Ein Blick hinter die Kulissen: Ein praktischer Leitfaden zur Beladung von Autoklaven mit Flüssigkeiten und zur Entsorgung von Autoklaviergut

Astell hat an anderer Stelle erläutert, warum Flüssigkeitszyklen und Entsorgungszyklen unterschiedlich spezifiziert und betrachtet werden müssen – weitere Informationen hierzu finden Sie in den Artikeln „Getting Liquid Cycles Right“ und „The Other Half of the Job“. Dieser Leitfaden ergänzt diese Betrachtung: Im Fokus stehen nicht die Gründe für die Unterschiede zwischen den beiden Zyklustypen, sondern die Prozesse, die während jedes einzelnen Zyklus im Inneren der Kammer ablaufen, sowie die praktische Beladungstechnik, von der abhängt, ob ein Zyklus, der auf dem Display als abgeschlossen angezeigt wird, seine Aufgabe tatsächlich erfüllt hat.

Sowohl bei Flüssigkeits- als auch bei Entsorgungsladungen kann es vorkommen, dass ein Zyklus abgeschlossen wird, auf dem Display „abgeschlossen“ angezeigt wird und dennoch ein Teil der Ladung fehlgeschlagen ist – in jedem Fall aus völlig unterschiedlichen physikalischen Gründen. Das Verständnis dieser Gründe unterscheidet eine Beladungstechnik, die zufällig funktioniert, von einer Beladungstechnik, die zuverlässig funktioniert.

Teil 1: Flüssigkeits- und Medienzyklen

Beginnen Sie mit den Gefäßen, nicht mit dem Autoklav

Konsistenz ist der mit Abstand wichtigste Faktor bei einer Flüssigkeitsbeladung, und sie beginnt bereits, bevor die Flaschen die Kammer erreichen. Geeignete Flaschen – Laborflaschen vom Typ Duran sind die Standardwahl – sollten dieselbe Größe haben und mit ähnlichen Volumina befüllt sein, beispielsweise jeweils etwa 300 ml. Durch die Übereinstimmung von Größe und Füllvolumen erwärmt sich jedes Gefäß ungefähr mit derselben Geschwindigkeit.

Der Grund dafür liegt in einfachen physikalischen Gesetzmäßigkeiten: Eine Flasche, die deutlich größer oder deutlich voller ist als der Rest der Beladung, hinkt thermisch hinterher. Sie mag am Ende des Zyklus noch einwandfrei aussehen, kann jedoch unzureichend aufbereitet sein, obwohl der angezeigte Zyklus scheinbar normal abgeschlossen wurde – denn der Messpunkt des Autoklaven hat eine andere, sich schneller erwärmende Flasche erfasst.

Geben Sie der Beladung Raum zum „Atmen“

Sobald sich die Flaschen in der Kammer befinden, ist der Abstand ebenso wichtig wie die Auswahl der Flaschen. Der Dampf benötigt Luftspalten zwischen den Behältern, um zirkulieren zu können und die Luft zu verdrängen, die er ersetzt – diese Zirkulation sorgt dafür, dass sich jeder Teil der Beladung gleichmäßig erwärmt. Dicht gepackte Flaschen oder Flaschen, die gegen die Kammerwand gedrückt werden, blockieren diese Zirkulation und können selbst bei einem ansonsten ordnungsgemäß durchgeführten Zyklus kühlere Bereiche innerhalb der Beladung hinterlassen.

• Lassen Sie sichtbare Zwischenräume zwischen den Flaschen, nicht nur zwischen der Ladung und der Kammerwand.
• Stapeln Sie Flaschen nicht direkt übereinander, es sei denn, der Korb oder das Gestell ist dafür ausgelegt.
• Stellen Sie sicher, dass die Flaschenhälse aufrecht positioniert sind und die Verschlüsse locker oder belüftet bleiben – niemals vollständig verschlossen –, damit sich der Druck während des Zyklus sicher ausgleichen kann.

Die Beladungssonde: Ihre einzig verlässliche Messung des Produkts

Viele Autoklaven überwachen flüssige Beladungen mithilfe einer Beladungssonde – manchmal auch als „Load Sense Timing“-Sonde oder LST-Sonde bezeichnet (siehe den Leitfaden von Astell zum Thema „Load Sensed Process Timing“, um zu erfahren, wie diese Funktion funktioniert) –, die über eine Öffnung im Flaschendeckel in ein repräsentatives Gefäß eingeführt wird. Die Flasche mit der Sonde fungiert dabei als Kontrollflasche für die gesamte Charge: Der Autoklav ermittelt anhand ihres Messwerts den tatsächlichen Sterilisationsbeginn und die erforderliche Dauer. Die Platzierung der Sonde ist daher eine Entscheidung mit konkreten Konsequenzen und darf nicht hastig erfolgen.

Wo es bei gemischten Chargen schiefgehen kann

Das Mischen unterschiedlicher Flaschengrößen in einer einzigen Charge ist einer der häufigsten Gründe, warum ein Flüssigkeitszyklus unbemerkt fehlschlägt. Wenn kleine und große Flaschen zusammen verladen werden und sich die Sonde in einer kleinen Flasche befindet, erreicht diese Flasche als Erste die Sterilisationstemperatur, und der Autoklav beginnt mit der Zeitmessung der Haltezeit – während die größeren Flaschen noch aufholen müssen. Diese größeren Volumina können am Ende unzureichend sterilisiert sein, obwohl der Zyklus planmäßig abgeschlossen wurde.

Wird die Sonde hingegen in die größte Flasche verlegt, tritt das gegenteilige Problem auf: Die kleineren Flaschen, die die Temperatur früher erreicht haben, bleiben länger als nötig unter Sterilisationsbedingungen und werden überbehandelt – ein besonderes Risiko bei temperaturempfindlichen Medien, die bei übermäßiger Hitze karamellisieren oder einen pH-Wert-Verfall erleiden können. Die zuverlässige Lösung besteht darin, Flüssigkeitsladungen in Größe und Volumen so einheitlich wie möglich zu halten und – sofern ein Vermischen wirklich nicht vermieden werden kann – die Sonde in das am langsamsten aufheizende Element der Ladung zu platzieren, niemals in das am schnellsten aufheizende.

Was während eines Flüssigkeitszyklus tatsächlich geschieht

Das Verständnis der Phasen eines Flüssigkeitszyklus erklärt, warum die oben genannten Details so wichtig sind:

1. Freies Ausdampfen. Der Zyklus beginnt bei etwa 100 °C, wodurch Luft aus der Kammer verdrängt wird und die Temperatur der Beladung einen Vorsprung erhält, um die Temperatur der Kammer einzuholen.
2. Druckaufbau und Erwärmung. Sobald das freie Ausdampfen abgeschlossen ist, schließt sich das Ventil, und der Autoklav erhöht Druck und Temperatur auf einen Sterilisationssollwert – typischerweise 121 °C für 15 Minuten, wobei dies je nach Protokoll und der Wärmeempfindlichkeit des Mediums variiert.
3. Überschreitung und Haltephase. Da sich Flüssigkeiten langsamer erwärmen als die umgebende Metallkammer, lässt die Steuerung die Kammertemperatur kurzzeitig über den Sollwert – bis zu etwa 123 °C – ansteigen, damit die Flüssigkeit zügig die Zieltemperatur erreicht. Sobald der Lastfühler bestätigt, dass die Flüssigkeit selbst die Zieltemperatur erreicht hat, hält die Steuerung die Kammertemperatur knapp über dem Sollwert, sodass die Beladung während der gesamten Sterilisationszeit bei mindestens 121 °C verbleibt.
4. Abkühlung. Viele Systeme kühlen zunächst auf natürliche Weise auf knapp über 100 °C ab, bevor Lüfter die Abkühlung unterstützen. Die Beladung darf erst geöffnet werden, wenn ihre eigene Temperatur – nicht nur die der Kammer – unter etwa 80 °C gesunken ist. Zu diesem Zeitpunkt können die Flaschen mit hitzebeständigen Handschuhen und geeignetem Gesichtsschutz sicher entnommen werden.

Eine schnellere Abkühlung erfordert eigene Sicherheitsvorkehrungen

Kühlmäntel oder interne Kammerventilatoren beschleunigen die abschließende, oft langsamste Phase eines Flüssigkeitszyklus. Sind diese Funktionen vorhanden, ist zudem ein Luftballastsystem erforderlich, um den daraus resultierenden raschen Druckabfall in der Kammer während der Abkühlung der Beladung zu regulieren. Ohne dieses System kann Flüssigkeit in versiegelten oder teilweise versiegelten Behältern unter den durch die schnelle Abkühlung erzeugten Unterdruckbedingungen überkochen und heraussprudeln – wodurch eine eigentlich zeitsparende Funktion zu einem Risiko für das Verschütten wird. Lesen Sie im begleitenden Leitfaden von Astell zu den fünf Arten, wie ein Autoklav eine Beladung kühlt, wie diese Komponenten zusammenwirken.

Kurze Checkliste zur Fehlerbehebung bei Flüssigkeitsladungen

• Der Zyklus ist abgeschlossen, die Ergebnisse scheinen jedoch von Flasche zu Flasche uneinheitlich zu sein? Überprüfen Sie zunächst die Flaschengröße und die Gleichmäßigkeit des Füllvolumens.
• Kocht das Medium beim Herausnehmen über? Prüfen Sie, ob ein Luftballastsystem installiert ist und ordnungsgemäß funktioniert, falls eine Schnellkühlung verwendet wird.
• Vermuten Sie eine unzureichende Aufbereitung in einem Teil der Charge? Überprüfen Sie, wo die Ladungssonde im Verhältnis zum größten oder am langsamsten aufheizenden Behälter positioniert war.

Teil 2: Entsorgungs- und Abfallzyklen

Entsorgungs- und Abfallchargen gelten häufig als die einfachste Kategorie der Autoklavarbeit – das Material im Inneren wird vernichtet und nicht konserviert, sodass die Versuchung groß ist, den Autoklav auf maximale Einstellungen zu betreiben und dann zur nächsten Aufgabe überzugehen. Das funktioniert zwar, ist jedoch selten die effizienteste Methode, und „diesmal hat es funktioniert“ ist ein zu niedriger Maßstab für einen Prozess, dessen einziger Zweck darin besteht, kontaminiertes Material für die Handhabung sicher zu machen.

Die eigentliche Herausforderung bei einer Entsorgungsladung ist eher struktureller als chemischer Natur: Beutel, Handschuhe, Schläuche und Petrischalen bilden eine komplexe Geometrie aus ineinandergreifenden Formen, in denen sich Lufttaschen bilden, und diese eingeschlossene Luft blockiert den Dampf, auf den die Sterilisation angewiesen ist.

Auswahl und Vorbereitung des Beutels

Beginnen Sie mit geeigneten, autoklavierfähigen Beuteln. Der Instinkt, einen Abfallbeutel fest zu verschließen, so wie man es bei einem Müllsack tun würde, wirkt sich hier nachteilig aus – aus Sicht der Autoklavierung gilt: Je offener der Beutel, desto besser. Lassen Sie den Beutel entweder offen oder raffen Sie den oberen Rand locker zusammen und befestigen Sie ihn mit Autoklav-Klebeband so, dass Sie noch mit den Fingern in die Öffnung greifen können. So kann Luft entweichen und Dampf ungehindert eindringen, anstatt den Beutel in eine versiegelte Tasche mit eingeschlossener, isolierender Luft zu verwandeln.

Risikoeindämmung: der Morrison-Behälter

Die Abfallsäcke werden in einen Morrison-Behälter oder einen vergleichbaren stabilen Autoklavierkorb mit wasserdichtem Unterteil und perforiertem Mittelbereich gestellt. Reißt ein Sack während des Zyklus – was bei heißem Kunststoff und sich verschiebenden Ladungen vorkommen kann – auffangt der Behälter auslaufende Flüssigkeiten und verhindert, dass kontaminiertes Material auf die Einlegeböden, den Kammerboden oder die darunter liegenden Heizelemente gelangt. Durch die Perforationen kann der Dampf den Boden und die Mitte der Ladung erreichen, anstatt dass sich Flüssigkeit ansammelt, ohne den Dampf durchzulassen.

Schieben Sie den beladenen Behälter so in die Kammer, dass rundherum genügend Platz für eine freie Dampfzirkulation bleibt, und widerstehen Sie dem Drang, noch einen weiteren Beutel unterzubringen, als der Platz bequem zulässt. Überfüllung ist einer der häufigsten Gründe für eine unzureichende Leistung im Entsorgungszyklus: Sie verringert das Eindringen des Dampfes und verlangsamt die Entlüftung der gesamten Ladung, nicht nur des zusätzlichen Gegenstands.

Wo die Ladungssonde nicht hingehört

Im Gegensatz zu Medienzyklen wird bei Entsorgungszyklen die Ladungssonde in der Regel nicht direkt im Abfall eingesetzt. Schieben Sie die Sonde nicht in den Beutel – der heiße Kunststoff kann um sie herum schmelzen, was das Entfernen erschwert und die Sonde möglicherweise beschädigt. Bei Entsorgungszyklen wird die Sonde stattdessen üblicherweise sicher an der Seite des Morrison-Behälters verstaut, und die Steuerung überwacht die Kammerbedingungen, anstatt zu versuchen, einen repräsentativen Messpunkt innerhalb einer unregelmäßigen, unvorhersehbaren Ladung zu erfassen.

Was geschieht während eines Entsorgungszyklus?

Entsorgungszyklen sind für Gegenstände wie Petrischalen, Handschuhe, Tücher und allgemeinen kontaminierten Laborabfall ausgelegt und werden üblicherweise bei 121 °C für mindestens 15–20 Minuten durchgeführt.

1. Freies Ausdampfen. Der Zyklus beginnt bei etwa 95–100 °C, wodurch sich die Temperatur des Abfalls an die Kammertemperatur angleichen kann und – was entscheidend ist – Luft aus den Beuteln und aus dem Bereich um die Beladung herum entfernt wird.
2. Sterilisationshaltephase. Der Autoklav heizt die Kammer auf etwa 121 °C auf und hält diese Temperatur je nach Protokoll und Beladungsgröße 15–20 Minuten oder länger – dichterer oder voluminöserer Abfall kann erheblich längere Zeiten erfordern, und validierte Haltezeiten sollten stets Vorrang vor diesen allgemeinen Angaben haben.
3. Abkühlung. Da die Regelung auf der Kammer-Temperatur und nicht auf einem Ladungsfühler basiert, kühlen Abfallzyklen oft schneller ab als Medienladungen – Kühlventilatoren schalten sich in der Regel früher ein und bringen die Kammer und ihren Inhalt schneller auf eine sichere Öffnungstemperatur herunter.

Wo sich erweiterte Funktionen auszahlen

Autoklaven mit Vakuumsystem entfernen Luft bei Entsorgungsladungen durch gepulstes Vakuum zuverlässiger als durch freies Ausdampfen allein. Dies ist besonders wichtig bei großen Entsorgungsmengen oder ungünstiger Beladungsgeometrie – ein Behälter mit gemischten Kunststoffen und Handschuhen profitiert stärker von aktiver Luftentfernung als eine Ladung mit einfachem Glasgerät. Lesen Sie den begleitenden Leitfaden von Astell zur Diagnose und Verkürzung der Autoklavenzykluszeit, um zu erfahren, wie sich die Luftentfernung in das Gesamtbild der Zykluseffizienz einfügt.

Überlegungen zur Trennung und zur Einhaltung von Vorschriften

Das Vermischen von Flüssigkeiten in Flaschen mit einer Abfalltasche oder der Versuch, biologisch gefährliche Abfälle in derselben Charge wie gewöhnlichen Restmüll zu verarbeiten, untergräbt die oben beschriebenen sorgfältigen Schritte zur Luftentfernung und kann zu Compliance-Problemen führen, die nichts mit dem Autoklav selbst zu tun haben. Enthält eine Charge Material mit höherem Risiko, werden CAT-III-Konformitätsmaßnahmen wie die HEPA-Filterung zu einer zwingenden Voraussetzung statt einer optionalen Ergänzung und sollten sich in der Gerätespezifikation widerspiegeln, anstatt bei der Beladung umgangen zu werden.

Kurze Checkliste zur Fehlerbehebung bei Entsorgungsladungen

• Kommen die Beutel nur teilweise aufbereitet aus der Mitte der Ladung? Überprüfen Sie zunächst, ob die Ladung überfüllt ist und die Beutel ordnungsgemäß verschlossen sind, bevor Sie von einem Problem mit der Zykluszeit ausgehen.
• Ist die Sonde beschädigt oder lässt sie sich nach einem Zyklus nur schwer entfernen? Vergewissern Sie sich, dass sie neben dem Morrison-Behälter und nicht im Beutel platziert wurde.
• Treten nach dem Öffnen der Kammer Risse oder Undichtigkeiten auf? Vergewissern Sie sich, dass für jeden Ausschusszyklus ein Morrison-Behälter und kein offener Korb verwendet wird.