fbpx
ОСТАННІЙ ПОДКАСТ
Підписуйся на найнауковішу розсилку!
І миттєво отримуй 9 електронних журналів Куншт у подарунок.

Ми під'їдаємо крихти cookies за вами. Навіщо це нам?

Читати

Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

Повідомлення успішно надіслано

Для пошуку
введіть назву запису
Блог — 28.04.20
ТЕКСТ: В’ячеслав Катречко
Ілюстрації: Каталіна Маєвська
Ми любимо тексти без помилок. Якщо ви все ж таки щось знайшли, виділіть фрагмент і натисніть
Ctrl+Enter.
Тотальна чистка: як дезинфікує озон

Ми виходимо на вулицю після дощу з грозою і насолоджуємося незвичайним запахом. Він належить озону, який утворюється внаслідок електричних розрядів. Цей запах неможливо сплутати ні з чим – він пахне свіжістю. Недарма з грецької назва цього газу дослівно перекладається як «пахучий». Але на цьому властивості «окислювача» не закінчуються: озон використовують як антисептик, ним очищають воду і обробляють продукти.

У 1785 році голландський фізик Мартін Ван Марум помітив характерний запах та незвично сильні окисні властивості повітря після пропускання через нього електричних іскор. Вчений не описав цей газ як нову речовину, адже вважав, що це особлива «електрична матерія». У 1839 році німецький хімік Крістіан Фрідріх Шенбейн вперше запропонував термін «озон» і описав його як нову речовину. Через рік йому вдалося показати властивість озону витісняти йод з йодиду каліюЙодид калію – речовина, що використовується як лікарський засіб та у сільському господарстві як добриво.

 

Ще через 20 років факт зменшення об’єму газу під час утворення озону експериментально довели Томас Ендрюс та Пітер Тейт. Для цього їм знадобилась скляна трубка з манометромМанометр – прилад для вимірювання тиску газу або рідини у замкненому просторі., попередньо наповнена чистим киснем, із впаяними у неї платиновими провідниками задля отримання електричного розряду. Молекули кисню у трубці під дією електричного пробою руйнуються, дисоціюють на окремі атоми, які потім з’єднуються з молекулами кисню й утворюють озон. Цей експеримент є передвісником сучасного синтезу озону з бар’єрного розряду у кисні, який використовується у побутових озонаторах. 

 

Пахучий кисень – це як?

 

То що ж таке озон? Це активний кисень, з’єднання трьох атомів кисню в одну молекулу (звичайна молекула кисню, що є у повітрі, утворена з двох атомів). Через це молекула озону дуже нестійка, за нормальних умов вона мимовільно перетворюється на звичайну молекулу кисню з виділенням тепла. Хоча молекулярний кисень та озон складаються з одного й того самого елементу, це дві різних речовини. Іншим прикладом такого явища є карбон (алмаз і графіт), а саме явище називається алотропією. Графіт та алмаз – це різні речовини, хоча обидві складаються тільки з карбону. Така сама ситуація у кисню з озоном.

 

У нормальних умовах озон – це вибухонебезпечний газ блакитного кольору. Один літр озону важить приблизно два грами (повітря – 1,3 грами). Він перетворюється на темно-фіолетову рідину за температури -111.8 градуса. Озон розчиняється у воді у 10-15 разів краще за кисень. За невеликих концентрацій він має приємний, свіжий запах, але за більших – різкий і металевий, який інколи нагадує запах хлору.

 

Класично озон утворюється під дією блискавки під час грози та під дією сонячного випромінювання у верхніх шарах атмосфери (усім відомий озоновий шар, розташований на висоті 19-35 км над поверхнею Землі) та у рентгенівському випромінюванні. Щоб отримати озон у нормальних умовах, потрібна лампа з ультрафіолетовим випромінюванням, яке має довжину хвилі меншу за 180 нанометрів (більша довжина, навпаки, призводить до розкладання озону).

 

У промисловості озон добувають за допомогою електричних розрядів за малих тисків. Деяким читачам, напевно, відомий класичний спосіб отримання перекису водню (той, що має хімічну формулу Н2О2) з перекису барію з дією розбавленої сірчаної кислоти. Якщо узяти не розбавлену, а концентровану сірчану кислоту, то реакція йде іншим шляхом, з утворенням озону.

 

Сильний окислювач – хороший антисептик

 

Завдяки своїм хімічним властивостям та будові молекули озон краще за кисень поєднується з іншими речовинами. Це один із найсильніших окислювачів у природі, і він має здатність швидко вбивати бактерії й широко використовується як дезінфектор. 

 

Біологічна дія озону на вірус проявляється у тому, що він руйнує вірусну оболонку. Зупиняється процес розмноження вірусу завдяки руйнівному впливу на мембрану клітини. Сильний окислювач потрапляє на частину тканини, де є інфіковані клітини, і впливає на них. Газоподібний озон вбиває майже всі відомі види бактерій, вірусів, цвілевих грибів та інших найпростіших організмів. У концентраціях від 1 до 5 мг/л після 5-10 хвилин впливу він призводить до загибелі бактерій та паразитів, основним місцем проживання яких є організм людини і тварин: кишкову паличкуКишкова паличка  – вид бактерій, поширених в нижній частині кишківника теплокровних тварин та людей. Можуть викликати бактеріальні інфекційні захворювання., стрептококиСтрептококи – рід бактерій, паразити тварин і людини; живуть в дихальних і травних шляхах, особливо в порожнині рота, носа, в товстому кишківнику., мікобактеріїМікобактерії – рід бактерій родини Mycobacteriaceae, деякі представники якого патогенні для ссавців., синьогнійну паличкуСиньогнійна паличка – бактерія, що пересувається за допомогою одного джгутика; це опортуністичний патоген людини, деяких тварин та рослин, спричиняючи  інфекції у людини., протеїПротеї – рід бактерій, представник нормальної, умовно-патогенної мікрофлори кишківника людини. Можуть бути причиною токсикоінфекцій, диспепсій і різних гнійних захворювань., клебсієлиКлебсієли – рід бактерій, нерухомі мікроорганізми, за необхідності виживають без повітря. Можуть викликати пневмонію та інші ураження органів дихання.

 

Вперше як антисептичний засіб озон використали під час Першої світової війни, у 1915 році. Ним обробляли рани, що погано загоюються, та опіки. Насичена озоном суміш «спалює» бактерії та грибок.

 

Проте висока окисна властивість озону робить його токсичним для організму людей і тварин. За його концентрації у приміщенні 10-4 % за об’ємом (а це у 200 тисяч менше, ніж кисню у повітрі) людина починає відчувати головний біль та інші ознаки хімічного отруєння. В Україні гранично допустима разова концентрація озону становить лише 0,08*10-4 %, у ЄС – 0,09*10-4 %, а в США – 0,24*10-4 %.

 

Озон у харчовій промисловості

 

Чи не найширше озон застосовується у харчовій промисловості. Обробка озоном використовується для знезараження, збільшення терміну придатності свіжих та швидкопсувних овочів і фруктів, зерна, молочних продуктів, м’яса, риби та яєць. Мікробна контамінаціяМікробна контамінація – потрапляння потенційно небезпечних для здоров’я мікроорганізмів на неживі об’єкти зовнішнього середовища (продукти харчування, предмети побуту). дуже небезпечна для людини і приносить значні збитки постачальникам. Всі ми звикли до пастеризованого молока та знезараженого м’яса.

 

Перше використання озону для пролонгації зберігання м’яса датоване 1909 роком. Це відбулося у Франції. Пізніше з’явилися регулярні повідомлення про успішне використання озону для зберігання риби, овочів та інших продуктів. Перший огляд з цього питання з’явився у 1953 році, а справжній прорив трапився у 1997 році. Тоді в США на законодавчому рівні ввели пункт щодо безпеки хімічних реагентів. Він дозволяв часткове використання озону, а з 2001 року – повне заміщення традиційних засобів (Японія, Франція та Австралія – лідери за використанням озону як дезинфікувального реагента у харчовій промисловості).

