Порядок і рекомендації виконання роботи

Приготувати різні види поживних середовищ по 100-150 мл. Провести різні режими термічної обробки поживних середовищ:

1. t = 70-75 °С τ = 30 хв.;

2. t = 70-75 °С τ = 40 хв.;

3. t = 70-75 °С τ = 60 хв.;

4. t = 80-85 °С τ = 30 хв.;

5. t = 80-85 °С τ = 40 хв.;

6. t = 80-85 °С τ = 60 хв.

Провести різні режими обробки поживних середовищ використовуючи НВЧ-обробку:

1. W=1000 Вт τ = 30 с;

2. W=1000 Вт τ = 60 с;

3. W=1000 Вт τ = 120 с;

4. W=600 Вт τ = 30 с;

5. W=600 Вт τ = 60 с;

6. W=600 Вт τ = 120 с;

Після обробки необхідно провести посів обробленого поживного середовища на МПА в чашки Петрі по 0,1 мл. Поставити у термостат на 48 год при t = 30 °С.

Обробка результатів

Результати досліджень занести в таблиці.

№ досліду	Час обробки			Температура обробки
	30 хв.	40 хв.	60 хв.		70-75°С	80-85°С

№ досліду	Час обробки			Напруга
	30 c.	40 c.	60 c.		1000 Вт	600 Вт

За отриманими результатами побудувати діаграму і зробити висновки

Контрольні питання і завдання.

1. Що таке стерилізація? Які агенти можуть викликати загибель мікроорганізмів? Які вимоги пред'являються до агентів, що викликають загибель мікроорганізмів?

2. Які ви знаєте способи стерилізації під впливом високих температур?

3. Що таке автоклавування? Розкажіть про принцип роботи автоклава.

4. Яка суть стерилізації фільтруванням? Для стерилізації яких матеріалів застосовується стерилізація фільтруванням?

5. У чому суть стерилізації опромінюванням? Які матеріали можна стерилізувати опромінюванням? Який механізм дії ультрафіолетових променів на мікробні клітки?

6. Що таке дезінфекція? Які хімічні сполуки застосовуються для дезінфекції?

Лабораторна робота 1.4

ВИВЧЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ СТЕРИЛІЗАЦІЇ ПОВІТРЯ

Мета роботи - виявлення закономірностей ефективної роботи елементів системи тонкого очищення повітря.

Основні завдання роботи

1. Провести вібдір проб повітря.

2. Визначити вплив опромінення на мікрофлору повітря.

3. Провести очищення повітря методом фільтрування.

4. Провести аналіз мікрофлори очищенного та неочищеного повітря.

Основні теоретичні відомості

У харчових і біотехнологічних виробництвах зараженість повітря мікроорганізмами має істотний вплив на показники якості продукції і перебіг технологічних операцій, призводить до зниження нормативних термінів зберігання, а також викликає різні захворювання людини. Повітря виробничих приміщень вважається за чисте, якщо в ньому міститься не більше 500 мікроорганізмів в 1 м . Середня загальна концентрація мікроорганізмів в атмосферному повітрі досягає 2000 клітин/м³. Повітря може містити найдрібніші тверді і рідкі частинки, що несуть різні мікроорганізми, розміром від 0,1 мкм до десятків мікрометрів. В повітрі також можуть бути присутні віруси і фаги. Повітря не є сприятливим середовищем для розвитку багатьох видів мікроорганізмів через відсутність в ньому краплинно-рідкої вологи. Чисельний і видовий склад мікрофлори повітря істотно змінюється залежно від географічних і кліматичних особливостей регіону, пори року, метеорологічних умов, санітарного стану місцевості і ряду інших чинників. В повітрі зазвичай знаходяться мікрококи, сарцини, різні спороносні і безспорові бактерії, дріжджі, спори грибів.

Необхідність очищення і стерилізації повітря виникає не тільки при забезпеченні аерації, але і при очищенні повітряних викидів з технологічного обладнання і виробничих приміщень, вентиляції боксів, в яких необхідно підтримувати підвищений рівень чистоти для проведення технологічних процесів в асептичних умовах.

Очищення повітря досягається видаленням завислих частинок механічними методами - дією відцентрової сили в циклонах; інерції у віддільниках; промивкою в скрубберах, пінних апаратах; у електрофільтрах.

Фільтрація через шар насипного, пористого або волокнистого матеріалу, є універсальним способом тонкого очищення від мікроорганізмів. Це відбувається в результаті дії різних сил і пояснюється декількома механізмами, які засновані на явищах інерції рухомих частинок, осадженні під дією сили тяжіння, дифузії, електровзаємодії, захоплення, ситового ефекту.

Вплив інерційних сил відбувається при видаленні частинок діаметром 1-3 мкм. При певній масі і швидкості частинки прагнуть зберегти прямолінійний рух і не слідують за повітряним потоком, а наближаються до перешкоди і осідають (рис. 1).

Рис 1. Схема осадження частинок під дією сил інерції

Для частинок діаметром 1-10 мкм осадження відбувається в ламінарному режимі під дією сил тяжіння і підкоряється закону Стокса.

Дифузійний ефект за рахунок броунівського руху відбувається для частинок діаметром менше 1 мкм.

Осадження під дією електростатичних сил можливо в двох випадках. По-перше, коли частинки починають рух, вже маючи заряд, протилежний заряду на поверхні волокна, і по-друге, коли заряджене тільки волокно і протилежний заряд отримується частинками через індукцію. Вивчення знаку зарядів, переносимих сухими спорами деяких мікроорганізмів, показало, що 75 % спор мають негативний заряд, 15%-позитивний і 10 % - нейтральний. Ефект електростатичного осадження посилюється тим, що проходження сухого повітря викликає утворення сильних зарядів на багатьох видах скляних і синтетичних волокнах.

