Дезинфекция воды. Практический подход к вычислению дозовых значений для предобрабоки и приложения для постобработки.

Аннотация

Trevor V. Suslow Дезинфекция воды. Практический подход к вычислению дозовых значений для предобрабоки и приложения для постобработки.

Почему необходимость дезинфекции воды

Чистая, дезинфицированная вода необходима, чтобы свести к минимуму потенциальную передачу патогенных микроорганизмов из воды в производство, от здоровой до инфицированной продукции в пределах партии и от одной партии к другой с течением времени. Водорастворимые микроорганизмы, включая патогенные микроорганизмы и агенты болезни человека, могут быстро приобретаться и обрабатываться на растительных поверхностях. Естественные контуры растительного покрова, естественные отверстия, раны и обрезные раны, а также царапины могут быть точками входа, а также безопасной гаванью для микробов. На этих защищенных участках микробы в значительной степени не подвержены воздействию обычных или разрешенных доз послеуборочной обработки воды, таких как хлор, диоксид хлора, озон, пероксид и пероксиуксусная кислота. Поэтому важно, чтобы достаточное количество дезинфицирующего средства содержалось в воде для уничтожения микробов до того, как они присоединяются или становятся интернализованными в продуктах. Это важно в некоторых случаях использования воды для дожигания и во всех послеуборочных процедурах, связанных с водой, включая мойку, охлаждение, водный транспорт (лотки) и последующее погружение.

Минимальные эффективные дозы

Стандарты для микробного качества воды должны возрастать ближе к зрелости урожая, а также при перемещении продукта с поля на конечную обработку. Однако чрезмерное лечение, особенно гиперхлорирование (использование высоких уровней хлора), имеет несколько известных и потенциальных негативных последствий для сенсорного качества продукта, окружающей среды и здоровья человека. Обработка воды должна осуществляться с целью минимизации эффективной дозы дезинфицирующего средства, используемого для микробного дезинфекции. Минимальные эффективные дозы обычно представлены как продукт концентрации (C) и времени воздействия (t) или Ct. Следуя тем же принципам, термин дезинфекция (Dh) может использоваться для управления качеством воды. Препятствием для дезинфекции является минимальная точка, в которой имеется достаточно свободного активного дезинфицирующего средства для нейтрализации микробной активности до приемлемого уровня.

Хлорин и гипохлорит (известь) лечение

Простота использования и относительно низкая стоимость делают гипохлорит (обычно жидкий гипохлорит натрия) очень распространенным дезинфицирующим средством для воды в производственной отрасли. Антимикробная активность соединений хлора во многом зависит от количества хлорноватистой кислоты (HOCl), присутствующей в воде после применения. Это, в свою очередь, зависит от рН воды, количества органического материала в воде и, в меньшей степени, от температуры воды. Выше рН 7.5 очень мало ( больше 50%) хлора может существовать как активный HOCl, в то время как большинство становится неактивным гипохлоритом (OCl^-). При очень длительном времени контакта OCl^- имеет некоторую противомикробную активность, но не ожидается, что он будет полезен в типичных системах обработки после укладки. Ниже pH 6.0 образуется вредный газообразный хлор (Cl₂) и не служит эффективным дезинфицирующим средством для воды. Из многих возможных форм хлора HOCl наиболее легко переносится через стенку микробной клетки, чтобы начать процесс убийства. Таким образом, при управлении хлором важно максимизировать концентрации HOCl и минимизировать все другие формы хлора. Очень желательно поддерживать рН воды между 6,0 и 7,5 для обеспечения адекватной активности HOCl без образования хлорного газа, что может привести к проблемам со здоровьем для работников и большей коррозии на оборудовании.

Количество HOCl, необходимое для поддержания наиболее активного противомикробного действия, зависит от нескольких динамических факторов. Хлор является очень реакционноспособным, объединяющим практически любой окисляемый материал с образованием вторичных соединений. Количество хлора, необходимого для дезинфекции воды, зависит не только от рН, но также от количества и видов неорганических (в частности, аммиака, нитритов, железа и марганца) и органических (особенно аминокислот и простых белков) веществ, присутствующих в воде. Поскольку хлор быстро израсходован органическими и неорганическими молекулами в промывной воде, минимальный уровень общего хлора, потребность в хлоре (в основном, под воздействием почвы, растительного мусора и экссудатов с поверхностей разреза) удовлетворяются в воде до того, как достаточное количество свободного хлора может убить микроорганизмы.

