미생물 살균에 초음파를 사용할 수 있나요?

네, 초음파 기술을 적용하여 미생물을 살균할 수 있습니다. 초음파 기술은 초음파를 사용하여 미생물을 죽이고 살균하는 것을 포함하여 미생물학 분야에서 광범위한 응용 분야를 가지고 있습니다.

초음파는 액체에 고주파 진동파를 생성하여 캐비테이션, 와전류 및 공명 효과와 같은 강렬한 물리적 효과를 유발합니다. 이러한 효과는 미생물의 세포막을 파열시키고, 세포 구조를 손상시키며, 세포 사멸을 초래할 수 있습니다.

실제 응용 분야에서 초음파 기술은 일반적으로 적절한 소독제 또는 멸균 용액과 함께 사용되어 멸균 효과를 향상시킵니다. 초음파는 소독제가 미생물 세포에 더 효과적으로 침투하여 세포 파괴와 사멸을 가속화하는 데 도움이 될 수 있습니다.

따라서 초음파 기술은 실험실의 박테리아 불활성화, 의료 기기의 소독 및 세척, 식품 산업의 미생물 제어 등 다양한 분야의 미생물학에서 널리 사용됩니다. 초음파 기술의 적절한 사용을 통해 효율적인 살균 및 미생물 사멸 작업을 효과적으로 수행할 수 있습니다.

초음파 처리 시스템은 박테리아, 플랑크톤 및 더 큰 유기체를 죽이는 데 효과적인 것으로 입증되었습니다. 평형수 처리의 초음파 캐비테이션은 평형수에 고가의 활성 화학 물질을 첨가하지 않는 기계적/물리적 처리 방법입니다. 이는 평형수에 있는 유기체와 미생물을 파괴하고 비활성화하는 데 있어 높은 생물학적 효과를 달성하면서 환경이 오염되지 않도록 보장합니다.

배경:
선박에 화물을 가득 실지 않은 경우 안정성과 안전을 유지하기 위해 밸러스트가 필요합니다. 물은 일반적으로 밸러스트로 사용되지만 수원에서 수집하면 다양한 유기체가 물에 들어가며 일반적으로 플랑크톤 군집을 구성합니다. 이러한 유기체는 목적지의 새로운 생태계에 도입되어 잠재적으로 불필요한 생물학적 오염을 일으킬 수 있습니다. 이러한 잠재적인 오염을 방지하려면 효과적인 소독 시스템을 사용하여 평형수를 처리해야 합니다.

지구환경기금(GEF)은 수생 생물의 침입성 확산을 해양이 직면한 4가지 주요 위협 중 하나로 식별했습니다. 이는 환경, 경제, 공중 보건에 매우 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 유해한 연체동물(예: 얼룩말 홍합, 아시아 조개 등)의 유입을 방지하기 위해 다양한 평형수 살균 처리(소독 또는 중화라고도 함)를 사용할 수 있습니다. 일반적인 처리 방법은 평형수를 화학적으로 세척하는 것이지만 사용되는 화학 물질은 환경에 유해하고 비용이 많이 듭니다. 선박평형수 관리법에 대한 규제가 강화됨에 따라 선박에서는 규정 준수를 위해 초음파 소독 등 다양한 선박평형수 처리 방법을 통합하고 있습니다.

초음파 가압수 살균

초음파 가압 수처리는 유해하고 값비싼 화학물질의 사용을 피하는 기계적/물리적 방법입니다. 캐비테이션 힘은 작은 수생생물과 미생물을 죽일 수 있습니다. 일부 연구에 따르면 초음파는 얼룩말 홍합, 선충류, 박테리아 및 바이러스에 높은 생물학적 영향을 미치는 것으로 나타났습니다.

초음파 캐비테이션 소독
고출력 초음파는 액체에 캐비테이션 기포를 생성하여 강렬한 전단력과 높은 응력을 생성합니다. 강한 초음파가 액체에 결합되면 음파가 액체 매질로 전파되어 주파수에 따라 고압과 저압의 교대 사이클이 발생합니다. 저압 사이클(희귀화 단계) 동안 고강도 초음파는 액체에 작은 진공 기포 또는 틈을 생성합니다. 기포가 더 이상 에너지를 흡수할 수 없는 부피에 도달하면 고압 사이클(압축 단계) 중에 격렬하게 붕괴됩니다. 이 현상을 캐비테이션이라고 합니다. 파열 중에 국지적으로 매우 높은 온도(약 5,000K)와 압력(약 2,000atm)에 도달합니다. 캐비테이션 기포의 파열로 인해 액체 제트 속도가 최대 280m/s에 이릅니다.

이러한 고에너지 기포 생성 및 붕괴로 인해 유체역학적 전단력과 초음파 진동이 발생하여 유기체의 세포벽이 파괴되어 효과적으로 유기체를 죽입니다. 초음파 보조 기술이 환경에 미치는 영향은 현재 알려져 있거나 예상되는 환경 문제가 없습니다.

초음파의 생물학적 효과
일부 연구에서는 초음파가 바이러스와 박테리아에 효과적으로 영향을 미칠 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 유량 100gpm(분당 갤런), 즉 23m3/h에 해당하는 초음파 장치를 사용한 소독 연구에서는 소아마비 바이러스(<5μm)의 경우 7로그 감소, 크립토스포리디움 박테리아의 경우 6-7로그 감소가 나타났습니다. 선충(회충)(8-10μm)과 연체동물 얼룩말 홍합(70μm)의 경우 100% 사망률이 달성되었습니다. 600gpm 유량 시스템에서 얼룩말 홍합의 사망률은 동일했습니다.

대형 유기체의 불활성화율은 100%에 도달한 반면, 박테리아 및 바이러스의 불활성화율은 6-7log 감소했습니다. 실험용 연속 흐름 시스템에 20초 동안 노출된 경우, 크립토스포리디움 난포낭의 불활성화율은 93~98.6%였으며, 실험용 배치 반응기에서는 10초(4로그)에 감소했습니다. 크립토스포리디움(7로그), 생존 가능한 벌레 알(4.2로그), 소아마비 바이러스(8로그), 살모넬라균(9로그) 및 대장균(9로그)에 대한 불활성화율도 보고되었습니다.

2로그 감소는 원래 물에 존재했던 유기체의 99%가 비활성화되었음을 의미합니다. 3로그 감소는 99.9%가 비활성화되었음을 의미합니다.

초음파 시스템의 처리 용량은 출력 전력에 따라 달라집니다. 고출력/고강도 초음파 장치는 비활성화에 더 적은 노출 시간이 필요하므로 더 높은 유속을 처리할 수 있습니다. 이 초음파 시스템은 가압 및 감압에 사용될 수 있습니다.

초음파 가압 수처리의 장점

· 무화학

· 환경 친화적인

· 효율적인

· 시너지 효과

· 낮은 유지보수

· 안전하고 조작하기 쉽습니다.

· 견고하고 신뢰할 수 있음

· 어떤 크기로든 확장 가능

결합 처리 기술에 대한 연구에 따르면 초음파는 다른 가압식 물 소독 방법(예: 오존, 염소 처리, UV 조사, 온도 또는 고압)과 함께 사용할 때 시너지 효과가 매우 높은 것으로 나타났습니다. 설치가 쉽고 공간 요구 사항이 적기 때문에 초음파 장비는 기존 가압 수처리 시스템을 업그레이드하고 개선하는 데 매우 적합합니다.