Факультет

Студентам

Посетителям

Физические методы обеззараживания

При проведении дезинфекционных мероприятий на пищевом производстве не ограничиваются химическими средствами обеззараживания, используется также большой арсенал физических методов.

В данном параграфе обсуждается применение теплового воздействия, электрических токов, ультрафиолетового, ионизирующего и ультразвукового излучения, фильтрации и коронного разряда.

Тепло — одно из наиболее известных и эффективных средств борьбы с вредной и патогенной микрофлорой.

Одним из наиболее надежных и легкоуправляемых приемов термической обработки является тепло в виде насыщенного пара. Применяют как текучий пар (без избыточного давления, при температуре 373 К), так и пар под давлением. В последнем случае поддерживают избыточное давление в диапазоне (0,5—2,5) X 105 Па, что позволяет поднять температуру до 383—411 К. Текучий пар используется для инактивации вегетативных форм микроорганизмов. На практике чаще всего требуется обеспечить полную стерилизацию инфицированных объектов. В этом случае используют пар под давлением, обеспечивающий высокий спороцидный эффект. Споры большинства микробов погибают при 5-минутной экспозиции в насыщенном паре при 394 К.

Стерилизация паром удобна и эффективна при обработке производственных емкостей, трубопроводов и другого оборудования пищевых предприятий. Этот дезинфекционный прием отличается высокой эффективностью против всех видов микроорганизмов при соответствующем режиме обработки, доступностью, экономичностью, отсутствием токсичных остатков (более того, оборудование ополаскивается стерильным конденсатом). Однако обеззараживание паром поверхностей с высокой массивностью обсеменения может привести к припеканию в ней микроорганизмов. Такое защитное покрытие увеличивает резистентность оставшихся живых микробных клеток.

Если объекты обеззараживания по какой-либо причине (нежелательность увлажнения, коррозия и др.) не могут быть обработаны паром, рекомендуют сухой жар (сухой нагретый воздух). В этом случае для уничтожения микроорганизмов требуются более высокие температуры и экспозиции, чем при влажном нагревании, что ограничивает применение горячего воздуха для стерилизации пищевого оборудования, тары и т. д. Установлено, что при воздействии сухим горячим воздухом в течение 1,5 ч вегетативные формы микроорганизмов погибают при температуре 373 К, а споровые — при 433—453 К. В динамическом потоке бактерицидность сухого нагретого воздуха выше, чем когда он неподвижен или малоподвижен.

Промежуточное положение по бактерицидной активности между паровым и сухожаровым приемами дезинфекции занимает увлажненный нагретый воздух (паровоздушная смесь).

Удобным средством для обеззараживания многих объектов является горячая вода, вызывающая в зависимости от продолжительности действия как бактерицидный, так и спороцидный эффект. Большинство вегетативных форм микрофлоры погибает в воде при 333—343 К в течение 30 мин, а в воде при 373 К вегетативные формы инактивируются в течение 1—2 мин, споровые формы микроорганизмов — в течение 5—10 мин.

Для усиления антимикробного действия горячей воды в ней растворяют 1—2% щелочи (соды, мыла, зольного щелока и др.). При дезинфекции оборудования рекомендуют его обработку горячей водой при 358 К, циркулирующей в течение 10—20 мин, обеззараживание предметов кипячением проводят обычно в течение 15—30 мин в зависимости от резистентности микрофлоры и физико-химических свойств объекта.

В практике дезинфекции для обеззараживания нагреванием используют также инфракрасные лучи, занимающие область спектра с длиной волны от 0,76 до 500 мкм. Они не обладают специфическим действием на микроорганизмы, деструкция которых происходит вследствие нагрева вещества при поглощении лучей ИК-спектра.

Механизм антимикробного действия тепловой обработки обусловлен инактивацией белков и (или) ферментов микробной клетки. Полагают, что при воздействии тепла в сочетании с влагой происходит сначала набухание белка (протеина) микробной клетки под влиянием водяных паров, а затем его коагуляция в результате действия высокой температуры. В сухом состоянии белки обладают значительной термосопротивляемостью, что объясняет высокую резистентность высушенной микробной клетки к различным методам дезинфекции. При воздействии сухого жара микробная клетка подсыхает, а под действием пара — дополнительно увлажняется. Этим объясняется такое большое различие антимикробной активности пара и сухого нагретого воздуха.

Процесс подавления жизнедеятельности микроорганизмов под действием нагревания при определенной температуре происходит со скоростью мономолекулярной реакции и так же, как при химической дезинфекции, подчиняется логарифмическому закону.

Электрический ток обладает слабыми бактерицидными свойствами. При прохождении постоянного электрического тока через растворы химических препаратов их бактерицидная эффективность возрастает, так как под воздействием тока максимально увеличивается диссоциация молекул дезинфицирующего вещества на ионы.

В механизме изменения чувствительности бактерий к дезинфицирующим препаратам под влиянием постоянного электрического тока существенное значение имеет активная диссоциация химических соединений, входящих в состав клеточной стенки бактерий. Электролиз способствует также десорбции бактериальных клеток из адсорбента, вследствие чего повышается вероятность их контакта с бактерицидом. Так, антимикробный эффект гипохлорида натрия проявляется при концентрации дезинфектантов 100—300 мг·ион/м3 и времени контакта 30 мин. Электрическое поле напряженностью 3-104 В/м приводит к полному обеззараживанию воды за тот же период времени при концентрации хлора в воде 10 мг·ион/м3.

Антимикробное действие токов высокой и ультравысокой частоты обусловлено разогревом среды вследствие интенсивного колебательного движения молекул. Этот вид бактерицидной обработки позволяет обеспечить селективный нагрев отдельных частей объекта обеззараживания при их различной электропроводности. Существует мнение, что помимо теплового действия электромагнитное поле ультравысокой частоты оказывает специфическое действие на микробную клетку.

