Khử trùng nước
Nước đá tinh khiết
Đun sôi là phương pháp xử lý nước lâu đời nhất, và ngày nay nó được thực hiện bởi khoảng 600 triệu người trên toàn thế giới.
Chúng ta sẽ bắt đầu bằng cách nhìn vào nhiệt. Nhiệt, trên thực tế, giết chết. Thông qua các cơ chế khác nhau nhiệt tác động tới các enzym và khiến chúng bị biến tính và trở nên không có chức năng. Nó có thể ảnh hưởng đến các protein tạo nên các tế bào và làm cho chúng mở ra và thay đổi hình dạng của chúng.
Và cũng trong một tế bào nó có thể làm tăng áp lực làm tổn thương tế bào. Chúng ta sẽ xem xét hai lớp rộng của xử lý nhiệt, đun sôi và thanh trùng.
Để hiểu cách khử trùng nhiệt hoạt động, trước tiên chúng ta phải suy nghĩ một chút về nhiệt độ và áp suất, và nhận ra rằng áp suất ảnh hưởng đến điểm sôi. Nếu áp suất cao hơn, thì điểm sôi có thể cao hơn.
Và trên thực tế, đây là cách một nồi hấp hoạt động với khử trùng hơi nước và áp suất cao khoảng một thanh trên áp suất khí quyển và cho phép nước đạt 121 độ C. Nếu nó được giữ ở đó trong 15 phút dưới hơi nước, nó là một kỹ thuật khử trùng rất hiệu quả. Ngược lại, nếu áp suất không khí thấp hơn nhiệt độ sôi cũng thấp hơn và chúng ta sẽ thảo luận về những tác động có thể có khi đun sôi.
Với quá trình khử trùng cả lượng chất khử trùng hiện diện và thời gian mà các mầm bệnh được tiếp xúc có ảnh hưởng đến hiệu quả loại bỏ. Để khử trùng nhiệt sau đó, chúng ta có thể nghĩ đến cả nhiệt độ và thời gian phơi nhiễm, và nhận ra rằng ở nhiệt độ cao hơn một thời gian điều trị ngắn hơn là cần thiết để đạt được một lượng tương đương của mầm bệnh giảm.
Động học chết nhiệt của khử trùng nhiệt được giả định theo thứ tự đầu tiên hoặc phân rã theo cấp số mũ.
Điều đó có nghĩa là một khoảng thời gian cố định là cần thiết để đạt được một giá trị giảm nhật ký. Điều này được gọi là giá trị D thường đặt ở 121 Celsius. Nếu giá trị D cho một mầm bệnh là mười phút, thì sau mười phút, 90% mầm bệnh đó sẽ bị bất hoạt. Sau 20 phút, nó sẽ là 99%, và như vậy, và như vậy. Ngành công nghiệp đóng hộp thực phẩm rất quan tâm đến động học chết nhiệt vì thực phẩm được tiệt trùng trước khi đóng hộp. Thực phẩm đóng hộp có thể được trên kệ trong một thời gian dài, tháng, thậm chí nhiều năm. Trước khi bị tiêu thụ. Các hướng dẫn rất nghiêm ngặt để đảm bảo mức độ khử trùng cao, với việc giảm 12 D bào tử Clostridium botulinum là một tiêu chuẩn công nghiệp điển hình.
Xử lý nước uống thường ít nghiêm ngặt hơn. Nước uống không ngồi trên kệ trong nhiều năm trước khi được tiêu thụ. Thông thường giảm bảy khúc gỗ được coi là khử trùng hoàn toàn cho các mục đích thực tế. Đun sôi là phương pháp xử lý nước lâu đời nhất, và ngày nay nó được thực hiện bởi khoảng 600 triệu người trên toàn thế giới. Nó đặc biệt phổ biến ở Đông Á và ở Uzbekistan, Mông Cổ, Việt Nam, và Indonesia.
Hơn 90% dân số báo cáo đun sôi nước của họ thường xuyên trước khi uống nó. Đun sôi có hiệu quả chống lại tất cả các lớp mầm bệnh, virus, vi khuẩn và động vật nguyên sinh. Và nó không bị ảnh hưởng bởi độ đục trong nước, không giống như một số quá trình khử trùng khác.
Tuy nhiên sau khi nước đun sôi, nó phải được làm lạnh trước khi uống, và nó thường được chuyển sang một thùng chứa thứ cấp. Nơi nó là khá dễ bị tái nhiễm. Cuối cùng đun sôi loại bỏ tất cả các khí hòa tan khỏi nước. làm thay đổi hương vị của nước. Nó có thể cho nó một hương vị phẳng, và nếu nước cứng, canxi và magiê có thể kết tủa ra tạo thành các hạt nhỏ màu trắng có thể gây ra các vấn đề thẩm mỹ.
Trong những năm gần đây, một số nghiên cứu đã kiểm tra hiệu quả của việc đun sôi như áp dụng ở các quốc gia khác nhau. Những nghiên cứu này đã tìm thấy sự giảm đáng kể trong vi khuẩn chỉ thị, thường là coliform chịu nhiệt, nhưng cũng đã ghi nhận sự tái nhiễm đáng kể của nước với khoảng một nửa đến 60, có thể 70%, các mẫu không có vi khuẩn chỉ thị phát hiện được. Tuy nhiên, mức độ ô nhiễm có xu hướng nhỏ với khoảng 75% mẫu rơi vào lớp nguy cơ thấp khi có ít hơn mười thuộc địa hình thành đơn vị trên 100 ML. Ngoài ra, các giá trị giảm khúc gỗ của một đến hai cũng có thể phản ánh chất lượng tương đối tốt của nước được xử lý trước. Nếu nước được xử lý trước có mức độ ô nhiễm từ thấp đến trung bình, rất khó để chứng minh mức độ loại bỏ cao hơn.
Ở nhiều nước có thu nhập thấp và trung bình, khi đun sôi được thực hành, sinh khối, hoặc gỗ, hoặc một số dư lượng cây trồng hoặc các vật liệu khác được sử dụng làm nhiên liệu. Và điều này có thể có những tác động tiêu cực đáng kể. Đầu tiên có thể có tác động đến sức khỏe. Nếu sinh khối bị đốt cháy bên trong nhà, rất nhiều bồ hóng và khói được tạo ra. Trong đó có tác động tiêu cực nghiêm trọng đến sức khỏe. Đó là một yếu tố nguy cơ cho nhiễm trùng đường hô hấp dưới. Nhiễm trùng là nguyên nhân chính gây tử vong trẻ em. Việc đốt sinh khối cũng có tác động tiêu cực đến môi trường, nơi nạn phá rừng có thể trầm trọng hơn nhờ sử dụng rộng rãi sinh khối cũng như việc thải CO2 và khói vào môi trường ngay lập tức.
Cuối cùng, việc đốt sinh khối có thể rất tốn kém về cả nhiên liệu và thời gian cần thiết. Hai trong số đó nghiên cứu từ trang trước, được thực hiện tại Ấn Độ và Việt Nam, cũng kiểm tra chi phí đun sôi và thấy rằng chỉ riêng chi phí nhiên liệu là khoảng 0.5 đến 1,5% thu nhập hàng tháng. Nhưng một lượng đáng kể thời gian đó là cần thiết, hoặc để thu thập nhiên liệu, nếu nó không được mua, hoặc để điều trị, mất thêm thời gian để xử lý nước trong nhà. Và những tác động kinh tế đáng kể tương đương với 2 đến 5% thu nhập hàng tháng.
Trong khi đun sôi có hiệu quả cao đối với tất cả các lớp mầm bệnh, nó không thực sự cần thiết để đạt được 100 độ để có được giá trị giảm log tốt. Các cơ chế mà nhiệt hoạt động, biến tính enzyme, tổn thương protein, áp lực gia tăng trong tế bào đang có tác động ở nhiệt độ thấp hơn nhiều. Trong thực tế, có thể nấu một quả trứng ở 72 độ. Điều này đủ cao để làm hỏng các protein, làm cho người da trắng và lòng đỏ trở nên mờ đục. Tương tự như vậy tiệt trùng sữa được thực hiện ở 72 độ chỉ trong mười lăm giây. Ở nhiệt độ thấp hơn 63 độ C, cần ba mươi phút để thanh trùng và cả hai đều đạt được khoảng bảy khúc gỗ giảm các mầm bệnh thông thường. Nhớ lại cũng, rằng thời gian nóng lên và thời gian mát mẻ, góp phần làm giảm tác nhân gây bệnh. Nó thực sự không cần thiết để mang nước đến một đun sôi đầy đủ để có được điều trị hiệu quả. Tất nhiên, vấn đề là rất khó để biết khi nào bạn đạt đến một nhiệt độ điều trị hiệu quả, như 70 độ để thanh trùng. Một công cụ có thể giúp được gọi là a, một WAPI hoặc một chỉ báo tiệt trùng nước. Nó là một ống nhỏ có một vòng sáp nhỏ mà tan chảy ở 70 hoặc một số nhiệt độ quy định. Có lẽ vì những khó khăn trong việc xác định khi nào một nhiệt độ thanh trùng thích hợp đã đạt được, đã có tương đối ít kinh nghiệm với việc thanh trùng như một hệ thống xử lý nước gia đình.
Một ví dụ xuất phát từ Bangladesh được phát triển bởi giáo sư Fakhrul Islam tại Đại học Rajshahi. Đây được gọi là hệ thống Chulli. Nó tận dụng lợi thế của nhiệt thải sẵn có đến từ bếp nấu không hiệu quả, bếp đất sét tự chế đạt đến nhiệt độ khoảng 600 độ. Nhưng hơn 80% lượng nhiệt đó bị lãng phí.
Giáo sư Islam đã phát triển một cuộn dây, một cuộn dây kim loại làm từ nhôm hoạt động như một bộ trao đổi nhiệt. Khi cuộn dây này được lắp vào bếp nấu, nước có thể được truyền qua cuộn dây trong quá trình nấu, nước nóng lên đến nhiệt độ thanh trùng trước khi nó đi ra phía bên kia. Đây là những gì nó trông giống như trong thực tế. Cuộn dây đó được xây dựng vào một bếp nấu bằng đất sét và sau đó gắn vào một hồ chứa nước thô mà sau đó cấp nước qua một ống vào cuộn dây trong khi nấu và nó đi ra qua một vòi nước vào một thùng chứa lưu trữ. Bây giờ, điều tốt đẹp về hệ thống này là nó không lấy thêm nhiên liệu, bởi vì nó tận dụng nhiệt đã được sử dụng để nấu ăn.
Tuy nhiên, một đánh giá được thực hiện vào năm 2007 cho thấy rằng trong khi nó có hiệu quả vi sinh học với môi trường 5 LRV E. coli. Chỉ có khoảng 20% số người nhận được hệ thống Chulli đã thực sự sử dụng chúng. Sự tuân thủ là một vấn đề rõ ràng. Khử trùng nhiệt có hiệu quả rộng rãi chống lại tất cả các lớp mầm bệnh với sáu đến thậm chí hơn chín giá trị giảm nhật ký có thể.
Một số mầm bệnh đặc biệt kháng với các quá trình xử lý khác, lọc hoặc clo, rất dễ bị nhiệt. Chúng ta thấy rằng các u nang cryptosporidium có thể bị bất hoạt chỉ sau một phút ở 72 độ. Và virus dễ bị giết. Một số người trong số họ thậm chí ở 60 độ.
Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện trên vi khuẩn. Nhiều người từ ngành công nghiệp thực phẩm và một lần nữa, chúng rất dễ bị tổn thương. Có một số ví dụ đặc biệt về những thứ như bào tử bệnh than mà thực sự có thể sống sót trong vài phút. Nhưng các tác nhân gây bệnh quan tâm trong nước uống có xu hướng dễ bị xử lý nhiệt. Chúng ta đã thấy rằng nhiệt độ giết chết. Đây là một quá trình xử lý nước gia đình hiệu quả, có hiệu quả chống lại tất cả các lớp mầm bệnh cho dù sử dụng đun sôi hoặc thanh trùng. chúng ta đã thấy rằng nhiệt độ giết chết. Thanh trùng hoạt động tốt về mặt kỹ thuật, nhưng ít được áp dụng rộng rãi hơn.