Після того, як аерозольна частинка під дією сили інерції, сили тяжіння, дифузії або електричної взаємодії наблизиться до поверхні фільтруючого матеріалу відбувається «торкання» часточкою цієї поверхні і захоплення (прилипання) частинки. Після цього частинки, як правило, дуже міцно утримуються на поверхні фільтруючого матеріалу під дією різних сил, наприклад ван-дер-ваальсовых. Ефект безпосереднього «торкання» частинкою поверхні може виявитися і поза зв'язком з іншими механізмами осадження, коли частинка випадково потрапляє в зону потоку, що примикає до поверхні фільтруючого матеріалу (рис. 2), де d4 - діаметр частинки, dB -диаметр волокна.

Рис 2. Схема уловлювання частичок шляхом доторкання

Всі перераховані механізми діють одночасно і залежно від умові швидкості потоку, діаметру і щільності частинок, типу фільтруючого матеріалу і ін., один або декілька з них с домінуючими.

Роль седиментаційного, дифузійного і електростатичного ефектів зростає із зменшенням швидкості повітряного потоку, а роль інерційного ефекту зменшується.

Ситовий метод затримки частинок виявляється, коли розмір частинки перевищує відстань між волокнами або гранулами фільтруючого матеріалу. Для більшості фільтрів тонкого очищення цей механізм приводить до затримки лише крупних частинок діаметром декілька десятків мікрон. При необхідності надійнішої, гарантованої стерилізації повітря використовуються фільтруючі матеріали з каліброваними отворами розміром 0,1 - 0,5 мкм, що затримують частинки тільки завдяки ситовому ефекту.

Ефективність стерилізації при фільтруванні оцінюється за коефіцієнтом протоку

де X - концентрація мікроорганізмів в повітрі після системи очищення, кл/м³;

Х₀ -концентрація мікроорганізмів в повітрі до системи очищення, кл/м³.

Коефіцієнт проскоку для ферментерів має бути не більше 10^-8 – 10^-11 %. Величина коефіцієнта проскоку залежить від швидкості повітряного потоку, розміру частинок і носить екстремальний характер.

Встановлено, що найбільш проникаючі частинки при зазвичай вживаних швидкостях фільтрації мають діаметр близько 0,01 - 0,1 мкм.

Математична модель осадження частинок аерозоля при фільтруванні має вигляд

де Н - глибина фільтру, м; ¥ф - константа фільтрації, м.

Константа фільтрації залежить від розмірів і щільності частинок аерозоля, діаметр; волокна і щільності його упаковки, швидкості повітря, вологості, температури. Інод константу фільтрації виражають через товщину фільтруючого шару Н$о, необхідного дл уловлювання 90 % частинок від їх початкового вмісту

Константу фільтрації визначають експериментально і розраховують глибину фільтру при заданому коефіцієнті проскоку.

На практиці для визначення загальної загальної кількості мікроорганізмів у повітрі до очищення використовують седиментаційний і аспіраційний методи.

Для орієнтовного і порівняльного визначення забрудненості повітря найбільш простий седиментаційний метод, при якому враховується загальна кількість мікроорганізмів, що осіли на агарову пластинку відкритої чашки Петрі за одиницю часу. Чашки залишають відкритими 5, 10 або 15 хв (час експозиції) залежно від забруднення повітря

Для розрахунку користується формулою, запропонованою В.Л. Омелянським, згідно якої на поверхню чашки 100 см осідає протягом 5 хв стільки організмів, скільки їх містяться в 10 л повітря.

Загальна кількість мікроорганізмів в 1 м³ повітря при седиментаційному методі

де а - середня кількість колоній в чашці, шт;

τ - час експозиції, хв;

S - площа чашки Петрі, см²;

100 - перерахунок площі чашки Петрі на 100 см²;

5 - експозиція чашки по Омелянському, хв; 1

00 - перерахунок на 1 м³.

Точніший вміст мікроорганізмів в 1 м повітря визначають аспіраційним методом за допомогою приладу Ю.А. Кротова (рис. 3).

Рис 3. Схема апарата Ю.А. Кротова:

1 - електромотор, 2 - крільчатка; 3 - пружина; 4 - кришка приладу; 5 - диск з плексигласу; 6 - клиноподібна шель; 7 - розрізне кільце; 8 - накидні замки; 9 - чашки Петрі; 10 - диск; 11-відцентровий вентилятор; 12 - циліндр; 13 - підстава цилінд ¬ дра; 14 - штуцер з діа ¬ Фрагмена; 15 - вивідна трубка

Вентилятор обертається з частотою 4000-5000 хв, засмоктує повітря, яке поступає через клиновидну щілину апарату і ударяється об поверхню поживного середовища в чашці Петрі. Обтікаючи електродвигун, повітря виходить з приладу через ротаметр, градуйований в л/хв. Для рівномірного розподілу мікроорганізмів по поверхні середовища диск з чашкою Петрі також обертається, але з частотою 60-100 об/хв. Протягом 1 хв через апарат проходить 25-50 л повітря. Для визначення загальної кількості мікроорганізмів у повітрі апарат включають на 1 -3 хв, при встановленні санітарного стану і виявлення патогенних мікроорганізмів - на 3-15 хв.

Вміст мікроорганізмів в 1 м розраховують по формулі:

де а - кількість колоній в чашці, шт;

τ - час, протягом якого відбувався контакт з повітрям, хв;

Vq - об'єм повітря з якого походило осідання мікроорганізмів за 1 хв, л;

1000 - коефіцієнт перерахунку з літрів в м .