Микробиология кожевенного сырья и ее влияние на качество кожевенного сырья

Микробиология кожевенного сырья и ее влияние на качество кожевенного сырья

Содержание:

Введение................................................................................................................. 3

Глава 1. Основные понятия в микробиологии................................................ 5

1.1. Микробиология наука о микроорганизмах................................................... 5

1.2. Микроорганизмы, вызывающие биоповреждения........................................ 7

1.3. Методы обнаружения микроорганизмов, повреждающих материалы........ 12

Глава 2. Способы защиты от микробного повреждения полуфабриката и готовой кожи....................................................................................................................... 17

2.1. Защита полуфабриката и готовой кожи химическими препаратами........... 17

2.2. Условия хранения кожевенного сырья – сдерживающий фактор бактериального разрушения............................................................................................................ 22

2.3. Новые технологии для снижения бактериального повреждения кожевенного сырья................................................................................................................................. 27

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.................................................................................................... 31

ЛИТЕРАТУРА...................................................................................................... 32

Введение

Размеры микроорганизмов лежат за пределами разрешающей способности человеческого глаза, поэтому до изобретения микроскопа человек не знал о существовании столь мелких живых существ. Однако, не зная об этом, люди на протяжении тысячелетий научились широко использовать в своих целях процессы жизнедеятельности многих микробов, в частности, для приготовления кумыса и других молочнокислых продуктов, получения вина, уксуса, пива, силосования кормов, мочки льна. Эта особенность микроорганизмов к разрушению привела науку к пониманию необходимости совершенствовать средства и способы защиты не только пищевых продуктов, но и различных материальных ценностей необходимых человеку.

Известно, что деление микроорганизмов на полезные и вредные условно, т. к. оценка результатов их деятельности зависит от условий, в которых она проявляется. Так, разложение целлюлозы микроорганизмами важно и полезно в растительных остатках или при переваривании пищи в пищеварительном тракте. В тоже время эти микроорганизмы разрушают рыболовные сети, картон, бумагу, книги, ткани, и соответственно все виды сырья.

Для успешного решения вопросов, связанных с защитой кожевенного сырья от биоповреждений, необходимо глубокое изучение свойств микроорганизмов-возбудителей порчи, знание условий, обеспечивающих их развитие, совершенствование старых и создание новых методов испытания биостойкости и разработка эффективных способов их защиты, именно этим обусловлена актуальность выбранной темы.

Цель работы – изучить микробиология кожевенного сырья и ее влияние на качество кожсырья

Задачи:

- дать определение микробиологии, раскрыть ее практическое значение в изучении микроорганизмов

- охарактеризовать микроорганизмы, вызывающих биоповреждения

- определить методы обнаружения микроорганизмов

- определить условия хранения кожевенного сырья и меры его защиты от биоповреждений

Глава 1. Основные понятия в микробиологии

1.1. Микробиология наука о микроорганизмах

После открытия микроорганизмов прошло три столетия, и наука занимающиеся их изучением - МИКРОБИОЛОГИЯ - заняла достойное место среди других биологических и медицинских наук. Микроорганизмы широко распространены в природе. Они находятся в воздухе, почве, пище, на окружающих нас предметах, на поверхности и внутри нашего организма. Такое широкое распространение микробов свидетельствует об их значительной роли в природе и жизни человека. Микроорганизмы обуславливают круговорот веществ в природе, осуществляют расщепление органических соединений и синтез белка. С помощью микроорганизмов происходят важные производственные процессы: хлебопечение, производство ферментов, гормонов, антибиотиков и других веществ.

Наряду с полезными микроорганизмами существует группа патогенных микробов - возбудители различных заболеваний человека, животных, растений. Микроорганизмы были открыты в конце 18 века, но микробиология как наука сформировалась только в начале 19 века, после гениальных открытий французского ученого Луи Пастера.

В связи с огромной ролью и задачами, микробиология не может справится со всеми вопросами в пределах одной дисциплины и в следствие этого происходит ее дифференцировка в различные дисциплины.

Общая микробиология - изучает морфологию, физиологию, биохимию микроорганизмов, их роль в круговороте веществ и распространение в природе.

Техническая микробиология - входит изучение микробов участвующих в производстве антибиотиков, спиртов, витаминов, также разработка методов защиты материалов от воздействия микроорганизмов.

Сельскохозяйственная микробиология - изучает роль и значение микробов в формирование структуры почвы, ее плодородия, минерализация и питание растений.

Ветеринарная микробиология - изучает возбудители заболеваний у животных, разрабатывает методы специфической профилактики и терапии инфекционных заболеваний.

Медицинская микробиология - рассматривает свойства патогенных и условно - патогенных микробов, их роль в развитие инфекционного процесса и иммунного ответа, разрабатывает методы лабораторной диагностики и специфической профилактики и терапии инфекционных заболеваний.

Вирусология - изучает неклеточные микробы - вирусы, их природу, химический состав, взаимоотношение с клеткой хозяина, механизмы внутриклеточного паразитизма и т. д.

Водная микробиология изучает количественный и качественный состав мик - офлоры соленых и пресных вод и ее роль в биохимических процессах, протекающих в водоемах, осуществляет контроль за качеством технической воды, совершенствует микробиологические методы сточных вод.

В наши дни микробиология бурно развивается. Существует три основных причины такого развития:

- благодаря успехам физики, химии и техники микробиология получила большое число новых методов исследования

- начиная с 40х гг. 20 в. Резко возросло практическое применение микроорганизмов

- микроорганизмы стали использовать для решения важнейших биологических проблем, таких, как наследственность и изменчивость, биосинтез органических соединений, регуляция обмена веществ и др.

Широкое распространение получило культивирование микроорганизмов, основанное на постоянном притоке свежей питательной среды и оттоке жидкой культуры. Установлено, что наряду с размножением клеток происходит развитие культуры, т. е. возрастные изменения у клеток, составляющих культуру, сопровождающиеся изменением их физиологии. Примером может служить тот факт, молодые клетки, даже интенсивно размножаясь, не способны синтезировать многие продукты жизнедеятельности. Современные методы изучения физиологии и биохимии микроорганизмов дали возможность расшифровать особенности их энергетического обмена, пути биосинтеза аминокислот, многих белков, антибиотиков, некоторых липидов, гормонов и др. соединений, а также установить принципы регуляции обмена веществ у микроорганизмов.

Микроорганизмы играют важнейшую роль в плодородии почв, в продуктивности водоемов, в образовании и разрушении залежей полезных ископаемых. Особенно важна способность микроорганизмов минерализовать органические остатки животных и растений. Все возрастающее применение микроорганизмов в практике привело к возникновению микробиологии промышленности и к значительному расширению микробиологических исследований в различных областях промышленности и сельского хозяйства. С середины 19 века до 40х гг. 20 века техническая микробиология в основном изучала различные брожения, а микроорганизмы использовались преимущественно в пищевой промышленности. С 40х гг. быстро развиваются новые направления технической микробиологии, которые связаны с появлением нового поколения оборудования и аппаратуры, позволяющей более полно оценить все особенности жизнедеятельности микроорганизмов, как разрушающие так и позитивные.

1.2. Микроорганизмы, вызывающие биоповреждения

Признаки повреждения материалов микроорганизмами достаточно разнообразны. В ряде случаев наблюдается «плесневение» материала, которое заметно невооруженным глазом и указывает на участие в его порче грибов. На коже под воздействием микроорганизмов часто появляются различные окрашенные пятна.

Плесневение и пигментация материалов нередко сопровождаются изменением их физико-химических свойств. Одни материалы теряют прочность, у других снижаются относительное удлинение при разрыве, показатели модуля упругости и напряжения при растяжении.

Наибольший вред материалам приносят плесневые грибы. Они повреждают все природные, многие синтетические материалы.

Для того, чтобы разрабатывать эффективные меры борьбы с биоповреждениями материалов, нужно хорошо знать не только видовой состав повреждающих агентов, но и их физиологические особенности. Поэтому в дальнейшем представляется целесообразным коротко охарактеризовать основную группу микроорганизмов, вызывающих активные биоповреждения, - плесневые грибы.

Грибы представляют большую и своеобразную группу одноклеточных и многоклеточных микроорганизмов. Общее число их видов, описанных к настоящему времени, составляет, по мнению различных авторов, от 10 до 250 тыс. Они широко распространены в природе во всех районах земного шара.

Из очагов повреждения материалов выделяют грибы самых различных родов, но чаще других порчу материалов вызывают представители двух родов: Aspergillus и Penicillium [1].

Некоторые из плесневых грибов встречаются в виде плесени зеленого, сизого, голубого, розового и даже черного цветов на продуктах питания растительного (фрукты, овощи, зерно и др.) и животного (мясные изделия, твердые сыры, сливочное масло и т. д.) происхождения, на изделиях из кожи, и других объектах.

Грибы имеют вегетативное тело мицелиального строения. Оно представляет собой систему разветвленных нитей - гиф, толщина которых колеблется от 2 до 30 мкм. Гифы растут только в длину, и рост их практически не ограничен. Скорость роста колеблется от 0,1 до 6 мм/час и зависит от скорости поступления питательных веществ.

Мицелий начинает свое развитие из спор, прорастающих при определенной температуре и влажности. Сначала спора набухает, поглощая влагу из окружающей среды, затем оболочка ее разрывается и появляется одна или несколько ростовых трубок, являющихся началом нового мицелия. Первое время развитие гиф идет за счет запасных веществ споры, в дальнейшем - путем адсорбции питательных веществ их материала.

В зависимости от характера роста различают субстратный и воздушный мицелии. Субстратный мицелий располагается на поверхности материала или пронизывает его вглубь. В этом случае повреждение имеет вид концентрического, прижатого к субстрату образования. Воздушный мицелий свободно поднимается над субстратом, соприкасаясь с ним только в отдельных точках. На нем обычно образуются органы размножения. В этом случае поврежденное место напоминает вату. Характер роста одного и того же гриба может меняться в зависимости от условий среды (состав питательных веществ, влажность и др.).

Грибы размножаются либо частью мицелий, которая дает начало новому организму, либо спорами, образующимися на специальных гифах мицелия. Грибы образуют очень большое число спор. Например, колония Penicillium диаметром 2,5 см может образовать 400´106 спор[2]. Распространению спор грибов, вызывающих повреждение материалов, обычно способствуют ветер, дождь, насекомые, животные и человек.

Сильнее всего повреждаются материалы, содержащие питательные для грибов вещества. Это ткани из натуральных волокон, древесные наполнители, белковые клеи, углеводороды. Используя указанные материалы в качестве источников углерода и энергии, грибы приводят их в негодность.

Воздействие грибов на материал можно классифицировать следующим образом:

1) Химическое действие агрессивных продуктов жизнедеятельности плесневых грибов, к которым относятся органические кислоты (щавелевая, уксусная, винная, муравьиная, лимонная и др.), ферменты, аминокислоты.

2) Непосредственное потребление материала или его отдельных компонентов.

3) Создание местной повышенной влажности

Особое внимание необходимо обратить на то, что развитие самых разнообразных плесеней вызывает, помимо всего, увлажнение поверхности материалов в определенных условиях их хранения. Плесневению материалов способствуют чрезмерно высокая влажность воздуха складских помещений или хранения; резкие колебания температуры, вызывающие отпотевание поверхностей хранящихся материалов. Начавшая развиваться плесень может дальше интенсивно поражать материал, так как она увлажняет его водой, образующейся при метаболизме. Плесневение может также провоцировать развитие бактерий, поскольку плесени в условиях, препятствующих высыханию поврежденных материалов, повышают их влажность до предела и делают возможным развитие бактерий. Размножение последних приводит к еще более активной порче разнообразных материалов.

Эффективные средства борьбы с плесневыми грибами можно разрабатывать лишь при знании их физиологии.

Под физиологией понимают процессы обмена веществ организма со средой, его рост и развитие, реакцию на воздействие внешней среды и приспособление к ней.

Факторы окружающей среды, влияющие на активность микроорганизмов, можно разделить на химические и физические.

К химическим факторам относят источники питания, кислород, кислотность среды и др. Для того, чтобы гриб мог расти и размножаться, в среде необходимо присутствие доступных источников энергии и исходных материалов для биосинтеза. Ими являются вода, углерод, азот, фосфор, сера, водород, кислород и микроэлементы.

Активная кислотность (рН) среды является важным фактором роста и развития грибов. Очень кислая и очень щелочная реакции среды токсичны для большинства грибов. Предельные значения рН, выше и ниже которых рост прекращается, равны 1,0 и 11,0. Большинство грибов лучше развиваются в слабокислых условиях (рН 5,0-6,0)[3].

К физическим факторам окружающей среды, определяющим жизнедеятельность микроорганизмов, относят влажность, температуру, излучения и др.

Влажность имеет наиболее важное значение для прорастания спор и развития мицелия. Грибы могут расти на средах со значением активности воды от 1,00 до 0,60, что соответствует относительной влажности (ОВ) воздуха от 100 до 60 %. Из всех микроорганизмов они наиболее устойчивы к обезвоживанию[4].

Следует различать активное жизнедеятельное состояние и выживаемость грибов при низких значениях ОВ. Границы выживаемости организмов значительно шире, чем границы активного роста. Вегетативные клетки, не имеющие защитных приспособлений от испарения воды, при пониженной влажности погибают значительно раньше, чем споры. Гибель клетки у большинства микроорганизмов происходит обычно при ОВ воздуха 40-60 %, а споры хорошо переносят длительное высушивание. Находясь в условиях сверхвысокого вакуума или в миофилизированном состоянии, они в речение нескольких лет не теряют способности к прорастанию.

Влажность материала при развитии на нем грибов обычно возрастает. Увлажнение происходит за счет выделения воды как одного из конечных продуктов метаболизма.

Обеспечение ОВ воздуха, при которой происходит прекращение роста большинства микромицетов, является одним из способов борьбы с грибными повреждениями материалов.

Температура регулирует рост и развитие грибов. Температура, при которой наблюдается максимальная скорость роста, считается оптимальной, и для большинства грибов, вызывающих повреждение материалов, она равна 24-28 °С.

Излучения. Солнечная радиация оказывает существенное влияние на процессы жизнедеятельности микроорганизмов. Из всего спектра солнечного излучения наиболее опасны для микроорганизмов ультрафиолетовые лучи. Малые дозы оказывают стимулирующее действие на спорообразование и прорастание конидий. Большие дозы УФ-излучения оказывают мутагенное и летальное действие.

Летальный эффект используется для стерилизации помещений и отдельных материалов.

1.3. Методы обнаружения микроорганизмов, повреждающих материалы

Участие микроорганизмов в биоповреждениях должно быть подтверждено экспериментально в каждом конкретном случае. Одним из доказательств является обнаружение микроорганизмов на (или в) поврежденном материале и последующее их выделение.

Обнаружить микроорганизмы в (или на) материалах и даже определить их численность еще недостаточно для того, чтобы утверждать, что именно микроорганизмы являются ведущей причиной повреждения. Применив знаменитую триаду Коха к повреждению материалов, Хук ван-дер Плас (1974)[5] сформулировал следующие положения:

1) микроорганизмы, повреждающие материал, должны регулярно обнаруживаться на нем или быть от него в непосредственной близости;

2) необходимо выделить эти микроорганизмы в чистую культуру;

3) феномен повреждения материала следует получить с выделенными микроорганизмами в контролируемых условиях лаборатории и сравнить с результатами, наблюдаемыми в природе.

Лишь при выполнении отмеченных условий можно с уверенностью говорить о связи повреждения данного материала с жизнедеятельностью микроорганизмов.

Различные методы обнаружения и выделения микроорганизмов из поврежденных материалов приведены на рис. 1.

ПОВРЕЖДЕННЫЙ МАТЕРИАЛ

¯

¯

Отпечаток (репли­ка) на липкой целлюлозной ленте

Фильтрация через мембранный фильтр

Гомогенизация образца

Смыв (соскоб) с поверхности образца

¯

Микроскопирование

Помещение на плотную (реже в жидкую) питательную среду

Посев на плотную или в жидкую питательную среду непосредственно или после предварительного разведения

Рис. 1. Методы обнаружения микроорганизмов в поврежденном материале

Для выявления микроорганизмов на поверхности твердых материалов широко применяют микроскопические методы. Обычно готовят реплики (отпечатки) поврежденной поверхности на липкой целлюлозной ленте и исследуют их под микроскопом. Для получения более четких результатов рекомендуется окрашивать реплики флуорохромами и просматривать их в люминесцентном микроскопе. В последнее время для анализа реплики используют сканирующий микроскоп.

В топливах, жировых эмульсиях и других материалах жидкой консистенции микроорганизмы можно обнаружить, используя стекла обрастания. Однако ни микроскопические методы, ни стекла обрастания не позволяют выделить микроорганизмы - возбудители повреждений.

Наибольшее распространение для обнаружения и выделения микроорганизмов получили методы, основанные на внесении поврежденного материала в жидкие или на плотные питательные среды. В зависимости от физико-химических свойств материала и степени его повреждения в среды помещают поврежденные образцы, соскобы или смывы с их поверхности.

Методом «соскоба», например, определяют количество микроорганизмов на стенах жилых или производственных помещений. Для этого с площади 100 см2 (по 25 см2 с каждой из 4-х стен) соскабливают слой штукатурки и помещают в 100 мл стерильной воды. После тщательного встряхивания 1 мл взвеси помещают в чашку Петри и заливают селективной питательной средой.

Методом смывов контролируют обсемененность не только строительных конструкций производственных и жилых помещений, производственного оборудования и инвентаря, но и наличие микроорганизмов на продуктах питания, упаковочных материалах, а также руках обслуживающего персонала.

Для взятия пробы на обследуемый объект накладывают профламбированный трафарет, который делают из проволоки или металлической пластинки в форме квадрата площадью 25, 50 или 100 см2.

Ограниченную трафаретом поверхность объекта тщательно протирают извлеченным из пробирки (при помощи стерильного пинцета) смоченным тампоном в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Затем тампоны погружают в ту же пробирку. Площадь, с которой берут пробу (смыв), должна быть не менее 100 см2.

Проверку чистоты рук работающего персонала осуществляют с помощью смоченного стерильного тампона, которым протирают ладони, пальцы, межпальцевые и подногтевые участки рук и после этого тампон погружают в пробирку, из которой он был извлечен.

Доставленные в лабораторию пробы доливают стерильной водой или физиологическим раствором из расчета приготовления разведения 1:10, а в случае необходимости (значительное загрязнение обследуемого объекта) - 1:100 и выше. После тщательного вращения пробирки с тампоном и добавленной стерильной водой или физиологическим раствором из полученного разведения производят посев.

Вязкие или волокнистые материалы, такие, как воск, смазочные масла, каучук, ткани, бумага и др., рекомендуется перед внесением в среду гомогенизировать. Материалы жидкой консистенции можно профильтровать через мембранный фильтр, который затем переносят в соответствующую питательную среду.

В связи с тем, что наиболее специфические возбудители повреждений многих материалов известны, для их выявления и выделения используют вполне определенные питательные среды. Так, например, грибы обычно выделяют на сусло-агаре, среде Сабуро или агаризованной среде Чапека-Докса с сахарозой. Некоторые грибы нуждаются в факторах роста и обнаружить их участие в разрушении пластификаторов удается только на средах с дрожжевым автолизатом. Для выделения грибов, повреждающих оптические приборы, используют сусло-агар с добавлением 10-20 % хлористого натрия.

Бактерии рода Pseudomonas выделяют обычно на мясо-пептонном агаре[6], бактерии родов Arthrobacter, Mycobacterium - на агаризованной среде, включающей равные объемы мясо-пептонного бульона и сусла[7]. Для выделения нитрифицирующих бактерий используют минеральные среды с аммонием, для сульфатредуцирующих - специальные среды с сульфатами.

Если на (или в) поврежденном материале обнаружены микроорганизмы, то следует обратить внимание на их численность. При неблагоприятных условиях количество микроорганизмов невелико, напротив, когда условия для их жизнедеятельности благоприятны и процессы, ими вызываемые, идут достаточно интенсивно, численность микроорганизмов заметно возрастает. Следовательно, чем больше клеток микроорганизмов в поврежденном материале, тем вероятнее ведущая роль микроорганизмов в его повреждении.

В настоящее время существует тенденция разработки экспрессных методов, основанных на активации роста микроорганизмов путем подбора суперселективных сред, автоматизации подсчета колоний, использования специальных красителей в цитохимических реакциях. Перспективными считаются методы качественного обнаружения микроорганизмов на основе измерения концентрации продуцируемых ими метаболитов (в том числе ферментов и продуктов их взаимодействия с субстратом) или измерения физических свойств (электрохимических, радиоактивных и других).

Глава 2. Способы защиты от микробного повреждения полуфабриката и готовой кожи

2.1. Защита полуфабриката и готовой кожи химическими препаратами

Микроорганизмы известны как микробы.

Размер: ~ 0,001 мм, цепочка из 10000 микробов составляет ~1 см.

Вес: ~10-9 мг, 1 миллион микробов весит ~1 мг.

Небольшие по своим размерам, но создающие огромные проблемы микроорганизмы включают в себя бактерии, вирусы, грибки, дрожжи. Встретить их можно где угодно. Они совсем не требовательны и не прихотливы. Минимальное количество воды, немного органической и неорганической материи и этого достаточно для того, чтобы создать благоприятные условия для их роста и развития.

В кожевенном производстве в основном приходится встречаться с бактериями (Bacillus subtilis, Escherichia coli Micrococcus sp., Proteus vulgarits) в сырье и на отмоке и грибками (Aspergillus sp., Penicillium sp., Cladosporium sp., Trichoderma sp.) на пикеле, wet blues, wet white и в растительном дублении.

Все эти микроорганизмы своим воздействием влияют в конечном итоге на качество готовой кожи, приводя тем самым предприятия к материальным и экономическим потерям.

В большинстве случаев сырье уже поступает на завод микробиологически обсемененным. В сырых и грязных помещениях создаются просто идеальные условия для роста и развития бактерий и грибков. Большинство спор и колоний грибков погибают в течение процессов обработки, особенно при экстремальных значениях рН. Но при хранении кожевенный полуфабрикат очень быстро заражается спорами из окружающего воздуха, т. к. грибковые споры вместе с сырьем с помощью персонала и транспорта быстро распространяются по всем цехам. В процессе хранения wet-blue, пораженные грибком, вскоре сами становятся постоянным источником заражения на производстве.

Обработка фунгицидом не дает желаемого эффекта в нескольких случаях:

-  если фунгицид не действует на данный вид грибка (с течением времени на предприятии появляются новые разновидности грибов);

-  если концентрация фунгицида недостаточна для подавления данного микроорганизма (часто экономия на расходе фунгицида приводит к заражению производства и оборудования и, как следствие, к необходимости полной дезинфекции предприятия, т. е. влечет за собой гораздо большие материальные расходы);

-  при неправильной стадии введения фунгицида;

-  при инактивации фунгицида химикатами, использующимися в кожевенной промышленности;

-  когда фунгицид плохо проникает в срез кожи.

С течением времени в воздухе производственных помещений появляются споры грибов, устойчивых к определенному фунгициду. В таких случаях технологи часто вынуждены увеличивать его дозировку, что не всегда помогает. А кроме того это увеличивает риск токсического воздействия на персонал и окружающую среду.

Иногда технологи вынуждены чередовать различные виды фунгицидов, но при отсутствии продуманной стратегии их использования (учет химической природы, последовательность чередования обработки различными фунгицидами и пр.) может возникнуть перекрестная грибковая устойчивость сразу к нескольким видам фунгицидов.

В настоящее время в кожевенной промышленности используются фунгициды следующей химической природы:

фенольного типа:

-  СMC (п-хлоро-м-крезол);

-  OPP (о-фенилфенол);

-  TCP (2,4,6-трихлорофенол).

Гетероциклические:

-  TCMTB (2-тиоцианометилтиобензотиазол);

-  OIT (2-n-октилизотиазолин-3-он);

-  BMC (2-бензимидазолил-метилкарбамат (карбендазим));

-  MBT (2-меркаптобензотиазол);

-  P (пиритион натрия).

Еще 7-10 лет назад в Европе и США популярными являлись фунгициды фенольного типа, особенно пентахлорофенол[8]. Его использование в настоящее время запрещено в большинстве стран мира. Также все реже используются 2,4,6-трихлорофенол и фенилфенол в связи с крайне неблагоприятными экотоксикологическими характеристиками. Например, в Германии максимально допустимое содержание 2,4,6-трихлорофенола в кожаных изделиях - 1 ppm, т. е. следовые количества. К тому же данный фунгицид часто содержит пентахлорофенол в качестве примеси[9]. В свою очередь о-фенилфенол признан канцерогенным веществом в некоторых штатах США[10].

В России вместо морально устаревших фунгицидов фенольного типа часто используют 2-тиоцианометилтиобензотиазол. Его применение также не лишено недостатков, главные из которых - быстрое "привыкание" грибков к основному действующему веществу и достаточно большой процент расхода по отношению к концентрации ТСМТВ.

Консерванты "нового поколения" не пришли на смену, как иногда принято считать, морально устаревшим антисептикам фенольного типа, а лишь дополнили список бактерицидов и фунгицидов, призванных обеспечить максимальную защиту кожевенного производства от микроорганизмов, практически свести к нулю их отрицательное воздействие и тем самым повысить качество выпускаемой кожи.

Для того чтобы максимально эффективно применять антисептические препараты на производстве, нужно учитывать следующие факторы:

-  климатические условия (температура окружающей среды, влажность);

-  условия и сроки хранения wet blue;

-  тип и вес исходного кожевенного сырья (МРС, КРС, овчина, козлина);

-  строгое соблюдение рекомендаций по применению, указанных в технической документации (концентрация фунгицида, стадия введения и т. д.).

Для уменьшения риска заражения грибками кожевенного полуфабриката, оборудования, воздуха в производственных помещениях, исключения эффекта "привыкания" грибков к основному действующему веществу консерванта технологи часто идут на чередование различных видов фунгицидов. При этом очень важно учитывать химическую природу обоих консервантов. Понятно, что замена не принесет желаемого результата, если фунгициды будут иметь одинаковое действующее вещество в своем составе. Учитывая данные факторы, а также различную природу воздействия на микроорганизмы консервантов фенольного и безфенольного типа, идеальным является периодическое чередование фунгицидов с разной химической основой. Данные фунгициды выпускаются уже много лет под торговой маркой Preventol (Превентол) и хорошо зарекомендовали себя во многих странах мира, в том числе и в России. 

Kathon LP[11] - фунгицид для кожи, производимый Rohm and Haas - известным американским химическим концерном. Kathon LP содержит 2-n-октилизотиазолин-3-он, являющийся высокоэффективным фунгицидом. О его эффективности свидетельствуют низкие значения минимальных ингибирующих концентраций в отношении различных грибов (табл. 1).

Грибы	2-n-октилизотиазолин-3-он, ppm	2-(тиоцианометилтио) бензотиазол, ppm
Alternaria alternata	4	125
Aspergillus niger	8	125
Aureobasidium pullulans	0.5	375
Chaetomium globosum	4-10	50
Cladosporium resinae	0.5	нет данных
Penicillium funiculosum	1	нет данных
Penicillium glaucum	2.5	100

Как видно из таблицы, для подавления грибков достаточно гораздо меньших концентраций OIT по сравнению с ТСМTВ.

Кроме того, в отличие от ТСМTВ-консервантов Каthon LP устойчив как в кислых, так и в сильно щелочных средах, что позволяет использовать его на всех стадиях производства: от отмоки до готовой кожи. Консервант стабилен при высоких температурах, что снижает риск заражения полуфабриката при хранении в условиях экстремально высоких температур (табл. 2).

Характеристики:	Kathon LP	TCMT
Стабильность при pH>=7	да	нет
Возможность выпадения в осадок при взаимодействии с ионами натрия	нет	да
Стабильность при температуре выше 55 градусов С	да	нет

Особенно рекомендуется использовать этот консервант в случае устойчивости микроорганизмов к 2-тиоцианометилтиобензотиазолу (TCMTB). Kathon LP удовлетворяет экологическим требованиям, предъявляемым в настоящее время к кожевенному производству.

При попадании фунгицида в речную вводу 90% активного вещества разлагается в течение 4 дней. Спустя 4-6 недель активное вещество распадалось полностью. По меньшей мере 50% активного вещества превращалось в СО2 в течение данного времени.

При попадании фунгицида в почву 39% активного вещества превращалось в СО2 в течение 41 дня. Тест фотолиза: в модельной системе 50% активного вещества фунгицида Kathon LP разлагалось в течение 16 дней.

Kathon LP является современным эффективным фунгицидом, его успешно используют в странах с развитой кожевенной промышленностью (Австралия, Китай, страны Южной Америки), а также в течение последнего года на ряде крупных кожевенных предприятий России.

2.2. Условия хранения кожевенного сырья - сдерживающий фактор бактериального разрушения

Давно известен факт о высокой чувствительности шкур после забоя. Это существенно еще и потому, что в последние годы значительно изменились методы забоя и обработки шкур, а также произошли структурные перемены в заготовке кожевенного сырья. Бойни становятся крупнее, они работают с большей производительностью и рациональнее. Забой также подвергается рационализации, прежде всего из-за становящейся все более дорогой рабочей силы.

Другая тенденция, наблюдаемая в кожсырьевой промышленности, заключается в поступлении шкур от отдаленно расположенных боен. В этом случае для снижения стоимости перевозок используют транспортные средства большой грузоподъемности. Но при наличии малого количества сырья на бойне приходится объезжать несколько боен, что увеличивает время между съемом шкур и их обработкой. При этом они находятся в штабеле при температуре 30°С.

Если шкуры поступают на перерабатывающее предприятие поздно вечером, то их оставляют на ночь в холодильнике, в котором, к сожалению, не удается достичь охлаждения всего штабеля. В этом случае приходится заниматься не сохранением, а спасением качества шкур, т. к. каждый час, проведенный шкурой в неохлажденном состоянии, приводит к существенному ее ухудшению.

Парная и испачканная кровью и наво­зом шкура может храниться без повреждений при температуре 30-33°С не более 16 часов. Затем результаты бактериологических повреждений становятся заметными, если процесс консервирования и все связанные с ним операции не начались. Чаще всего для этих целей используют большой избыток соли, которая в дальнейшем попадает на очистные сооружения кожевенных заводов, приводит к их засаливанию и снижению эффективности работы.

Поэтому кожевники уже достаточно давно высказываются за переход на переработку парного кожевенного сырья, качество которого выше при прочих равных условиях. Но его после съема нужно собрать, взвесить, а главное - отсортировать. При этом есть существенные различия между консервированием и прекращением (задержкой) развития бактерий, которое достигается помещением шкур в холодную воду, содержащую бактерицидные средства. Это может быть при необходимости осуществлено и на кожевенном заводе в барабане для отмоки. Другим вариантом охлаждения шкур является их пересыпка льдом.

Исследования, проведенные во Франции[12] по охлаждению в холодильнике 5300 шкур при температуре 2-5°С в течение 3 недель, позволили добиться такого снижения температуры, что их можно было транспортировать на обычном грузовике в течение 10 часов. Штабель из 5 шкур в этих условиях охлаждается с 31 до 17°С. Если же шкуры помещать в холодильник взавес на штангах, то за 3 часа их температура снижалась на 10°С.

В другом исследовании использовали куски мездреной и недвоеной шкуры массой 1,5 кг и температурой 35°С, которые помещали в водопроводную и ледяную воду с последующим измерением температуры электрическим термометром. Были получены следующие результаты:

1. Водопроводная вода с температурой 13,8°С:

а) Погружение на 10 сек:

температура после окончания погружения - 26,9°С, через 10 мин. - 26,9°С, через 20 мин. - 27,2°С, через 30 мин. - 27,3°С.

б) Погружение на 20 сек:

температура после окончания погружения - 26,5°С, через 5 мин. - 26,7°С, через 10 мин. - 26,5°С, через 1 час - 25,7°С.

2. Ледяная вода с температурой 0°С:

а) Погружение на 10 сек:

температура после окончания погружения - 22,2°С, через 5 мин. - 21,7°С, через 20 мин. - 21,7°С, через 30 мин. - 21,7°С.

б) Погружение на 20 сек:

температура после окончания погружения - 20°С, через 5 мин. - 21,5°С, через 10 мин. - 21,8°С, через 30 мин. - 21,8°С.

в) Погружение на 60 сек:

температура через 5 мин. после окончания погружения - 16,5°С, через 20 мин. - 16,5°С.

Количество воды, поглощенное шкурой, составляло в этих условиях 10-15%. При промежуточной пересыпке шкур избытком льда в течение 15 мин. они охлаждаются до температуры замерзания.

Если в пространство с резиновыми шлангами, по которым течет вода, охлажденная до 16°С, поместить ящик со шкурами, то равновесие в этой системе достигается самое большее через 1 час. То есть в этом случае передача тепла протекает значительно быстрее, чем на воздухе.

В следующей серии опытов куски шкур крупного рогатого скота площадью 1 м хранили при температуре 12°С в изолированной емкости, покрытой поливинилхлоридом, при контролируемых термостатических условиях. Через определенные промежутки времени определяли сохранность шкур по запаху, внешнему виду бахтармы и прочности связи волоса со шкурой с последующим изготовлением из них кожи, независимо от степени сохранности. Кроме того, у части шкур бахтарма и лицевая поверхность были измазаны суспензией из крови и навоза. Наблюдения за этими загрязненными кусками шкур позволили сделать несколько неожиданный вывод. У них не только не ускорялся процесс гниения, но, наоборот, они сохранялись несколько дольше по сравнению с незагрязненными (табл. 1).

Дни	Загрязнения кровью и навозом	Без загрязнения кровью и навозом
3	Без повреждений	Без повреждений
6	Без повреждений	Начало ослабления связи шкуры с волосом
10	Без повреждений	Без повреждений
15	Без повреждений	Ослабление связи волоса со шкурой
20	Ослабление связи волоса со шкурой	-

К еще более неожиданному результату привел эксперимент, при котором куску шкуры придавали форму "горы" и помещали в корыто, заполненное кровью и наво­зом. Через 5 дней волос на вершине "горы" легко удалялся, а другая часть шкуры, покрытая желтой, сильно пахнущей слизью, оставалась совершенно неповрежденной. Это объяснение до сих пор не получило рационального объяснения. Вместе с тем в этой серии опытов было установлено, что сохранность шкур при температуре 15°С была несколько меньше по сравнению с 12°С. А факт полной неповрежденности бахтармы, которая была плотно покрыта другой бахтармой, и сохранения прочности связи шкуры с волосом указывает на то, что отсутствие воздуха в сочетании с анаэробными условиями хранения гарантирует длительную сохранность кожевенного сырья.

Кроме того, хранение шкур в пластиковых пакетах при температуре 15°С гарантирует более длительную сохранность благодаря все тем же анаэробным условиям (табл. 2).

Дни	На воздухе	В пластиковом пакете
3	Без повреждений	Без повреждений
6	Без повреждений	Без повреждений
8	Ослабления связи шкуры с волосом	Без повреждений
10	-	Без повреждений
13	-	Ослабления связи шкуры с волосом

Интересные результаты были получены при помещении парных шкур в большой водонепроницаемый контейнер с послойным прокладыванием льда. Этот контейнер устанавливали в холодильник, в котором поддерживалась температура 5-7°С. При этом лед, естественно, таял. Благодаря постоянному контролю, добавлению свежего льда и удалению талой воды шкуры в течение 28 дней оставались парными. Последующее помещение шкур в пластиковые пакеты быстро приводило к началу их гниения. Реализовать этот способ сохранности шкур на практике все-таки затруднительно из-за необходимости повторного добавления льда и выведения талой воды. Но при наличии холодильника с температурой 0-1°С это препятствие устраняется.

Дни	В воде	На воздухе
5	Без повреждений	Без повреждений
7	Без повреждений	Немного слизи на бахтарме
9	Без повреждений	Ослабление связи волоса со шкурой
14	Без повреждений. Плесень на поверхности воды	Вонь, личинки и дыры
21	Начало ослабления связи шкуры с волосом	-

Эксперименты, результаты которых приведены в табл. 3 и 4, однозначно обнаружили лучшую сохранность шкур в воде, чем на воздухе. Этот эффект усиливается при снижении температуры с 12°С (табл. 3) до 6°С (табл. 4), т. к. хранение кожевенного сырья под водой при температуре 6°С приводит к ослаблению связи шкуры с волосом только через 6 недель.

Дни	В воде	На воздухе
7	Без повреждений	Совершенно незначительная слизь
10	Без повреждений	То же самое. Связь шкуры с волосом еще прочна
14	Без повреждений	Много слизи. Связь шкуры с волосом еще прочна
21	Без повреждений	Ослабление связи шкуры с волосом

Таким образом, можно утверждать, что сохранность даже загрязненных кровью и навозом шкур при анаэробных условиях, упакованных в пластиковую пленку или помещенных в воду, дольше по сравнению с хранением на воздухе. Не менее важно то, что часть шкуры, находящейся в "корыте" с кровью, образующемся в штабеле шкур, сохраняется лучше, чем соседние ее части, находящиеся на воздухе. В очень многих, если не в большинстве, случаях бактериальное разрушение, ведущее к ослаблению связи шкуры с волосом, всегда начинается с бахтармы, потому что она обращена к воздуху или имеет с ним контакт. Это разрушение значительно уменьшается, если шкура симметрично складывается по хребтовой линии бахтарма к бахтарме.

2.3. Новые технологии для снижения бактериального повреждения кожевенного сырья

В настоящее время одним из перспективных направлений обработки высокомолекулярных соединений, является ВЧ плазменная обработка. Особое место среди них занимают кожевенно-меховые материалы.

Подготовительные процессы выделки кожи и меха представляют собой обработку сырья в воде или каких-либо других растворах с целью приведения шкуры в состояние, максимально приближающемуся к парному. Качество проведения подготовительных процессов влияет на дальнейшие стадии процесса и, как следствие, на качество готовых кожи и меха. При этом ставиться задача получения сырья, приближающегося к парному, как по структуре, так и по степени обводненности, интенсификации процесса и снижения степени бактериального повреждения сырья, так как жидкость, применяемая для проведения подготовительных процессов, и сама шкура являются прекрасной питательной средой для размножения микроорганизмов.

Для предотвращения губительного действия бактерий и полного обводнения кожевой ткани шкуры в рабочую жидкость добавляют антисептики и обострители, которые способствуют уничтожению микроорганизмов и ускоряют процесс. Однако многие антисептики и бактерициды ядовиты, что приводит к возникновению проблемы содержания в сточных водах после подготовительных процессов ядовитых веществ. Предлагается для повышения качества получаемого сырья, снижения степени бактериальной зараженности и интенсификации подготовительного процесса использовать плазменную обработку.

Проводились исследования возможности применения потока плазмы ВЧЕ-разряда перед подготовительными процессами кожевенно-мехового производства для повышения качества получаемого сырья, снижения степени бактериальной зараженности и ускорения обводнения кожевой ткани шкуры. Суть данной технологии в следующем. ВЧЕ-обработке подвергались бактериально зараженные образцы меховой овчины мокросоленого способа консервирования.

Плазменная обработка велась в следующих режимах: мощность разряда Рр, от 0,5 до 2,0 кВт, рабочее давление в разрядной камере Р, от 1,33 до 10 Па, расход плазмообразующего газа G, от 0 до 0,06 г /с, частота генератора f, 13,56 МГц, продолжительность обработки Т, от 3 до 10 минут, плазмообразующий газ – смесь аргона с воздухом.

Исследования изменения бактериального состояния рабочей жидкости велись путем измерения продолжительности адсорбции йода в рабочую жидкость. Степень обводненности кожевой ткани образцов определяли путем высушивания до постоянной массы в сушильном шкафу.

Оптимальные режимы обработки: Рр =1,1 кВт, Р =1,33 Па, G=0,0408 г /с, Т =7 минут.

Результаты исследований в виде зависимостей на рисунках 1 и 2.

Кинетические кривые, представленные на рисунке 1, показывают близость значений степени бактериальной зараженности образцов, обработанного в потоке плазмы ВЧЕ-разряда, рабочей жидкостью которого является вода, и необработанного плазмой, рабочей жидкостью которого является раствор бактерицида. Это позволяет сделать вывод, что, во - первых, поток плазмы ВЧЕ - разряда оказывает негативное влияние на деятельность микроорганизмов шкуры в той же степени, что и бактерицид; во -вторых, что в отмочных процессах применение плазменной обработки может заменить антисептики.

Рис. 1. – Кинетика изменения бактериального состояния рабочей жидкости, 1– рабочая жидкость – раствор бактерицида (контрольный образец). 2,3 –рабочая жидкость –вода (2 – образец, обработанный НТП, 3 –контрольный образец).

Рис. 2. – Кинетика обводнения кожевой ткани шкуры; 1,3 – рабочая жидкость- раствор бактерицида (1 – образец, обработанный НТП, 3 – контрольный образец); 2,4 – рабочая жидкость – вода (2 – образец, обработанный НТП, 4 – контрольный образец)

Кинетические кривые, представленные на рисунке 2, показывают, что обводнение кожевой ткани образцов, необработанных потоком плазмы ВЧЕ-разряда, происходит линейно и необходимая степень обводненности достигается через 3 – 3,5 часа. Обработка сырья потоком плазмы ВЧЕ-разряда ускоряет процесс обводнения в 5 раз, так как плазменная обработка ведется по всему объему образца в отличие от химических веществ, которые действуют поверхностно и проникновение которых в глубокие слои дермы кожевой ткани сырья требует продолжительного времени. Появляется возможность интенсифицировать процесс и отказаться от химматериалов, ускоряющих обводнение кожевой ткани сырья.

Таким образом, обработка кожевенно-мехового сырья потоком плазмы ВЧЕ - разряда интенсифицирует подготовительные процессы и снижает степень бактериальной зараженности шкуры, что позволяет проведение подготовительных процессов без использования химматериалов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Успешное развитие современной микробиологии невозможно без гармоничного сочетания исследований, проводимых на популяционном, клеточном, органном и молекулярном уровнях. Для этого уровень современных технологий достиг больших высот. В настоящее время велика роль прикладных исследований в области микробиологии. Формирование знаний теоретических основ микробиологического повреждения сырья и материалов направлено исследование данной курсовой работы.

Автором в процессе работы были сделаны следующие выводы:

1.  Микроорганизмы широко распространены в природе. Они находятся в воздухе, почве, пище, на окружающих нас предметах, на поверхности и внутри нашего организма. Такое широкое распространение микробов свидетельствует об их значительной роли в природе и жизни человека.

2.  основная группа микроорганизмов, вызывающих активные биоповреждения, - плесневые грибы.

3.  Воздействие грибов на материал можно классифицировать следующим образом:

- Химическое действие агрессивных продуктов жизнедеятельности плесневых грибов, к которым относятся органические кислоты (щавелевая, уксусная, винная, муравьиная, лимонная и др.), ферменты, аминокислоты.

- Непосредственное потребление материала или его отдельных компонентов.

- Создание местной повышенной влажности

4. Факторы окружающей среды, влияющие на активность микроорганизмов, можно отнести химические, физические, влажность, температура

5. Условия хранения кожевенной продукции является первостепенным фактором сдерживающим размножение бактерия

ЛИТЕРАТУРА

Книги

1.  , , Кашапов плазменно –струйная обработка материалов при пониженных давлениях. Теория и практика применения. – Казань : Изд - во Казан. университета, 2000.

2.  б. Практикум по микробиологии. / М. Изд. Медицина. 2001 г.

3.  Строев химия.- М.: Высш. шк., 2000.

4.  Руководство по ветеринарно-санитарной экспертизе и гигиене переработки животных продуктов, под ред. , М., 2000.

5.  Чечеткин животных.- М.: Высш. шк., 2002.

Статьи

6.  Kathon LP - альтернатива на российском рынке// "Кожа и обувь" 6

7.  Антисептические препараты для различных отраслей промышленности//"Кожа и обувь" 3

8.  Олескин уровень взаимодействия в микробных популяциях // Микробиология. 2003. Т.62. № 3.

9.  Пустыльник парного сырья охлаждением//"Кожа и обувь" 5

[1] Строев химия.- М.: Высш. шк., 2000.

[2] Строев химия.- М.: Высш. шк., 2000.

[3] б. Практикум по микробиологии. / М. Изд. Медицина. 2001 г

[4] б. Практикум по микробиологии. / М. Изд. Медицина. 2001 г

[5] Строев химия.- М.: Высш. шк., 2000

[6] Чечеткин животных.- М.: Высш. шк., 2002.

[7] Чечеткин животных.- М.: Высш. шк., 2002.

[8] Антисептические препараты для различных отраслей промышленности//"Кожа и обувь" 3

[9] Олескин уровень взаимодействия в микробных популяциях // Микробиология. 2003. Т.62. № 3.

[10] Антисептические препараты для различных отраслей промышленности//"Кожа и обувь" 3

[11] Kathon LP - альтернатива на российском рынке// "Кожа и обувь" 6

[12] Пустыльник парного сырья охлаждением//"Кожа и обувь" 5