Autoklav

Ein Autoklav ist ein luft- und dampfdicht verschließbarer Druckbehälter. Er wird für verschiedene Anwendungen in unterschiedlichen, jeweils angepassten Ausführungen verwendet.

Technik

Da Autoklaven sehr hohe Drücke aushalten müssen, besitzen sie aus Stabilitätsgründen einen rohr- bzw. zylinderförmigen Aufbau. Zur Bestückung kann ein Ende des Rohres geöffnet werden. Als Anzeigeinstrumente verfügen sie zumindest über Thermometer und Manometer. Die Druckbeaufschlagung erfolgt mittels Kompressoren. Oft werden auch Druckspeicher verwendet, um auch mit einem kleineren Kompressor bei Bedarf ausreichend Druckluft zur Verfügung zu haben.

Anwendung

"Autoklavierung"

Es gibt zwei Haupttypen des Autoklavierverfahrens:

• Vakuumverfahren (Entfernung der Luft durch mehrmaliges Evakuieren (Leerpumpen) im Wechsel mit Dampfeinströmungen)
• Strömungs- bzw. Gravitationsverfahren (Luft wird durch Sattdampf verdrängt (Dampfkochtopf-Prinzip).

Sterilisation

Autoklaven dienen vor allem zur Dampfdruck-Sterilisierung von Nährmedien, medizinischen Instrumenten u.ä. Solche Autoklaven werden daher manchmal auch als Dampfdruckapparate bezeichnet.

Weiterhin werden Autoklaven in der Lebensmittel- und Tierfutterindustrie verwendet, um die entsprechenden Produkte (Suppen, Eintöpfe, Menüschalen usw.) ohne zusätzliche Kühlung lange haltbar zu machen.
Eine Sterilisation ist dann notwendig, wenn das Produkt einen pH-Wert von über 4,5 aufweist. Bei niedrigeren pH-Werten (z.B. Obstkonserven) ist eine Pasteurisation (< 100°C) ausreichend.

Durch die Sterilisation können auch Sporen von Bakterien (insb. Clostridium botulinum) abgetötet werden. Genaugenommen wird nur die Wahrscheinlichkeit, daß in einem Behältnis der Cl. bot. überlebt hat, stark reduziert. Eine 100%ige Abtötung gibt es nicht.

Dampfhärtung

So genannte dampfgehärtete Baustoffe, z.B. Kalksandstein und Porenbeton, werden in Autoklaven unter Sattdampfatmosphäre bei Temperaturen von etwa 180 bis 210 °C gehärtet.

Faserverbundherstellung

Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Herstellung von Faserverbundwerkstoffen. In diesen Autoklaven werden üblicherweise Drücke von bis zu 10 bar und Temperaturen von bis zu 400 °C erzeugt.

Der hohe Druck im Inneren wird genutzt, um die einzelnen Laminatschichten zu verpressen. Meist wird das Bauteil gleichzeitig evakuiert, um überschüssige Luft aus dem Verbund zu entfernen. Das Kunstharz im Faserverbund-Bauteil (meist Epoxid-Harz) wird dann bei hoher Temperatur (100-250 °C, je nach Harz) mehrere Stunden ausgehärtet.

Wegen ihrer hohen Anschaffungskosten werden diese Autoklaven vorwiegend in der Hochtechnologie (z.B. Luft-- und Raumfahrt oder Motorsport) verwendet. In ihnen kommt hauptsächlich die Prepregtechnologie zur Anwendung.

Sonstige Anwendungsgebiete

Darüber hinaus werden Autoklaven zur Vulkanisation, zur hydrolytischen Spaltung von Fetten (z.B. bei der Seifenherstellung) sowie für andere chemische Prozesse eingesetzt und finden Verwendung in der Forschung bei verschiedenen Versuchsaufbauten und/oder Materialtests (z.B. in der Meeresforschung).

Sonderbauformen

Sonderbauformen erlauben es, Drücke bis 7000 bar und Temperaturen von mehr als 650 °C zu erreichen.