M-910.03.950 [2024-02] Basisausstattung eines mikrobiologischen Brauereilabors - Geräte

Mikrobiologische Labore in der Brau- und Getränkeindustrie sowie deren Zulieferbetrieben.

Brutschränke [1, 2]

Die Wahl des richtigen Temperaturbereichs bei der Inkubation von Mikroorganismen ist von entscheidender Bedeutung für einen erfolgreichen Nachweis. Die Optimaltemperatur, d. h. die Temperatur, bei der der Organismus mit maximaler Rate wächst, liegt oft nur wenige Grad unter der Maximaltemperatur, bei der die Zellen bereits geschädigt werden.

In der mikrobiologischen Praxis hat man es meist mit mesophilen Keimen zu tun, d.h. mit Keimen, die ein Temperaturoptimum zwischen 20 und 45 °C aufweisen.

Herkömmliche Brutschränke [1, 2] gestatten eine Inkubation bis zu 80 °C. Folgende Anforderungen/Hinweise sollten berücksichtigt werden:

den Brutschrank nicht zu klein wählen

um eine gute Luftzirkulation und gleichmäßige Erwärmung zu erreichen, darf der Brutschrank nicht zu dicht gefüllt werden

der Innenraum sollte gut zu reinigen sein

das Material im Innenraum sollte am besten rostfreier Edelstahl (glatte Flächen, abgerundete Ecken, herausnehmbare, kippsichere Einsätze) sein

um ein häufiges Öffnen der Türen zu vermeiden, ist eine Innentür aus Glas zum Beobachten der Kulturen zu empfehlen

die Nährmedien dürfen nicht austrocknen, da Ergebnisse sonst verfälscht werden können. Optimal sind daher Geräte mit natürlicher Konvektion, da die Austrocknung nicht beschleunigt wird, im Unterschied zu Geräten mit forcierter Umluft

Für die Prüfung von Wärmeschränken und Brutschränken gilt in Deutschland die DIN 12880:2007-05. Hier ist der Messaufbau für die Ermittlung der Temperaturhomogenität und der Temperaturkonstanz, für die Ermittlung von Aufheizzeiten und Abkühlzeiten sowie für die Ermittlung der Erholzeiten nach dem Öffnen der Tür geregelt. Die Einstellgenauigkeit von modernen Brutschränken sollte bei 0,1 °C liegen.

Ein Über- oder Unterschreiten von Solltemperaturen sollte durch einen optischen oder akustischen Alarm anzeigbar sein.

Dennoch kann es im inneren von Brutschränken zu Temperaturunterschieden kommen, speziell bei voller Beschickung. Deshalb empfiehlt es sich, die tatsächliche Bebrütungstemperatur nicht am Kontrollthermometer des Brutschranks abzulesen, sondern an Thermometern, die man in wassergefüllte Kolben/Flaschen steckt, und im Inneren des Brutschranks positioniert.

Für Spezialanwendungen werden auch Brutschränke mit CO₂-Atmosphäre bzw. Kühlbrutschränke angeboten. Während normale Brutschränke bei Raumtemperatur und darüber betrieben werden, eignen sich Kühlbrutschränke auch zum Abkühlen auf Temperaturen von bis zu 0 °C.

Kühlschränke/Gefrierschränke

Zur Kühllagerung von Nährlösungen, Kulturplatten etc. verwenden viele Betriebe handelsübliche Haushaltskühlschränke.

Eigens für den Laboreinsatz konstruierte Geräte verfügen über einige Zusatzeinrichtungen:

verschließbare Türen

gut reinigbare Innenräume sowie glatte Türen ohne Aufbewahrungsmöglichkeit

Akustischer und optischer Temperatur- und Türöffnungsalarm

integrierter Datenspeicher zur Temperaturaufzeichnung

Schnittstelle zum Auslesen von Daten

höhere Temperaturkonstanz und -stabilität als bei Haushaltgeräten

digitales Temperaturdisplay

Durchführungsmöglichkeit für externe Temperaturfühler

Sofern sich im Inneren eine explosionsfähige Atmosphäre entwickeln könnte, sind Kühlschränke mit explosionsgeschütztem Innenraum zu verwenden (gemäß ATEX 95 Richtlinie bzw. gemäß BG-I 850-0)

Zur mikrobiologischen Stammhaltung mittels Tiefkühlung werden mehrere benutzerfreundliche Systeme angeboten (Kryokonservierung). Die Aufbewahrung von Kulturen im eingefrorenen Zustand bei sehr tiefen Temperaturen garantiert eine hohe genetische Stabilität der Zellen und eine gute Konstanz ihrer Merkmale über einen längeren Zeitraum.

Die Lagerung in Haushaltstiefkühltruhen empfiehlt sich hier definitiv nicht. Zu diesem Zweck werden spezielle und vergleichsweise teure Ultratiefkühlschränke verwendet, die auf Temperaturen < -70 °C abkühlen können. Bei Temperaturen um die -20 °C ist die Absterberate vieler Mikroorganismen um ein Vielfaches höher als bei -70 °C.

Laborspülmaschinen [1, 3]

Die Bezeichnung Laborspülmaschine ist der umgangssprachliche Begriff für „Reinigungs- und Desinfektionsautomaten“. Diese müssen den besonderen Anforderungen im Laborumfeld genügen und haben im Vergleich zur Haushaltsspülmaschine eine erheblich aufwändigere technische Ausstattung, die sich nicht zuletzt im Preis niederschlägt.

Hier einige beispielhafte Unterschiede zu herkömmlichen Spülmaschinen:

Verwendung spezieller Industriereiniger, die aggressiver sind als Haushaltsreiniger

doppelwandig und isoliert, Waschkammer in Edelstahl 1.4404

spezielle Einsätze und Sprühdüsen, die für Labormaterialien konzipiert sind

Sicherheitsverriegelung

mehr Reinigungsprogramme

antibakterielle thermische Desinfektion bis 95 °C

Dosierpumpen für Flüssigreiniger und Neutralisator

integrierter Wasserenthärter mit Salz-Sensor

Kaltwasseranschluss und Anschluss für vollentsalztes Wasser zum Nachspülen

Leitfähigkeitsüberwachung, um Rückstandsfreiheit zu gewährleisten

Schnittstelle für PC oder externen Drucker

Autoklav [1]

In der Mikrobiologie müssen Nährmedien und Verbrauchsgegenstände häufig sterilisiert werden, bevor sie verwendet werden können. Die Wahl des Verfahrens hängt ab von den Eigenschaften des zu sterilisierenden Gutes, von seiner Beständigkeit gegenüber dem wirkenden Agens sowie von Art und Umfang der Kontamination. Sofern möglich sollte man mit Hitze im rekontaminationssicheren Endbehälter sterilisieren, wobei Autoklavieren die größte Sicherheit bietet.

Beim Autoklavieren wird mit feuchter Hitze, d. h. mit unter Druck stehendem gesättigtem Wasserdampf sterilisiert. Bei Dampfdruckwerten oberhalb des Atmosphärendrucks werden die zur Abtötung der Endosporen notwendigen Temperaturen erreicht (ca. 120 °C).

Hauptbestandteil des Autoklavs ist ein mit Deckel dicht verschließbarer Druckkessel. Der untere Teil des Kessels wird mit Wasser gefüllt, welches über eine elektrische Heizung zum Verdampfen gebracht wird.

Autoklaven gibt es in unterschiedlichen Ausführungsformen (Vertikal-, Topf- bzw. Horizontalautoklaven). Weiterhin gibt es einwandige und doppelwandige Autoklaven. Doppelwandige Autoklaven sind universeller einsetzbar und das Sterilisiergut kann trocken entnommen werden, da die Dampfschwaden mittels einer Vakuumpumpe entfernt werden können.

Autoklaven fallen unter die Druckbehälterrichtlinie und müssen in regelmäßigen Abständen von Sachkundigen überprüft werden.

Trockensterilisator [1]

Heißluftsterilisationsprozesse dienen vor allem zur Sterilisation von hitzebeständigen Instrumenten sowie Labor-, Glas- und Geräteteilen. Proteine werden in feuchtem Milieu sehr viel leichter denaturiert als in trockenem Zustand. Deshalb sind für Heißluftsterilisationsprozesse höhere Temperaturen und längere Einwirkzeiten erforderlich. Die Geräte arbeiten entweder nur mit natürlicher oder mit Zwangskonvektion. Bei letzterer wird mit einem Ventilator ein schnellerer Wärmeübergang und damit eine möglichst gleichmäßige Temperatur erreicht. Aufgrund der geringen Wärmekapazität von Luft dauert der Wärmeübergang wesentlich länger und ist abhängig von der Verpackung und dem Gewicht der Güter.

Folgende Temperaturen und Zeiten sind üblich: