Báo cáo về LOẠI NHIỄM BẰNG OZONE TRONG QUẢN LÝ VẤN ĐỀ VỆ SINH

 Được sản sinh: Trong bầu khí quyển do tác động của bức xạ tia cực tím vào các phân tử oxy  Ở mặt đất như là một sản phẩm phụ của phản ứng quang hóa liên quan đến oxy, nitơ và các hyd

LOẠI NHIỄM BẰNG OZONE

TRONG QUẢN LÝ VẤN ĐỀ VỆ SINH

GVHD: TS NGUYỄN THUẦN ANH HVTH: Trần Thị Hồng Nhung

Đỗ Đức Sinh LỚP: CH 53STH

GIỚI THIỆU VỀ OZONE

CÁC ứNG DụNG CủA OZONE TÁC ĐỘNG CỦA OZONE LÊN CÁC VI SINH VẬT

CÁC ảNH HƯởNG KHÔNG MONG MUốN

CủA OZONE VIỆC ỨNG DỤNG OZONE THỰC TẾ TIỀM NĂNG TRONG TƯƠNG LAI

KẾT LUẬN

NỘI DUNG

1.GIớI THIệU Về OZONE

 Ở trạng thái rắn, lỏng khi đó nó có màu xanh

 Được sản sinh:

 Trong bầu khí quyển do tác động của bức xạ tia cực tím vào các phân tử oxy

 Ở mặt đất như là một sản phẩm phụ của phản ứng quang hóa liên quan đến oxy, nitơ và các hydrocarbon

 Ozone là một tác nhân kháng khuẩn hiệu quả nhờ thế oxy hóa ​​ cao (+0,27 V) so với các tác nhân oxy hóa như acid hypochlorid (HClO), các loại clorin hoạt động trong dung dịch lỏng, có thế oxy hóa là 1,49 vôn

 Ozone có tính oxy hóa mạnh do nó dễ bị phân hủy thành oxy nguyên tử và oxy phân tử

Các tính chất hóa học của ozone

 Ozone tự phân giải trong một thời gian tương đối ngắn để tạo ra oxy do tính phản ứng rất cao của nó.

 Ozone không tồn tại trong môi trường và chỉ có mặt trong một khoảng thời gian ngắn sau khi sử dụng

nó Do đó, nó không thể dự trữ được và phải được sản xuất tại chỗ.

 Nồng độ ozone là một vài phần triệu (ppm) hoặc

mg / lít (mg L-1) 1 ppm tương đương với 0,00196 mg/l (tương đương với 1,96 x 10-6 mg/m3).

 Ozone có thể được sử dụng như một nhân tố kháng khuẩn trong hai dạng: khí hoặc lỏng được ozone hóa.

Các phương pháp sản xuất ozone

Được tạo ra bằng một số phương pháp tuỳ

thuộc vào nồng độ yêu cầu

Ở nồng độ thấp

(0,03 ppm)

Được sản xuất bằng cách cho không khí tiếp xúc với bức xạ, bước sóng

185nm từ đèn UV

Ở nồng độ cao hơn

Được sản xuất bằng cách phóng điện từ bề mặt của vật tích điện do

sự ion hóa chất khí xung quanh

 ozone

 Một điện áp xoay chiều cao được đặt vào 2 đầu, ở giữa là một khoảng hở phóng điện trong đó có sự hiện diện của không khí hoặc oxy Điều này gây ra

sự kích thích điện tử, kéo theo sự chia tách các

      Nồng độ ozone được sản sinh phụ thuộc vào   

       Nồng độ ozone được sản sinh phụ thuộc vào   

 Ozone có khả năng hòa tan trong nước cao hơn gấp 12 lần so với oxy, nhưng nó có áp suất riêng phần thấp hơn, nên nó khó đạt được nồng độ cao

 Để đạt được hiệu quả oxy hóa tối đa, các điều kiện phải được tạo ra mà trong đó sự chuyển dịch qua bề mặt phân chia khí / nước đạt tối đa

 Các phương pháp hòa tan oxy trong nước thông thường thì không phù hợp với ozone do tốc độ phân hủy cao của nó.

 Các phương pháp thay thế bao gồm:

CÁC PHƯƠNG PHÁP HÒA TAN OZONE

TRONG NƯớC

Bơm ozone vào trong nước thông qua các vòi phun hoặc khuấy trộn mạnh ozone vào trong nước trong các tua bin tạo nhũ tương

 Ozone t n công các glycoprotein ấ

màng t  bào vi khu n ho c các axit amin gây  ế ẩ ặ

ch t t  bào thông qua s  thay đ i trong tính ế ế ự ổ

 th m c a t  bào và ly gi i t  bào ấ ủ ế ả ế

Ozone có th  ph n  ng v i các  ể ả ứ ớ

nhóm sulphydryl c a m t s  enzyme ủ ộ ố

gây ra s  gián đo n c a ho t  ự ạ ủ ạ

đ ng t  bào bình th ng ộ ế ườ

T  BÀO  Ế

VI KHU N Ẩ

Phương thức hoạt động của ozone

Ozone  nh h ng đ n thành ph n acid ả ưở ế ầ

 nucleic c a t  bào vi khu n ủ ế ẩ

 Khi ozone được hòa tan trong nước, nó phân hủy để tạo thành oxy phân tử và các gốc tự do khác có khả năng phản ứng rất cao (HO2, OH và H) Các gốc hydroxyl, được hình thành như một sản phẩm của phân hủy ozone, có thể có hiệu quả diệt vi khuẩn mạnh mẽ.

 Khả năng giữ được thế oxy hóa cao của ozon khi hòa tan trong nước là rất cần thiết để khử trùng nước vì ozone diệt vi khuẩn bằng cách oxy hóa các tế bào vi khuẩn.

 Phân tử ozone phản ứng với bất kỳ phân tử hữu cơ nào và cuối cùng nó sẽ được oxy hóa thành carbon dioxide và nước

 Các nguồn nước khác nhau sẽ chứa một lượng vật chất hữu cơ khác nhau và do đó nước được khử trùng sẽ có một nhu cầu ozone cụ thể và riêng biệt

 Nhu cầu ozone: là lượng ozone được tiêu thụ bởi quá

trình oxy hóa các chất hữu cơ có trong một thể tích nước cho trước và phải được đáp ứng trước khi có bất kỳ tác dụng kháng khuẩn nào

 Nhu cầu ozone và nồng độ ozone hòa tan là hai yếu tố chính quyết định mức độ khử trùng Phải có nồng độ ozone

dư để tác động như một nhân tố kháng khuẩn

 Một nghiên cứu của Broadwater và cộng sự (1973) đã chỉ ra rằng ozone diệt vi khuẩn bằng một hoạt động

“tất cả hoặc không có gì” trong nước

 Nếu áp dụng với liều lượng đủ cao để oxy hóa các chất hữu cơ và các vi sinh vật, tất cả các vi sinh vật sẽ

bị bất hoạt

 Khi liều lượng của ozone là quá thấp, nó nhanh chóng

bị cạn kiệt bởi quá trình oxy hóa của các chất hữu cơ

và một số lượng đáng kể các vi sinh vật sẽ sống sót

 Ozone cũng được sử dụng để khử trùng nước có chứa chất hữu cơ tự nhiên và đã chứng minh hiệu quả chống lại một số sinh vật, kể cả kén hợp tử của

Cryptosporidium parvum và bào tử Clostridium perfringens, có tính kháng tương đối với clorine.

2.2 CÔNG NGHIệP THựC PHẩM

 Ozone đã được phê duyệt để sử dụng bởi Cục Quản lý dược phẩm và thực phẩm Hoa Kỳ (FDA) vào ngày 26 tháng 6 năm 2001 để sử dụng như một chất kháng khuẩn cho việc xử lý, dự trữ và chế biến các loại thực phẩm ở dạng khí và dạng lỏng.

 Nó đã được nghiên cứu để sử dụng như một chất loại nhiễm của các sản phẩm thực phẩm hiện có, nhưng cũng đóng một vai trò quan trọng trong khử trùng thiết bị và môi trường chế biến thực phẩm

 Khí ozone đã được tìm thấy là có hi u quệ ả làm giảm nhi u ềmức độ của các sinh vật t n t i ồ ạ gắn liền với bề mặt không gỉ.

 Vì nó không đ  l iể ạ dư lượng trên bề mặt, nó có thể có tiềm năng để sử dụng như một chất v   sinh    giai  đo n  cu i ệ ở ạ ốcùng cho các bề mặt tiếp xúc thực phẩm

 Tuy nhiên, nó phải được sử dụng sau công đo n ạ làm sạch, vì ozone có  kh   năngả phản ứng cao  và các  hiệu qu   kh  ả ửtrùng của nó bị mất khi tiếp xúc với bất kỳ ch tấ hữu cơ nào khác, như mảnh vụn thức ăn

 Do đó, nó không phải là một s  ự thay thế cho các thực hành vệ sinh tốt như làm sạch nhưng có thể nâng cao hiệu quả của một chính sách làm sạch tốt nếu đ c ượ sử dụng đúng cách

3 TÁC ĐộNG CủA OZONE LÊN CÁC VI SINH

VậT

 VI KHUẨN SINH DƯỠNG

 Các tế bào vi khuẩn sinh dưỡng trong nước rất nhạy cảm với ozone

 Số lượng vi khuẩn trong khoảng từ 106-107 cfu / ml có thể được giảm đến các mức không thể phát hiện sau 5 phút khi tiếp xúc với nồng độ ozone trong khoảng 0,01-1,0 mg/l

 Ozone ở dạng khí có hiệu quả chống lại một loạt các vi sinh vật gram dương và gram âm ở mức 0,05-2 ppm

 Sự hiện diện của chất thải hữu cơ làm giảm tác dụng kháng khuẩn Ozone chỉ là một chất vệ sinh hiệu quả khi các bề mặt sạch sẽ và không có các chất bẩn hữu cơ

 CÁC NộI BÀO Tử CủA VI KHUẩN

 Các bào tử vi khuẩn có tính  kháng  đ i  v i ố ớ ozone nhi u ề

h nơ , nhờ sự hiện diện của l p vớ ỏ bào t ử

 Broadwater và  c ng  sộ ự (1973) thấy rằng các bào tử của Bacillus spp có  tính  kháng  nhi u  h n ề ơ lên đến 15 lần so với các tế bào sinh d ng c a chúngưỡ ủ

 Một nghiên cứu của Ishizaki và  c ng  sộ ự (1986) thấy rằng tăng độ ẩm tương đối đã  làm  tăng hiệu quả của ozone như một tác nhân di t bào tệ ử và không có s  ự bất hoạt đáng kể các bào tử xảy ra ở độ ẩm dưới 50%

NấM VÀ CÁC BÀO Tử NấM

 Moore và cộng sự (2000) đã thấy rằng nồng

độ ozone 2ppm đã làm giảm đáng kể một lượng nấm trên các tấm kim loại được đánh bóng làm bằng thép không gỉ.

 Foarde và cộng sự (1997) đã xác định rằng muốn tiêu diệt một lượng nấm đáng kể cần phải có một liều lượng tối thiểu là 6ppm (có khi cần đến 9ppm để chiếu trên bề mặt)

 Các virus có khả năng chịu đựng ozone rất kém trong các loại nước có nhu cầu ozone thấp Sự bất hoạt virus bởi ozone trong nước bị hạn chế bởi tốc độ khuếch tán xuyên qua lớp vỏ protein vào lõi acid nucleic, dẫn đến tổn thương ARN của virut.

 Theo Komanapalli and Lau (1998) thực khuẩn thể bị bất hoạt hoàn toàn bằng ozone 600ppm trong dung dịch đệm photphat sau 10 phút.

4 CÁC ảNH HƯởNG KHÔNG MONG MUốN CủA OZONE

 Ozone phản ứng với nhiều vật liệu bao gồm sợi thủy tinh dệt, thuốc nhuộm hữu cơ, kim loại, nhiều loại nhựa, sơn

và làm tăng thể tích thành phần cao su lên 34% (Anon 1993)

 Greene và cộng sự (1994) đã kiểm tra tính kháng của các miếng đệm được làm từ một số loại vật liệu thường được tìm thấy trong môi trường chế biến thực phẩm, đối với ozone và clorine

 Các kết quả cho thấy việc sử dụng ozone không có ảnh hưởng, nhất là đến các lớp đệm, so với clorin, ngoại trừ polytetrafluoroethylene (PTFE)

 Nhựa cao su, hầu hết các silicon, viton, polycarbonate

và polyvinyl chloride cứng có khả năng chống lại những ảnh hưởng của ozone (Dusseau và cộng sự 2004)

 Do đó, phải tiến hành kiểm ra một cách toàn diện trước khi sử dụng ozone, thay thế các vật liệu này bằng các vật liệu không bị phân hủy dưới tác động của ozone

4.2 Các mối quan tâm về sức khỏe và tính an toàn

 Ảnh hưởng lên sức khỏe chủ yếu là tại các vị trí tiếp xúc ban đầu thông thường là đường hô hấp, phổi và mắt, các cá nhân khác nhau có mức độ nhạy cảm khác nhau đối với ozone

 Các ảnh hưởng chủ yếu là kích thích và làm tổn thương các ống nhỏ dẫn khí của phổi, và các vùng tiếp xúc trực tiếp với mức độ cao (1 ppm trở lên) có thể dẫn đến ảnh hưởng nghiêm trọng đối với sức khỏe bao gồm tổn thương phổi (Anon 1998a)

 Nếu sự tiếp xúc này kéo dài quá 24 giờ, thì những tổn

thương đó không thể phục hồi được

 Số lượng vi sinh vật dị dưỡng hiếu khí và

Enterobacteriaceae trên cả bề mặt tiếp xúc thực phẩm và

cả các bề mặt tiếp xúc với môi trường giảm khi xử lý toàn

bộ nhà máy với ozone 2ppm qua đêm trong khoảng thời

gian 2 tháng Khi ngừng sử dụng ozone , số lượng vi sinh

vật dị dưỡng và Enterobacteriaceae tăng lên

 Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là, sự giảm này chỉ diễn ra sau khi công đoạn làm sạch

Nước được ozone hóa

 Theo Lewis (2001) thì các tế bào có màng sinh học thì có tính kháng cao hơn đối với các hợp chất kháng khuẩn

 Nhiều tế bào có màng sinh học được bảo vệ khỏi các ảnh hưởng của tác nhân làm sạch bởi cấu trúc của màng sinh học và do đó nó có thể phát triển bình thường sau khi làm sạch

 Một trong những vấn đề chủ yếu là các chế độ làm sạch dựa trên hóa chất có ảnh hưởng rất nhỏ lên cấu trúc của màng sinh học Do đó, để tiêu diệt các vi sinh vật cần phải loại bỏ các màng sinh học này

 Hiệu quả của nước ozone hóa và các thiết bị làm sạch đường ống dẫn bia bằng phương pháp hóa học theo truyền thống chống lại màng sinh học trong các đường ống dẫn bia đã được nghiên cứu Nghiên cứu đã cho thấy cả 2

hệ thống trên đều có hiệu quả trong việc làm giảm số lượng màng sinh học so với mức ban đầu gần 99,98% (ozone) và 99,85% (hoá học)

 Ozone loại bỏ các phần rộng của màng sinh học trong khi

đó làm sạch bằng hóa chất chỉ tiêu diệt một phần của các

tế bào

5.2 KIỂM TRA (GIÁM SÁT) HÀM LƯỢNG

OZON TRONG KHÔNG KHÍ VÀ NƯớC

 Kim và c ng s ộ ự (1998)  đã chia các phương pháp phân

tích để phát hiện và đo lường ozon  thành 3 lo i: ạ

 Phương pháp vật lý : dựa trên việc đo cường độ hấp thụ của ánh sáng trong các vùng UV, IR hoặc vùng kh  ki n ả ế của quang phổ điện từ

 Phương pháp hóa lý : dựa vào đo hiệu ứng vật lý tạo ra khi phản ứng ozon với thuốc thử thích hợp Các  nh h ng  ả ưở

đ c đo bao g m s  phát quang b ng ph n  ng hóa  ượ ồ ự ằ ả ứ

h c ho c ph n  ng nhi t ọ ặ ả ứ ệ

 Ph ng pháp hóa h c: d a trên s  đo l ng các s n  ươ ọ ự ự ườ ả

ph m t o thành khi ozon ph n  ng hóa h c v i m t  ẩ ạ ả ứ ọ ớ ộ thu c th  thích h p, ho c s  gi m kh i l ng phân  ố ử ợ ặ ự ả ố ượ

t  c a m t polymer khi nó ph n  ng v i ozon ử ủ ộ ả ứ ớ . 

 Một ví dụ về một phương pháp phát hiện bằng hóa chất

là phương pháp đo màu chàm

 Ozone đính vào cầu nối đôi giữa cacbon với cacbon của thuốc nhuộm màu chàm đã được sunfonat hóa và làm mất màu nó

 Lượng ozone có mặt tỷ lệ thuận với cường độ mất màu,

có thể được xác định bằng phương pháp quang phổ

 Các ống Drager gồm có một ống và một bơm, nó hút không khí vào ống Ozone phản ứng với thuốc nhuộm màu chàm ở bên trong ống Các thiết bị đo này đo được 0,05 ± 0,7 ppm và 20 ±300 ppm, ngoại trừ khoảng thường được sử dụng phổ biến trong chế biến thực phẩm (Anon 1998b)

5.3 Sự PHÂN TÁN CủA OZONE

 Là phản ứng trung gian giữa ozone với các hợp chất hữu

cơ

 Ozone phân tán trong nước nhanh hơn so với trong không khí, do phản ứng dây chuyền liên quan đến OH (Bott 1991)

 Tốc độ phân hủy của ozone trong nước bị ảnh hưởng bởi nồng độ và loại chất tan hữu cơ

 Một số hợp chất có thể khơi mào cho sự phân hủy ozone (như acid glycoxylic), thúc đẩy sự phân hủy (như axit formic, rượu bậc một, benzeze và axit humic) hoặc ngăn chặn sự phân hủy (như rượu tert-butyl, bicarbonate)

 Quá trình phân hủy diễn ra nhanh hơn trong môi trường kiềm (ở các giá trị pH kiềm) (Hoigne và Bader 1976)

 Đối với sự phân tán ozone trong không khí, việc sử dụng quạt gió có thể làm giảm một cách nhanh chóng nồng độ

dư (Masaoka và cộng sự, 1982)

 Nếu sử dụng khí ozone như một chất vệ sinh giai đoạn cuối cùng, cần phải đánh giá được tốc độ phân hủy để đảm bảo rằng không có nguy cơ ngược lại nào đối với sức khỏe con người

6 TIềM NĂNG TRONG TƯƠNG LAI

 Trong một số trường hợp nhất định hiệu quả của ozone thấp đưa đến việc nghiên cứu sử dụng ozone kết hợp với các phương pháp xử lý khác

 Chúng bao gồm xử lý nhiệt, các ion âm trong không khí và các loại dầu tự nhiên

 Người ta đã thấy rằng có thể có một sự hợp lực giữa ozone và các phương pháp xử lý khác, điều này có thể dẫn hiệu quả của chúng được nâng cao,

so với việc sử dụng từng phương pháp riêng lẻ

7 KếT LUậN

 Ozone đã được chứng minh là có tính kháng khuẩn hiệu quả đối với một số ứng dụng Tuy nhiên, nó không đa năng và có các tác động đáng kể đến sức khỏe, tính an toàn và các ảnh hưởng có hại đối với thực phẩm và môi trường

 Rất khó đưa ra lời khuyên về nồng độ ozone một cách chính xác, ở dạng khí hay dạng lỏng, rất cần thiết đối với một ứng dụng nhất định do số lượng chất hữu cơ có mặt, ảnh hưởng mong muốn và các điều kiện vận hành của hệ thống

 Tuy nhiên, nó có tiềm năng được sử dụng như một chất

vệ sinh ở giai đoạn cuối cùng cho các thiết bị tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm và môi trường