Autoklaf: Defenisi, Bagian, Prinsip, Prosedur, Tipe, dan Penggunaan

Defenisi

Autoklaf merupakan metode sterilisasi yang paling umum yang di gunakan di laboratorium yang bekerja dengan prinsip tekanan uap panas. Sterilisasi merupakan proses menghilangkan atau memusnahkan semua mikroorganisme termasuk virus, bakteri, dan sporanya dari benda atau permukaan tanpa merusak kualitas dan kuantitasnya. Sterilisasi menggunakan autoklaf adalah metode fisik karena memanfaatkan tekanan uap panas. Faktor-faktor yang mempengaruhi sterilisasi dengan uap panas adalah sifat panas yaitu kering atau lembab, suhu dan waktu, jumlah mikroorganisme, sifat mikroorganisme, jenis mikroorganisme, dan keberadaan bahan organik di dalam sampel atau benda yang akan disterilisasi. Cara kerja uap panas membunuh mikroorganisme adalah dengan mengkoagulasi dan mendenaturasi enzim serta protein struktur dari mikroorganisme tersebut. Pemanasan dengan adanya air lebih efektif daripada panas kering karena proses sterilisasinya lebih cepat dan efektif bahkan pada suhu yang lebih rendah daripada panas kering. Suhu di atas 100 °C dan sterilisasi dengan uap jenuh kering di bawah tekanan. Autoklaf dikenal sebagai Metode sterilisasi yang paling efisien dan alat yang digunakan disebut juga dengan autoklaf.

Pada dasarnya alat bertekanan yang dimodifikasi dapat berbentuk horizontal atau vertikal. Alat ini terdiri dari ruang berdinding ganda atau berlapis yang terbuat dari stainless steel atau gunmetal dengan bingkai pendukung. Pada jenis autoklaf modern, uap bersirkulasi di dalam lapisan dinding dan disuplai di bawah tekanan tinggi ke ruang dalam yang tertutup tempat barang atau bahan disimpan untuk disterilisasi. Seperlima bagian dari silinder autoklaf di isi dengan air dan bahan yang akan disterilkan ditempatkan di dalamnya. Tutupnya kemudian ditutup dengan ketat dan terdapat keran pelepasan di atasnya yang dapat terbuka ketika proses sterilisasi telah selesai untuk mengeluarkan uap panas. Sebuah katup pengaman hadir untuk memungkinkan keluarnya uap dari autoklaf. Katup bekerja berdasarkan prinsip uap di bawah tekanan. Katup ini ditemukan oleh Charles Chamberland pada tahun 1879.

Prinsip Autoklaf

Autoklaf menggunakan prinsip termodinamika air. Air mendidih memiliki tekanan tekanan uap yang lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan atmosfer di sekitarnya. Ketika tekanan terjadi di dalam bejana tertutup, maka tekanan akan meningkat meningkat serta suhu di mana air mendidih juga meningkat. Uap jenuh kering pada tekanan tinggi ketika mengenai permukaan yang lebih dingin  akan menyebabkan embun panas dan secara efisien menghancurkan semua mikroorganisme bersama dengan spora bakteri tahan panas yang terdapat pada permukaan sampel maupun benda yang disterilisasi. Kondensasi uap menjadi air memiliki 3 efek:

• Uap panas bertekanan tinggi akan membasahi mikroorganisme dan menjadikannya kondisi yang tepat untuk membunuh mikroorganisme.
• Membebaskan panas laten dari uap dan dengan cepat dan memanaskan barang-barang di dalam muatan. (Jumlah kalor yang dibebaskan 4 kali lebih besar dari kalor yang tersedia dalam massa air mendidih yang sama pada suhu dan tekanan yang sama)
• Menyebabkan kontraksi uap yang signifikan, menarik lebih banyak tekanan ke bejana. Siklus kondensasi, pembebasan panas laten, dan penarikan uap diulang sampai artikel dipanaskan pada suhu sterilisasi.
• Di dalam autoklaf, air mendidih pada 121°C pada tekanan 15 psi atau 775 mm Hg. Ketika mikroba bersentuhan dengan uap, ia membunuh mereka dengan mengeluarkan panas laten. Suhu yang ditentukan memastikan aktivitas mikrobisida.

