Autoklavieren, Sterilisieren und Entkeimen mit Dampfautoklaven

Das Sterilisieren in einem gasdicht selbst verschließenden Druckbehälter nennt sich Autoklavieren. Es dient der Medizin zum größtmöglichen Abtöten infektiöser Keime und kann das Ausbreiten diverser Infektionen verhindern. Mit heißem Wasser desinfiziert der Mensch seit vielen Jahrhunderten medizinische Gerätschaften, Einkochgläser und Gummis. Mithilfe des Autoklavierens veränderte sich die Methode des Desinfizierens und Sterilisierens, da ein Druckbehälter das Entkeimen organischer und anorganischer Stoffe mit höheren Temperaturen ermöglichte.

Das Spektrum der abzutötenden Keime erhöhte sich in den Jahren zwischen 1674 und 1679 mit der Erfindung des papinschen Topfes. Er ist noch heute als erster Sterilisator bekannt und benutzte Dampf zum Entkeimen der Gegenstände, ähnlich einem Schnellkochtopf. Die weiter fortschreitende Entwicklung brachte im Laufe der Zeit Gasautoklaven hervor und somit standen und stehen den verschiedenen Industriezweigen verschiedene Autoklavenarten zur Verfügung. Die Einsatzgebiete von Autoklaven bezieht sich heute nicht mehr alleine auf das Entkeimen von Gegenständen. Es umfasst ebenso das Vulkanisieren von Reifen, Herstellen von Polymerverbindungen, das Herstellen und Verdichten von Faserverbundstoffen, Veredeln von Bernstein und vieles mehr.

 

Das Autoklavieren mit gespanntem und gesättigtem Wasserdampf gilt in der heutigen Zeit als Standard beim Entkeimen von medizinisch, wiederaufbereitbaren Produkten.

 

Welche Methoden der Sterilisation gibt es noch?

Neben dem Dampf- oder Gasautoklavieren zum Sterilisieren gibt es folgende, weitere Methoden:

  • Sterilisation durch das Bestrahlen mit Gammastrahlen und beschleunigten Elektronen.
  • Die Behandlung mit Niedertemperatur-H2O2 und -Dampf, mit Ethylenoxid und/oder das Einsetzen von Gasplasma wird ebenfalls für eine erfolgreiche Sterilisation verwenden.
  • Das Benutzen von Heißluftöfen und
  • Das Einsetzen Sporizider Chemikalien.

 

Die Sterilisatoren erweisen sich als die kostengünstigste und effizienteste Methode zum Entkeimen verschiedener Gerätschaften. Ihr Einsatz eignet sich nicht für das Entkeimen wärmeempfindlicher Objekte.

Die Gammabestrahlung mit Kobalt-60 erleichtert das Entkeimen von Palettenware, Verpackungen, pharmazeutischen Produkten und Geräten oder Vorrichtungen. Das Bestrahlen erfolgt im Bereich der Pharmazie, der Arzneimittel, der Tierhaltung, der Kosmetika, der Hygiene und der Verpackung. Ihre Strahlen durchdringen unterschiedlich dicht verpackte und versiegelte Gegenstände.

Zum Entkeimen wärmeempfindlicher Stoffe eignet sich die Niedertemperatursterilisation durch Ethylenoxid. Das Zurücklassen toxischer Reste auf den entkeimten Objekten hinterlässt allerdings einen negativen Beigeschmack, wodurch es sich beim Einsetzen in der Lebensmittelindustrie ausschließt.

Zu den weiteren Niedertemperatursterilisationen gehört das entkeimen mit Wasserstoffperoxid. Bei dieser Art des Sterilisierens liegen die Gegenstände in einer Verdampferwanne, die in die Hauptkammer des Gerätes zu stellen ist. Die Hauptkammer generiert durch das Vakuumieren Plasma. Das verdampfende Wasserstoffperoxid entkeimt die Gegenstände in der Verdampferschale bei Temperaturen zwischen sechs und sechzig Grad Celsius. Viele chirurgische Geräte lassen sich mithilfe dieser Entkeimungsart innerhalb von circa 30 Minuten entkeimen.

Das Entkeimen durch Heißluftöfen eignet sich für das Depyrogenisieren und dem Entkeimen von Metall und leeren Gläsern. Injektionsflaschen, Ampullen, Flakons und Edelstahl sterilisieren sie ebenso wie gefüllte, geschlossene Flaschen.

Als sporizide Chemikalie bezeichnet sich beispielsweise eine Mischung aus H2O2 und Peressigsäure. Diese Mischung durchdringt die Sporen von Pilzen nach einer bestimmten Einwirkzeit und kann sie wirkungsvoll abtöten. Ihr Einsatz erfolgt in professioneller Hand zum Sterilisieren von Rein-Räumen.

 

Wie funktioniert richtiges Autoklavieren?

Wie sehen Autoklaven  aus?

Form und Design der Sterilisatoren unterscheiden sich nach den verschiedenen Anwendungsbereichen. Die zylindrischen und/oder rechteckigen Formen stehen im biologischen und medizinischen Bereich im Vordergrund. Die Art der Sterilisation bezieht sich in den meisten Fällen auf das Entkeimen mit Dampf.

Ihre Schnellverschlüsse in Form von Bajonett- oder Schraubverschlüssen verhindern das Austreten von Dampf/Gas und gewährleisten die Dichtigkeit der Automaten. Mithilfe eines integrierten Thermometers und/oder Manometers lassen sich der Innendruck und die Innentemperatur ablesen.

Das Beheizen mit Dampf erfolgt entweder durch eine interne Heizeinheit oder durch sogenannten Fremddampf, der von außen zuzuführen ist.

Welche Voraussetzungen gehören zum effektiven Abtöten Sporen bildender Bakterien, Viren und anderer Keime?

Zu den zwei wesentlichsten Faktoren des Autoklavierens gehören:

• Die Dauer und die Temperatur, denen die Keime bis zu ihrem Todeszeitpunkt auszusetzen sind.

• Der durch Wärme hervorgerufene Todeszeitpunkt und/oder die Gradzahl, die alle Keime im oder auf dem Objekt innerhalb des Autoklaven abtötet/inaktiviert.

Mithilfe von Druck und Dampf gelangt ausreichend Wärme in die Keime und tötet diese ab. Negative Druckimpulse verdrängen eventuell noch vorhandener Luftbläschen und unterstützen die positiven Impulse, die dem Dampf das Eindringen in die Organismen erleichtern.

 

Wie gestaltet sich der Ablauf des Autoklavierens?

Das Entkeimen in einem Autoklaven teilt sich in vier verschiedene Betriebszyklen:

  1. Die Steigzeit
  2. Die Ausgleichszeit
  3. Die Sterilisationsphase
  4. Die Abkühlphase

 

Die Steigzeit

Der erste Betriebszyklus, die Steigzeit, beinhaltet das Entlüften der Sterilisationskammer. Durch den höheren Druck des gespannten und gesättigten Wasserdampfes verdrängt dieser die Luft innerhalb der Kammer und ersetzt diese. Dieses Verfahren nennt sich Strömungsverfahren. In der heutigen Zeit findet es nur noch Einsatz in Laborautoklaven und verschiedenen Arztpraxen mit kleinen Entkeimungsgeräten.

Das Entkeimen medizinischer Produkte muss heutzutage durch fraktioniertes Entlüften erfolgen. Bei diesem Verfahren wird die Luft aktiv, aus der Sterilisationskammer und dem zu entkeimenden Gut entfernt. Danach füllt sich die Kammer mit Wasserdampf. Dieser umschließt und durchdringt die zu sterilisierenden Gegenstände. Es entsteht ein Gemisch aus Dampf und Restluft.

Das mehrfache Absaugen dieses Gemisches, unter zeitgleich erfolgendem Vakuumieren der Restluft und dem erneuten Einfüllen des Wasserdampfs nennt sich pulsen. Auf diese Weise lässt sich die Restluft stetig weiter entfernen, das Vakuum weiter erhöhen und mehr Wasserdampf, mit höherem Druck, einleiten. Das fraktionierte Vakuumverfahren dient dem Verkürzen der Steigzeit und der Ausgleichszeit.

Mit dem Schließen des Entlüftungsventils, nach Abschluss der Steigzeit, leitet sich der zweite Zyklus ein.

 

Die Ausgleichszeit

Der zweite Betriebszyklus sorgt für das Einwirken des gesättigten Wasserdampfes an jedem Punkt innerhalb der Sterilisationskammer und des zu entkeimenden Gutes. Jeder Punkt innerhalb des Sterilisators und in oder an dem zu sterilisierenden Gut erhält auf diese Weise dieselbe Temperatur. Mit Ende der Ausgleichszeit beginnt der dritte Zyklus.

 

Die Sterilisationsphase

Die Art und Menge der Keimbelastung des zu entkeimenden Gutes bestimmen die Entkeimungstemperatur und ihre Dauer. Beim dampfentkeimen sind Temperaturen von circa 121 Grad Celsius mit einer Sterilisationsdauer von circa 15 Minuten in vielen Fällen ausreichend. Das Zerstören von Prionen benötigt einen Druck von circa drei bar für einen Zeitraum von circa 30 Minuten, bei einer gleichbleibenden Temperatur von circa 132 bis 135 Grad. Den letzten Zyklus des entkeimens bildet die Abkühlphase.

Die Abkühlphase

Während dieses Zyklusses kühlen Gerät und steriler Inhalt ab. Die Abkühlphase dient dem gefahrlosen Entnehmen des entkeimten Gutes. Mit dem Beenden der Abkühlphase erweist sich der Autoklaviervorgang als abgeschlossen.

 

Welche Arten der Dampf-Kleinsterilisatoren gibt es?

Dampf-Kleinsterilisatoren sind heute, entsprechend der europäischen Normen nach Art und Höhe ihres Entlüftungsgrades eingeteilt. Folgende Sterilisationszyklen sieht die Norm vor:

• Der Sterilisationszyklus des Typs N

Der Typ N oder non wrappend (nicht verpackt), entlüftet während der Steigzeit den Autoklaven nach dem oben dargestellten Strömungsverfahren. Es entlüftet die Sterilisationskammer nicht aktiv. Autoklaven des Zyklus Typ N sind nur noch zum Entkeimen massiver, unverpackter, medizinischer Produkte zu verwenden.

• Sterilisationszyklus des Typs S

Der Typ S, im englischen als specified oder spezialisiert bezeichnet, entlüftet die Kammer des Autoklaven einmalig. Der Hersteller des Autoklaven legt spezifisch fest, welche Gerätschaften mit diesen Sterilisationsgeräten zu sterilisieren sind. In vielen Fällen sind das Winkel- und/oder Handstücke für die Zahnmedizin.

• Sterilisationszyklus des Typs B

Der Typ B bezeichnet das englische Big und arbeitet beim Entlüften nach dem fraktionierten Entlüftungsprinzip. Wie oben beschrieben erfolgt das Entlüften durch mehrfaches, aktives Entlüften statt, was zu den geringsten Luftrückständen im und am zu sterilisierenden Gut führt. Sterilisationszyklen des Typs B lassen sich zum Sterilisieren hohler, verpackter, massiver und poröser, medizinischer Güter einsetzen.