caracteristicas de peso especifico elevado, estabilidade a temperaturas elevadas e propriedades anti-emulsionantes. O fluido lubrificante pode ser misturado, numa proporção definida, com um aditivo especifico que confere propriedades antioxidantes às superfícies de metal da bomba. Deste modo é evitada a formação de ferrugem e incrustações.

Os materiais e os elastómeros especiais são adequados para suportar a bombagem contínua do vapor a uma temperatura elevada. A bomba também é feita numa versão hermética (sem protecções de óleo) com transmissão do movimento rotativo do motor/bomba através de uma união magnética. Os benefícios que são obtidos pela provisão desta versão referem-se à segurança e a rentabilidade do funcionamento da bomba. De facto, o risco de fuga do fluido devido a possíveis roturas das protecções de óleo é eliminado completamente; além disso, as operações de manutenção são restritas a apenas uma verificação periódica acerca do nível do lubrificante e a uma revisão para limpeza e substituição dos vedantes a médio-longo prazo.

Numa concretização preferida o gerador de vapor é do tipo com baixo consumo.

Numa concretização preferida os meios para arrefecimento do vapor e da condensação consistem num sistema de arrefecimento que não utiliza água da rede como um fluido de troca. 7 ΕΡ 2 060 275/ΡΤ

DESCRIÇÃO DETALHADA DO INVENTO O presente invento vai agora ser descrito nas suas concretizações como exemplos não limitadores com referência aos desenhos que se seguem:

Fig. 1: diagrama funcional de uma concretização do esterilizador;

Fig. 2: diagrama funcional de uma outra concretização do esterilizador;

Fig. 3: representação esquemática da bomba do esterilizador;

Fig. 4: representação esquemática do gerador de vapor de acordo com uma concretização do esterilizador;

Fig. 5: diagrama de funcionamento do sistema de arrefecimento com recuperação de energia e eliminação da água da rede de acordo com uma concretização do esterilizador;

Fig. 6: gráfico das fases do processo de esterilização. O esterilizador de vapor é composto pelos seguintes componentes: a) um espaço de tratamento (câmara) com interespaço de pré-aquecimento e bloco para fecho/abertura para acesso ao mesmo; b) meios para geração de vácuo; c) meios para geração de vapor; d) meios para arrefecimento do vapor e da condensação; e) meios de controlo. O sistema de controlo compreende um controlador programável ligado aos sensores de temperatura e de pressão, às válvulas solenoides, aos contatores, aos relés, aos sensores de posição, aos sensores de nível e ligado a uma interface de ecrã de toque para a gestão do esterilizador. 8 ΕΡ 2 060 275/ΡΤ Ο diagrama funcional do esterilizador está ilustrado na Fig. 1. Na mesma, os números referem-se aos componentes de acordo com a chave 1 abaixo.

Chave 1 Número Descrição 1 Válvula de vapor de interespaço 2 Filtro de arejamento 3 Válvula de arejamento 4 Interespaço 5 Câmara de esterilização 6 Válvula de vapor de câmara 7 Gerador de vapor 8 Resistências eléctricas 9 Válvula de água tratada de gerador 10 Bomba de alimentação de água tratada de gerador 11 Entrada de água tratada 12 Descarregador de condensação de interespaço 13 Válvula de descarga de câmara 14 Válvula de descarga de condensação de câmara 15 Válvula de vácuo de câmara 16 Válvula de alimentação de água tratada de tanque 17 Descarregador de condensação de câmara 18 Bomba de vácuo 19 Dispositivo de arrefecimento de descarga 20 Descarga de condensação e de ar 21 Entrada de água 22 Válvula de água de arrefecimento 23 Controlo de nivel de gerador A Fig. 2 representa o diagrama funcional de uma outra concretização do esterilizador, em que os números se referem a componentes em linha com os da Chave 1. Nesta concretização, o sistema de arrefecimento não utiliza água da 9 ΕΡ 2 060 275/ΡΤ rede como fluido de troca, não necessitando por conseguinte de tubos para a alimentação de água e ligações.

Construção mecânica O objectivo geral da concretização mecânica consiste na redução dos pesos e das dimensões globais. São por conseguinte utilizados materiais que têm uma boa resistência mecânica e são resistentes à corrosão, e os quais têm um baixo peso especifico para obter uma estrutura capaz de resistir a uma pressão absoluta de 4500 mbar, indo ao encontro de todos os requisitos das directivas (PED) existentes. A redução na percentagem de interespaço de toque envolve várias soluções de concepção, incluindo: a) Ligar as nervuras a uma superfície regular formada por uma única folha de material, em que são feitos orifícios os quais são mais tarde soldados nas nervuras. A desvantagem desta solução é que precisa de mais material com um consequente aumento no peso. Por conseguinte, a solução pode vantajosamente ser feita apenas com materiais com um peso específico mais baixo do que o peso específico do aço usualmente utilizado. Um exemplo destes materiais é o alumínio anodizado da série 6000, o qual tem propriedades de módulo de resistência elevado, em comparação com as propriedades do aço; b) Produzir uma superfície regular utilizando uma única folha de material com formas obtidas por meio de estiragem. Esta solução de concepção também pode ser produzida com o mesmo material usualmente utilizado pelo facto de requerer espessuras mais pequenas; c) Formação do interespaço por meio de soldadura de uma única folha de material na armação externa da câmara, de modo a não ter qualquer ponto de contacto entre a câmara e o interespaço.

As dimensões globais foram aperfeiçoadas com uma nova distribuição dos componentes estruturais. Por exemplo, para uma câmara de esterilização que mede 66 cm, com um vão de passagem normalizado para uma porta de aproximadamente 90 cm, 10 ΕΡ 2 060 275/ΡΤ ο resto 12 + 12 cm representa ο limite máximo de espessura das paredes da câmara, a altura do interespaço e o isolamento térmico externo. Se uma espessura de aproximadamente 3 cm de forro de isolamento ao calor for tomada como hipótese, a altura total do interespaço terá aproximadamente 8 cm.

Os pesos são optimizados com a utilização de materiais cujo peso especifico é mais pequeno do que aqueles presentemente utilizados, e tendo um módulo de resistência igual ou melhorado, e com uma redução na massa da câmara ao reduzir as espessuras, muito embora se resista às pressões de teste tal como exigido pela directiva PED. O bloco do fecho/abertura para o acesso à câmara de tratamento é feito por duas portas em aço inoxidável AISI 316L ligadas a um sistema de equilíbrio de contrapesos e actuado por cilindros pneumáticos e por dois vedantes de silicone, os quais são dinamicamente impulsionados sobre a superfície da porta. 0 espaço de tratamento (câmara de esterilização) é feito por um paralelepípedo em aço inoxidável AISI 316L que mede 660x660x1000 mm. (6 módulos de esterilização, EN285:2006)

Construção de um sistema de vácuo elevado (RI) A Fig. 3 é uma representação esquemática da bomba.

Fazendo referência à Fig. 3, a bomba 1 está provida de um corpo de estator 2 que contém um rotor excêntrico 3 com chumaceiras para facilitar a sua rotação e pelo menos uma pá 4, com uma conduta de aspiração 5 e uma de descarga 6. A bomba 1 também está provida de um circuito de lubrificação 7, compreendendo um tanque de armazenagem 8 com um ponto de admissão 9 do fluido lubrificante (M) colocado na sua base e uma câmara de aspiração 10. O tanque de armazenagem 8 pode estar provido na sua base de uma resistência de aquecimento 11 controlada por termostato e um filtro de coalescência 12, com possibilidade de separar os vapores do fluido lubrificante, recuperando os mesmos no mesmo tanque. O escoamento de vapor atravessa o filtro 12 em conjunto com os 11 ΕΡ 2 060 275/ΡΤ gases que não se podem condensar e, com eles, é transportado para a saída 13. A bomba 1 está provida de meios de vedação apropriados para abertura e fecho de condutas, tais como válvulas, diafragmas e protecções de óleo. O fluido lubrificante (M) é arrastado através do vácuo desde o ponto de admissão 9 do tanque 8 na direcção da câmara de aspiração 10, assegurando assim uma lubrificação constante e óptima do conjunto de rotor 3/estator 2/pás 4 e de todos os outros componentes, tais como as válvulas, diafragmas, protecções de óleo, chumaceiras, etc., necessários para o funcionamento adequado da bomba 1. A bomba também está provida de um dispositivo de lastro de gás 14, colocado na base do estator 2, para o descarte automático dos resíduos de humidade presentes no fluido lubrificante. A força de coesão do fluido (M) com as superfícies dos elementos mecânicos da bomba 1 (por exemplo, as paredes internas do estator 2) impede que o vapor aspirado a partir da conduta 5 as lave por arrastamento, assegurando a sua lubrificação constante. A condensação na entrada a partir da conduta de aspiração 5 é bombeada com o ar e o vapor e, em conjunto com os vapores do fluido lubrificante (M), é transportada para dentro do tanque de armazenagem 8. A elevada energia anti-emulsionante do fluido lubrificante, a sua temperatura elevada e a diferença no peso específico com a água, encorajam a separação de fluido/condensação e a sua localização no topo do tanque 8. Assim é assegurada a desidratação constante do fluido lubrificante (M) nas camadas inferiores do tanque 8. O fluido é arrastado por meio do ponto de admissão 9 devido a uma diferença na pressão dentro da câmara de aspiração 10 da bomba 1.

Desta maneira a bomba tem constantemente sucesso, mesmo depois de ter desempenhado ciclos repetidos de bombagem do 12 ΕΡ 2 060 275/ΡΤ vapor, no alcançar de um elevado grau de vácuo na conduta de aspiração 5. O dispositivo 14 conhecido como "lastro de gás" permite o descarte automático dos resíduos de humidade presentes no fluido lubrificante (M). A alimentação do ar através do dispositivo 14 reduz a pressão parcial dos gases condensáveis presentes na mistura durante a compressão. Deste modo a sua transformação nas fases líguidas é evitada, facilitando a sua expulsão e impedindo que os mesmos se misturem com o fluido lubrificante.

Um filtro coalescente eficaz 12, colocado na descarga, separa os vapores do fluido lubrificante, recuperando os mesmos no banho do tanque. O escoamento de vapor atravessa o filtro em conjunto com os gases que não condensam e com eles é transportado para a saída 13. Qualquer condensação que permaneça dentro do tanque é preparada para flutuar no líquido lubrificante no tanque de onde, devido à temperatura elevada do fluido, é novamente circulado na forma de vapor e descartado através da saída 13. A eficácia do filtro reduz para valores negligenciáveis o consumo de fluido lubrificante utilizado, contribuindo para a protecção segura do ambiente envolvente.

Para garantir ainda o funcionamento também nos casos de bombagem de quantidades de vapor acima dos limites do equilíbrio térmico da bomba, foi inserida no tanque de armazenagem de fluido 8 uma resistência de aquecimento 11 controlada por termostato. Deste modo é fornecido o calor de evaporação latente necessário para o descarte do excesso de condensação presente no banho.

Os vedantes, diafragmas, pás, protecções de óleo, chumaceiras, etc. são feitos com materiais resistentes a temperaturas de operação contínua de pelo menos 130°C.

De facto, o corpo da bomba funciona sem o sistema de arrefecimento forçado, obtendo um aumento de aproximadamente 30°C do valor da temperatura sob condições normais. 13 ΕΡ 2 060 275/ΡΤ Ο arrefecimento em bombas tradicionais lubrificadas com óleo mineral serve para manter a temperatura de trabalho baixa, de modo a evitar o sobreaquecimento e a consequente perda da força de lubrificação do óleo. A bomba do invento trabalhou em vez disso em temperaturas elevadas, acima dos 100°C, para impedir a condensação do vapor aspirado e para reduzir para um mínimo a presença da humidade residual no fluido lubrificante (M). O fluido lubrificante utilizado, Fomblin (Solvay Solexis), tem um peso específico elevado, mais do que o dobro do peso específico do óleo mineral, e tem uma estabilidade química muito elevada em temperaturas elevadas, com notáveis propriedades anti-emulsionantes e anti-oxidantes. O fluido lubrificante (M) pode ser misturado numa proporção definida com um aditivo específico, o qual confere propriedades antioxidantes às superfícies de metal da bomba. Deste modo é evitada a formação de ferrugem e incrustações. A bomba 1 também é feita numa versão hermética (sem protecções de óleo) com transmissão do movimento rotativo do motor/bomba através de uma união magnética. Os benefícios obtidos a partir da realização desta versão referem-se à segurança e à fiabilidade da operação da bomba. De facto, o risco de derrame do fluido devido a uma possível rotura das protecções de óleo é eliminado totalmente; além disso, as operações de manutenção estão limitadas a apenas uma verificação periódica ao nível do lubrificante e a uma revisão para limpeza e substituição dos vedantes a médio e longo prazo.

Concretização de um gerador de vapor com consumo baixo (SP) A concretização de um gerador de vapor com baixo consumo envolve a utilização de materiais com elevada condutividade de calor (por exemplo alumínio para o corpo do gerador) e uma notável resistência à corrosão (por exemplo aço, para os elementos para aquecimento da água), e também a construção de uma estrutura com inércia térmica elevada. 14 ΕΡ 2 060 275/ΡΤ

Os geradores de vapor eléctricos tradicionais são compostos por um recipiente cilíndrico em aço, em que a água tratada é alimentada por meio de uma bomba externa, e mais tarde aquecida por resistências eléctricas imersas até que evapore. O nível de água dentro do gerador é controlado por meio de sensores de nível mecânicos flutuantes ou por controlo electrónico de condutividade. A energia térmica de troca entre as resistências eléctricas e a água é devida à superfície de contacto dos elementos de aquecimento. Em média, um gerador de vapor instalado para a operação de um esterilizador de 450 litros tem uma potência que varia de 27 KW até 45 KW, e tem um volume de aproximadamente 75 litros. Foi desenvolvido um gerador que tem capacidade para transferir tão depressa quanto possível a energia térmica dos elementos para aquecimento da água por meio de um único corpo com inércia térmica elevada. O mesmo é feito num único bloco de material com inércia térmica elevada que é pequeno em tamanho, cerca de 30x30x30 cm, em que as resistências de aquecimento estão embutidas e encontra-se formada uma passagem para a água de alimentação e a saída relativa de vapor. O gerador não precisa, por conseguinte, de regulação de nível pelo facto de a troca de calor ter lugar de modo instantâneo.

Para o corpo do gerador podem ser utilizados, de modo vantajoso, materiais tais como o alumínio ou o cobre da série 6000, ou outros materiais que tenham características de elevada condutividade de calor.

No corpo feito deste modo inserem-se as resistências de aquecimento e uma serpentina para alimentar água e remover constantemente vapor, assim como um sistema para o controlo da temperatura. Para este tipo de gerador não é necessário um sistema de controlo de nível pelo facto de a água alimentada para o lado de dentro por meio de uma bomba ser instantaneamente vaporizada. A temperatura de regulação do corpo é estabelecida depois de uma série de testes de funcionamento acerca de um valor óptimo para a evaporação correcta e total da água alimentada. 15 ΕΡ 2 060 275/ΡΤ

Os elementos de aquecimento são feitos em conjunto com o corpo, com um sistema modular escalar. Deste modo é possível instalar uma potência proporcionalmente correcta também para os esterilizadores de dimensões diferentes. A Fig. 4 é uma representação esquemática do gerador de vapor.

Os números referem-se no mesmo aos componentes de acordo com a Chave 2 abaixo.

Chave 2 Número Descrição 8 Resistências eléctricas 24 Sonda de temperatura 25 Saida de vapor 26 Entrada de água

Sistema de arrefecimento de condensação e vapor (SP) O sistema de arrefecimento não utiliza água da rede como um fluido de troca. O sistema para arrefecimento do efluente de descarga utilizado é usualmente feito por um recipiente em que as descargas "quentes" (vapor a 143°C e condensação a 100°C) são transportadas e arrefecidas por meio de água da rede para uma temperatura mais baixa do que 60°C. Estes dispositivos servem para evitar trabalhos de construção dispendiosos na produção de descargas resistentes a temperaturas elevadas acima de 60°C. O sistema de arrefecimento desenvolvido evita a utilização da água da rede como fluido de troca. A energia do calor das descargas é recuperada e é transportada na água tratada que é alimentada para dentro do gerador e mais tarde vaporizada. Este sistema permite um consumo mais baixo de energia eléctrica por parte do gerador de vapor, uma vez que utiliza água a qual já foi pré-aquecida. 16 ΕΡ 2 060 275/ΡΤ São produzidos sistemas diferentes, incluindo: 1) Utilização do ar como um sistema de arrefecimento através de um sistema de ventilação forçada e um radiador de troca; 2) utilização de energia eléctrica como arrefecimento, através de um sistema de criobomba (refrigerador) com circuito fechado. Este tipo de arrefecimento envolve a concepção do sistema de bombagem composto por um compressor e elementos de troca de calor; 3) Utilização de energia eléctrica como arrefecimento via células de Peltier. Ao aplicar as células de Peltier ao sistema a energia térmica é removida utilizando energia eléctrica. As contra-indicações neste sistema incluem a utilização de elevadas potências eléctricas; 4) Utilização de ar comprimido como um sistema de arrefecimento. Esta tecnologia explora a expansão do gás e a sua remoção relativa de energia térmica. O sistema de arrefecimento com recuperação de energia e eliminação da água da rede funciona de acordo com o diagrama ilustrado na Fig. 5. Os números no mesmo referem-se aos componentes de acordo com a Chave 3 abaixo.

Chave 3 Número Descrição 11 Entrada de água tratada 28 Descarga de condensação e entrada de vapor 16 Válvula para alimentação de água tratada 31 Sistema de arrefecimento 27 Remoção de água tratada quente para o gerador de vapor 20 Descarga livre < 60°C 30 Elementos de troca de calor 29 Tanque A descarga de condensação e vapor trazem a temperatura da água tratada no tanque para aproximadamente 60°C. Quando este limite for excedido, o sistema de arrefecimento baixa a temperatura por meio dos elementos de troca. O sistema de 17 ΕΡ 2 060 275/ΡΤ arrefecimento também pode ser feito através de um compromisso entre os vários sistemas mencionados, com o objectivo primário de evitar a necessidade de adicionar descargas de qualquer tipo na atmosfera ou rede. Por exemplo, foi produzido um sistema de criobomba, em combinação com um sistema de arrefecimento com ar de unidade reduzida.

Processo de esterilização O processo de esterilização é composto pelas seguintes fases e ilustrado no gráfico na Fig. 6: D condicionamento; 2) aquecimento; 3) esterilização; 4) descarga de câmara; 5) secagem; 6) arejamento. Os números mostrados na Fig. 6 referem-se às várias fases do processo de esterilização de acordo com a Chave 4 abaixo. Chave 4 Número Descrição 32 Condicionamento 33 Aquecimento 34 Esterilização 35 Descarga de câmara 36 Secagem 37 Arejamento 1) Condicionamento

Esta fase serve para remover o ar dentro da câmara de esterilização e a partir do material, para assegurar a presença de vapor saturado durante a esterilização. O ar é removido pela bomba de vácuo acima descrita; quanto mais baixa a pressão alcançada durante esta fase, melhor a 18 ΕΡ 2 060 275/ΡΤ distribuição do calor durante a esterilização. O autoclave tem capacidade para alcançar condições de elevado vácuo e, por conseguinte, já não é necessária a sequência de impulsos de vapor/vácuo típicos da fase de condicionamento dos autoclaves de esterilização tradicionais (sem elevado vácuo). Até à data foram necessários impulsos de vapor/vácuo porque os mesmos encorajam a extracção do ar e a penetração do vapor dentro das massas a serem esterilizadas, como compensação do grau insuficiente de vácuo que pode ser obtido até à data. Como resultado, esta fase do processo é mais rápida, com uma poupança nos tempos de todo o ciclo de esterilização. 2) Aquecimento

Esta fase traz a temperatura da câmara, e a carga dentro da mesma, para a estabelecida para esterilização. 3) Esterilização

Nesta fase o material é mantido à temperatura estabelecida durante o tempo necessário para redução da contagem de bactérias. 4) Descarga de câmara

Nesta fase o vapor é removido da câmara até à pressão atmosférica. 5) Secagem

Nesta fase é mantido um vácuo por um período de tempo pré-estabelecido dentro da câmara para permitir a evaporação da condensação da carga. 6) Arejamento

Nesta fase o ar estéril é alimentado para equilibrar a pressão na câmara para uma abertura subsequente. A sequência destas fases controlada por um PLC (Controlador lógico programável) permite que se obtenha um ciclo de esterilização ideal com um baixo consumo de energia 19 ΕΡ 2 060 275/ΡΤ eléctrica, virtualmente um consumo zero de água para o arrefecimento e para o vácuo, e num tempo mais curto.

Análise O que se segue é uma descrição de um processo de esterilização tipico realizado num autoclave tradicional de esterilização equipado com uma bomba de circuito de liquido.

As várias fases do processo são: a) carregamento da câmara do autoclave com os objectos a serem esterilizados; b) esvaziamento da câmara por meio de uma bomba de circuito de liquido tradicional; c) impulsos de vapor/vácuo (2 a 3) na câmara. Os impulsos encorajam a remoção do ar e a penetração do vapor dentro das massas a serem esterilizadas, para compensar o grau insuficiente de vácuo da bomba de circuito de liquido cuja pressão residual é > 30 mbar (vácuo limite); d) alimentação dentro da câmara de vapor saturado a 3 bar à temperatura de 134°C; e) fase de esterilização por vapor (aproximadamente 10 min) ; f) libertação do vapor da câmara para a pressão atmosférica; g) extracção através de uma bomba de vácuo do vapor saturado residual na câmara; h) fase de secagem subsequente em vácuo dos objectos esterilizados; i) alimentação de ar estéril para dentro da câmara; j) abertura da câmara e remoção dos objectos esterilizados.

Tempo total do ciclo de esterilização: aproximadamente 45 min.

Foi possível com um autoclave do invento fazer os melhoramentos que se seguem, aplicáveis às fases que se seguem do processo descrito: 20 ΕΡ 2 060 275/ΡΤ a) esvaziamento da câmara por meio de uma bomba com elevado grau de vácuo sem a utilização de água; b) eliminação ou redução dos impulsos de vapor, possivelmente apenas com a utilização de uma bomba com um grau elevado de vácuo; c) extracção do vapor residual através de uma bomba com um grau elevado de vácuo; d) secagem forçada dos objectos esterilizados por meio de uma bomba com um grau elevado de vácuo capaz de alcançar as pressões residuais melhor do que 2 mbar.

Tempo total do ciclo de esterilização: aproximadamente 32 min.

Lisboa, 2010-07-28

Claims (6)

1. ΕΡ 2 060 275/ΡΤ 1/2 REIVINDICAÇÕES 1 - Esterilizador de vapor que compreende: a) uma câmara de tratamento, com interespaço de pré-aquecimento e bloco para fecho/abertura para acesso à mesma; b) meios para gerarem o vácuo; c) meios para gerarem vapor; d) meios para arrefecimento do vapor e da condensação; e) meios para controlar o processo de esterilização; caracterizado por os meios para geração do vácuo serem uma bomba de vácuo que funciona em condições de vapor saturado ou quase saturado a temperaturas elevadas sem um sistema de arrefecimento, e compreendendo um circuito de lubrificação com um tanque, em que circula um fluido lubrificante que é resistente a temperaturas elevadas e com uma elevada energia anti-emulsionante, com meios de filtragem capazes de separar o vapor do fluido lubrificante.
2. 2 - Esterilizador de vapor de acordo com a reivindicação 1, em que a bomba é do tipo de pá rotativa.
3. 3 - Esterilizador de vapor de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que a bomba está provida de meios para o descarte automático de quaisquer resíduos de vapor presentes no fluido lubrificador, de tal modo que em cada ciclo de bombagem do vapor a separação do fluido/vapor condensado no tanque tem lugar constantemente.
4. 4 - Esterilizador de vapor de acordo com uma das reivindicações anteriores, em que a bomba compreende meios de aquecimento controlados por termostato dentro do tanque.
5. 5 - Esterilizador de vapor de acordo com uma das reivindicações anteriores, em que o gerador de vapor é do tipo de consumo baixo.
6. 6 - Esterilizador de vapor de acordo com uma das reivindicações anteriores, em que os meios para arrefecimento do vapor e da condensação consistem num sistema de ΕΡ 2 060 275/ΡΤ 2/2 arrefecimento que não utiliza água da rede como fluido de troca. Lisboa, 2010-07-28