Gambar. Prinsip dasar metode sterilisasi menggunakan autoklaf

Bagian-bagian Penting Autoklaf

1. Pressure Chamber: Ini adalah bagian utama dari autoclave. Pressure Chamber memiliki dua bagian yaitu ruang dalam yang sangat keras dan kuat serta lapisan luar yang juga cukup kuat. Uap yang sangat panas mengalir melalui ruang di antara kedua dindingnya. Ruang dalam umumnya terbuat dari baja atau gunmetal dan lapisan luarnya terbuat dari besi atau baja. Volume Pressure Chamber bisa berukuran 10 liter atau mencapai 1000 liter.
2. Tutup atau Pintu: Seiring dengan ruangan autoklaf yang bertekanan tinggi, maka ruang tekanan membutuhkan penutup agar dapat diakses dalam penggunaannya. Akan ada sekrup atau klem untuk menutup autoklaf dengan kokoh, dan asbes (cincin besar di sekitar bukaan) untuk menutupnya agar kedap udara.
3. Pengukur Tekanan: Bekerja dengan tekanan tinggi selalu berbahaya sehingga memerlukan cara untuk memantau tekanan di dalam ruangan autoklaf. Pengukur tekanan menjalankan fungsi pengukuran tekanan di dalam autoklaf. Biasanya pengukur tekanan diletakkan pada penutupnya untuk autoklaf yang lebih kecil, atau pada autoklaf yang besar dapat terpasang terpisah. Meteran dapat berbentuk analog untuk autoklaf yang lebih kecil, dan digital untuk model autoklaf yang lebih besar.
4. Katup Pelepas: Ketika bekerja dengan bejana bertekanan tinggi, maka harus terdapat mekanisme pelepasa tekanan uap secara otomatis yang idealnya juga akan memberikan peringatan kepada pengguna bahwa autoklaf sedang dalam tekanan tinggi. Katup pelepas menangani tugas ini, berfungsi ganda dan terkadang berbunyi seperti peluit. Biasanya dioperasikan sesuai gravitasi, dan terdapat pada tutup autoklaf.
5. Katup Pengaman: Sama seperti pressure cooker yang baik, katup pengaman ekstra ada di tutup sebagian besar autoklaf, untuk berjaga-jaga jika katup pelepas normal gagal menahan tekanan.
6. Pembangkit Uap: Semua hal di atas akan sia-sia tanpa adanya uap panas itu sendiri, dan pemanas atau pembangkit uap menjalankan tugas memproduksi uap panas. Pengguna harus menjaga ketinggian air yang tepat di dalam autoklaf, karena terlalu sedikit air akan membakar barang-barang dan terlalu banyak akan menggagalkan tujuan sterilisasi.
7. Pengumpul Air Limbah: Pengguna memerlukan tempat untuk membuang kelebihan uap dan air panas, dan pengumpul air limbah adalah tempatnya. Terkadang, pengumpul air limbah bisa mendinginkan air atau mengembunkan uap, sebelum mencapai saluran pembuangan.

Tipe Autoklaf

1. Menurut struktur. Menurut strukturnya, autoklaf terdiri dari jenis berikut yaitu Autoklaf sederhana tanpa pelapis, autoklaf dengan struktur pelapis uap dan pembuangan udara serta kondensat otomatis, dan sterilisasi pra-vakum tekanan tinggi.
2. Menurut fungsinya. Menurut fungsinya, autoklaf terdiri dari jenis berikut yaitu, autoklaf laboratorium sederhana, autoklaf benchtop yang dapat diangkut, autoklaf sederhana yang besar, autoklaf laboratorium perpindahan ke bawah, autoklaf persiapan media, dan autoklaf laboratorium serbaguna.
3. Siklus sterilisasi. Siklus sterilisasi meliputi pemanasan chamber, ekstraksi vakum, waktu penetrasi pra-uap, waktu penetrasi uap, waktu penahanan, dan waktu pendinginan.

Klasifikasi Autoklaf

1. Tipe perpindahan tekanan positif (tipe B): Jenis autoklaf ini dapat menghasilkan uap dalam hitungan detik. Autoklaf ini berisi generator uap terpisah, di mana uap dihasilkan dan kemudian melewatinya ke dalam autoklaf.
2. Tipe perpindahan tekanan negatif (tipe S): Jenis autoklaf ini membawa generator uap dan generator vakum. Pembangkit uap menghasilkan uap dan kemudian mengalirkannya ke dalam autoklaf. Vakum menghasilkan menarik keluar udara dari autoclave untuk membuat vakum. Autoklaf ini adalah autoklaf paling mahal di antara semuanya.
3. Autoclave tipe perpindahan gravitasi: Autoclave tipe perpindahan gravitasi terutama digunakan di laboratorium. Uap yang dihasilkan di dalam autoklaf oleh unit pemanas. Autoklaf ini lebih murah daripada jenis lainnya.
4. Tipe pressure cooker/ Autoclave bangku laboratorium (tipe-N): Autoklaf ini berisi keran pembuangan udara dan uap, pengukur tekanan, dan katup pengaman. Autoclave ini juga dilengkapi dengan electric immersion heater di bagian bawahnya. Bentuk modern dari autoclave berisi tutup logam yang aman yang dapat diikat dan disegel dengan gasket karet.

Gambar. Jenis-jenis autoklaf

Indikator Sterilisasi

1. Kontrol Proses Otomatis: Kontrol Proses Otomatis menjalankan siklus sterilisasi sesuai dengan skema yang telah dipilih sebelumnya untuk durasi, suhu, dan tekanan pada setiap tahap.
2. Termometer Perekaman: Catatan grafik perubahan suhu di saluran pembuangan ruang menghindari kesalahan dalam mengatur waktu periode penahanan.
3. Termokopel: Saat disimpan di dalam benda uji dan dipasang pada potensiometer, Termokopel menunjukkan suhu di dalam benda uji selama autoklaf.
4. Indikator Kimia: Browne’s Sterilizer memiliki larutan berwarna merah yang berubah menjadi hijau jika dipanaskan pada suhu 115°C selama 25 menit (tipe 1), atau 15 menit (tipe 2). Simpan pada 20°C untuk menghindari perubahan warna sebelum matang.
5. Pita Perekat: Uji pita autoklaf Bowie-Dick untuk penetrasi uap.
6. Indikator Organisme: Bacillus stearothermophilus (NCTC 10003 ATCC 7953), termofil yang perlu dikulturkan pada suhu 55-60 °C. Sporanya mati pada 121°C dalam 12 menit. Persiapan: Kultur yang ditumbuhkan secara aerobik pada agar nutrisi selama 5 hari disuspensikan dalam air steril hingga konsentrasi satu juta spora per mililiter. Potongan kecil kertas saring yang direndam dalam suspensi dikeringkan pada suhu kamar dan dikemas dalam wadah.

Suhu Autoklaf

Deretan suhu yang berbeda digunakan untuk sterilisasi uap seperti 250 °F (121°C), 270 °F (132 °C) atau 275 °F (135 °C). Namun, 121°C (250 °F) dan 132°C (270 °F) adalah dua suhu sterilisasi uap yang paling umum digunakan untuk membunuh mikroorganisme.

Tahapan Sterilisasi Autoklaf

Baik itu unit kecil atau unit besar, semua autoklaf beroperasi menggunakan prinsip yang mirip dengan kompor bertekanan uap yaitu, pintu ditutup untuk membentuk ruang tertutup, dan semua udara di dalam ruang autoklaf itu diganti dengan uap. Uap kemudian diberi tekanan untuk uap melakukan sterilisasi yang diinginkan pada durasi yang diinginkan. Setelah siklus selesai, uap habis, dan barang atau sampel dapat dikeluarkan dari autoklaf. Untuk penjelasan lebih rinci tentang berbagai fase pada siklus sterilisasi menggunakan autoklaf, berikut tahapan yang dilakukan:

1. Fase Pembersihan: Uap mengalir melalui sterilisasi dan mulai menggantikan udara serta suhu dan tekanan udara naik sedikit.
2. Fase Eksposur (Sterilisasi): Selama fase ini, sistem kontrol autoklaf diprogram untuk menutup katup buang, sehingga menyebabkan suhu dan tekanan didalam autoklaf meningkat ke setpoint suhu yang diinginkan. Program kemudian mempertahankan suhu yang diinginkan (diam) sampai waktu yang diinginkan.
3. Fase Buang: Tekanan dilepaskan dari ruang autoklaf melalui katup buang dan tekanan di dalam autoklaf dikembalikan ke tekanan lingkungan (meskipun isinya tetap relatif panas).

Gambar. Tahapan proses kinerja autoklaf

Tindakan Perawatan

• Minyak atau bubuk seperti bahan tahan air dapat digunakan dalam autoklaf untuk sterilisasi.
• Jangan membebani autoclave, pastikan ada ruang yang cukup di dalam autoclave.
• Bahan-bahan yang diperlukan untuk mensterilkan harus selalu ditempatkan dalam wadah sekunder.
• Hindari autoklaf dari bahan yang mudah terbakar seperti kertas. Tempatkan mereka dalam kantong sampah dengan pengaturan untuk mencegah kebakaran.
• Hindari autoklaf dari bahan yang mudah terbakar, reaktif, korosif, beracun atau radioaktif, pemutih rumah tangga, atau jaringan parafin.
• Hindari penggunaan baki atau wadah plastik atau polietilen yang dapat meleleh dan merusak autoklaf.
• Ketinggian air di dalam wadah harus 2/3 dari total volume. Ini akan mencegah tumpahan cairan.
• Jangan pernah membuka tutupnya saat autoklaf bekerja.
• Autoclave bahan limbah dan bersihkan item secara terpisah.
• Gunakan tas yang dapat diautoklaf untuk mengemas limbah dan barang-barang.