Mit aeroszolos, porlasztott részecskék és mikroorganizmusok közösen?

(Kép 2: Egy Flow-Box fényképe (Spetec Clean Boy® Mini))

(Kép 1: A részecskék méretei összehasonlítva)

Táblázat 1: Szennyeződésmentes szintek az ISO 14644-1 szerint

A kérdés erre a összetett kérdésre fizikai természetű, és viszonylag könnyen megválaszolható: ez ugyanis az a méret, amely mindhárom különböző hatású részecskénél közös, vagyis inkább azok kiterjedése.

Milyen méreteket viselnek ezek a részecskék?

Az ábra 1-en néhány kiválasztott objektum méretaránya látható.

A méretskála az atomoktól 10^-10 m-ig terjed, egészen egy narancsig, amelynek átmérője 10 cm (0,1 m). Ebben a cikkben olyan objektumokra vagyunk kíváncsiak, amelyek kisebbek, mint 0,1 mm, azaz 100 µm, ezért már nem láthatók szabad szemmel, és így mikro-objektumoknak számítanak, amelyek bár láthatatlanok, jelentősen befolyásolhatják életünket.

Az 30 µm alatti átmérőjű gömb alakú részecskék (részecskék, aeroszolok, mikroorganizmusok) a levegőben nagy távolságokra is szállíthatók, és nemrég japán tudósok kimutatták, hogy az ember által termelt aeroszolok akár 20 percig is a levegőben maradhatnak, ha nem szellőztetnek, mielőtt a gravitáció hatására a földre süllyednének.

Aeroszollal heterogén keveréket (diszperziót) nevezünk, amely szilárd vagy folyékony szuszpenzió részecskéiből áll egy gázban. Ezek a szuszpenzió részecskék aeroszol-részecskék vagy aeroszol-darabok néven is ismertek. A legkisebb részecskék csupán néhány nanométeresek, és már nem láthatók fénymikroszkóppal, csak elektronmikroszkóppal, például vírusokat. Az általunk itt érdeklő aeroszol részecskék mérete mikroéter tartományban van. Az aeroszolokat jelenleg intenzíven tárgyalják, mert az ember a légzés és beszéd során, különösen pedig éneklés közben, elkerülhetetlenül termeli és kibocsátja ezeket, más emberek pedig belélegezhetik azokat, ha nem védekeznek megfelelően, például távolságtartással vagy száj- és orrvédő viselésével, vagy azok felületekre rakódva, így negatívan befolyásolva termékek tulajdonságait.

A bioaeroszol minden, a levegőben lévő, biológiai eredetű részecskék összességét jelenti, amelyekben gombák, baktériumok, vírusok vagy pollen, valamint azok sejtfal-alkotóelemei és anyagcsere-termékei (pl. mikotoxinok) találhatók, vagy amelyekhez ezek a biopartikulák tapadnak. Tágabb értelemben minden biológiai eredetű részecskét, például hámsejteket vagy szálakat, bioaeroszol-részecskéknek tekintünk. Az ember a beltéri környezetben a legnagyobb bioaeroszol-termelő. A kilégzés során apró cseppecskék kerülnek a környező levegőbe, és minden mozgás során hámló, bőrrészecskék és szálak szabadulnak el ruházatából, amelyek hosszú ideig lebeghetnek a levegőben.

A nagyobb biológiai lebegő részecskék közé tartoznak a pollen, amelyek aerodinamikai átmérője 10 µm és 100 µm között van, míg a vírusok általában 0,02 µm és 0,4 µm közötti átmérővel rendelkeznek. Ha figyelembe vesszük, hogy a nagy pollen is nagy távolságokat tehet meg allergia kiváltására, akkor a kisebb részecskék, mint például a vírusok, belélegezhetők a beltéri levegőben is, és a modern légkondicionálók már nem távolítják el ezeket a levegőből. Szellőztetés és levegőcsere nélkül órákon át lebeghetnek a levegőben, anélkül, hogy érintkeznének felületekkel, ahol felszívódhatnának.

A levegőben lévő aeroszolokat az ember nemcsak kilégzi, hanem könnyen belélegzi is. Körülbelül a belélegzett aeroszol-részecskék 10%-a marad a légutakban, a többi vagy kilégzésre kerül, vagy a tüdő csillósejtjeinek működése révén kiürül. Azokat a részecskéket, amelyek legalább a hörgőszakaszig eljutnak, tüdőn keresztül szállítódnak. Ide tartoznak minden 10 mikrométernél (PM10) kisebb aeroszol-részecske. A nagyobb részecskék már az orrban vagy a torokban szűrődnek ki, vagy egyáltalán nem belélegezhetők. A legkisebb részecskék, 0,5 és 1 mikrométer közötti átmérővel, különösen mélyen juthatnak be a tüdőbe. Mindenhol, ahol por, aeroszol vagy részecske szabadul fel egy gyártási folyamat során, az emberi védelmet kell biztosítani ezektől a részecskéktől. Emlékezzünk csak az aszbeszt-eltávolításokra, ahol már néhány aszbesztrost is tüdőrákot okozhatott.

A mikroorganizmus rövidítése a mikroorganizmus, azaz egy olyan élő szervezet, amelynek mérete a mikrométeres tartományban van, 0,1 mm alatt, ezért már nem látható az emberi szem számára. Minden mikroorganizmus közös jellemzője, hogy egyetlen sejtből állnak. Ha a sejtmag, amely általában kettős membránnal rendelkezik, és a DNS-t tartalmazza, jól látható, akkor eukariótának nevezzük, míg a prokarióták nem rendelkeznek sejtmaggal. A kisebb méret kritériumát teljesítik a gombák, algák, protozoák (pl. amőbák) és a csúszószárnyúak is, de az újabb mikrobiális definíciók csak baktériumokat és archeákat (egysejtű szervezetek, amelyek szintén nem rendelkeznek sejtmaggal, és nagyon hasonlítanak a baktériumokra) foglalnak magukban, valamint a gombákat. A baktériumokat és a gombákat gyakran használják az élelmiszeriparban bizonyos tulajdonságok elérésére, például sörfőzésnél, de termékeket is károsíthatnak, mint például penész vagy E. coli baktériumok.

Összefoglalva elmondhatjuk, hogy a lebegő részecskék (por, kórokozók, aeroszolok vagy bioaeroszolok) mindenhol megtalálhatók a levegőben és a beltéri helyiségekben, és kis méretük miatt hosszabb ideig tartózkodhatnak a levegőben, vagy a légáramlatok által nagy távolságokat tehetnek meg.

Hol és mit kell védenünk ezektől a lebegő részecskéktől?

Sok ilyen részecske megváltoztathatja vagy akár károsíthatja a termék tulajdonságait.

A élelmiszeriparban minden levegőben lévő mikroorganizmus nemkívánatos, de mégis minden levegőben jelen van. Ezt saját tapasztalataink is igazolják, mert sok élelmiszer nagyon érzékeny. Például a kenyér penészedik, a tej savasodik, vagy a gyümölcs rothad, ha védtelenül vannak ezek a szervezetek kitéve. Érzékeny és értékes termékek védelme érdekében ezeket mikroorganizmusoktól meg kell védeni.

Az optikai és elektronikai gyártásban a por részecskék a gyártók legnagyobb ellenségei, mert ezek is minden helyiség levegőjében megtalálhatók. Optikai vagy elektronikai alkatrészek gyártásánál a részecskék megváltoztathatják a termék működését, károsíthatják vagy teljesen tönkretehetik, ezért ezeket a termékeket minden részecskétől védeni kell.

A gyógyszer- és orvostechnikai iparban a szennyezettség vagy sterilitás különösen fontos, de a kórokozók minden helyiség levegőjében megtalálhatók. Ezért az orvosi eszközöket, például fecskendőket, szikéket vagy kötözőanyagot és tapaszokat steril csomagolásban kell tárolni. A steril csomagolás könnyen biztosítható egy szűrt levegőáram alatt, de a steril tárolás akár bonyolultabb is lehet. Következetesen a kórházakban még a betegeket is steril módon kell tárolni, ha multirezisztens kórokozókat már kimutattak.

Amikor beltéri részecskekontaminációról beszélünk, két forrást kell figyelembe venni. A környezeti levegőből származó por részecskék megfelelő légáramlással és légszűrő berendezésekkel kezelhetők. De a második forrás, az ember, sokkal nehezebben kontrollálható, mert minden lélegzetvétel és mozgás során rengeteg lebegő részecskét szabadít fel aeroszolként vagy közvetlenül részecskeként (hámló bőrrészecskék, ruházati szálak). Mindig, amikor emberek dolgoznak a gyártásban, előállításban vagy csomagolásban, szükség van intézkedésekre. Csak a levegő megfelelő tisztítása és a termékek védelme érdekében történő szigetelése biztosíthatja ezeket a részecskéketől való védelmet, vagy fordítva, bizonyos esetekben az ember saját védelme is szükséges a kibocsátott részecskék, például por vagy aeroszolok ellen, amelyek a gyártás során keletkeznek.

Ezek a példák egyértelműen mutatják, hogy a termékeket és az embert magát különböző részecskék és aeroszolok ellen védeni kell.

Hogyan lehet ezeket a lebegő részecskéket távol tartani a termékektől?

Csak a megfelelő légáramlás és szűrés alkalmazásával lehet a levegőben lévő részecskéket eltávolítani! A különböző technikai lehetőségek közül a szűrőrendszerek bizonyultak a leghatékonyabbnak, mert költséghatékonyak, üzemeltetésük során gazdaságosak, és utólag is könnyen beépíthetők.

A tiszta szoba vagy megfelelő tisztatér minőségét a DIN EN ISO 14644 szabvány határozza meg, amely szerint osztályozzák a tisztatér típusát. Az ISO osztályok különbözőek, ezek összegzése az 1. táblázatban található. (1)

Az igények szerint később is lehet teljes tisztatértereket beépíteni a gyártási területekbe, vagy ha kisebb a helyigény, akkor kisebb dobozokat is felállíthatnak, amelyek helyi tisztatér környezetet teremtenek.

Például az Spetec Clean Boy® Mini Flow-Box (Spetec GmbH, Erding, Németország) a 1. ábrán látható példaként szerepel. A Fraunhofer Intézet által tesztelt, tanúsított és az ISO 5 (régebbi nevén: 100-as osztály) kategóriába sorolták, ami azt jelenti, hogy a doboz belsejében legfeljebb 100 darab 0,5 µm vagy annál nagyobb átmérőjű részecske lehet köbméterenként (3,5 részecske literenként vagy 3 520 részecske köbméterenként). A Flow-Box így 10⁴ szigetelési tényezőt biztosít, csökkentve a részecskék számát és legalább 10 000-szer javítva a levegő minőségét a gyártási környezethez képest. Hasonló elvek szerint működnek a nagyobb tisztaterek is, ahol a levegő minőségét a vevő igényeihez és elvárásaihoz igazítják. Minden tisztatér a Spetec GmbH helyszínen épül, mérhető és tanúsítható.

A tisztatér vagy laminar flow-Box belső levegőjének minőségének értékelésekor mindegy, hogy a részecske aeroszol, mikroorganizmus, élesztősejt vagy baktérium, mert a szűrés csak a részecske mérete szerint történik, nem pedig kémiai vagy biológiai tulajdonságai alapján.

A Flow-Box működése egyszerű. A levegőt egy ventilátor szívja be, amely a felső házban (2. ábra) van elhelyezve, és egy részecskeszűrőn keresztül préseli át. A szűrő elrendezése laminaris légáramlást hoz létre a munkaterületen a plexiüveg mögött. Ez azt jelenti, hogy a levegő fentről lefelé párhuzamos áramlatként folyik, és a mintát vagy a terméket túlnyomás védi a behatoló részecskéktől. A levegőben lévő részecskék vagy más lebegő részecskék, amelyek mégis bejutnak, például a termék beállításakor vagy cseréjekor, a légáramlat által felfogásra kerülnek, és a Flow-Box alján lévő lyukakon vagy a beömlő nyíláson keresztül távoznak.

A tisztaterek vagy laminar flow-Boxok kombinálásával egész gyártósorokat lehet kialakítani, így a termék a gyártási folyamat során nem kerülhet részecskékkel való érintkezésbe. A telepítés, elrendezés vagy az egyes komponensek méretezése a vevő igényei szerint igazítható.

(1) https://www.beuth.de/de/norm/din-en-iso-14644-1/238330395