Studium vlivu teploty a UV záření na celkový sterilační účinek dielektrického bariérového výboje
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Hlavním tématem této bakalářské práce je studium vlivu teploty a UV záření na celkový sterilizační účinek dielektrického bariérového výboje. Sterilizace je proces, při kterém dochází k eliminaci všech forem života. Předložená bakalářská práce se zabývá plazmovou sterilizací, což je jedna z metod, které vyhovují požadavkům na sterilizaci teplotně senzitivních materiálů a materiálů citlivým na chemické látky. Tato sterilizační metoda je účinná na široké spektrum prokaryotních i eukaryotních mikroorganismů. Působí na ně několika mechanismy založenými na účincích UV-záření, aktivních částic a teploty. V mé práci byl pro opracování vzorků použit dielektrický bariérový výboj (DBD) pracující za atmosférického tlaku. Výboj byl generován v argonu a dusíku. Hustota výkonu dodávaného do plazmatu byla 2 562,96 mW.cm-3 (pro argon) a 2 044,44 mW.cm-3 (pro dusík), u těchto plazmových výkonů bylo v předchozích měřeních dosaženo nejlepších sterilizačních účinků. Jako modelové mikroorganismy byly použity spory plísně Aspergillus niger. Nosným materiálem byl papír typu Whatman No. 1. Každá série vzorků byla opracovávána vždy v časech 5, 10, 20, 40, 60, 120 a 180 sekund. Vliv UV záření byl studován v plazmatu pomocí křemenného skla propouštějící toto záření. Při opracování byla část vzorků zakrytá křemenným sklíčkem a část ponechána volně. Dielektrický bariérový výboj pronikající přes křemenné sklíčko měl nižší sterilizační účinek než výboj působící přímo na vzorek, jelikož na vzorky bez sklíčka působily kromě UV záření a teploty i aktivní částice. Výsledky nám ukázaly i to, že sterilizační účinek DBD roste s délkou expozičního času. Při srovnávání výsledků získaných při stejných podmínkách v argonu a dusíku byl vyšší sterilizační účinek pozorován v argonu. Účinky UV záření a teploty byly studovány odděleně. Při studiu teplotní inaktivace byla pomocí termočlánku proměřena teplota působící mezi elektrodami, poté byly v termostatu vzorky vystaveny teplotě shodné s teplotou v plazmatu. Takto získané výsledky byly srovnány s výsledky dosaženými při přímé expozici plazmatem. Na základě srovnání lze konstatovat, že vliv teploty při sterilizaci v DBD byl zcela zanedbatelný. Pomocí optické emisní spektroskopie byla provedena spektrální analýza plazmového výboje.
The main theme of this bachelor thesis is to study the effect of temperature and UV radiation to the total sterilizing effect of dielectric barrier discharge. Sterilization is a process, which can eliminate all forms of life. The presented bachelor thesis discusses plasma sterilization, which is one of the method, which are suitable for sterilization of heat and chemical sensitive materials. This sterilization method is effective on the wide spektrum of procaryotic and eucaryotic microorganisms. Basically, the main inactivation factors for cells exposed to plasma are heat, UV radiation and various reactive species. In my thesis a dielectric barrier discharge (DBD) operating at atmospheric pressure was used for the sterilization of the samples. Plasma was generated in argon and nitrogen. According to the previous measurement the best sterilization results were observed using plasma power input 2 562,96 mW•cm-3 (argon) a 2 044,44 mW•cm-3 (nitrogen), therefore the same plasma power input was applied during our measurement. Fungi spores of Aspergillus niger were used as model organisms. Whatman paper No. 1st was used as the carrying medium. Each sample series was exposed to plasma for 5, 10, 20, 40, 60, 120 and 180 s. In order to separate the effect of UV radiation generated by DBD the quartz glass transmitting UV radiation was used. During the plasma exposition one of the sample was covered with the quartz window and the other sample was directly exposed to the plasma, afterwards the results were compared. The microbial abatement observed for the samples covered by quartz window was much lower than for the the samples directly exposed to the plasma. In first case the UV radiation and temperature is the main inactivation mechanism, while in the latter one the synergistic effect of UV radiation, temperature and active species is employed. Furthermore the effect of plasma sterilization increases with increasing the plasma exposition time. While comparing results observed for the argon and nitrogen, better results were achieved in argon. Effects of UV radiation and temperature were studied separately. The temperature between the DBD electrodes was measured by means of thermocouple. Afterwards the samples were placed in an oven and exposed to the same temperature as was measured between the electrodes. By comparing the results of heat treated samples and plasma treated samples it can be assumed that the influence of the temperature during the sterilization process in DBD was negligeable. The discharge parameters were studied by means of the optical emission spectroscopy.
The main theme of this bachelor thesis is to study the effect of temperature and UV radiation to the total sterilizing effect of dielectric barrier discharge. Sterilization is a process, which can eliminate all forms of life. The presented bachelor thesis discusses plasma sterilization, which is one of the method, which are suitable for sterilization of heat and chemical sensitive materials. This sterilization method is effective on the wide spektrum of procaryotic and eucaryotic microorganisms. Basically, the main inactivation factors for cells exposed to plasma are heat, UV radiation and various reactive species. In my thesis a dielectric barrier discharge (DBD) operating at atmospheric pressure was used for the sterilization of the samples. Plasma was generated in argon and nitrogen. According to the previous measurement the best sterilization results were observed using plasma power input 2 562,96 mW•cm-3 (argon) a 2 044,44 mW•cm-3 (nitrogen), therefore the same plasma power input was applied during our measurement. Fungi spores of Aspergillus niger were used as model organisms. Whatman paper No. 1st was used as the carrying medium. Each sample series was exposed to plasma for 5, 10, 20, 40, 60, 120 and 180 s. In order to separate the effect of UV radiation generated by DBD the quartz glass transmitting UV radiation was used. During the plasma exposition one of the sample was covered with the quartz window and the other sample was directly exposed to the plasma, afterwards the results were compared. The microbial abatement observed for the samples covered by quartz window was much lower than for the the samples directly exposed to the plasma. In first case the UV radiation and temperature is the main inactivation mechanism, while in the latter one the synergistic effect of UV radiation, temperature and active species is employed. Furthermore the effect of plasma sterilization increases with increasing the plasma exposition time. While comparing results observed for the argon and nitrogen, better results were achieved in argon. Effects of UV radiation and temperature were studied separately. The temperature between the DBD electrodes was measured by means of thermocouple. Afterwards the samples were placed in an oven and exposed to the same temperature as was measured between the electrodes. By comparing the results of heat treated samples and plasma treated samples it can be assumed that the influence of the temperature during the sterilization process in DBD was negligeable. The discharge parameters were studied by means of the optical emission spectroscopy.
Description
Citation
KRAMÁROVÁ, P. Studium vlivu teploty a UV záření na celkový sterilační účinek dielektrického bariérového výboje [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2010.
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. Vítězslav Otruba, CSc. (člen)
doc. Ing. Václav Prchal, CSc. (člen)
prof. Ing. Michal Veselý, CSc. (člen)
Date of acceptance
2010-06-21
Defence
Klučáková - Jaká byla chyba stanovení teploty?
Otruba - Proč jsou ve spektrech měřených v argonu pásy dusíku? Proč byly vybrány právě dusík a argon pro sterilizaci?
Taraba - Co způsobilo řádový pokles CFU během expozice?
Veselý - Jak jste odfiltrovala UV záření? Jaký je optimální ředění pro stanovení počtu spor?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení