Территория прогрессивных инноваций Территория прогрессивных инноваций Гнездо
   ГЛАВНАЯ  |  ИСТОРИЯ  |  НОВЫЕ РАЗРАБОТКИ  |  ПАТЕНТЫ  |  PATENTS  |  ВОИР  |  КОНТАКТЫ   

Озон - мирное оружие 21 века

Автор: Тышкевич Е.В.

Озонирование - один из наиболее прогрессивных современных технологических процессов, направленных на создание экологически чистых, благоприятных условий труда и жизнедеятельности человека.

Озон О3 - газообразное вещество с характерным запахом, являющееся аллотропным соединением кислорода (состоит из трех его атомов). Впервые озон был обнаружен в 1785 году голландским физиком Ван Марумом. В 1850 году была определена высокая активность озона как окислителя и способность его присоединяться к двойным связям в реакциях со многими органическими соединениями. Оба эти свойства озона в дальнейшем нашли широкое практическое применение. Озон, являясь одним из сильнейших окислителей, обладает активными дезинфицирующими свойствами. Он способен разрушать вирусы, бактерии, а также воздействовать на те микроорганизмы, которые устойчивы к действию хлора.

Озон имеет очень высокое сродство к электрону (1,9эВ), что и обусловливает его свойства сильного окислителя, превосходимого в этом отношении только фтором. Несмотря на высокий окислительный потенциал озона, взаимодействует он чрезвычайно селективно. Причиной этой селективности является полярное строение молекулы озона, или точнее - позитивно поляризованный атом кислорода, который придает всей молекуле электрофильный характер. Поэтому молекулы с высокой плотностью электронов являются наиболее предпочтительными реакционноспособными элементами.

Озонирование обладает целым рядом преимуществ по сравнению с хлорированием. Известно, что при хлорировании воды образующиеся побочные продукты и остаточный хлорагент являются токсичными веществами и не могут быть полностью удалены из питьевой воды. При озонировании, в отличие от хлорирования, протекают такие реакции окисления, как например, с фенолом и его производными, которые приводят к раскрытию ароматического кольца и получению нетоксичных конечных продуктов. Эти продукты легко удаляются с помощью фильтрации, в результате, устраняется мутность, цветность, достигается полная очистка воды. Широкое применение озонирования в качестве альтернативного метода очистки объясняется также отсутствием необходимости доставки и хранения больших количеств хлорагентов.

Основными достоинствами использования озона являются:
- высокий окислительный потенциал (уступает только фтору и нестабильным радикалам);
- возможность получать озон на месте потребления из кислорода воздуха, в связи с чем не требуется доставки никаких реагентов;
- простота и доступность получения озона в электрических аппаратах (озонаторах);
- безотходность производства и использования озона с точки зрения взаимопревращения;
- экономическая целесообразность применения озона по сравнению с другими окислителями (в 2…5 раза ниже стоимости известных окислителей);
- экологическая совместимость озона с окружающей средой.

Озон очень эффективен во влажной среде, так как при разложении его в воде образуется высокореакционный гидроксильный радикал. Впервые его стали использовать в санитарии как средство для обеззараживания питьевой воды. В 1911 году в Петербурге была пущена в эксплуатацию первая в Европе озоноводопроводная станция. В этот же период были проведены многочисленные исследования озонирования с лечебной целью в медицине, с санитарной целью в пищевой промышленности, в химической промышленности и т.д.

Озон - газ, токсичный при вдыхании. Он раздражает слизистую оболочку глаз и дыхательных путей. Вследствие этого установлена предельно допустимая концентрация озона в воздухе рабочего помещения 0,1 мг/м3, что в 10 раз больше порога обоняния человека. При наружном контакте (на кожные покровы и раневую поверхность) в терапевтическом диапазоне концентраций озон не оказывает токсического действия на организм человека, так как клетки многоклеточного организма имеют антиоксидантную систему защиты.

Озон обладает мощным бактерицидным действием, способен эффективно разрушать различные виды плесневых грибов и дрожжей. Озоновую дезинфекцию наиболее целесообразно использовать там, где другие средства применить сложно или вообще невозможно. Например, для дезинфекции картонной и пластмассовой тары, спецодежды, оборудования, синтетической упаковки. Озон не оставляет после себя остаточных токсичных веществ.

На поверхности овощей обычно содержится 105…107 микроорганизмов (кишечная палочка, сапрофиты, протей, кокки, актиномицеты, плесневые грибы, дрожжи и др.), приводящих к быстрой порче продуктов и образованию в них токсинов. Обеззараживание озоном позволяет значительно повысить эффективность дезинфекции, поскольку он экологически совместим с продуктами овощеводства и садоводства.

При хранении свежих овощей очень часто возникают потери в связи с деятельностью вредных насекомых, микроорганизмов и плесневых грибов. Дезинсекцию насекомых наиболее эффективно осуществлять озонированием. Метод озоновой дезинсекции обеспечивает надежную защиту хранящихся овощей, особенно в условиях длительного хранения. При этом практически полностью сохраняются органолептические и физико-химические свойства, исключается интоксикация остаточными химическими веществами.

Чрезвычайно эффективна обработка озоновоздушным агентом свежих овощей и фруктов с целью увеличения сроков хранения. Овощи и фрукты имеют наивысшую потребительскую привлекательность, если они продаются в свежем виде. Однако в результате деятельности различных микроорганизмов происходит их быстрая порча. Для увеличения сроков хранения продукты подвергают однократной или многократной обработке озоновоздушной смесью, обеспечивая высокую сохранность питательных и вкусовых качеств, сохраняя их свежесть, сочность и влагоёмкость.

В результате многочисленных проведенных исследований установлено, что искусственное озонирование воздушной среды в концентрациях от 0,05мг/м3 до 0,1мг/м3 снижает микробную обсемененность в воздухе до уровня загрязнения 370…400 КОЕ/м3. Этот показатель характерен для чистого атмосферного воздуха и считается удовлетворительным для производственных помещений. Промышленные системы кондиционирования воздуха и отопления являются наиболее энергоемким оборудованием. Доля затрат на отопление и вентиляцию составляет от 40% до 60%. Озонирование воздуха в производственных помещениях позволяет сократить эти расходы в 1,5...2 раза за счет многократного использования нагретого воздуха и улучшить экологическую обстановку за счет его непрерывной очистки.

В медицинских учреждениях озонирование применяется для дезинфицирования и дезодорации палат, перевязочных, процедурных, смотровых и других помещений, а также одежды пациентов и медперсонала.

При обработке замкнутых помещений озон оказывает бактерицидное действие на золотистый стафилококк, на возбудителей холеры, тифа, дизентерии, чумы. Разложение и удаление озона идёт активно уже в первые минуты, одновременно с работой озонатора, в дальнейшем темпы разложения замедляются. Поэтому при обработке помещений объёмом до 150м3 и концентрации озона 0,5…2,0мг/ м3, суточная ПДК озона (0,03мг/ м3) достигается за 20...40 минут озонирования и не меняется на протяжении двух часов.

Бактерицидный эффект озонирования в течение 5…7 минут идентичен бактерицидному эффекту кварцевого облучения в течение одного часа. Экономически оправдана замена бактерицидных ламп озонаторами, как более надежными, доступными, удобными в обращении приборами, отличающимися широким спектром применения, длительным сроком службы, отсутствием вредного воздействия на окружающую среду и не требующими дорогостоящей утилизации по истечении срока службы.

ВНИИ Дезинфектологии Минздрава РФ выдано свидетельство №0039-98/21 о государственной регистрации озона в концентрации 2...4мг/м3, как дезинфекционного средства.

Как известно, молоко представляет собой благоприятную среду для развития пищевых инфекций и микроорганизмов. Обеззараживание производственных емкостей и технологического оборудования существенно влияет на качество молочных продуктов. Традиционные методы, а именно тепловой и химической дезинфекции (хлорная известь, гипохлорид натрия) имеют ряд недостатков. Среди этих недостатков: существенное потребление биологически чистой воды, ощутимые энергетические затраты, экологическая опасность. Применение озона позволяет в кратчайший срок обеспечить санитарные нормы предприятия молочной промышленности. В настоящее время озонирование нашло широкое применение как эффективное средство сухой дезинфекции и стерилизации технологического оборудования и производственных помещений пищевых предприятий. С помощью озона производится дезинфекция и стерилизация воздуха в производственных помещениях молокозаводов, заквасочных отделений, отделений кефирных грибков, складских помещений и холодильных камер, оборудования для производства сметаны, творога, и сыра, оборудования для доения коров, молочных насосов, пастеризаторов, резервуаров для хранения молока, сметаны, технологических емкостей, трубопроводов и т.д.

Обработка мяса озоном уменьшает потери влаги, улучшает санитарно-бактериологическое состояние и его товарный вид. Введение озона в камеру, загруженную мясом, значительно повышает его качественные показатели к моменту реализации. Периодическое озонирование батонов колбас оказывает ингибирующее действие на микрофлору, при этом сроки хранения мясных продуктов с использованием озоновоздушной обработки возрастают в 2…2,5 раза.

Озон применим во всех областях птицеводства. При обработке инкубационных яиц озоновоздушным агентом бактериальная обсемененность скорлупы уменьшается в 5...8 раз, вывод цыплят при этом достигает 86%. Срок хранения пищевых яиц увеличивается до 8 месяцев без ухудшения питательных свойств.

В рыбоперерабатывающей промышленности озонирование эффективно на всем протяжении технологической цепочки: от разделки рыбы, до ее консервирования. Это эффективное средство стерилизации пищевого продукта без каких-либо добавок при производстве консервов. Озоном обрабатывается как сам продукт, так и тара для консервирования. За 40…60 минут обработки погибают плесени, дрожжи и бактерии, а время сохранности рыбы увеличивается в 1,2…1,5 раза.

Обработка зерна озоном обеспечивает разрушение плесневых грибов и токсинов, в результате чего биологическая ценность продукта повышается, а его усвоение увеличивается примерно на 15%. Обработка пшеницы озоном в режиме дезинсекции не изменяет его семенных, мукомольных и хлебопекарных свойств. Озон одинаково эффективен на зерне сухом и средней сухости. Большой экономический эффект дает применение озоновоздушной смеси для сушки зерна, поскольку в этом случае выход влаги из биопродукта резко интенсифицируется.

Озонирование зерна обладает универсальным действием: повышает его сохранность и увеличивает защиту от вредителей и грызунов. Имеет несомненные преимущества перед традиционными методами обработки, позволяющие отказаться от токсичных и дефицитных химикатов, обеспечивая экологическую чистоту продукции.

Еще одно свойство озона - способность повышать биологическую ценность кормов для животных и продуктов питания для человека, что позволяет применять озон в процессах переработки, подготовки и хранения кормов и различных продуктов.

В кожевенном производстве озоновоздушный агент ликвидирует образование плесени и гнили, возникшей при хранении мокросоленых шкур. Кроме того, он способствует стерильному хранению сухосоленого пушно-мехового сырья и готовых изделий. Озон обеспечивает полную гибель летающих форм моли. Успешная борьба с молью в условиях сырьевой базы возможна при оснащении озонаторами производственных помещений с целью профилактики распространения моли и при дезинфекционной обработке озоном поступающего сырья.

Применение озона безгранично! Ему нет альтернативы!

Существует множество способов генерации озона: химический, электролитический, под воздействием ультрафиолетового излучения, в электрическом разряде. За последние годы широкое распространение получили электроразрядные способы получения озона, поскольку они сочетают в себе возможности получения озона высоких концентраций с большой производительностью и относительно невысокими удельными энергозатратами.

Наиболее целесообразно в практических целях получать озон из атмосферного воздуха методом электросинтеза в барьерном разряде. Принцип электросинтеза озона в барьерном разряде основан на диссоциации молекул кислорода под воздействием энергии электрического разряда в диэлектрическом промежутке. Образующийся атомарный кислород соединяясь с молекулой кислорода, превращается в озон, который в свою очередь, смешиваясь с окружающим воздухом образует озоновоздушный агент или активную среду, пригодную для использования в различных технологических процессах.

Основным преимуществом барьерных озонаторов по сравнению с другими является получение чистого озона высоких концентраций, содержащего минимальное количество активных примесей, а также азотосодержащих соединений, в некоторых случаях представляющих собой канцерогены.

К наиболее совершенным конструкциям озоногенераторов относятся ультразвуковой и высокочастотный барьерные озонаторы, разработанные Костромским НИИСХ. Устройства имеют высокий КПД, широкий диапазон использования, высокую надежность и большой срок эксплуатации.

на Главную
 
mailto: info@kosmin.ru