Studium sterilizačního účinku diafragmového výboje v kapalinách
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
B
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Hlavním cílem této bakalářské práce je studium sterilizačního účinku diafragmového výboje v kapalinách. Sterilizace je proces, při kterém dochází k eliminaci všech forem života. Obecně se sterilizace dělí na fyzikální a chemické. Plazmová sterilizace je řazena do fyzikálních metod, ačkoliv se v ní uplatňuje i působení chemických procesů. Využívá se při ní vlivů UV záření, volných radikálů a teploty. Jako modelové mikroorganismy jsou v této práci využívány spóry plísně Aspergillus niger F8189 a spóry bakterie Bacillus subtilis. Aspergillus niger je vhodný mikroorganismus pro jeho odolnost vůči změnám pH, je životaschopný v širokém rozmezí hodnot pH. Bacillus subtilis je vybrán kvůli dobré teplotní rezistenci. Diafragmový výboj je jedním z možných typů elektrických výbojů buzených v kapalinách. Jedná se o nízkoteplotní plazma, které je generováno pomocí vysokého stejnosměrného napětí. V plazmových kanálcích („streamerech“) vznikají různé fyzikální a chemické procesy. Mezi chemické procesy patří hlavně generace aktivních látek a částic, které iniciují chemické reakce a atakují spóry plísní a bakterií obsažených v kapalinách. Do fyzikálních procesů se řadí rázové vlny, silné elektrické pole a ultrafialové záření. Pokusy byly prováděny v reaktoru s odděleným katodovým a anodovým prostorem. V nevodivé přepážce byla uchycena PET diafragma s otvorem velikosti špendlíkové dírky (počáteční průměr 0,4 mm). Bylo pozorováno zvětšení otvoru v důsledku degradace materiálu na hraně dírky vlivem výboje. Odbourávání spór bylo pozorováno v závislosti na čase a na výkonu. Dalšími měřenými veličinami byly pH, vodivost a teplota. Nebylo prokázáno odlišné působení v katodovém a anodovém prostoru. Hlavním činitelem odstranění spór plísně Aspergillus niger byla pravděpodobně teplota, protože u teplotně odolnějšího mikroorganismu Bacillus subtilis nebyl pozorován prokazatelný sterilizační účinek působení diafragmového výboje. Byl také proveden pokus, při kterém byl zkoumán pouze vliv teploty na spóry plísně Aspergillus niger. Vzorky byly umístěny v termostatu, kde byl simulován stejný teplotní nárůst jako ve výboji. Experiment měl podobný průběh jako pokus ve výboji.
The main objective of this thesis is to study the sterilizing effect of diaphragm discharge in liquids. Sterilization is a process, which can eliminate all forms of life. Generally, sterilization is divided into physical and chemical methods. Plasma sterilization is ranked among physical methods although the action of chemical processes participates in the decontamination as well. Effects of UV radiation, free radicals and temperature are utilized in these methods. Fungi spores of Aspergillus niger F8189 and bacteria spores of Bacillus subtilis are selected as model organisms. Aspergillus niger microorganism is suitable for its resistance to changes in pH and it is viable in a wide range of pH values. Bacillus subtilis is chosen because of a good heat resistance. Diaphragm discharge is one of the possible types of electrical discharges in generated liquids. It is a low-temperature plasma, which is generated using a high DC voltage. In the created plasma streamers various physical and chemical processes rise. The chemical processes are mainly the generation of active species and particles that initiate subsequent chemical reactions and attack mould spores and bacteria in liquids. The physical processes include shock waves, strong electric field and ultraviolet radiation. Experiments were conducted in a reactor with separate cathode and anode space. In the dielectric barrier PET diaphragm with a pin-hole (initial diameter of 0.4 mm) was attached. Enlargement of the hole was observed as a result of degradation of material at the edge of holes due to the discharge. Degradation of spores was observed, depending on the time and on the input power. Other parameters measured were pH, conductivity and temperature. Experiments did not show any difference of discharge activity in the cathode and anode area. The main factor in the removal of spores Aspergillus niger was probably the temperature because no demonstrable effect of sterilization by the diaphragm discharge operation had been observed when heat resistant Bacillus subtilis was used. Also, it was made an attempt, which has been studied only the temperature effect of the fungi spores of Aspergillus niger. The samples were placed in a thermoregulator, where it was simulated the same temperature increase as at the discharge. The experiment had a similar course as an attempt at the discharge.
The main objective of this thesis is to study the sterilizing effect of diaphragm discharge in liquids. Sterilization is a process, which can eliminate all forms of life. Generally, sterilization is divided into physical and chemical methods. Plasma sterilization is ranked among physical methods although the action of chemical processes participates in the decontamination as well. Effects of UV radiation, free radicals and temperature are utilized in these methods. Fungi spores of Aspergillus niger F8189 and bacteria spores of Bacillus subtilis are selected as model organisms. Aspergillus niger microorganism is suitable for its resistance to changes in pH and it is viable in a wide range of pH values. Bacillus subtilis is chosen because of a good heat resistance. Diaphragm discharge is one of the possible types of electrical discharges in generated liquids. It is a low-temperature plasma, which is generated using a high DC voltage. In the created plasma streamers various physical and chemical processes rise. The chemical processes are mainly the generation of active species and particles that initiate subsequent chemical reactions and attack mould spores and bacteria in liquids. The physical processes include shock waves, strong electric field and ultraviolet radiation. Experiments were conducted in a reactor with separate cathode and anode space. In the dielectric barrier PET diaphragm with a pin-hole (initial diameter of 0.4 mm) was attached. Enlargement of the hole was observed as a result of degradation of material at the edge of holes due to the discharge. Degradation of spores was observed, depending on the time and on the input power. Other parameters measured were pH, conductivity and temperature. Experiments did not show any difference of discharge activity in the cathode and anode area. The main factor in the removal of spores Aspergillus niger was probably the temperature because no demonstrable effect of sterilization by the diaphragm discharge operation had been observed when heat resistant Bacillus subtilis was used. Also, it was made an attempt, which has been studied only the temperature effect of the fungi spores of Aspergillus niger. The samples were placed in a thermoregulator, where it was simulated the same temperature increase as at the discharge. The experiment had a similar course as an attempt at the discharge.
Description
Citation
HOLÍKOVÁ, L. Studium sterilizačního účinku diafragmového výboje v kapalinách [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2009.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Spotřební chemie
Comittee
prof. Ing. Martina Klučáková, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Boleslav Taraba, CSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Hana Dočekalová, CSc. (člen)
doc. Ing. Václav Prchal, CSc. (člen)
prof. Ing. Michal Veselý, CSc. (člen)
Date of acceptance
2009-06-25
Defence
Jaké bylo experimentální uspořádání? kde přesně byly umístěny spóry?
Jaký je limitní počet kolonií na petriho misce o průměru 10 cm?
Jaký byl objem odebíraných vzorků?
Proč nebylo provedeno měření za konstatní teploty?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení