Autoklavieren Temperatur: Der Schlüssel zur effektiven Sterilisation

Das Autoklavieren ist ein weit verbreitetes und äußerst effektives Sterilisationsverfahren, das in verschiedenen Bereichen wie Medizin, Forschung und Industrie Anwendung findet. Im Kern geht es darum, Materialien mit gesättigtem Dampf unter hohem Druck zu behandeln, um Mikroorganismen abzutöten und somit eine zuverlässige Sterilisation zu gewährleisten. Die Temperatur spielt dabei eine entscheidende Rolle für den Erfolg des Sterilisationsprozesses.

Einführung in das Autoklavieren

Was ist Autoklavieren?

Das Autoklavieren ist ein Sterilisationsverfahren, das in einem Autoklav durchgeführt wird, einem gasdicht verschließbaren Druckbehälter, der für die thermische Behandlung von Stoffen im Überdruckbereich konzipiert ist. Im Wesentlichen ist ein Autoklav ein spezieller Sterilisator, der es ermöglicht, Materialien unter Dampf und Druck zu sterilisieren. Ein üblicher Schnellkochtopf stellt ebenfalls eine Form von Autoklav dar und wird in Haushalten genutzt, um Lebensmittel durch die Sterilisation schneller zu garen.

Geschichte und Entwicklung des Autoklavs

Die Ursprünge des Autoklavs reichen bis ins 17. Jahrhundert zurück, als der französische Physiker Denis Papin einen von Robert Hooke entwickelten Druckbehälter zum Papin’schen Topf (Steam Digester) weiterentwickelte. Dieser gilt als Vorläufer des modernen Autoklavs. Das Funktionsprinzip, das Papin entwickelte, bildete die Grundlage für die Entwicklung des Autoklavs, wie wir ihn heute kennen. Im Laufe der Zeit wurde der Autoklav verfeinert und fand breite Anwendung beim Autoklavieren in verschiedenen Bereichen.

Grundprinzipien der Dampfsterilisation

Die Dampfsterilisation, die im Autoklav stattfindet, basiert auf der Wirkung von feuchter Hitze. Die Feuchtigkeit bewirkt, dass vor allem die Sporen der Bakterien quellen, wodurch sie weniger resistent gegen die Hitze sind als bei trockener Hitze. Für eine erfolgreiche Sterilisation durch Autoklavieren ist es entscheidend, dass die gesamte Raumluft im Innenraum des Behälters durch Dampf ersetzt wird. Nur so kann der gesättigte Dampf die gewünschte Temperatur erreichen und alle Mikroorganismen abtöten.

Temperatur und Druck im Autoklav

Optimale Temperaturen für die Sterilisation

Beim Autoklavieren spielt die Temperatur eine entscheidende Rolle für die Sterilisation. Autoklaven erreichen typischerweise Temperaturen von 121 °C bis 134 °C. Pathogene Prionen, ebenso wie die Erreger der neuen Variante der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit (vCJD), können nur mit einer Sterilisation bei 134 °C und einer Dauer von 60 Minuten abgetötet werden. Um die Effizienz der Dampfsterilisation zu gewährleisten, wird in der Regel bei einer Temperatur von 121 Grad Celsius sterilisiert.

Temperatur	Sterilisationszeit
121 °C	20 Minuten
134 °C	5 Minuten

Der Einfluss des Drucks auf den Sterilisationsprozess

Der Druck ist ein weiterer entscheidender Faktor beim Autoklavieren. Für eine erfolgreiche Sterilisation durch Autoklavieren muss die gesamte Raumluft (Atmosphäre) durch Dampf ersetzt werden. In der Regel wird bei einer Temperatur von 121 °C sterilisiert, was einem Dampfdruck von ca. 2 bar entspricht. Dieser Druck sorgt dafür, dass die hohe Temperatur erreicht werden kann, die notwendig ist, um Mikroorganismen abzutöten und eine vollständige Sterilisation zu gewährleisten. Der Druck und die Temperatur wirken zusammen, um den Sterilisationsprozess effektiv zu gestalten.

Temperaturüberwachung und -kontrolle

Die Temperaturüberwachung und -kontrolle sind wesentliche Aspekte beim Autoklavieren. Ein Autoklav verfügt üblicherweise über einen Schnellverschluss mit Schraub- oder Bajonettverschluss. Als Anzeigeinstrumente dienen mindestens Thermometer und Manometer, die die Temperatur und den Druck im Innenraum überwachen. Die Sterilisationsphasen und die erforderlichen Temperaturen werden aufgezeichnet, um sicherzustellen, dass der Sterilisationsprozess ordnungsgemäß abläuft und die Instrumente sicher sterilisiert werden. Die präzise Kontrolle der Temperatur und des Drucks sowie eine korrekte Entlüftung sind entscheidend für die Sterilisation.

Die Rolle von Flüssigkeiten im Autoklav

Flüssigkeitssterilisation im Autoklav

Die Flüssigkeitssterilisation im Autoklav erfordert besondere Aufmerksamkeit. Die Stoffe werden wegen des typischen Abschlusses gegenüber der umgebenden Atmosphäre chargenweise thermisch behandelt (Batch-Betrieb). Bei Flüssigkeiten muss die vorgegebene Temperatur in der Flüssigkeit erreicht werden. Einige Autoklaven sind inzwischen mit einer Temperaturmessung in einem Referenzgerät ausgestattet, die diesen Schritt erleichtern soll. Die Sterilisationsphase beginnt dann, wenn die gewünschte Temperatur im Druckbehälter des Geräts erreicht ist und dauert so lange, bis der vorher eingestellte Zeitraum verstrichen ist. Das Autoklavieren von Nährmedien ist ein häufiges Einsatzgebiet im Labor.

Besondere Anforderungen an flüssige Medien

Beim Autoklavieren von Flüssigkeiten gibt es besondere Anforderungen, die beachtet werden müssen. Hierbei ist es elementar, auf die Größe und den Füllstand des Behälters zu achten – andernfalls drohen Ereignisse wie Überkochen, Siedeverzug oder sogar Bersten des Behälters. Die Din En 61010-2-040 fordert, dass Dampfsterilisatoren für die Sterilisation von Flüssigkeiten mit Sicherheitseinrichtungen ausgestattet sein müssen, die ein Öffnen des Autoklaven verhindern, solange die Flüssigkeiten nicht auf eine für den Anwender sichere Entnahmetemperatur abgekühlt sind. Moderne Autoklaven sind mit einer temperatur- und druckabhängigen Türverriegelung ausgestattet. Eine sichere Entnahmetemperatur definiert die Norm mit 20K unterhalb des Siedepunktes von Wasser bei atmosphärischem Umgebungsdruck, was einer sicheren Entnahmetemperatur von 80 °C entspricht.

Probleme und Lösungen bei der Sterilisation von Flüssigkeiten

Bei der Sterilisation von Flüssigkeiten können verschiedene Probleme auftreten. Hat das Referenzgefäß die Kühltemperatur von 80 °C erreicht und erlaubt somit das Öffnen des Autoklaven, ist/sind die fest verschlossenen Flasche/n noch immer auf Sterilisationstemperatur mit dem dazugehörigen Druck, z.B. 121 °C, 2 bar. Durch das Kochen der Flüssigkeit in der Kühlphase geht ein Teil der Flüssigkeit verloren, normalerweise zwischen 3 und 10%, kann aber deutlich höher ausfallen, je nach Inhaltsstoffen in der Flüssigkeit. Ausgleichszeit, Trocknung und Kühlung sind entscheidend, um ein sicheres und effektives Sterilisationsverfahren sicherzustellen, ebenso wie die Verwendung von Schutzausrüstung.

Qualifizierung und Validierung von Autoklaven

Wichtigkeit der Qualifizierung

Bevor ein Autoklav überhaupt in Betrieb genommen werden darf, ist eine umfassende Qualifizierung unerlässlich. Diese Qualifizierung dient dazu, die Leistungsfähigkeit des Autoklavs sicherzustellen und die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse zu gewährleisten. Sie legt den Grundstein für ein zuverlässiges und sicheres Sterilisationsverfahren. Neben der anfänglichen Qualifizierung ist eine regelmäßige Validierung erforderlich, um sicherzustellen, dass der Sterilisationsprozess stets zu einem reproduzierbaren Ergebnis führt. Die DIN EN 13485 schreibt vor, dass jede Validierung in Übereinstimmung mit einer dokumentierten Verfahrensweise zu erfolgen hat. Ziel der Qualifizierung und Validierung ist der dokumentierte Nachweis, dass das Gerät für seine vorgesehene Nutzung geeignet ist, eine Kontamination auszuschließen und damit eine hohe Qualität im Labor zu gewährleisten.

Validierungsprozesse für Dampfsterilisatoren

Die Validierung des Autoklavs ist ein fortlaufender Prozess, der in regelmäßigen Abständen durchgeführt werden muss. Dadurch wird sichergestellt, dass die Funktionalität des Geräts nicht nachlässt und weiterhin optimale Sterilisationsergebnisse erzielt werden. Nach der Kommissionierung eines neuen Autoklavs erfolgt eine Leistungsbeurteilung, die von einem Fachunternehmen durchgeführt werden muss. Dieser Validierungsprozess umfasst die Überprüfung verschiedener Parameter, um sicherzustellen, dass der Autoklav die gewünschten Temperaturen von 121 °C oder 134 °C erreicht und hält, und dass die Sterilisationszeit ausreichend ist, um alle Mikroorganismen abzutöten. Die Validierung bestätigt, dass die Sterilisation durch Autoklavieren effektiv ist und die Sterilisationstemperatur erreicht wird.

Regulatorische Anforderungen und Normen

Die elektrische und mechanische Gerätesicherheit eines Autoklavs muss jährlich von einem unabhängigen Prüfingenieur (z. B. TÜV, DEKRA, GTÜ) bestätigt werden. Für Autoklaven, die vorwiegend in zentralen Sterilgutversorgungsabteilungen eingesetzt werden, schreibt das Medizinproduktegesetz regelmäßige und laufende Funktionskontrollen vor. Der §22 in der GenTSV (Gentechnik-Sicherheitsverordnung) gibt an, dass in S2-Laboren (Gentechnik und Biostoff) sowohl eine Kondensatinaktivierung als auch eine Abluftfiltration notwendig sind. Diese regulatorischen Anforderungen und Normen dienen dazu, die Sicherheit und Effektivität des Sterilisationsverfahrens zu gewährleisten und sicherzustellen, dass die Instrumente und die Glaswaren ordnungsgemäß sterilisiert werden, um Kontamination zu vermeiden. Die Einhaltung dieser Standards ist entscheidend für den Betrieb eines Autoklaven.

Tipps und Best Practices für das Autoklavieren

Vorbereitung von Materialien für die Sterilisation

Die korrekte Vorbereitung der Materialien ist entscheidend für den Erfolg der Sterilisation beim Autoklavieren. Etwaiges loses Material muss sorgfältig eingewickelt oder verpackt werden, und alle Behälter müssen geöffnet sein. Andernfalls riskieren Sie beim Autoklavieren, dass Hohlkörper entstehen und es zu einem Bersten kommt. Verwenden Sie im Gerät nur hitzeresistente Kunststoffe und versehen Sie alle Gegenstände mit einem Autoklavierband. Vor dem Betrieb ist es wichtig, zu überprüfen, ob der Deckel ordnungsgemäß verschlossen wurde, um eine effiziente Dampfsterilisation zu gewährleisten. Die DIN 58951 schreibt vor, dass vor einem Autoklaviervorgang allfällige überschüssige Luft aus Hohlräumen entfernt werden muss, um sicherzustellen, dass der gesättigte Dampf die Materialien vollständig durchdringt und alle Mikroorganismen abgetötet werden.

Fehlervermeidung beim Autoklavieren

Das Autoklavieren, wenn es nicht richtig durchgeführt wird, kann ein erhebliches Gefahrenpotenzial beinhalten, da diese Art der Kühlung ein Kochen der zu kühlenden Flüssigkeit erfordert. Wird das Anlüften der Flaschen vergessen oder nicht richtig durchgeführt, kann die enthaltene Flüssigkeit in der Rückkühlphase nicht kochen und kühlt somit nicht ab. Eine ordnungsgemäße Entlüftung ist entscheidend, um sicherzustellen, dass die gesamte Luft aus dem Autoklav entlüftet wird, bevor die Sterilisation beginnt, um die Effizienz des Sterilisationsprozesses zu gewährleisten. Es ist wichtig, die Anweisungen des Herstellers sorgfältig zu befolgen und die notwendigen Sicherheitsvorkehrungen zu treffen, um Fehler beim Autoklavieren zu vermeiden und die Sicherheit zu gewährleisten.

Wartung und Pflege des Autoklavs

Für Sterilisatoren mit fraktioniertem Vorvakuum soll einmal täglich der Bowie-Dick-Test zum Einsatz kommen, der mithilfe eines gasdurchlässigen Behälters die Vakuumfunktion erfassen soll. Mindestens einmal pro Woche zur Überprüfung der Dichtigkeit des Geräts. Eine regelmäßige Wartung und Pflege des Autoklavs sind unerlässlich, um seine optimale Funktionsweise und Langlebigkeit zu gewährleisten. Dazu gehört die regelmäßige Reinigung des Innenraums des Autoklavs, die Überprüfung der Dichtungen und Ventile sowie die Kalibrierung der Temperatur- und Drucksensoren. Durch die regelmäßige Wartung des Autoklavs werden die Instrumente sicher sterilisiert. Durch die regelmäßige Wartung des Autoklavs werden die Instrumente sicher sterilisiert und das Sterilisationsverfahren funktioniert einwandfrei. Außerdem stellt man sicher, dass das Nährmedium nicht kontaminiert wird.