ازن چیست؟

معرفی ازن

ازن به طور طبیعی در اتمسفر تولید می شود . ازن سه اتمی با نماد O3 و وزن ملکولی ۴۸ است. این ماده از اثر تابش نور ماورای بنفش (UV) یا بار الکتریکی فشار قوی بر اکسیژن (O2) به وجود می‌آید. این گاز بی رنگ، نخستین بار توسط اسکونبین (Schonbein) در سال ۱۸۴۰ کشف شد. ازن در غلظتهای بالا دارای بوی تند و زننده ای است ولی در غلظت‌های کمتر قابل حس نیست. این ماده میکروبها را از طریق اکسایش و نابودی دیواره‌ی سلولی آن ها نابود می‌کند. نابودی میکرو ارگانیسم های بیماریزا نظیر اسپور باکتری‌ها ، کیست‌ها و ویروس‌ها بدون نیاز به زمان طولانی از امتیازهای ازن است. مواد آلی مانند یک سپر ازن را خنثی کرده و از باکتری‌ها حفاظت می‌کند. از این رو برای نابودی میکروارگانیسم‌های احاطه شده با مواد آلی، نیاز به غلظت‌های بالاتری از ازن است. ازن ۵۰ درصد قوی تر از کلر و نیز قوی‌ترین ماده‌ی اکسیدکننده برای نابودی میکروب‌ها است. بر خلاف سایر گندزداها ازن در سطوح و غذاها پسماندی نداشته و به واسطه‌ی ترکیب با مواد آلی و یا تجزیه‌ی طبیعی به اکسیژن تبدیل می‌شود. نیمه عمر ازن در مقایسه با دیگر گندزداها پایین است. آب حاوی ازن (محلول ازن) قادر به گندزدایی سطوح ، تجهیزات و مواد خام است. در شکل گازی، ازن به عنوان ماده‌ی نگهدارنده می‌تواند عمر ماندگاری محصول را افزایش دهد. ازن ماده‌ی اکسیدکننده‌ی قدرتمندی است و کاربردهای صنعتی زیادی دارد. مزایای استفاده از این گاز به شرح زیر است:

۱-        ازن را به آسانی و در محل مورد نیاز می‌توان تولید کرد.

۲-        ازن یکی از موثرترین مواد اکسیدکننده است.

۳-        ازن به سرعت به اکسیژن تبدیل شده و پس‌ماندی ندارد.

۴-        واکنش ازن با مواد هیچ نوع ماده‌ی سمی تولید نمی‌کند.

۵-        در مقایسه با سایر مواد گندزدا سرعت عمل بیشتری دارد.

۶-         ازن بر طیف گسترده‌ای از میکروارگانیسم ها تاثیر دارد .

ژنراتور ازن از روش CORONA DISCHARGE  برای تولید ازن با عبور هوا از یک میدان  الکتریکی خیلی قوی که باعث جدا شدن مولکول دو اتمی اکسیژن(O2) به دو اتم برانگیخته (O-) می شود که به خاطر ناپایداری اش به آسانی به اتمهای اکسیژن دیگر ترکیب می شود و تشکیل ازن می دهد.

 

 

 

روش های تزریق ازن تزریق ازن در اب به دو روش زیر انجام می گیرد :

  • روش Contact Column (ازن به صورت حبابهای ریز از زیر منبع به آب تزریق می گردد)
  • روش Venture

در این دستگاه برای تزریق ازن در آب از روش ونچوری استفاده می گردد و غلظت ازن موجود در آب بین ppm1 تا حداکثر ۴ppm  قابل تنظیم می باشد.

روش­ های اندازه ­گیری ازن

  • کیت سنجی

این کیت از روش رنگ سنجی  برای اندازه گیری ازن محلول  در آب  استفاده می کند قرص مورد استفاده در آن DPD4 است که مخصوص ازن طراحی شده است .

برای دقت بیشتر آزمایش پیشنهاد می شود زمان بین ازن زنی و نمونه گیری به حداقل برسد

  1. ابتدا کیت اندازه گیری را تا خط نشانه ( ۱۰ میلی لیتر ) از آب ازن دار پر کنید .
  2. یک عدد قرص۴ را داخل محلول کاملا خرد کنید .
  3. رنگ محلول در صورت وجود ازن پس از ۳۰ ثانیه به صورتی تغییر رنگ خواهد داد.
  4. حالا با مقایسه رنگ محلول و طیف رنگ کنار عدد مربوط را می خوانیم .

نکته:

  • در صورت باز بودن قرص DPD4 از آن استفاده نکنید
  • حداکثر زمان نمونه گیری تا انحلال قرص حداکثر ۶۰ ثانیه باشد
  • در حضور مواد اکسیدکننده دیگر این روش خطا دارد

 

  • سنسورهای الکترونیکی

دارای دو بخش ممبران و نمایشگر می­باشد که قسمت ممبران را درون آب ازن دار قرار داده سپس میزان ازن در آب با نمایشگر نشان داده می­شود.

معمولا این سنسورها دارای خروجی با قابلیت اتصال به دستگاه­های ازن می­باشد که از این طریق می­توان میزان ازن محلول در آب را کنترل نمود.

روش ممبرانی یک روش پرهزینه می­باشد به همین منظور اغلب از همان روش کیت سنجی استفاده می­کند

دیاگرام دستگاه ازن ژنراتور به صورت زیر است:

Typical Vertical Tube Ozonator Process Flow Schematic

۱٫ Air Compressor ۲٫ Air Receiver ۳٫ Pre-Filter
۴٫ Refrigerated Cooler ۵٫ ۰٫۰۱u Coalescing Filter ۶٫    -۷۰ C Desiccant Air Dryer
۷٫ Dust Filter ۸٫ Flow Control Valve ۹٫ Pressure Relief Valve
۱۰٫ Air Flow Rota meter ۱۱٫ Cooling Water Jacket a Grounding Electrode ۱۲٫ Ozone Generator Cell
۱۳٫ Dielectric Tube ۱۴٫ High Voltage Electrode ۱۵٫ To Ozone Diffuser
۱۶٫ Cooling Water used as ۱۷٫ H.V Transmitter ۱۸٫ ۴-۲۰mA Control signal
۱۹٫ Voltage/Frequency Regulator ۲۰٫ ۴۱۵V 50Hz Supply  

شکل ۱- سیستم ازن زنی

ازن قویترین ضد عفونی کننده تجاری می باشد که جدول مقایسه قدرت ضدعفونی کنندگی آن با بعضی عناصر به صورت زیر است.

ازن از کلر برای ضد عفونی بسیار قوی تر می باشد و مهمترین نکته آن از بین بردن تمامی میکرو ارگانیسمها بدون در نظر گرفتن ماهیت آن و با سرعت بیشتر  می باشد که در جدول مقایسه ازن و کلر و UV آمده است.

اگر چه FDA ازن را به عنوان ضد عفونی کننده غیر مستقیم مواد غذایی به رسمیت شناخته بود ، ولی در سال ۲۰۰۱ این سازمان اجازه استفاده از ازن به عنوان ضد عفونی کننده مستقیم مواد غذایی را صادر نمود FDA)FR Vol.66 No.123 pp. 33829-33830, June 26, 2001) که این عمل تحول عظیمی در استفاده از ازن به صورت گازی و یا محلول در آب برای کاهش بار میکروبی، ویروسی، قارچی و یا تک یاخته ای مواد غذایی به وجود آورد.

در ادامه جدول غلظت در زمان یا همان  CT  را مشاهده می کنید.

مقایسه عملکرد های ازن، اشعه U.V، پرسیدین، کلر

با توجه به بررسی جدول نامبرده از فعالیتهای مواد ضد عفونی کننده موارد زیر به پیوست ارائه می گردد.

Cl2 C2H4O3                CO2+O2+H2O U. V O2+O.       O3 Application
۱٫۳۶ ۸۱/۱   ۲٫۷ درجه اکسید کنندگی
ندارد ندارد ندارد دارد قابلیت طعم گیری آب
ندارد دارد دارد ندارد تأثیر روی PH آب
ندارد ندارد ندارد دارد تأثیر بر روی کدورت آب
ندارد ندارد ندارد دارد غلبه بر کلیه میکرو ارگانیسم ها حتی ویروسها و اسپورها
ندارد ندارد ندارد دارد کاهش زمان در استریل کردن ( خصوصاً CIP )
دارد دارد دارد دارد قابلیت تولید و بهره وری در محل
دارد دارد دارد ندارد شرایط خاص برای نگهداری
ندارد ندارد دارد ندارد هزینه های جانبی از قبیل حمل و نقل و نگهداری
دارد ندارد ندارد دارد سنسور آن لاین
خرید روزانه به صورت مداوم خرید روزانه به صورت مداوم مصرف برق به همراه تعویض مداوم لامپ مصرف برق پایین ماده مصرفی

 

فواید و مزایای استفاده از ازن نسبت به سایر مواد ضدعفونی کننده:

  • ازن با درجه اکسید کنندگی بالاتر، فعالیت سریعتر، زمان اثر کمتر و تأثیر گذاری بهتر، نتایج مطلوب تری برای استریلیزاسیون نسبت به سایر روش ها دارا می باشد.
  • سیستم های ازن به صورت سانترال و دائم کار هستند و نیاز به هیچ گونه ماده اولیه مصرفی به جز برق ۲۲۰ ولت ندارند. استفاده از این روش در مقایسه با سایر مواد مثل فرمالدئید که تهیه آن به صورت موقت و بر مبنای مقدار استفاده روزانه کارخانه انجام شده و هزینه های گزاف خرید، حمل و نقل و نگهداری را در پی دارد .
  • فاکتورهایی که بر میزان و سرعت تاثیر ازن در موثر می باشد :
  • غلظت ازن
  • pH برای اغلب میکروب ها بین ۵٫۷ تا ۱۰٫۱ عمل می‌کند
  • نوع آلودگی موضوع ضد عفونی
  • نوع و میزان مقاومت میکروب های موجود
  • محل و غلظت میکروب ها
  • وجود تخم باکتری ها و یا قارچ ها
  • نحوه استفاده از ازن

مکانیسم عمل ازن بر روی باکتری ها

باکتریها میکروارگانیسم های کوچکی میباشند که دارای ساختمان ساده و ابتدایی میباشند. مولکول ازن با اکسید کردن گروه های سولفیدریک پروتئینی سلول باکتری را غیر فعال میکند. در دزهای بالاتر با حمله به جداره ی سلول باکتری، موجب از هم گسیختگی و پارگی دیواره و غشاء خارجی و مرگ باکتری میشوند.

مکانسیم عمل ازن بر روی ویروس ها

ویروسها ذراتی غیر مستقل هستند که تنها در سلول میزبان رشد و تکثیر مییابند. هر ذره ویروس شامل یک مولکول اسید نوکلئیک DNA یا RNA است. در اطراف این مولکول پوششی از جنس پروتئین قرار دارد که کپسید نامیده میشود. وظیفه ی کپسید محافظت از اسید نوکلئیک ویروس و امکان پذیر کردن اتصال و دخول ویروس به میزبان میباشد. هر مولکول ازن با نفوذ از میان پوشش پروتئینی، اسید نوکلئیک ویروس را تخریب میکند و در غلظتهای بالاتر مولکول های ازن با تخریب پروتئین کپسید، سلول ویروسی را منهدم میکنند.

تاثیر ازن بر قارچ ها و کپک ها

ازن قارچ کش موثری می باشد و تاثیر آن بر روی قارچ ها بیشتر از کپک هاست. به عنوان مثال برای از بین بردن قارچ Rhodotorula  غلظت کمتری از ازن مورد نیاز است تا برای خنثی کردن کپک Penicillum  قدرت از بین بردن قارچ ها با ازن در درجه اول به دلیل قدرت ترکیب آن با اجزاء چربی موجود در غشاء سلول قارچ می باشد. مقاومت هاگ قارچ های مختلف در مقابل ازن متفاوت است برای مثال مشاهده شده است که آستانه تاثیر ازن محلول بر هاگ Candida به مراتب کوتاه تر از زمان لازم جهت مجاورت با هاگ مربوط به Aspergillus می باشد.

دلایل اصلی از بین رفتن باکتریها بوسیله ازن که توسط محققین ارائه شده عبارتند از:

۱-       حمله مولکولی ازن به باند های دوگانه غیر اشباع چربیها در سطح سلول باکتری

۲-       از بین رفتن لایه های لیپو پروتئین و لیپو پلی ساکارید و نهایتا تغییر در نفوذ پذیری و تجزیه سلول

۳-       انعقاد پروتئن های سلولی , تخریب آنزیمها و تبدیل S-S به H-S و نهایتا مرگ سلول

۴-       تخریب مواد ژنیتیکی سلول

 ازجمله مواد سازگار با ازن سرامیک، شیشه، استنلس استیل L316 و L304، تفلون ETFE و PTFEو گورتکس می باشد.

موادی ناسازگار با ازن :

  • ازن باعث نابودی فولاد، مس ، لاستیک ، وکائوچو می شود .
  • لذا تمامی دستگاه ازن زنی و لوله های متعلق به دستگاه که محل عبور ازن محلول است بایستی از جنس فولاد ضد زنگ یا آلومینیوم باشد .

ایمنی ازن:

حد آستانه مجاز ازن در طی ۲۴ ساعت کاری عبارت است از:

۰٫۰۵ppm برای کار های سخت، ۰٫۰۸ppm برای کارهای متوسط و ۰٫۱ppm  برای کارهای سبک

ازن همانند اکسید کننده های دیگر از قبیل کلرین و پراکسید هیدروژن گاز اکسید کننده پر قدرتی است که بایستی در استفاده از آن دقت نمود و زمان تعیین شده را رعایت کرد .

میزان ازنی که به صورت طبیعی در اطراف ما وجود دارد معادل ۰٫۱-۰٫۱۵ppm  میباشد .

قابل ذکر است که استفاده از اکسیژن فعال در صنایع غذایی و آبهای آشامیدنی در تاریخ ۸/۹/۱۳۸۲به تائید وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشکی ایران (معاونت غذا و دارو) نیز رسیده است.

مراکز تایید کننده ازن در دنیا:

  • سازمان غذا و داروی آمریکا FDAدر ۲۶ ژوئن ۲۰۱۲ کاربرد ازن را بعنوان یک ماده ضد باکتریایی در صنایع تصویب نموده است.
  • آژانس حفاظت محیط زیست EPA
  • سازمان سلامت شغلی آمریکا OSHA
  • همچنین دارای تأییدیه FSIS
  • انستیتو ملی بهداشت و سلامت شغلی NIOS
  • سازمان بهداشت جهانی WHO
  • معاونت غذا و داروی وزارت بهداشت و درمان و آموزش پزشکی ایران در تاریخ ۰۸/۰۹/۱۳۸۲ استفاده از ازن در صنایع غذایی و آب های آشامیدنی را تائید کرد است.

استفاده از این ماده در صنایع غذایی و شیلاتی کشورهای ژاپن، استرالیا، فرانسه و سایر کشورهای پیشرفته در صنعت غذا و آبزی پروری نیز مجاز اعلام شده است.