Проблема биологической безопасности воздушной среды по своей актуальности, масштабности и социальным последствиям является серьезным вызовом современности и требует принятия комплексных, эффективных мер, в том числе и правового характера, по ее разрешению как со стороны государства, так и мирового сообщества в целом. В России рынок обеззараживания воздуха является слабо диверсифицированным. Акцент делается, главным образом, на дезинфекцию поверхностей и оборудования. При этом воздушная контаминация остается одной из главных проблем в сельском хозяйстве, пищевой промышленности, транспорте, а также других сферах (А.В. Наголкин и др., 2015).
Основными источниками патогенных микроорганизмов и микроорганизмов порчи в воздухе производственных и вспомогательных помещений являются персонал, воздух с улицы, воздух из смежных помещений, контаминированные поверхности. Очевидно, что проблема биологической безопасности воздушной среды по своей актуальности, масштабности и социальным, экономическим последствиям требует принятия незамедлительных, комплексных и эффективных мер [Кобзев Е., 2017].
Объектом исследования при написании статьи послужило лабораторное оборудование и малые объемы (ламинарные боксы, точки фасовки и упаковки готовой продукции на мясоперерабатывающем предприятии).
Предметом исследования работы стала ветеринарно-санитарная оценка использования фотокаталитической системы обеззараживания воздуха ламинарных боксов в лаборатории ИВВСЭиАБ МГУПП, ВНИИВСГЭ и лабораториях ВСЭ на рынках.
Количественный и качественный состав микроорганизмов воздуха различных помещений.
Изучение эффективности опытного образца прибора МиниКрафт в камерных опытах.Эффективность макетного образца прибора МиниКрафт изучали в камерных опытах. Прибор помещали в камеру объемом 1 м3. В камеру распыляли 2 млрд взвеси культуры микроорганизмов – E. coli, шт. 1257, St. aureus, шт. 209-Р, и Bac. cereus, шт. 96. В камере с помощью распылителя ПЭР-1 при давлении 0,35 МПа распыляли культуры, после чего включали прибор МиниКрафт в работу.
Бактериологические исследования воздуха проводились по общепринятым методикам, а отбор проб воздуха производился при помощи прибора Флора-100. На поверхность плотной питательной среды (солевой МПА и МПА) в чашках Петри направлялось 100 л воздуха до включения прибора (контроль) и через определенное время работы МиниКрафт. Аспирационным способом отбирали пробы воздуха на среду Эндо в чашках Петри для определения исходной концентрации бактерий в 1 м3 воздуха. Всего было проведено 8 опытов. Через каждые 30 минут отбирали образцы воздуха в камере для бактериологических исследований, посевы выращивали в термостате в течение 24–48 ч, производили учет выросших колоний и расчет эффективности обеззараживания воздуха. Отбор воздуха осуществляли в течение 4-х часов (8 проб). После выращивания бакпосевов в термостате при 37 °С в течение 24¬48 ч производился учет выросших колоний и расчет эффективности работы прибора МиниКрафт по обеззараживанию воздуха в герметизированной камере.
При сопоставлении значений количества КОЕ/м3 установлено, что эффективность обеззараживания воздуха через 75, 90 и 105 мин работы прибора МиниКрафт составляет 99,36; 99,96 и 100,00 % соответственно. Таким образом, сопоставляя эффективность обеззараживания исследуемых показателей, выявили, что наилучший эффект обеззараживания наступает через 120 мин и составляет 99,98 %.
Таблица 1 – Эффективность прибора МиниКрафт по обеззараживанию воздуха (КОЕ/м3)
|
Повторность |
Время отбора проб |
|||||||
|
15 |
30 |
45 |
60 |
75 |
90 |
105 |
120 |
|
|
Результаты бактериологического посева КОЕ/м3 |
||||||||
|
1 |
48 |
25 |
10 |
8 |
5 |
1 |
1 |
00 |
|
2 |
49 |
23 |
13 |
6 |
6 |
3 |
1 |
00 |
|
3 |
47 |
20 |
16 |
10 |
7 |
2 |
1 |
00 |
|
Среднее значение |
48,03±4,26 |
23,04±2,36 |
13,01±1,21 |
8,03±2,16 |
6,03±0,26 |
3,03±0,16 |
1,00±0,01 |
00,00 |
Нами также изучена эффективность прибора МиниКрафт по обеззараживанию воздуха, контаминированного St. aureus, шт. 209-P (таблица 2).
Таблица 2 – Эффективность прибора МиниКрафт по обеззараживанию воздуха в камере, контаминированного St. aureus, шт. 209-P
|
Повторность |
Время отбора проб (мин) |
|||||
|
15 |
30 |
45 |
60 |
75 |
90 |
|
|
Результаты бактериологического посева КОЕ/м3 |
||||||
|
1 |
25 |
10 |
8 |
5 |
1 |
0 |
|
2 |
23 |
13 |
6 |
6 |
3 |
0 |
|
3 |
20 |
16 |
10 |
7 |
2 |
1 |
|
Сред-нее значе-ние |
23,04±2,36 |
13,01±1,21 |
8,03±2,16 |
6,03±0,26 |
3,03±0,16 |
0 |
При анализе эффективности прибора МиниКрафт по обеззараживанию воздуха в камере, контаминированного St. aureus, шт. 209-P, установлено, что максимальная эффективность обеззараживания воздуха в камере при экспозиции работы прибора МиниКрафт наступает при работе прибора втечение 75 мин. на 99,20 % и 90 мин. – на 99,97 %.
Результаты исследований по обеззараживанию воздуха МиниКрафт в камере, контаминированного Bac. cereus, шт. 96, без распыления воды и с распылением воды представлены в таблице 3.
Таблица 3 – Эффективность прибора МиниКрафт по обеззараживанию воздуха в камере, контаминированного Bac. cereus, шт. 96
|
Повторность |
Время отбора проб (мин) |
|||||
|
15 |
30 |
45 |
60 |
75 |
90 |
|
|
Результаты бактериологического посева КОЕ/м3 |
||||||
|
1 |
32 |
13 |
11 |
8 |
2 |
0 |
|
2 |
25 |
13 |
7 |
5 |
3 |
1 |
|
3 |
21 |
15 |
11 |
10 |
4 |
0 |
|
Сред-нее значе-ние |
26,15±1,16 |
13,61±2,11 |
9,63±2,16 |
7,63±0,26 |
4,53±0,18 |
0 |
При анализе эффективности прибора МиниКрафт по обеззараживанию воздуха в камере, контаминированного Bac. cereus, шт. 96, выявлено, что эффективность обеззараживания воздуха в камере прибора МиниКрафт через 15 мин экспозиции составляет 41,2 % и через 75 мин. 98.2%. При этом наилучший результат был обнаружен при использовании прибора МиниКрафт в течение 90 мин.
Таблица 4 – Эффективность прибора МиниКрафт по обеззараживанию воздуха в камере, контаминированного E.coli, шт. 1257.
|
Повторность |
Время отбора проб (мин) |
|||||
|
15 |
30 |
45 |
60 |
75 |
90 |
|
|
Результаты бактериологического посева КОЕ/м3 |
||||||
|
1 |
26 |
12 |
6 |
3 |
0 |
0 |
|
2 |
24 |
10 |
4 |
4 |
1 |
0 |
|
3 |
21 |
17 |
7 |
7 |
2 |
0 |
|
Сред-нее значе-ние |
23,63±1,11 |
13,32±0,32 |
8,53±2,52 |
7,24±0,17 |
3,03±0,16 |
0 |
При анализе эффективности прибора МиниКрафт по обеззараживанию воздуха в камере, контаминированного E.coli, шт. 1257, выявлено, что эффективность обеззараживания воздуха в камере прибора МиниКрафт через 15 мин экспозиции составляет 52,4 % и через 75 мин. 99.2%. При этом наилучший результат был обнаружен при использовании прибора МиниКрафт в течение 90 мин. 100%.
Сравнительная оценка применения прибора МиниКрафт для обеззараживания воздуха в лабораторном помещении и ламинарном боксе в присутствии прибора и без него.
Проведенными исследованиями в камеральных опытах установлено, что прибора МиниКрафт обеспечивает высокую эффективность по обеззараживанию воздуха и может быть использован в для дальнейших исследований.
Уровень общей микробной обсемененности – один из показателей микроклимата помещений и воздуха в ламинарных боксах, зависящий от применения устройств для обеззараживания воздуха или без него. Оценка эффективности прибора МиниКрафт проводилась по воздействию фотокаталитических процессов проходящих в приборе на бактериальную контаминацию воздуха в боксах. Результаты исследований приведены в таблице 5.
Таблица 5 – Бактериальная контаминация воздуха в помещении где находятся ламинарные боксы (тыс. КОЕ/м3 )
|
Повторность |
Точки отбора проб через |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
Результаты бактериологического посева КОЕ/м3 |
|||||||
|
1 |
620 |
643 |
742 |
730 |
780 |
701 |
700 |
|
2 |
650 |
632 |
702 |
722 |
730 |
699 |
710 |
|
3 |
620 |
624 |
790 |
773 |
800 |
756 |
799 |
|
Среднее значение |
630,56± 36,06 |
633,24± 41,2 |
744,66 ± 51,12 |
741,67 ± 28,1 |
770 ± 32,16 |
718,37 ± 24,1 |
736,33± 22,01 |
Результаты определения коагулазоположительных стафилококков (Staphylococcus aureus)
Для индикации стафилококков сначала посев делали на элективный солевой бульон, до и после дезинфекции и инкубировали при температуре 37 оС в течении 24 ч. После термостатирования производили пересев на желточно — солевой агар, таким образом, чтобы получить изолированные колонии. Чашки с посевами также инкубировали в течении 24ч при температуре 37 оС.
На желточно – солевом агаре St. aureus имеет форму выпуклого диска, диаметр которого 2 – 4 мм. St. aureus может быть желтого, лимонного, белого, кремового или золотистого цвета, имеет ровные края, образует зону помутнения среды и радужное кольцо вокруг колонии.
Если колонии подходили под описание, их считали подозрительными по St. aureus. В таком случае готовили препараты — мазки, которые окрашивались по Грамму, после чего их микроскопировали. Гроздьевидно расположенные грамположительные колонии мелких кокков отсеивали в пробирки с МПА. Посевы термостатировали в течении 24ч при температуре 37 оС. После термостатирования ставили реакцию плазмокоагуляции.
Для этого брали 2 пробирки, в каждую из них наливали 0,5 см3 разведенной кроличьей плазмы. В одну из пробирок помещали исследуемую агаровую среду, вторую пробирку оставляли пустой. Пробирки инкубировали при температуре 37 оС в течении 4 ч, затем просматривали результаты, после чего пробирки оставляли при комнатной температуре до следующего утра. Утром производили окончательный учет.
Пробирки просматривали осторожно, не нарушая свертывание плазмы и не разрушая начало образования сгустка.
При учете на реакцию плазмокоагуляции возможно наблюдение трех степеней ферментативной активности коагулазы:
- ++++ — сгусток плотный;
- +++ — сгусток имеет небольшой отсек;
- ++ — сгусток имеющий вид взвешенного мешочка.
Любая степень активности фермента коагулазы свидетельствует о присутствии St. aureus.
Эффективность работы фотокаталитического прибора МиниКрафт в ламинарном боксе приведена в Таблице 6.
Таблица 5 — Эффективность работы прибора МиниКрафт в отношении St.аureus в ламинарном боксе.
|
Микроорганизмы |
КОЕ/м3 |
|||||
|
До работы |
10 мин |
15 мин |
30 мин |
45 мин |
60 мин |
|
|
St. aureus |
8 |
5 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Из таблицы видно, что воздух в камере был обсеменен St. aureus. В результате работы фотокаталитического фильтра это количество постепенно снижается, пока St. aureus и вовсе не остается в воздухе бокса.
Для наглядности отобразим полученные результаты на графике.
График 1 — Количество St. aureus в воздухе камеры в зависимости от времени работы прибора МиниКрафт.
Результаты определения плесневых грибов.
Определение плесневых грибов до и после работы фильтра проводили следующим образом: чашку Петри с 5 мл дистиллированной воды помещали в аппарат Флора -100 и пропускали через него воздух, после чего воздух ударялся об поверхность воды и происходило улавливание дисапор. Затем 1 мл из чашки приливали в пробирку с 9 мл дистиллированной воды, из получившегося раствора брали 1 мл и приливали во вторую пробирку с 9 мл дистиллированной воды и получали разведение 1:100, таким же образом готовили раствор с разведением 1:1000 и 1:10000. После приготовления последнего разведения производили посев на среду Сабуро и инкубировали в течении 3 дней при температуре 28 оС. На одно разведение приходилось пять чашек Петри (1:1, 1:10, 1:100, 1:1000, 1:10000). Показателем количества грибов являлось количество диаспор (грибных зародышей) в 1 мл исследуемого материала. Количество грибов определяли с учетом посеянного материала и степени разбавления. На всех пяти чашках колонии грибов суммировали, умножали на степень разведения (1000) и делили на общее количество посеянного материала (5 мл) – таким образом получали количество диаспор гриба в 1 мл смыва.
Таблица 6 — Эффективность работы фотокаталитического прибора МиниКрафт в отношении плесневых грибов.
|
Микроорганизмы |
КОЕ/м3 |
|||||
|
До работы |
10 мин |
15 мин |
20 мин |
30 мин |
45 мин |
|
|
Пл. грибы |
~72 |
~52 |
~35 |
~8 |
~7 |
4 |
|
Примечания: 2. Пл. грибы – Плесневые грибы. |
||||||
Из таблицы видно, что воздух в камере был обсеменен плесневыми грибами. В результате работы фотокаталитического фильтра это количество постепенно снижается, при отборе проб через 45 мин в камере количество КОЕ/м3 равняется 4 концентрация снизилась почти в 20 раз.
Для наглядности отобразим полученные результаты на графике.
График 2 — Количество спор плесневых грибов в воздухе камеры в зависимости от времени работы прибора МиниКрафт.
Результаты определения общего количества мезофильных аэробных и факультативно – анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ)
Для индикации количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов до работы фильтра и после приготовили исходное и ряд десятикратных разведений следующим образом: чашку Петри с 5 мл дистиллированной воды помещали в аппарат Флора 100 и пропускали через него воздух, после чего воздух ударялся об поверхность воды и происходило улавливание микроорганизмов. Затем 1 мл из чашки приливали в пробирку с 9 мл дистиллированной воды, из получившегося раствора брали 1 мл и приливали во вторую пробирку с 9 мл дистиллированной воды и получали разведение 1:100, таким же образом готовили раствор с разведением 1:1000 и 1:10000. Из каждого соответствующего разведения по 1 см3 высеяли на две параллельные чашки Петри, затем залили часть проб мясо – пептонным агаром, вторую часть глюкозо – триптонным агаром после чего ингибировали при температуре 30 оС в течении 72ч.
Подсчитывали все колонии и определяли среднее арифметическое число колоний по двум чашкам одного разведения, затем умножали на величину разведения.
Таблица 7 — Эффективность работы фотокаталитического прибора МиниКрафт КМАФАнМ.
|
Микроорганизмы |
КОЕ/м3 |
|||||
|
До работы |
10 мин |
15 мин |
20 мин |
25 мин |
30 мин |
|
|
КМАФАнМ |
~1251 |
~848 |
~675 |
~476 |
~132 |
5 |
|
Примечания: 1: КМАФАнМ — количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов |
||||||
Из таблицы видно, что воздух в камере сильно обсеменен (до начала работы прибора МиниКрафт — 1251 КОЕ/м3. В результате работы фотокаталитического фильтра это количество постепенно уменьшается, пока не снижается до незначительного показателя – 5 КОЕ/м3.
Для наглядности отобразим полученные результаты на графике.
График 3 — Количество КМАФАнМ в воздухе камеры в зависимости от времени работы прибора МиниКрафт.
В результате проведенных работ установлено, что прибор Миникрафт эффективно обеззараживает воздушную среду малых объемов (не более 1 м3) в течение 60-90 минут. Все распыленные микроорганизмы E.coli, St. Aureus, Aspergillus niger и Bac. Cereus были инактивированы и в пробах воздуха опытно камеры через 90 минут не высевались.
ВЫВОД
Производственные предприятия на протяжении своей деятельности принимают множество решений технического и организационного характера, призванных повысить эффективность производства и деятельности в целом, связанных с капитальными вложениями. Целесообразность внедрения таких решений должна проверяться как с технической, так и с экономической точки зрения. Значимость экономической оценки связана с тем, что даже самые прогрессивные технические решения могут оказаться невыгодными для конкретного предприятия с учетом его условий функционирования, и, очевидно, необходима проверка экономической целесообразности внедрения того или иного мероприятия. В этом плане экономическая целесообразность использования мобильного прибора МиниКраф очевидна, в сравнении с капитальными затратами направленными на установку дорогих стационарных очистительных систем. Стоимость прибора не превышает 10 тыс. рублей. При сроке эксплуатации не менее 5 лет, прибор окупится за 6 месяцев, если учесть то, что стоимость одной пробы составляет от 1350 до 1500 рублей, то даже предотвращение 10 ошибок в год, уже окупят стоимость прибора МиниКрафт в течение 9 месяцев.
Список литературы:
- Шихов С.С., Пляшешник П.И., Игдиров А.А. Современное модульное санитарное оборудование для зонирования на предприятиях мясной промышленности // Проблемы ветеринарии и ветеринарно-санитарной экспертизы и биологической безопасности. -2015
- Щербаков С.Ю. Создание оптимального микроклимата на производстве с использованием вентиляционных систем // Инженерное обеспечение инновационных технологий в АПК. – 2018
- Морозкина Е.В. Методы и проблемы пробоотбора при анализе воздуха / Морозкина Е.В., Полежаев Ю.М. // Аналитика и контроль. – 1999
- https://cyberleninka.ru/article/n/sovremennyy-podhod-k-obezzarazhivaniyu-vozduha-metod-inaktivatsii-mikroorganizmov/viewer
