Processo de esterilização em autoclave: Guia completo de parâmetros, ciclos e validação

O vapor pressurizado permite que o processo de esterilização em autoclave elimine 99,9999% dos microrganismos, o que o torna o método preferido para o reprocessamento de dispositivos médicos. A OMS relata que a esterilização inadequada é responsável por 17% de infecções do local cirúrgico em 2023 e este guia detalha as fases do ciclo de autoclave cientificamente validadas, bem como os parâmetros de controlo críticos e os protocolos de garantia de qualidade necessários para uma esterilização em conformidade em ambientes de cuidados de saúde e laboratoriais.

1. Autoclave Sterilization Fundamentals

Key Microbial Destruction Metrics:

  • D-value represents the time duration necessary to decrease microbial population by 90% when exposed to certain temperatures

  • Example: Geobacillus stearothermophilus D₁₂₁ = 1.5-2.0 minutes

  • Z-value represents the temperature shift required to achieve a 90% change in the D-value.

  • Typical z = 10°C for steam sterilization

Sterility Assurance Level (SAL): [ SAL represents a probability of one viable microorganism surviving among one million attempts.]

2. Critical Process Parameters

ParâmetroRequisitoToleranceMeasurement Tool
Temperatura121°C (Gravity) / 134°C (Pre-Vacuum)±1°CNIST-calibrated thermocouples
Pressão15 psi (121°C) / 30 psi (134°C)±5%Bourdon tube gauge
Tempo de exposição15-30 minutes (121°C)+0/-1 minuteDigital timer
Qualidade do vapor97% dry saturated steamNon-condensable gases <3.5%Karl Fischer titration

Material Compatibility Guidelines:

  • Textile porous loads need long drying durations exceeding 45 minutes when heated to 80°C.

  • For liquids, implement a slow exhaust cycle to stop boiling over.

  • Pre-vacuum cycles with more than three pulse phases are necessary for hollow devices.

3. Step-by-Step Sterilization Cycle

Phase 1: Preparation

  1. Limpeza

  • Remove bioburden with enzymatic detergents (pH 6.5-7.5)

  • Perform a rinse with ASTM Type I water which maintains conductivity below 1 μS/cm.

  1. Embalagem

  • Use medical-grade paper/plastic pouches (ISO 11607 compliant)

  • Apply 5mm seal margins to packages and attach corresponding LOT identifiers.

  1. Carregamento

  • Maintain 2.5cm spacing between items

  • Position pouches print-side up

Phase 2: Sterilization Cycle

  1. Remoção de ar

  • Gravity displacement: 3-5 air purges

  • Pre-vacuum: 0.8-1.0 bar negative pressure

  1. Fase de aquecimento

  • Ramp rate: ≤1°C/second to prevent thermal shock

  • Hold until coldest chamber point reaches setpoint

  1. Tempo de exposição

  • Start timing when all probes ≥setpoint temperature

  • Minimum dwell time based on load type:

  • Metal instruments: 3 mins @134°C

  • Textiles: 15 mins @121°C

  1. Cooling/Drying

  • Gradual pressure release (0.5 bar/min)

  • Vacuum-assisted drying to ≤3% moisture content

Phase 3: Post-Process Handling

  1. Arrefecimento

  • Ambient cooling racks (stainless steel 304)

  • Time-out period: 30 mins before handling

  1. Armazenamento

  • Controlled environment: 23°C ±2°C, 30-60% RH

  • Products remain stable for 180 days once wrapped but last only 24 hours when unwrapped.

4. Validação e controlo

Physical Monitoring:

  • Data loggers utilize 12 or more thermocouples for mapping cold spots within the chamber.

  • Pressure transducers measure 0-5 bar pressure levels and deliver results with 0.1% accuracy.

Indicadores químicos:

ClassObjetivoPass Criteria
1Process exposureColor change from tan→black
4Multi-variable integrationReference mark attainment
5Cycle-specific verificationAll parameters met

Indicadores biológicos:

  • Spore strips: Geobacillus stearothermophilus ATCC 7953

  • Incubation: 56-60°C for 7 days (extended readout)

  • The acceptable standard requires no positive growth after 20 tests.

Revalidation Requirements:

  • Annual requalification (ISO 17665)

  • After major repairs or relocation

  • When changing load configurations

5. Common Sterilization Failures & Solutions

Failure ModeCausa principalAção corretiva
Wet packsInsufficient drying timeExtend dry phase by 50%
Cold spotsAir entrapmentAdd porous load adapters
Cycle abortsSteam quality issuesInstall duplex water softeners
Biological positivesInsufficient exposure timeIncrease dwell time by D-value×6

Conclusão

The autoclave sterilization process requires precise adherence to validated time-temperature-pressure parameters through physical, chemical, and biological monitoring. Facilities achieve dependable microbial inactivation and maintain material integrity by operating ISO 17665-compliant cycles and following strict equipment calibration schedules. Real-time wireless monitoring and AI-powered cycle optimization represent emerging technologies that will transform sterilization best practices during the next decade.


FAQs

Q1: What duration is required for completing a standard autoclave sterilization process? A: Standard autoclave cycles take between 40 to 90 minutes and incorporate heating along with exposure and drying stages. Emergency instruments require flash cycles that complete within 3 to 10 minutes.

Q2: What temperature kills spores in autoclaves? A: Geobacillus stearothermophilus spores need a minimum of 121°C for 15 minutes to be destroyed. At 134°C the necessary exposure time is reduced to just 3 minutes.

Q3: Can you autoclave plastic items? A: The only plastic materials suitable for autoclave processes are heat-resistant types such as polypropylene (PP) and PTFE. Check material SDS for maximum tolerated temperatures.

Q4: How often should biological testing be performed? A: Medical devices must undergo weekly testing according to AAMI ST79 requirements. Testing intervals in labs should be set to either monthly or after every 40 cycles.

Q5: Why is steam quality critical in autoclaving? A: Steam below 97% dryness level decreases heat transfer effectiveness and results in wet packs. Monitor steam quality quarterly via thermochemical tests.

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