Время обработки фруктов и овощей обычно очень короткое. Чтобы свести к минимуму потенциал чрезмерного хлорирования при пиковом потреблении хлора, важно периодически заменять или фильтровать воду и смешивать ее с питьевой водой.

Расчет требуется добавление HOCL

В чистой воде очень низкие уровни HOCl убивают большинство бактерий и некоторых вирусов. Приблизительно 1 минуту с 1 до 2 частями на миллион HOCl должно быть достаточное время контакта. По мере того как качество воды уменьшается и увеличивается сложность, время контакта или концентрация должны увеличиваться для поддержания адекватного микробного уничтожения. Поскольку время контакта во время обработки после укрытия обычно определяется потребностями потока продукта, это концентрация добавленного дезинфицирующего средства, которое регулируется. Эффективные концентрации HOCl (или других форм хлора) в идеале должны быть определены путем микробного тестирования в каждой системе. Управление качеством воды часто воспринимается как трудоемкая и дорогостоящая деятельность; однако настоятельно рекомендуется, чтобы он получал высокий уровень внимания.

В качестве отправной точки можно привести приведенные ниже расчеты для определения минимальной концентрации свободного хлора в качестве HOCl в промывной или охлаждающей воде, которая необходима для уничтожения свободно парящих патогенных бактерий и вирусов. Расчеты основаны на адаптации таблиц, которые были разработаны для достижения стандартов качества питьевой воды в очищенной воде. Более высокие уровни HOCl или других методов лечения необходимы для спор Bacillus или Clostridium и для паразитов, таких как Giardia и Cryptosporidium.

Используйте таблицу 1, чтобы рассчитать целевую измеренную концентрацию HOCl и сопоставить ее с временем контакта системы, чтобы установить эффективную дозу.

Пример

На основании времени контакта системы рассчитывают концентрацию HOCl, необходимую для эффективной дозы. Для стирки и охлаждения система имеет 5-минутное время выдерживания (t), а вода имеет постоянный уровень pH от 7,5 до 7,8, когда продукт работает через систему. Температура воды поддерживается на уровне от 34 ° до 38 ° F (от 1,1 ° до 3,3 ° C). В таблице показано, что препятствие дезинфекции, Dh, равно 20. Используя эти известные значения в следующем уравнении, разрешите для C минимальную концентрацию HOCl.

Используя этот результат, свободный доступный хлор можно измерить, используя набор титрования или колориметр, предназначенный для свободного хлора. При рН 7,8 и от 34 до 38 ° F (от 1,1 до 3,3 ° C) только 50 процентов измеренного свободного хлора по общепринятым методам находится в желаемой форме HOCl. Поэтому для достижения целевого дезинфекционного препятствия необходимо минимальное считывание 8 частей на миллион.

Помните, что расчетная величина может сильно отличаться от фактической дозы общего раствора гипохлорита, добавляемого в систему при пиковой нагрузке. Цель Di определяется чувствительностью наиболее стойкого микроба, которым управляют. (Erwinia мягкие гниющие бактерии и E coli имеют относительную чувствительность. Geotrichum sour rot и Rhizopus гораздо более устойчивы.) Чувствительность к микробизнесу должна определяться прямым тестированием, поскольку диаграммы чувствительности, откалиброванные в эту систему для расчета эффективных доз, пока недоступны.

Легко видеть влияние рН воды на C. В том же примере добавление лимонной кислоты для поддержания рН 7,0, C = 2,75 частей на миллион (HOCl составляет 87% свободного хлора при рН 7,0). Обычно для повышения рН до 8,5 во время гипохлорита, что приводит к C = 41 части на миллион (HOCl составляет 17,5% свободного хлора при рН 8,5).

Важно помнить, что испытательные наборы для измерения свободного хлора пригодны только для концентраций до 4 частей на миллион. Необходимо разбавить любую обработанную воду дистиллированной водой, чтобы довести ее до измеримого диапазона, а затем умножить результат на коэффициент разбавления. Типичные разведения составляют 1:10, хотя может потребоваться разбавление 1:100, когда концентрации дезинфицирующего средства являются высокими из-за повышенной важности борьбы с грибковыми спорами. Всегда следуйте инструкциям поставщика тестового набора.

Проще всего регулировать и стандартизировать рН воды до 6,5-7,0, в результате чего большинство свободного хлора превращается в форму HOCl. После этого вторая таблица pH и температуры становится ненужной. Измерения HOCl в воде также могут быть адекватно определены с помощью калиброванного датчика ОВП (потенциал уменьшения окисления). Как и в первом примере, от 4 до 6 частей на миллион HOCl обычно дает считывание датчика от 725 до 750 милливольт.

Указанные значения являются продуктом концентрации HOCl и временем воздействия разнообразия микробов в воде для достижения более 99 процентов убитых. Значение t определяется конкретным процессом или операцией и предполагает достаточное перемешивание для достижения равномерного воздействия.

Источник: изменено с белого 1992 года и отражает результаты лабораторных и полевых исследований.

Источник: изменено с белого 1992 года и отражает результаты лабораторных и полевых исследований.

Глоссарий технических условий

Антимикробная активность. Эффективность дезинфицирующего средства или дезинфицирующего средства при уничтожении микроорганизмов.

Едкое. Емкость элемента ослабевать или съедать на оборудовании, особенно в металле.

Дезинфекция. Действие добавления или применения дезинфицирующего средства для уничтожения микроорганизмов, которые вызывают распад в продуктах или заболеваниях у людей.

Дезинфекция препятствие. Описательный концептуальный термин, который символизирует минимальное эффективное воздействие для достижения микробного уничтожения. Дезинфекция является одним из нескольких препятствий в программе профилактики, сокращения и контроля загрязнения. Препятствие дезинфекции отличается для разных типов и классов микроорганизмов.

Возбудители. Микроорганизмы, такие как бактерии, грибы, паразиты и вирусы, которые могут вызывать заболевания у людей или растений.

Пиковый спрос на хлор. Максимальное количество хлора в партии воды, которая занята или израсходована, неорганическим и органическим материалом. После того, как пиковый спрос на хлориды известен, лучше установить, сколько хлора или более чистой воды необходимо добавить для поддержания целевого дезинфекционного барьера. Для снижения пикового спроса на хлор могут потребоваться дополнительные шаги, такие как минимизация прилипания почвы, предварительная стирка или фильтрация.

Питьевая вода. Вода достаточно чистая, чтобы ее можно было употреблять в пищу.

Чувствительность продукта. Характеристики продукта, в данном случае свежие продукты, связанные с запахом, вкусом, внешним видом и текстурой.

Реактивная. Химическое вещество, которое особенно реакционноспособно, является тем, которое не остается в одной форме очень долго. В случае дезинфекции воды важно, чтобы хлор оставался в определенной форме (HOCl) для того, чтобы быть эффективными, делая реакционную способность хлора, представляющего особый интерес.

Дезинфицирующее. Химикат, который добавляется или применяется в этом случае для воды, чтобы убить патогены. Поверхность или вода могут быть дезинфицированы и свободны от патогенов, но санификация не делает материал или воду стерильной.

Чувствительность. Чувствительность системы или теста относится к самой низкой концентрации, которую система или тест может обнаружить или отреагировать. Например, если тест на хлор может обнаруживать концентрации хлора при или выше 1 ppm, чувствительность системы составляет 1 ppm.

Дополнительная информация

Ниже приведены некоторые из многих статей, научных статей и обзоров по этой широкой теме.

• Suslow, T. 1997. Postharvest chlorination: Basic properties and key points for effective sanita-tion. Oakland: University of California Division of Agriculture and Natural Resources, Publication 8003. http://anrcatalog.ucdavis.edu
• Suslow, T. 1998. Introduction to ORP as the standard of postharvest water disinfection monitoring. http://vric.ucdavis.edu (Go to Vegetable Information and click on Topics: Food Safety.)
• Suslow, T. 1998. Prevention of postharvest water infiltration into fresh market tomatoes: Food safety and spoilage control practices. http://vric.ucdavis.edu (Go to Vegetable Information and click on Topics: Food Safety.)
• White, G. C. 1992. Handbook of chlorination and alternative disinfectants. 3d ed. New York: Van Nostrand Reinhold.