Электромагнитное излучение в пределах длин волн 200—400 нм (УФ-лучи) обладает заметным антимикробным действием, причем максимальный бактерицидный эффект приходится на область 254—257 нм. УФ-лучи наиболее эффективны в отношении грамотрицательных неспорообразующих бактерий. По сравнению с ними экспозиция летального воздействия УФ-лучей на грамположительные кокки (например, стафилококк), бактериальные и плесневые споры возрастает соответственно в 5—10, 10 и 50 раз.

Бактерицидность УФ-лучей зависит от биохимических особенностей микрофлоры (вид и даже штамм микроорганизма, толщина оболочки микробной клетки и т. д.), свойств внешней среды

(pH, прозрачность и т. д.), характеристик источника УФ-излучения (длина волны, интенсивность и т. д.), времени воздействия и других факторов. При стерилизации воздуха эффективность УФ-облучения увеличивается в присутствии газообразных бактерицидов и снижается при наличии пыли и паров. Любая защитная оболочка вокруг бактериальной клетки препятствует достижению бактерицидного эффекта. После обеззараживания микрофлора способна к частичной реактивации.

Механизм действия УФ-лучей объясняют коагуляцией коллоидов внутри микробной клетки и увеличением проницаемости ее оболочки для ионов окружающей среды, что приводит к нарушению нормального развития клетки, в частности дыхания. Деструкция микроорганизмов, как и при тепловой и химической дезинфекции, происходит со скоростью мономолекулярной реакции, однако весьма часто наблюдаются резкие отклонения от логарифмического порядка.

В пищевой промышленности УФ-лучи используют главным образом для стерилизации воздуха. УФ-лампы широко применяют на хлебопекарных и пивоваренных заводах, в производстве сахара и сиропа, а также в камерах для охлаждения мяса. По данным, обработка УФ-лучами в течение 30 мин внутренней поверхности технологических резервуаров в пивоваренном производстве при 2-метровом расстоянии между источником излучения и поверхностью приводит к полной ее стерилизации. На предприятиях молочной промышленности УФ-облучение используют для инактивации микрофлоры на поверхности стеклянной тары, в заквасочных боксах, камерах хранения продукции и т. д. Следует учитывать, что при облучении воздуха УФ-лучами может образовываться озон, приводящий к прогорканию окислительного характера жирных пищевых продуктов и являющийся высокотоксичным для обслуживающего персонала.

Для проведения дезинфекционных мероприятий могут быть использованы некоторые виды ионизирующего излучения: χ-, γ-лучи, β-частицы, относительно тяжелые нейтроны, протоны и др.

Стерилизующая доза зависит от материала, подвергающегося обеззараживанию, и его микробиологической обсемененности, наличия влаги, кислорода, сульфгидрильных и других защитных соединений, активной реакции среды (pH), температуры и других факторов. Для гибели спор микроорганизмов требуются дозы порядка 2,25—2,5 Мрад.

Наибольшее признание из известных теорий механизма инактивации микробной клетки в ионизирующем излучении получила теория «мишени», согласно которой бактерицидный эффект объясняется необратимыми изменениями процесса метаболизма микробной клетки вследствие прямого попадания ионизирующей радиации в части клетки, ответственные за эти процессы. Другое объяснение — теория косвенного действия, в соответствии с которой деструкция клетки вызвана летально действующими на нее свободными радикалами, возникающими в результате ионизирующего излучения, например водородными и гидроксильными свободными радикалами при облучении воды. Наблюдается логарифмический порядок отмирания микроорганизмов аналогично действию химических препаратов, тепла и УФ-лучей.

Антимикробное действие ультразвукового излучения (f = 2·104—2·108 Гц) проявляется только при наличии жидкого контакта между излучателем и озвучиваемым объектом. Бактерицидное действие ультразвука объясняется механическим разрушением оболочки микробной клетки вследствие больших колебаний давления в условиях кавитации, возникающей при распространении ультразвуковых волн в жидкой среде. Эффективность ультразвука увеличивается при добавлении бактерицида (0,25% фенола и др.).

Для обеззараживания жидких и газообразных сред может быть использована механическая фильтрация на бактериальных фильтрах. Бактерии так же, как и большинство бактериальных фильтров, заряжены отрицательно, поэтому помимо механического задержания в порах фильтров на микробные клетки действуют также силы электростатического отталкивания. Бактериальные фильтры после употребления тщательно очищают от бактериальных и физических загрязнений, а перед употреблением стерилизуют.

Рассмотренный метод широко применяют для стерилизации воздуха в пищевой и биохимической промышленности. Поскольку при стерилизации фильтрованием воздух подвергается сжатию, сопровождаемому ростом его температуры, то метод фильтрования является, по существу, комбинацией тепловой стерилизации и механической фильтрации.

Для осаждения бактериального аэрозоля в технологических процессах пищевых производств, в частности при ферментационных процессах, могут быть использованы электростатические осадители, основанные на явлении коронного разряда. Многие авторы полагают, что высоковольтный газовый разряд оказывает также специфическое действие на микробную клетку.

Применение ряда физических методов, таких, как ультрафиолетовое, ионизирующее и ультразвуковое излучение, коронный разряд, связано с незначительным изменением температуры обеззараживаемых объектов. Поэтому они относятся к методам холодной стерилизации и могут быть использованы для дезинфекции термолабильных материалов. Тем не менее в пищевой промышленности эти методы не нашли широкого применения. При проведении санитарно-гигиенических мероприятий на пищевом производстве используют преимущественно тепловую и химическую дезинфекцию или же их комбинацию.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: