Arten der Sterilisation

Generell versteht man unter „Sterilisation“ absolute Keimfreiheit. Sie bildet somit den Zenit einer bildlich skizzierten Reinigungs-Pyramide, deren Basis die mechanische Reinigung darstellt und sich über den Bereich der Desinfektion zur Sterilisation zuspitzt.

Ein Gegenstand gilt demnach erst dann als „steril“, wenn die Wahrscheinlichkeit, dass ein nicht inaktivierter Keim an einem Objekt vorhanden ist, unter 1:1000.000 (eine Million) liegt.

Anders formuliert darf bei einer Million sterilisierter Gegenstände nur auf einem einzigen höchstens noch ein lebender Mikroorganismus festgestellt werden.

Dies ist vor allem bei medizinischen Gerätschaften oder in Teilen der Lebensmittelindustrie relevant.

Infolge der Entdeckung und Erforschung des Zusammenhangs von Keimen und Erkrankungsphänomenen wurden daher verschiedene 1) physikalische und 2) chemische Verfahren zur Sterilisation entwickelt, die hier nun in ihren Grundlagen erläutert werden sollen.

1) Physikalische Verfahren

Die Sterilisation mit physikalischen Verfahren kann durch thermische Behandlung oder Bestrahlung erfolgen.

Im Bereich der thermischen Sterilisation unterscheidet man zwischen „Dampfsterilisation“, „Heißluftsterilisation“ und „Fraktionierte Sterilisation“.

Dampfsterilisation

Wie der Name schon andeutet, basiert die Dampfsterilisation auf dem Prozess eines Erhitzens im feuchten Zustand. Generell eignet sich feuchte Hitze besser zur Sterilisation als trockene Hitze.

Dafür wird die Luft in einem sogenannten „Autoklav“ vollständig durch Wasserdampf ersetzt.

Ein „Autoklav“ ist ein gasdicht verschließbarer Überdruckbehälter, der in seiner Funktionsweise einem Schnellkochtopf gleicht und als Standardverfahren in den meisten Laboren und Krankenhäusern, aber auch bei der Haltbarmachung von Lebensmittel in Konservendosen und Gläsern eingesetzt wird. 

Die Sterilisation an sich erfolgt dadurch, dass die zu sterilisierenden Gegenstände mittels Wasserdampfes

• 20 Minuten lang bei 121 Grad Celsius und 2 bar Druck oder
• 18 Minuten lang bei 134 Grad Celsius und 3 bar Druck

erhitzt werden.

Heißluftsterilisation

Bei der Heißluftsterilisation handelt es sich um Erhitzungsverfahren in trockener Umgebung und umfasst drei grundlegende Prozesse, die in sogenannten Heißluft-Sterilisations-Schränken oder Heißluft-Sterilisations-Tunneln durchgeführt werden.

Dazu zählt

• das Ausglühen von metallischen Gegenständen durch Rotglut bei etwa 500 Grad Celsius,
• das Abflammen von Gegenständen mittels kurzzeitiger Behandlung mit einer Flamme,
• das „Backen“ von Gegenständen aus Glas, Metall und Porzellan bei Temperaturen zwischen 160 und 180 Grad Celsius, wobei sich die Dauer der Heißlufterhitzung temperaturabhängig zwischen 120 und 30 Minuten bewegt.

Fraktionierte Sterilisation

Diese – nach ihrem Entwickler, dem irischen Physiker John Tyndall – auch „Tyndallisation“ genannte Methode, ist eine Variante der Dampfsterilisation – insbesondere für Lebensmittel.

Anders als im klassischen Verfahren wird hierbei jedoch mit niedrigeren Temperaturen gearbeitet. Genauer gesagt wird das Material zuerst mittels Dampfes auf 70 bis 100 Grad Celsius erhitzt und danach wieder für längere Zeit auf rund 30 Grad Celsius abgekühlt.

Sichergestellt wird die Sterilisation dabei dadurch, dass dieser Vorgang an drei aufeinander folgenden Tagen wiederholt wird.

Weitere physikalische Verfahren bilden „Hochdrucksterilisation“ und „Strahlensterilisation“, sowie „Plasmasterilisation“ und „Sterilfiltration“ - wobei die beiden Letzteren aufgrund ihrer auf hochkomplexen physikalischen Vorgängen gründenden Wirkungs- und Funktionsweisen hier nur vollständigkeitshalber erwähnt sein sollen.

Hochdrucksterilisation

Wie der Name schon sagt, beruht das Prinzip der Hochdrucksterilisation auf der Inaktivierung und Abtötung von Bakterien, bakteriellen Sporen, Viren und Parasiten durch hohen Druck.

Dafür werden in speziellen Behältern Druckzustände von bis zu 6.000 bar erzeugt.

Auch dieses Verfahren ist hochwirksam. Allerdings ist es auch mit einem hohen Energiebedarf und entsprechend hohen Prozesskosten verbunden.

Strahlensterilisation

Bei diesem Verfahren erfolgt die Sterilisation mittels sogenannter „ionisierte Strahlung“ wie UV-Strahlung, Röntgenstrahlung, Gammastrahlung oder Elektronenstrahlung.

Die Gamma- oder Elektronenbestrahlung kommt insbesondere bei der industriellen Sterilisation von medizinischen Einwegartikeln im großen Umfang zum Einsatz.

2) Chemische Methoden

Unter „Chemischer Sterilisation“ bezeichnet man eine Sterilisation unter Zuhilfenahme bestimmter chemischer Stoffe wie Formaldehyd, Ethylenoxid oder Peressigsäure, die ebenfalls im Nassverfahren oder Trockenverfahren angewendet werden können.

Nassantiseptik

Bei dieser Methode erfolgt die Abtötung von Mikroorganismen durch den direkten Auftrag chemischer Sterilisationsmittel in flüssiger Form.

Den Abschluss solcher Verfahren bildet folgerichtig immer die gründliche Waschung der behandelten Objekte mit sterilem Wasser zur Entfernung sämtlicher Reste der angewendeten Chemikalien.

Trockenantiseptik oder Gassterilisation

Hier erfolgt die Sterilisation mit Gasen, die auf die trockenen, zu sterilisierenden Gegenstände einwirken. Zum Einsatz kommen Formaldehyd, Ethylenoxid, Ozon oder Wasserstoffperoxid.

Solche Anwendungsverfahren findet man insbesondere in der Getränkeindustrie, wo Kunststoffflaschen zuerst im Verfahren der Nassantiseptik ausgewaschen und danach mit Gasen behandelt werden. Die Tatsache, dass die auf diese Weise sterilisierten Objekte nach Abschluss des Prozesses trocken sind, hat dabei erhebliche Vorteile für die weitere Verwendung.