Phương pháp khử trùng bằng nhiệt đã được biết và sử dụng tử năm 178. Như đã trình bày ở các phần trên, mỗi vi sinh vật thích hợp với một nhiệt độ thích hợp nhất định. Nếu nhiệt độ môi trường nằm dưới hoặc nằm trên nhiệt độ tối ưu thì tốc độ tăng trưởng của vi sinh vật sẽ chậm lại. Nếu nhiệt độ nằm ngoài ngưỡng giới hạn thì vi sinh vật sẽ chết hoặc tạo bào tử
Tốc độ khử trùng bằng nhiệt là một hàm số phụ thuộc vào thời gian và nhiệt độ. Ví dụ Tuberclebacilli bị tiêu diệt trong 30 phút ở 580C, nhưng chỉ mất 2 phút ở 650C và một vài giây ử 720C. Mỗi VSV có một thời gian chết ở một nhiệt độ nhất định.
1.1 Khử trùng trực tiếp bằng ngọn lửa
Có thể nói đây là phương pháp khử trùng nhanh nhất, khử trùng trực tiếp bằng ngọn lửa. Phương pháp này được sử dụng trong quá trình nuôi cấy và phân lập vi sinh vật. Phương pháp này chỉ có thể áp dụng với những vật liệu chịu nhiệt độ cao. Trước đây, cách khử trùng này được áp dụng để thiêu những xác người bị bệnh truyền nhiễm để tránh lây lan. Hiện nay phương pháp này vẫn còn áp dụng với nhữmg thú nuôi mắc bệnh lây lan như bệnh than.
1.2 Khử trùng bằng nhiệt khô
Dạng năng lượng này không thâm nhập dễ dàng vào một vật liệu cần khử trùng do đó cần nhiệt độ khử trùng cao và thời gian khử trùng dài.
Ví dụ nhiệt độ khử trùng là 150C, thời gian khử trùng là 2 giờ thì có thể phá vỡ hoàn toàn bào tử của VSV. Tăng nhiệt độ cao hơn nữa không tốt cho giấy gói dụng cụ khử trùng sẽ bị cháy ở 1800C.
Phương pháp khử trùng bằng nhiệt khô được áp dụng để khử trùng những nhiên liệu khô như bột cũng như những dụng cụ thí nghiệm như: ống đong, pipet, phễu thủy tinh, beker...Nhiệt độ không làm mất hình dạng của dụng cụ khử trùng như trong trường hợp hơi nước và không ăn mòn đáy của các vật liệu như beker.
1.3 Khử trùng bằng nước sôi
Khử trùng bằng cách nhấn chìm vật liệu trong nước sôi là một trong các phương pháp khử trùng ẩm đã được sử dụng. Khử trùng bằng nhiệt ẩm hơi nóng ngấm vào vật liệu khử trùng nhanh hơn nhiều so với khử trùng bằng nhiệt khô do nước dẫn nhiệt tốt hơn nhiều so với không khí. Do đó nhiệt khử trùng và thời gian khử trùng thấp hơn so với khử trùng bằng nhiệt khô. Nhiệt ẩm giết VSV bằng cách làm biến tính protein của chúng. Biến tính có nghĩa là làm thay đổi tính chất vật lí hay hóa học của protein bao gồm thay đổi cấu trúc của protein do sự phá vỡ các liên kết hóa học giúp cho protein có cấu trúc 3 chiều. Khi protein bị biến đổ thành cấu trúc 2 chiều chúng có thể kết tủa và
trở nên bất hoạt. Ví dụ protein của trứng khi bị luộc trong nước sôi. Việc kết tủa hay phá vỡ cấu trúc protein cần ít năng lượng hơn quá trình oxy hóa do đó nhiệt sử dụng ít hơn.
Nước sôi không thể xem như là một nhân tố khử trùng triệt để vì nó không luôn luôn có thể giết chết bào tử của vi khuẩn và những virut không hoạt động. Ở điều kiện bình thường, với nồng độ VSV nhỏ hơn 1 triệu/ml. Hầu hết VSV có thể bị khử trong 10 phút. Tuy nhiên bào tử của nấm, Protozoa cần trên 30 phút. Bào tử của vi khuần cần 2 giờ hoặc hơn nữa. Do khả năng chịu nhiệt khác nhau của VSV, nước sôi không được sử dụng trong mục đích khử trùng.
Nếu trong trường hợp phải khử trùng bằng nước sôi, vật liệu phải rữa thật sạch các vết bẩn, vết máu. Thời gian khử trùng tối thiểu 30 phút, ngoại trừ những vùng có độ cao lớn phải gia tăng thời gian khử trùng để bù đắp cho nhiệt độ sôi của nước thấp hơn. Tất cả các vật liệu phải được gói kỹ, có thể thêm soda 2% để tăng hiệu quả của quá trình.
1.4 Khử trùng bằng Autoclave áp suất, nhiệt độ
Phương pháp khử trùng bằng áp suất hơi là một trong các phương pháp khử trùng linh động có khả năng khử tất cả các mầm sống bao gồm cả bào tử vi khuẩn. Phương pháp này khử trùng bằng một thiết bị đặc biệt gọi là Autoclave. Hơn 100 năm về trước, các nhà vi sinh vật học người Pháp và Đức đã sử dụng Autoclave như là một thiết bị không thể thiếu trong phòng thí nghiệm của họ.
Hình 6. 1: Autoclave
Một tính chất cơ bản trong hóa học khi áp suất của khí tăng thì nhiệt độ của khí cũng tăng tỉ lệ. Do hơi nước là gia tăng áp suất trong hệ kín nên nhiệt độ của nó
cũng gia tăng. Khi đó phân tử hơi nước trở nên mạnh mẽ hơn, khả năng thấm gia tăng. Nguyên tắc này giảm thời gian nấu bằng nồi áp suất và giảm thời gian khử trùng bằng Autoclove. Lưu ý rằng tác nhân khử trùng là nhiệt ẩm chứ không phải là áp suất.
Autoclove khử trùng cho hầu hết các bào tử vi khuẩn ở 1250C và thời gian là 15 phút. Trong một vài trường hợp đặc biệt thì thời gian khử trùng là 30 phút.
Hình 6. 2:Autoclave công nghiệp
Autoclove được sử dụng trong bệnh viện cũng như phòng thí nghiệm. Nó dùng để khử trùng ga trải giường, mền, thiết bị… Kỹ thuật viên phòng thí nghiệm sử dụng nó để khử trùng môi trường nuôi cấy VSV, diệt những VSV gây bệnh.
Autoclove cũng gặp một số vấn đề hạn chế ví dụ một số vật liệu bằng nhựa có thể bị chảy ở nhiệt độ cao, hình dạng của thiết bị có thể bị biến dạng. Hơn nửa nhiều hóa chất bị biến tính trong quá trình khử trùng và những cơ chất dầu không được xử lý khi chúng không hòa trộn trong nước. Thời gian khử trùng phải được phân biệt ở các vật liệu khử trùng và từng dạng vật liệu khử trùng khác nhau nên khử trùng riêng lẻ.
Gần đây đã xây dựng một số dạng Autoclove mới gọi là prevacuum Autoclove. Thiết bị này hút khí ra khỏi buồng khử trùng ngay khi khởi động, dòng hơi nước bảo hòa trong buồng khử trùng được giữ ở nhiệt độ 132 - 1340C ở áp suất 28 - 30lb/in Thời gian khử trùng giảm xuống còn 4 phút. Sau khi việc khử trùng hoàn tất, khởi động cột bơm hút nước ra khỏi buồng khử trùng và làm khô vật khử trùng. Tiện lợi của thiết bị mới này là tiết kiệm thời gian khử trùng và giảm thời gian hoàn tất toàn bộ quá trình (thời gian để thiết bị giảm áp suất, nhiêt độ…).
1.5 Phương pháp khử trùng Fraction
Trước khi có phát minh về Autoclove, người ta khử trùng những thiết bị và dụng cụ khác bằng hơi nước ở 1000C và 30 phút trong 3 ngày liên tiếp. Phương pháp này gọi là Fractional sterilization. Ở ngày đầu tiên của quá trình khử trùng bằng phương pháp Fraction, các VSV sẽ bị giết chết ngoại trừ các bào tử. Sau một ngày ở nhiệt độ thích hợp các bào tử sẽ phát triển thành VSV và sẽ bị khử ở ngày thứ hai. Một lần nữa vật liệu khử trùng sẽ được làm sạch và một vài bào tử còn sót lại sẽ bị giết chết vào ngày thứ Phương pháp này cũng cho hiệu quả khử trùng tuy nhiên một số bào tử mọc chậm không nảy mầm trong một vài ngày nên hiệu quả khử trùng sẽ không đạt. Phương pháp này đòi hỏi bào tử phải được phát triển trên môi trường thích hợp, ví dụ môi trường broth.
1.6 Phương pháp khử trùng Pasteur
Khử trùng Pasteur không có nghĩa chính xác là khử trùng vì mục đích của phương pháp này là làm giảm số lượng của VSV trong dung dịch. Bào tử không bị khử bằng phương pháp này. Phương pháp này được áp dụng để khử trùng các dung dịch nhạy cảm với nhiệt độ, ví dụ sữa.
Một dạng khử trùng của Pasteur được gọi là holding method có điều kiện khử trùng là 62,90C trong 30 phút. Cho dù phương pháp này không thể giết vi khuẩn thermophylic (chỉ có khả năng giết mesophylic và spychrophylic) nhưng loại vi khuẩn này không có khả năng sống ở nhiệt độ cơ thể.
Dạng khử trùng Pasteur thứ hai là Flash Pasteurization ở 71,60 C trong 15 giây và Ultrapasteurization ở 820C trong 30 giây. Hai dạng này dùng để khử trùng thực phẩm.
1.7 Khử trùng bằng dầu nóng
Một số nha sĩ và nhà vật lý sử dụng dầu nóng ở 1600C trong khoảng một giờ để khử trùng thiết bị .
Phương pháp này có ưu điểm là dầu không làm rỉ kim loại do đó giảm khả năng ăn mòn. Tuy nhiên sau khi khử trùng thiết bị phải được lau sạch và sấy khô hai bước này có khả năng tái nhiễm VSV. Silicone đôi khi được thay thế dầu.