 

Крім того, озон використовують для дезінфекції приміщень, обладнання, транспортних засобів, тари та упаковки з метою покращення санітарно-гігієнічних умов виробництва.

 

Безпека використання озону у харчовій промисловості як дезінфектанта дозволяє класифікувати його в ранзі Generally Recognized As SafeGenerally Recognized As Safe – маркування американського Управління за якістю харчових продуктів та медикаментів.. Це означає, що використання озону надійне і перевірене на практиці.

 

Озон має низку переваг над іншими технологіями знезараження. Зокрема, він більш ефективний за традиційні реагенти (формальдегід, хлор, оксид етилену). Але під час його використання потрібно враховувати особливості впливу на конкретний продукт, склад мікрофлори, температуру, вологість та інші параметри. Наприклад,  недостатня кількість озону при обробці може призвести до зворотного ефекту – стимуляції мікробної контамінації. Це характерно для деяких видів мікроорганізмів, і переважно озон спричиняє плісняву на фруктах та дріжджові гриби. Тому потрібні саме ті озонатори, що дозволяють регулювати концентрацію озону та інших параметрів з автоматичним підтриманням заданого режиму.

 

Вплив озону потрібної концентрації на плісняву та грибок такий самий, як і під час дезінфекції Ефект пригнічення зростання клітин настає досить швидко, а далі вони руйнуються. Більша вологість позитивно впливає на бактерицидний ефект, адже з цим підвищується вразливість бактерій до впливу озону. Експерименти з яловичиною показали, що найкраща ефективність досягається за відносної вологості на поверхні близько 60%.

 

У пивоварінні та хлібопекарській промисловості незначні концентрації озону використовують задля збагачення поживних середовищ, стимуляції зростання дріжджових грибів. У виноробстві вплив озону перешкоджає старінню вина, прибирає помутніння та очищує букет. Завдяки озону можна навіть зістарити коньяк. З часом у коньяку поширюються мікроорганізми (це таке собі бродіння). Озон за невеликих концентрацій сприяє цьому процесу, роблячи його більш інтенсивним.

 

Здатність розкладатися з утворенням кисню робить озон ідеальним засобом для знезараження питної води. Він вбиває хвороботворні бактерії, частково перетворюючись на молекулярний кисень. Саме тому озонована вода смачніша за хлоровану, яку досі доводиться пити жителям багатьох міст. У Європі понад 90% питної води проходить підготовку озоном.

 

Чому ж тоді озон повністю не витіснив інші хімічні реагенти? Як і всі речовини, він має свої недоліки, зокрема через особливості використання та вплив на харчові продукти. Потрібно чітко виставити параметри температури і вологості, забезпечити рівень концентрації.

 

Іншою проблемою є токсикологічна небезпека використання. Достатньо перевищити концентрацію, і люди, що працюють на виробництві, отруяться, а продукти зіпсуються. І, звісно, озон – це недешево. Промислові пристрої обійдуться підприємцям у кругленьку суму. Дешевше використовувати хлор або формальдегід. Один пристрій масою з чверть тони та продуктивністю у 100 г озону на годину для стерилізації у харчовій промисловості коштує близько 20-25 тисяч доларів. Крім того, потрібно мати кошти на підтримку стабільної роботи.

 

Отож, коли наступного разу після грози вийдете на вулицю та відчуєте запах свіжості, згадайте про озон. Його не так просто отримати, а ще складніше – втримати для подальшого використання. Велика концентрація цього пахучого газу може бути дуже шкідлива для дихальних шляхів людини, а мала – неефективна у промисловості та медицині. Озон має широкий спектр використання: ним знезаражують продукти харчування і воду, очищають повітря у приміщеннях. Що й казати озоновий шар, який захищає людство від прямих сонячних променів та наслідків ультрафіолетового випромінювання. 

ТЕКСТ: В’ячеслав Катречко
Ілюстрації: Каталіна Маєвська
Статті

Повідомити про помилку

Текст, який буде надіслано нашим редакторам: