蒸汽和滅菌器的關系,就好像子彈和手槍一樣。保養再好的手槍,裝上空殼子彈也沒法發揮殺傷。在討論蒸汽時經??吹斤柡驼羝母拍睿袝r候前面還加個干燥。那到底什么是干燥的飽和蒸汽?
雖然 Steam sterilizer 蒸汽滅菌器在滅菌過程中使用到的真實滅菌介質是高溫的液態水,但這些水畢竟不能憑空出現,它們的來源是高溫高壓下的蒸汽。理想狀態當然是3個大氣壓、134℃狀態的干燥的飽和蒸汽(dry saturated steam)。但這個概念存在很多問題:什么是“干燥的飽和蒸汽”?蒸汽為什么還能是干燥的?飽和是什么意思,怎么才算飽和? 我們一個詞一個詞的來理解它。
干燥 Dry
簡單來說,純凈的蒸汽就是一團氣體,不含任何液體的氣體。日常生活里也能找得到。比如當我們用水壺燒開水的時候,可以看到大量的白色霧氣從水壺里涌出。這些白色霧氣并不是純凈蒸汽。因為作為一團純氣體的蒸汽是無色無味,看不到的。白色的顏色是因為純凈蒸汽在向上飄的過程中,遇到了冷的空氣,而發生了一部分的凝結,成為了一顆一顆的小水珠。這些細小的水珠混雜在純凈蒸汽里一起向上飄,白色的顏色其實是小水珠們的反光。而「純凈蒸汽+小水珠」的混合物,就是我們常提到的濕蒸汽。濕蒸汽對滅菌的結果通常影響不大,但很可能引起濕包(當然這一點也存在爭議,我們會在后續推送談到)。
所以反過來,干燥的蒸汽,就是不含有液態水分的蒸汽。北方的澡堂里霧氣繚繞,全都是濕蒸汽。當看不到任何顏色時,這個狀態的蒸汽才更接近“干燥”。
飽和
對于飽和蒸汽的物理解釋,如果從頭說起還真是非常麻煩,涉及到很多化學和物理學知識。在CSSD我們僅對其做一個簡單的科普了解即可。飽和蒸汽的概念定義為:與水處于平衡狀態的蒸汽叫飽和蒸汽。簡單來說,飽和蒸汽就是等同于當前沸點溫度的蒸汽。
比如在通常生活環境下,正好等于沸點100℃的蒸汽就是這個壓強下的飽和蒸汽。也就是燒開水的時候,剛剛離開水面的蒸汽。如果蒸汽再往上飄一點就會觸碰空氣而降溫,進而溫度下降,就不再是等同于沸點100℃的飽和蒸汽了。
水的沸點并不是一成不變的,它跟環境的壓強相關。壓強越大,水沸點越高;壓強降低,水沸點也降低。通常生活環境的氣壓為1 bar左右,對應的水沸點為100℃。去往海拔高的地方比如青藏高原,環境氣壓會下降,水會在煮到70~80℃就沸騰。而在高壓鍋里,壓強大幅提升,水就可以被煮到100℃以上。
而滅菌器——一個升級版的高壓鍋——里面通常滅菌選擇的壓強是3 bar,對應的沸點就是134℃。而在這個壓強下,正正好好134℃的蒸汽,就是飽和蒸汽。
假設我們人為地繼續對3 bar下134℃的飽和蒸汽加熱,那么這團蒸汽溫度就會超過沸點變成140℃。此時這團蒸汽就不再飽和,也有一個新的名字:超熱蒸汽(or 過熱蒸汽)。超熱蒸汽團內無法形成滅菌條件,只有當其溫度下降到沸點及以下時才有可能凝結成液態水,才會有高溫的液態水從而形成濕熱環境來殺滅微生物。