Na trhu existuje široká škála různých typů autoklavů, které se mezi sebou liší hned v několika parametrech. Základní rozdíly spočívají v orientaci nádoby, která může být vertikální nebo horizontální, dále v počtu dvířek, typu použitého topného média a také v možnosti využití speciálních košů pro autoklavy. Vertikální autoklavy nacházejí své uplatnění především v menších provozech s omezenou kapacitou, zatímco horizontální varianty nabízejí podstatně větší objem a mohou být vybaveny plně automatizovaným systémem manipulace s kontejnery. Běžné horizontální typy autoklavů lze konstruovat pro statický provoz nebo pro rotační režim práce.​

Parní autoklavy se vzduchem

Tyto retortové autoklavy pracují se směsí páry a vzduchu, která slouží jako médium pro přenos tepla do sterilizovaných obalů. Teplota i tlak jsou v těchto zařízeních kontrolovány nezávisle na sobě, což umožňuje přesnou regulaci celého procesu. Přívod páry by měl probíhat po celé délce retorty prostřednictvím systému trysek, které jsou dimenzovány a rozmístěny tak, aby zajistily rovnoměrnou distribuci páry v celém objemu. Nezbytnou součástí těchto autoklavů je ventilátor, který cirkuluje směs páry a vzduchu a zajišťuje tak optimální rychlost přenosu tepla a rovnoměrné rozložení teploty bez výskytu studených míst. Z hlediska bezpečnosti i dosažení komerční sterility musí být teploty v retortě uniformní a chladnější zóna autoklavu musí být identifikována pomocí teplotního mapování.

Kondenzovaná voda musí být během sterilizačního cyklu odstraňována ze dna retorty automatickým ventilem, který je spouštěn hladinovým čidlem, aby se předešlo nedostatečné sterilizaci plechovek nebo sklenic umístěných ve spodních vrstvách košů. Kondenzát by měl být rovněž odváděn z potrubních systémů a tepelných výměníků a může být vracen zpět do parního systému. V systému distribuce topného média by měly být instalovány filtry, které chrání výměníky tepla, čerpadla, regulační ventily a parní lapače před poškozením nebo ucpáním.

Chlazení představuje důležitou součást celého procesu, protože má přímý vliv na délku cyklu, kvalitu produktu a také částečně přispívá k letálnímu účinku procesu. Chlazení v autoklavech může být prováděno pomocí okolní vody o teplotě přibližně osm až patnáct stupňů Celsia nebo pomocí chlazené vody. Voda může být distribuována v komoře retorty jako sprej pomocí rozstřikovacích tyčí a spodního výpustu, přičemž může být recirkulována přes výměník tepla nebo odváděna přímo do odpadu. V některých retortách běží během chlazení ventilátor pro zlepšení distribuce vody. Použitá metoda musí zajistit rovnoměrné rozložení chladicího média a produkt může být během chlazení buď statický nebo rotován.

Systém regulace tlaku v autoklavech by měl kontrolovat provoz ventilů pro přívod vzduchu i výpust páry a vzduchu. Kontrola přetlaku udržuje objem nádoby a vyrovnává vnitřní tlak generovaný plynem a párou na mírném přetlaku přesahujícím nula celá pět baru. Zvláštní pozornost je třeba věnovat prevenci poklesu vnitřního tlaku na začátku fáze chlazení. Efektivní kontrola přetlaku během chlazení je nezbytná pro předcházení deformaci obalu, odvětrání uzávěru nebo proříznuti těsnění.

Retenční systémy pro autoklavy musí být navrženy tak, aby umožňovaly nerušený průtok páry a chladicí vody po povrchu obalů nebo k jiným vodivým povrchům. Koše pro retortu by měly mít otevřené strany umožňující pohyb páry k nádobám a odvodnění kondenzátu. Otevřený prostor přibližně deset až dvacet milimetrů mezi vrstvami v koši je klíčový pro umožnění volné cirkulace páry ke všem obalům. Přeplnění košů produktem může mít silně negativní vliv na účinnost ohřevu. Tento typ autoklavu může být dobrým řešením zejména pro ploché obalové formáty ležící horizontálně na přepážkách košů, jako jsou sáčky nebo plastové nádoby.

Kaskádové vodní autoklavy

Kaskádová vodní retorta je definována jako zařízení, kde malé množství procesní vody je odčerpáváno ze dna retorty vysoce výkonným čerpadlem a distribuováno přes kovové desky nebo rozdělovače v horní části retorty. Tato procesní voda kaskádovitě padá přes kazetky, klece nebo rámy v retortě způsobem připomínajícím déšť nebo sprchu a přitom obtéká obalové nádoby produktu na cestě zpět ke dnu retorty, odkud je znovu cirkulována přes topný a distribuční systém.

Procesní voda může být ohřívána pomocí jedné nebo více přímých či nepřímých topných metod včetně tepelných výměníků, přímého vstřikování páry nebo prostřednictvím rozvodných trubek páry nebo rozprostřenek. Tyto autoklavy využívají nízký objem přehřáté vody, která kaskádovitě padá nebo cirkuluje vysokou rychlostí průtoku přes speciálně navržené sprchové hlavice nebo děrované desky za účelem sterilizace nádob. Je naprosto zásadní, aby průtok vody přes sprchovou hlavici nebo otvorové desky byl nerušený a zůstával uniformní, protože má významný vliv na přenos tepla.

Průtok topného média by měl být měřen, ideálně na vstupu i výstupu do topné oblasti pomocí dvojčidlového systému. Design oblasti kolem sacího vstupu cirkulačního čerpadla by měl zabránit jeho ucpání nečistotami, spadlými nebo poškozenými nádobami. Před cirkulačním čerpadlem by měl být nainstalován filtr nebo síto, které se pravidelně udržuje, a měl by být připojen alarm signalizující ucpání vstupu.

Hlavní teplotní indikátor a snímací sonda teplotně časového zapisovače by měly být umístěny v proudu vody na výstupní straně nádoby nebo ve vratném potrubí k výměníku tepla. Tam, kde je ohřev i chlazení nepřímé, by měla být snímací sonda pro teplotní regulátor umístěna bezprostředně za výměníkem tepla.

Teplota a tlak v těchto autoklavech jsou kontrolovány nezávisle a přetlak je aplikován stlačeným vzduchem, aby bylo zajištěno, že voda zůstane v kapalném stavu při procesní teplotě. Stlačený vzduch by měl být také použit k udržení přetlaku na začátku a během chlazení, když parní tlak kolabuje v důsledku chlazení.

Vodní rozstřikovací autoklav je definován jako zařízení, kde kontrolované množství procesní vody je odčerpáváno ze dna retorty vysoce výkonným čerpadlem a distribuováno přes rozstřikovací trysky umístěné podél horní části a boků retorty. Tato procesní voda je rozstřikována přes kazetky, klece nebo rámy retorty ve vysokotlaké mlžné formě a obtéká obalové nádoby produktu na cestě zpět ke dnu retorty, odkud je recirkulována přes topný a distribuční systém. Kaskádové a rozstřikovací vodní autoklavy jsou běžně používány mezi zpracovateli potravin, protože představují univerzální řešení pro širokou škálu typů potravinových obalů.

Vertikální autoklavy s úplným ponořením do vody

Ohřev je realizován přehřátou vodou, přičemž přetlak vzduchu je aplikován pro prevenci varu vody a umožňuje bezpečné zpracování tepelně uzavřených obalů a sklenic. Přetlak je potřebný pro zabránění deformaci obalu nebo posunutí víček sklenic. Teplota a tlak jsou obvykle kontrolovány nezávisle na sobě. Systém musí udržovat dostatečný tlak pro zabránění nekontrolovaného přeměny přehřáté vody na páru.

Je důležité zajistit, aby nádoby byly po celou dobu pokryty minimálně deseti centimetry vody. Voda potřebuje být promíchávána nebo cirkulována například pomocí čerpadla, aby byla zajištěna rovnoměrná distribuce teploty a aby se zabránilo zachycení vzduchu. Design cirkulačního systému je kritický pro udržení uniformní teplotní distribuce. Pokročilé autoklavy využívají technologii přepínání proudění kapaliny pro dosažení uniformního proudění vody jak ve vertikálním, tak v horizontálním směru. Tím je zajištěna vynikající distribuce tepla a prevence studených míst, která by mohla ohrozit účinnost sterilizace.

Zatímco sytá pára zůstává zlatým standardem pro většinu sterilizačních aplikací díky své vynikající penetraci a přenosu latentního tepla, systémy s přehřátou vodou nabízejí specifické výhody pro kapalinami naplněné nádoby a tepelně citlivé produkty. Proces ponoření do vody je obzvláště účinný pro produkty, kde by penetrace páry mohla být omezená. Protože potravinové obaly jsou plně ponořeny ve vodě, může toto představovat o něco vyšší riziko post-procesní kontaminace například na začátku fáze chlazení kvůli mikro únikům z potravinových nádob než u autoklavů bez ponoření do vody.

Horizontální autoklavy s totálním ponořením do vody

Vodní ponorovací retorta je definována jako zařízení, kde je procesní voda někdy ohřívána v odděleném tanku a jakmile procesní voda dosáhne požadované procesní teploty, je vpuštěna do procesní nádoby. Voda je během zpracování recirkulována. Potravinové nádoby jsou po celou dobu pokryty minimálně deseti centimetry vody.

Tyto autoklavy používají přehřátou vodu jako médium pro přenos tepla a typicky sestávají ze dvou propojených tlakových nádob. Teplota a tlak jsou kontrolovány nezávisle a přetlak je aplikován stlačeným vzduchem, aby bylo zajištěno, že voda zůstane v kapalném stavu při procesní teplotě. Produktové obaly jsou během sterilizace plně ponořeny ve vodě, která je cirkulována čerpadlem. Horní nádoba slouží k předehřevu a znovuzískání tepla, zatímco dolní nádoba je používána pro sterilizaci. Voda může být předehřívána párou v horní nádobě. Během sterilizace může být pára také zaváděna do cirkulačního systému dolní nádoby pro udržení její teploty.

Hladina musí být kontrolována během doby náběhu, zpracování i chlazení tak, aby nádoby byly kompletně pokryty procesní vodou. Přetlak je používán pro kontrolu deformace nádob kvůli expanzi volného prostoru a produktu. Ve vakuově uzavřeném obalu je expanze plynu méně důležitá, ale vakuum musí být kontrolováno. Obvykle je dosaženo pomocí nezávislého parního polštáře působícího na hladinu vody v horní nádobě. Kontinuální záznam tlaku v retortě by měl být veden.

Tam, kde jsou používány koše, rámy nebo separátory mezi vrstvami obalů v koši pro zajištění obalů během retortového cyklu, měly by být navrženy tak, aby umožňovaly nerušenou cirkulaci vody a zajišťovaly, že teplotní distribuce v celém autoklavu je v rámci specifikace. Tam, kde dochází k lokalizovanému přívodu přehřáté nebo chladicí vody, by měly být předcházeno vysokým nebo nízkým teplotám kolem obalů v oblasti přívodu. Tam, kde jsou používány vysoké rychlosti čerpání vody pro vytvoření turbulence, měly by být kontrolovány účinky na tepelnou dráhu ve flexibilních obalech a účinnost retenčního systému by měla být validována.

Protože potravinové obaly jsou plně ponořeny ve vodě, může toto představovat o něco vyšší riziko post-procesní kontaminace například na začátku fáze chlazení kvůli mikro únikům z potravinových nádob než u autoklavů bez ponoření do vody.

Kontinuální sterilizátory

V hydrostatických sterilizátorech je tlak uvnitř sterilizační komory vyvážen na obou stranách hydrostatickými sloupci vody. Plechovky jsou kontinuálně dopravovány přes systém v nosných tyčích poháněných kontinuálním řetězem. Sterilizační médium je obvykle směs páry a vzduchu pro zajištění přetlaku v páře. Délka vodních sloupců automaticky definuje celkový tlak. Automatický systém musí být poskytnut pro kontinuální kontrolu hladiny vody na dně parní kopule a zajištění, že dopravní řetěz neběží ve vodě.

Alespoň dva hlavní teplotní indikátory jsou osazeny v každé parní kopuli, jeden umístěný těsně nad normálním rozhraním pára-voda a druhý v horní části kopule. Tam, kde naplánovaný proces specifikuje udržování daných teplot v hydrostatických sloupcích, musí být alespoň jeden hlavní teplotní indikátor také nainstalován v každém sloupci.

Alespoň dvě zapisovací sondy musí být osazeny v každé parní kopuli, jedna umístěná těsně nad rozhraním pára-voda a druhá v horní části kopule. Tam, kde naplánovaný proces specifikuje udržování daných teplot v hydrostatických sloupcích, musí být zapisovací sondy instalovány v horní a dolní části každého sloupce a teplota musí být kontrolována na plus mínus pět stupňů Celsia od specifikované teploty. Dodatečné sondy mohou být vyžadovány pro oblasti, které jsou shledány kritickými.

Alternativní metoda odvětrávání páry může být poskytnuta použitím odvětrávacích ventilů umístěných bezprostředně nad rozhraním pára-voda. Tam, kde design hydrostatického sterilizátoru má parní komoru oddělenou od hydrostatických sloupců, musí být poskytnut samostatný odvod kondenzátu.

Sterilizátor by měl být pouze přiváděn na provozní teplotu pomocí validované metody, která byla specifikována dodavatelem stroje. Toto musí zajistit, že adekvátní odvětrávání odstraní vzduch z parní kopule tak, aby sterilizátor dosáhl své minimální sterilizační teploty.

Sterilizační čas je určen rychlostí dopravního řetězu procházejícího parními kopulemi. Rychlost dopravního řetězu musí tvořit součást naplánovaného procesu a musí být měřena na začátku zpracování a v intervalech maximálně dvou hodin, pokud je prováděna manuální kontrola. Tam, kde je rychlost dopravníku měřena automaticky, měla by být zobrazována a zaznamenávána kontinuálně.

Zatímco počet nosičů nádob v parní kopuli je specifikován výrobcem sterilizátoru, skutečný počet se bude měnit podle kolísání hladiny rozhraní pára-voda. Automatický systém by měl být dostupný pro alarm a zastavení dopravníku, pokud teplota v parní kopuli klesne o více než jeden stupeň Celsia pod sterilizační teplotu. Musí být poskytnut prostředek pro prevenci neoprávněných změn rychlosti dopravníku.

V rotačním režimu je rotace obalu kontrolována druhým řetězem. Ten typicky poskytuje minimální rychlost rotace mezi pěti až patnácti otáčkami za minutu. Design retenčních prvků obalů musí splňovat stejné požadavky na ochranu sklenic a uniformitu distribuce tepla jako u konvenčních retort. V hydrostatických sterilizátorech, kde není čerpací cirkulace vody předchladicí nohy, by chladicí voda neměla být přidávána pro kontrolu teploty nohy.

Schematický výkres sterilizátoru by měl být dostupný u operátorského stanoviště. Tento výkres by měl jasně ukazovat počet nosičů nádob v každé sekci sterilizátoru pro pomoc při izolaci výroby v případě procesních odchylek.

Instrumentace a kontrola autoklavů

Každý autoklav musí být vybaven nezávislým hlavním teplotním indikátorem, který může být buď platinového odporového typu nebo rtuťového skleněného typu vhodné specifikace. Rozsah stupnice sedmdesát šest až sto třicet stupňů Celsia je obvykle považován za přijatelný. Teploměry nebo senzory s chybami většími než nula celá pět stupně Celsia od standardu nesmí být používány.

Hlavní teplotní indikátor autoklavu by měl být testován z hlediska přesnosti oproti známému dohledatelnému standardu při instalaci a v časových intervalech ne delších než jeden rok, zejména pokud zpracovatel potravin usiluje o schválení americkým úřadem FDA. Kontrola by měla být prováděna při třech individuálních teplotách v rámci normálního rozsahu procesních teplot. Datované záznamy kalibračních kontrol musí být vedeny.

Každý autoklav musí být vybaven teplotním regulátorem, který je schopen kontrolovat teplotu sterilizačního prostředí na minus nula celá pět až plus jedna celá nula stupeň Celsia od procesního nastavení. Přístroj je často zapisovacího a kontrolního typu. Přístroj pro záznam teploty a času musí poskytovat trvalý záznam každého sterilizačního cyklu. Ovládání nastavení zapisovače musí být chráněno tak, aby nemohly být provedeny neoprávněné úpravy. Jakákoli provedená úprava by měla být zaznamenána. Záznam by měl souhlasit s hlavním teplotním indikátorem do nula celá pět stupně Celsia a nesmí ukazovat vyšší hodnotu než hlavní teplotní indikátor při naplánované sterilizační teplotě. Teplotní regulátor autoklavu musí být periodicky kalibrován, typicky v časových intervalech jeden až dva roky. Během provozu by měl být zapisovač kontrolován z hlediska přesnosti oproti hlavnímu teplotnímu indikátoru během každého sterilizačního cyklu.

Přetlak může být aplikován stlačeným vzduchem nebo párou nebo jako parní vzduchový polštář v závislosti na stádiu procesního cyklu, produktu a typu obalu, například kovový obal plus nula celá pět baru, kovová plechovka mínus nula celá dva až plus jedna celá nula bar, sáčky plus tři bary a sklenice podle potřeby pro prevenci proříznuti a odvětrání, a typu zařízení. Proto každá retorta nebo sterilizátor musí být vybaven tlakoměrem nebo regulátorem. Měřidlo by mělo mít přesnost plus mínus jeden procento z plné stupnice výchylky. Ideálně by mělo mít rozsah od nuly takový, že bezpečný pracovní tlak retorty nebo sterilizátoru je přibližně dvě třetiny plné stupnice. Měřidlo musí být kontrolováno z hlediska přesnosti každý jeden až dva roky.