Микроорганизмы, выделенные из различных природных жиров

О O

// //

СН₂ - О - С R₁ - C

\ \

R₁ CH₂ - OH OH

О O

// CH - OH + //

СН - О - С R₂ - C

\ CH₂ - OH \

R₂ OH

O O

// //

CH₂ - O - C R₃ - C

\ \

R₃ OH

В течение 48 часов вероятно происходит расщепление карбоновых кислот микроорганизмами до соответствующих альдегидов, которые окисляются до кислот или полимеризуются. В результате чего значение рН через 48 часов увеличилось для сред, содержащих культуры Н, Нв, В и 3.

O O

// //

R - C R - C

\ \

OH H

Также наблюдался устойчивый рост величины КОЕ в течение всего периода культивирования с 10⁵ по 10⁶ кл/см³, что указывает на достаточное количество субстрата в синтетической среде и его утилизации.

На основании проведения скриннинговых исследований можно отметить, что все исследуемые культуры осуществляют деструкцию жирового материала. Деструкция жирового материала на первом этапе возможно происходит до глицерина и карбоновых кислот, это подтверждается увеличением значений кислотности в первые часы культивирования. В результате проведения предварительного скрининга и изучения морфолого-культуральных признаков исследуемых прокариотических организмов были отобраны наиболее активные культуры для проведения дальнейших исследований. Интерес представляла культура 8, характеризующаяся максимальным ростом оптической плотности среды до 48 часов культивирования и культура Нв с наибольшим значением липолитической активности. Для выбранных культур провели скриннинговое исследование через 24ч и 48часов по которому сделали подбор оптимального времени культивирования. Результаты представлены в таблице 5 и на рисунках 4-6.

Таблица 5 - Подбор оптимального времени культивирования

Показания	Тип культуры
	8	Нв
	0ч	24ч	48ч	0ч	24ч	48ч
рН	7,64	7,61	7,67	7,65	7,63	7,66
Кислотность, г/дм3	1,30	1,40	1,70	1,40	1,60	1,50
Оптическая плотность D5402	4,50	5,20	3,60	4,80	4,90	4,70
КОЕ	2,70?106	5,10?106	8,40?106	9,20?105	2,50?106	4,70?106
Сум-ый продукт жизн-ти, г/дм3	-	0,05	0,03	-	0,03	0,01
Протеолитическая активность, ед./гр.	-	2,80±0,25	2,24±0,16	-	4,48±0,22	1,68±0,15
Липолитическая активность, ед./гр.	-	4, 53±0,21	1, 23±0,24	-	3, 47±0,18	1, 19±0,27

При анализе таблицы можно сделать вывод, что при достижении необходимого объема бактериальной суспензии значительных изменений в показаниях не происходило. Вероятно, это говорит о том, что система стабилизирована.



Рисунок 4 - Динамика изменения активной реакции среды для сред, содержащих культуры 8 и Нв

Рисунок 5 - Динамика изменения кислотности для сред, содержащих культуры 8 и Нв

Для показателя кислотности бактериальных суспензий характерно увеличение к 24 часам культивирования для сред, содержащих культуры Нв и 8, с дальнейшим уменьшением значения кислотности для среды, содержащей культуру Нв, обусловленное, возможно полным расщеплением субстрата, в качестве которого выступал нерпичий жир и расщепление образовавшихся карбоновых кислот до альдегидов, либо одноатомных спиртов. Для среды, содержащей культуру 8 наблюдалось увеличение кислотности до 48 часов культивирования, что связано с ее меньшей активностью.

Рисунок 6 - Динамика изменения оптической плотности для культур 8 и Нв

При рассмотрении динамики изменения оптической плотности можно отметить увеличение данного показателя для обеих культур, что связано с интенсивным вовлечением природных жировых веществ в клеточный метаболизм. А в дальнейшем, в связи с автолитическими процессами, наиболее важным из которых является лимитирование по субстрату, наступает так называемая фаза отмирания микроорганизмов, что влечет за собой уменьшение показаний мутности к 48 часам культивирования.



Рисунок 7 - Диаграмма зависимости протеолитической и липолитической активностей суммарного продукта жизнедеятельности микроорганизмов от продолжительности культивирования

При анализе протеолитической и липолитической активностей можно сделать вывод, что минимальной протеолитической активностью обладает суммарный продукт жизнедеятельности культуры Нв, а максимальной липолитической активностью обладает суммарный продукт жизнедеятельности культуры 8 через 24 часа культивирования. Следовательно, в подготовительных процессах выделки, а именно в обезжиривании будет использована культура 8.

3.3 Проведение процесса обезжиривания меховой овчины с применением бактериальной суспензии

Целью данного этапа эксперимента являлось изучение возможности применения микроорганизмов для проведения процесса обезжиривания меховой овчины. Основываясь на результаты скриннингового исследования, были выбраны оптимальное время культивирования (24 часа) и культура 8 в качестве продуцента суммарного продукта жизнедеятельности микроорганизмов.

Для проведения процесса обезжиривания по типовой методике необходимо наличие в рабочей ванне таких компонентов, как формальдегид - 0,5 см³/дм³, карбонат натрия - 1 г/дм³ и ПАВ - 6 г/дм³. Проведение процесса с применением микроорганизмов позволяет полностью исключить формальдегид, и карбонат натрия и ПАВ.

На первом этапе был проведен посев культуры 8 на скошенную синтетическую среду Рана, содержащую нерпичий жир в качестве источника углерода в количестве 10 кл/см³ на 500 см³. Культивирование проводили в колбах Эрленмейера объемом 250 см³ в термостате марки «ТС-80М-2» при температуре (37±0,5)?С в течение 24 часов. После истечения заданного времени произвели смыв выросших культур со скошенной синтетической среды приготовленной жидкой средой Рана объемом 300 мл. и термостатировали, осуществляя переменное механическое воздействие на встряхивателе «Shaker Type-357», с частотой колебаний 200 об/мин, амплитудой 6 по 2 ч в сутки в течение 24 часов. Через каждые 24 часа приливали по 300 мл. стерильной жидкой синтетической среды Рана и определяли перед внесением среды такие показания как оптическая плотность, рН, КОЕ, суммарный продукт жизнедеятельности микроорганизмов. Результаты представлены в таблице 6.

Таблица 6 - Влияние продолжительности культивирования на свойства бактериальной суспензии

Показания	Продолжительность культивирования, ч
	0	24	48	72	96	120	144	168
рН	7,92	7,84	7,78	7,62	7,60	7,60	7,57	7,60
Кислотность, г/дм3	1,40	1,40	1,50	1,70	1,70	1,60	1,60	1,50
Оптическая плотность D5402	7,50	7,80	8,50	8,50	8,10	7,80	7,30	6,60
КОЕ	2,30?106	5,80?106	4,30?106	1,20?106	7,50?106	6,40?106	8,20?106	7,6?106
Показания	Продолжительность культивирования, ч
	0	24	48	72	96	120	144	168
Сум-ый продукт жизн-ти, г/дм3	-	0,03	0,03	0,01	0,04	0,05	0,05	0,05
Объем бактериальной суспензии, дм3	0,50	0,80	1,10	1,40	1,70	2,00	2,30	2,60

Для проведения процесса обезжиривания в присутствии микроорганизмов маточный раствор был приготовлен в четырех вариантах: в первом случае концентрированный раствор (100%), в остальных - с разбавлением: во втором случае - 75%, в третьем случае - 50% и в четвертом случае 25% от объема рабочей ванны. Также были отобраны образцы меховой овчины, размером 10?10 см по методу асимметрической бахромы (п.2.2.18). Процесс обезжиривания меховой овчины проводили в течение 45 минут при температуре 40?С с переменным механическим воздействием на основе бактериальной суспензии без введения СПАВ и формалина.

Для исследования процесса обезжиривания было приготовлено 5 рабочих составов, характеристика которых представлена в таблице 7. В качестве контрольного варианта процесс обезжиривания проводили по типовой методике.

Таблица 7 - Характеристика рабочих ванн

Состав ванны	Расход бактериальной суспензии от объема рабочей ванны, %
Состав1	100
Состав2	75
Состав3	50
Состав 4	25
Состав 5	Типовая методика

До и после процесса обезжиривания были сняты такие показания, как липолитическая, протеолитическая активности, содержание жировых веществ в кожевой ткани и волосяном покрове и колористические показатели волосяного покрова.

Расчет липолитической и протеолитической активностей состава ванны 1 (100% расход бактериальной суспензии от объема рабочей ванны) проводился аналогично расчетам при изучении толерантности исследуемых культур к факторам внешней среды. Результаты расчета представлены в таблице 8.

Таблица 8 - Показания липолитической и протеолитической активностей до и после проведения процесса обезжиривания

Показания	До обезжиривания	После обезжиривания
Липолитическая активность, ед./гр.	4,316	2,284
Протеолитическая активность, ед./гр.	2,27	1,86

Оценку содержания жира в волосе и кожевой ткани проводили на аппарате Зайченко (п.2.2.20) и рассчитывали по формуле (8).

Пример расчета содержания жировых веществ в кожевой ткани до процесса обезжиривания по типовой методике:

m = 112,6616 г.; m₁ = 112,5058 г.; m₂ = 0,5684 г.

(112,6616-112,5058) ?100%

X₁ = = 27,41%

0,5684

Дальнейшие расчеты были проведены аналогичным образом.

Результаты определения содержания несвязанных жировых веществ представлены в таблице 9.

Таблица 9 - Содержание несвязанных жировых веществ в кожевой ткани и в волосяном покрове до и после проведения процесса обезжиривания

Состав ванны	Топографический участок шкуры	Содержание жировых веществ в кожевой ткани, %	Содержание жировых веществ в волосяном покрове, %
		До обезжиривания	После обезжиривания	До обезжиривания	После обезжиривания
Состав1	Вороток	-	19,35	-	9,25
	Полы	-	4,46	-	2,64
	Хребет	-	17,96	-	8,21
Состав2	Вороток	-	21,63	-	10,18
	Полы	-	4,53	-	2,83
	Хребет	-	19,32	-	8,76
Состав3	Вороток	-	22,71	-	11,56
	Полы	-	4,67	-	3,17
	Хребет	-	20,27	-	10,50
Состав 4	Вороток	-	23,52	-	12,32
	Полы	-	4,72	-	3,44
	Хребет	-	22,64	-	12,04
Состав 5	Вороток	27,41	13,83	15,14	6,14
	Полы	5,10	4,43	3,10	1,98
	Хребет	26,41	13,79	13,17	5,79

Результаты, приведенные в таблице 9 показывают, что все составы обладают обезжиривающим действием. При сравнении проведения процесса обезжиривания по предложенной и типовой методике видно, что составы ванн 1-4 обладают меньшим обезжиривающим действием, чем состав рабочей ванны, проведенной по типовой методике. Вероятно, это связано с тем, что в состав ванн 1-4 не входил СПАВ, присутствие которого необходимо для обезжиривания и эмульгирования природного жира, содержащегося в волосе и кожевой ткани.

Диаграммы зависимости содержания жировых веществ в кожевой ткани и волосяном покрове по топографическим участкам от состава ванны представлены на рисунках 8, 9.

Рисунок 8 - Диаграмма зависимости содержания жировых веществ в кожевой ткани по топографическим участкам от состава рабочей ванны

Рисунок 9 - Диаграмма зависимости содержания жировых веществ в волосяном покрове по топографическим участкам от состава рабочей ванны

При сравнении обезжиривающего действия между концентрированным и разбавленным рабочим растворами можно отметить, что проведение процесса в концентрированных бактериальных суспензиях влечет за собой снижение содержания жировых веществ, как в волосе, так и в кожевой ткани. Однако, разница содержания жира в волосе и кожевой ткани после проведения процесса в концентрированных и разбавленных растворах бактериальных суспензий не на много отличается. Таким образом, наиболее целесообразным вариантом проведения обезжиривания меховой овчины в присутствии микроорганизмов является состав ванны 1 (100% расход бактериальной суспензии от объема рабочей ванны).

Типовая и предложенная методики показали снижение содержания жировых веществ в пределах ГОСТ (10-20% для кожевой ткани и 2% для волосяного покрова). По типовой методике после проведения процесса обезжиривания содержание жировых веществ в кожевой ткани уменьшилось в среднем на 46%, в волосяном покрове на 56%, а при использовании состава ванны 1 в отсутствии СПАВ в кожевой ткани уменьшилось количество жировых веществ на 29% и в волосяном покрове на 36%.

Также можно отметить, что полы являются таким топографическим участком, в котором содержится наименьшее количество жировых веществ(5,1% в кожевой ткани и 3,1% в волосяном покрове), а вороток содержит наибольшее количество жировых веществ(27,41% в кожевой ткани и 15,14% в волосяном покрове).

Колористические показатели волосяного покрова определяли на приборе «Пульсар» (п.2.2.18). Результаты исследования представлены в таблице 10.

Таблица 10 - Колористические показатели волосяного покрова до и после процесса обезжиривания

Состав ванны	Топографический участок шкуры	Белизна, баллы	Желтизна, баллы
		До обезжиривания	После обезжиривания	До обезжиривания	После обезжиривания
Состав1	Вороток	70,40	77,96	22,71	17,56
	Полы	72,59	74,11	20,34	25,22
	Хребет	70,49	69,29	26,26	28,20
Состав2	Вороток	68,39	74,19	22,56	22,31
	Полы	72,94	77,80	15,43	22,37
	Хребет	76,53	77,21	18,50	19,87
Состав3	Вороток	78,11	75,55	17,82	18,32
	Полы	71,60	71,17	22,81	26,45
	Хребет	75,02	74,98	19,62	20,89
Состав 4	Вороток	71,13	65,83	20,63	14,19
	Полы	66,28	74,24	23,45	21,06
	Хребет	76,93	75,16	18,75	24,16
Состав 5	Вороток	74,83	82,00	19,38	78,84
	Полы	73,91	86,45	23,64	20,49
	Хребет	72,30	83,19	17,52	16,78

Диаграммы зависимости колористических показателей волосяного покрова до и после процесса обезжиривания по топографическим участкам от состава ванны представлены на рисунках 10, 11.

Рисунок 10 - Диаграмма зависимости белизны до и после процесса обезжиривания по топографическим участкам от состава ванны



Рисунок 11 - Диаграмма зависимости желтизны до и после процесса обезжиривания по топографическим участкам от состава ванны

На рисунках 10 и 11 наглядно видно, что максимальная величина белизны и желтизны после проведения процесса обезжиривания характерны для образцов состава ванны 5 (типовая методика). Вероятно, это связано с тем, что в обезжиривающей ванне присутствовало СПАВ в количестве 8 г/л, которое обладало обезжиривающим и моющим действием. При сравнении рабочих ванн 1-4, содержащих только бактериальную суспензию без СПАВ можно сказать, что максимальная величина белизны наблюдалась у образцов после процесса обезжиривания в рабочей ванне 1 (100% расход бактериальной суспензии от объема рабочей ванны), а минимальная величина белизны у образцов после обезжиривания в ванне 4. Максимальная величина желтизны характерна для ванны 3 с 50% расходом бактериальной суспензии от объема рабочей ванны.

После проведения процесса обезжиривания были определены характеристики вод, образовавшихся в результате проведения процесса. К таким параметрам относятся концентрация взвешенных веществ (п.2.2.16), активная реакция среды, химическое потребление кислорода (ХПК) (п.2.2.17), кислотность, мутность и суммарный продукт жизнедеятельности микроорганизмов.

Определение концентрации взвешенных веществ рассчитывается по формуле (5).

Пример расчета содержания взвешенных веществ для состава ванны 1:

m₁ = 14,4178 г; m₂ = 14,3938 г; V = 50 см³

(14,4178-14,3938) ?1000 ? 1000

X₁ = = 480 мг/дм³

50

Дальнейшие расчеты проводили аналогичным образом.

Определение химического потребления кислорода (ХПК) рассчитывается по формуле (6).

Пример расчета ХПК для состава ванны 1:

V₁ = 0,4 см³; V₂ = 0,3 см³; k = 0,82; V = 1 см³.

(0, 4-0,3) ?0,82?0,25?8?1000?50

ХПК = 1 = 8200 мгО₂/дм³

Дальнейшие расчеты проводили аналогичным образом. Результаты расчета представлены в таблице 11 и на рисунках 12, 13.

Таблица 11 - Характеристика сточных вод после проведения процесса

Состав ванны	Содержание взвешенных веществ, мг/дм3	рН	ХПК мгО2/дм3	Кислотность, г/дм3	Оптическая плотность D5402	Сум-ый продукт жизн-ти, г/дм3
Состав1	480	7,61	8200	1,20	1,20	0,04
Состав2	440	7,55	6560	0,84	1,20	0,03
Состав3	380	7,55	5740	0,60	2,20	0,04
Состав 4	350	7,57	4100	0,30	5,70	0,04
Состав 5	616	7,55	13120	0,60	40,00	-

Рисунок 12 - Динамика изменения содержания взвешенных веществ

Рисунок 13 - Динамика изменения содержания химического потребления кислорода

Анализируя данные, представленные в таблице 11 и на рисунках 12, 13 можно отметить, что пробы сточной воды ванн 1(100% расход бактериальной суспензии от объема рабочей ванны) и 5 (типовая методика) характеризуются максимальным содержанием взвешенных веществ 480 мг/дм³ и 616 мг/дм³ соответственно и максимальным химическим потреблением кислорода 8200 мгО₂/дм³ и 13120 мгО₂/дм³ соответственно. При рассмотрении динамики изменения содержания взвешенных веществ и химического потребления кислорода у проб сточной воды ванн 1-4, содержащих бактериальную суспензию с разными концентрациями видно, что происходит уменьшение данных показателей с уменьшением концентрации бактериальной суспензии. Снижение показаний ХПК связано с микробной деструкцией органических веществ в исследуемых сточных водах, а увеличение содержания взвешенных веществ в пробах сточной воды указывает на максимальное удаление минеральных примесей.

Следует отметить, что сточные воды в составах 1-4 характеризуются отсутствием СПАВ и такого контаминанта, как формальдегид, наличие которого в сточных водах крайне нежелательно. Наиболее оптимальным вариантом проведения процесса обезжиривания меховой овчины с применением микроорганизмов является состав 1 с расходом бактериальной суспензии 100% от объема рабочей ванны.

В результате проведенной работы была разработана схема биотехнологического обезжиривания консорциумом микробных продуцентов, представленная на рисунке 14.



Рисунок 14 - Схема биотехнологического обезжиривания

4 Экономическая часть. Расчет экономической эффективности экобиотехнологического процесса обезжиривания меховой овчины

В настоящее время сложная экологическая обстановка и рыночные отношения предъявляют предприятиям легкой промышленности ряд новых требований: предприятия должны выпускать конкурентоспособную продукцию, удовлетворяющую требованиям потребителя, не оказывая при этом пагубного техногенного воздействия на экосистему.

Предприятия меховой и шубной промышленности занимают одно из первых мест в числе загрязнителей окружающей среды. На всех этапах выделки овчин образуются высокотоксичные воды, содержащие такие контаминанты, как синтетические поверхностные вещества, формальдегид, жировые вещества, минеральные кислоты и соли. В связи с этим широко проводятся научно-исследовательские работы по снижению токсичности отработанных вод после проведения различных процессов в технологическом цикле.

В данной работе предложен метод проведения процесса обезжиривания меховой овчины ферментным препаратом высокой липолитической активности, продуцируемым прокариотическими организмами. Проведение обезжиривания по указанному методу позволяет получить полуфабрикат, удовлетворяющий требованиям ГОСТа и значительно снизить токсичность образуемых сточных вод.

Экономическая эффективность данного процесса достигается за счет снижения затрат на химматериалы, транспортно-заготовительные расходы и прочие затраты.

На первом этапе были рассчитаны затраты на воду и химматериалы согласно формулы (9):

С = V?Ц, (9)

где С - затраты на воду, руб;

V - расход материала на 1000 дм²;

Ц - цена за единицу материала, руб

Результаты расчета затрат на воду и химические материалы представлены в таблице 12. Расчеты были произведены на калькуляционную единицу, величина которой для меховой овчины составляет 1000 дм².

Таблица 12 - Затраты на воду и химматериалы на калькуляционную единицу

Наименование	Единица измерения	Расход на 1000 дм2	Цена за единицу, руб	Затраты, руб
		Типовой вариант	Новый вариант		Типовой вариант	Новый вариант
СПАВ	кг	1,890	0,378	100,00	189,00	-
Формалин	дм3	0,189	-	31,00	5,86	-
Карбонат натрия	кг	0,189	-	30,00	5,67	-
Вода	м3	0,378	0,378	6,21	2,35	2,350
Калий фосфорнокислый 2-замещенный	кг	-	0,567	156,00	-	88,452
Кальций хлористый	кг	-	0,378	52,00	-	19,656
Аммоний фосфорнокислый 1-замещенный	кг	-	0,567	91,00	-	51,597
Магний сернокислый	кг	-	0,378	38,00	-	14,364
Нерпичий жир	кг	-	0,378	50,00	-	18,900
Итого:					202,88	195,319

В представленной таблице показано, что опытный вариант проведения процесса обезжиривания при помощи микробных продуцентов значительно позволяет сократить расходы на химматериалы благодаря исключению из технологического процесса формальдегида, карбоната натрия и СПАВ. Транспортно заготовительные расходы составляют 7% от стоимости химматериалов и составляют для типового варианта - 14,2 руб, для нового варианта -13,67 руб.

Прочие затраты составляют 10-15% от суммы предыдущих изменяющихся статей затрат, таким образом, для типового варианта данная величина составила - 30,43 руб., для нового - 29,3 руб.

Изменяющиеся статьи затрат представлены в таблице 13.

Таблица 13 - Изменяющиеся статьи затрат на 1000 дм² готовой продукции

Статьи затрат	Типовой способ обработки	Предлагаемый способ обработки
Стоимость химматериалов	202,880	195,319
Транспортно-заготовительные расходы	14,200	13,670
Прочие затраты	30,430	29,300
Общий итог, руб:	247,510	238,289

Из таблицы 13 видно, что экономическая эффективность процесса обезжиривания меховой овчины с использованием бактериальной суспензии достигается за счет снижения затрат на химматериалы с 202,88 до 195,319 руб; на транспортно-заготовительные расходы с 14,2 до 13,67 руб; на прочие затраты с 30,43 до 29,3 руб. Общий итог изменяющихся статей затрат снижается с 247,51 рублей (типовой вариант) до 238,289 руб - при использовании предлагаемой методики проведения процесса обезжиривания (9,221 руб.)

При использовании данного метода остальные статьи затрат, к которым относятся затраты на основную и дополнительную заработную плату, на амортизацию зданий и оборудования и др., остаются неизменными, что обусловлено одинаковыми параметрами проведения данного процесса по разным технологиям - в обоих случаях процесс обезжиривания проводится окуночным методом с продолжительностью - 45 минут.

Годовой экономический эффект рассчитывается по формуле (10):

Э = , (10)

где Э - годовой экономический эффект, руб;

С₁ - сумма статей затрат для опытной технологии, руб;

С - сумма статей затрат по типовой методике, руб;

М_з - мощность предприятия, дм²/год.

При мощности завода 20 млн.кв.дм. составит 184420 руб, а на 1000 дм² - 9,22 рублей.

Таким образом, был произведен расчет экономической эффективности процесса, который составил 9,22 рублей на 1000 дм². Следовательно, применение микроорганизмов-деструкторов жировых веществ при проведении процесса обезжиривания позволит не только снизить токсичность образуемых сточных вод и получить полуфабрикат, удовлетворяющий требованиям ГОСТа, но и значительно сократить затраты на данном этапе выделки меховой овчины.

5 Безопасность жизнедеятельности

Проблема обеспечения безопасности человека особенно проявляется на предприятиях где зоны формирования различных опасных и вредных факторов практически пронизывают всю производственную среду, в которой осуществляется трудовая деятельность персонала. В тоже время проблемы обеспечения безопасности рабочих на меховых предприятиях можно условно разделить на проблемы, характерные для любого объекта хозяйственной деятельности, и проблемы связанные со спецификой технологических процессов, организации производства и дислокации предприятия.

Основной задачей безопасности жизнедеятельности является систематический контроль за проведением мероприятий по созданию здоровых условий труда, контроль за соблюдением руководителями подразделений законов, приказов по вопросам охраны труда, а также требований, правил, норм и инструкций по технике безопасности, контроль за обеспечением рабочих средствами индивидуальной защиты и предохранительными приспособлениями.

Техника безопасности представляет собою комплекс методов, технических средств и приемов работы, полученных в результате изучения, анализа и разработок, осуществление которых дает возможность создать безопасные условия труда.

Необходимым условием успешной борьбы с производственным травматизмом, профессиональными отравлениями и заболеваниями на предприятии и создания безопасных условий труда на нем является инструктаж и обучение рабочего правильным и безопасным методам работы на отведенном ему участке или оборудовании. Все без исключения рабочие должны хорошо знать и выполнять правила и инструкции по технике безопасности и производственной санитарии.

В производственных условиях на организм человека воздействует ряд факторов, оказывающих вредное влияние на его здоровье. Эти факторы называются профессиональными вредностями. Они могут быть вызваны непосредственно технологическими процессами, некоторыми свойствами сырья или вспомогательных материалов, режимом труда и обстановкой труда.

Профессиональные вредности могут вызвать специфические заболевания (хронические и острые), если работающий будет постоянно и длительное время подвергаться их воздействию. В результате могут прогрессировать болезни, не связанные с его работой на производстве, ухудшаться общее состояние и все вместе взятое снизить сопротивляемость его организма внешним воздействиям, что ведет к понижению его трудоспособности, а иногда к частичной и даже полной ее потере.

Для каждого производства характерны свои профессиональные вредности, обусловленные характером производственных процессов.

В условиях кожевенно-мехового производства они могут быть вызваны повышенными температурой и влажностью окружающего воздуха, выделением вредных газов и паров, некоторыми свойствами применяемых материалов (например, хромовых солей), образованием пыли и т.п. [54].

Помещение химических лабораторий по своему устройству, оснащению, оборудованию и планировке должны отвечать требованиям строительных норм и правил (СНиП), санитарных норм проектирования промышленных предприятий (СНиП 247-1), указания по строительному проектированию предприятия, зданий сооружений - химической промышленности (СН 119-70).

Учебные и научные лаборатории, предназначенные для работы с химическими материалами, должны иметь энергоснабжение (переменный, постоянный ток), подводку холодной и горячей воды, газа. Оборудование должно быть заземлено.

Категории помещений лабораторий по взрывной, взрывоопасной и пожарной опасности и степени огнеопасности должны приниматься в соответствии с СНиП 11-М.2-72 и СНиП 11-А.5-70. Здания лабораторий должны быть не ниже второй степени огнестойкости.

Стены, потолки и поверхности конструкции помещений, в которых работают с ядовитыми или агрессивными веществами, должны быть облицованы материалами, предотвращающими сорбцию паров, веществ и допускающими легкую их чистку, дегазацию и мытье.

Для работы с вредными легко летучими веществами лаборатории оборудуют вытяжными шкафами с верхним и нижним отсосом.

Для тушения возможных загорании и пожаров лаборатории должны быть оснащены необходимыми средствами пожаротушения.

Химическая лаборатория имеет специфические особенности условий труда, связанные с использованием вредных, пожаро- и взрывоопасных веществ. Эффективная работа химической лаборатории возможна лишь при условии полной безопасности ее сотрудников [55].

Мероприятия по обеспечению безопасности проведения учебных занятий и труда с вредными веществами должны предусматривать замену вредных веществ на менее вредные; сухих способов переработки пылящих материалов мокрыми; исключение образования, выделения токсичных веществ, пыли; создание замкнутой, безотходной технологии; обеспечение герметичности и прочности используемого оборудования; создание систем улавливания, очистки, нейтрализации выбросов химических веществ; включение токсикологических характеристик вредных химических веществ в технологические регламенты, описания лабораторных работ, паспорта помещений [56].

К работе в лаборатории допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие инструктаж и обучение безопасным методам работы. Ежеквартально должны проводиться повторные инструктажи. Сотрудники лаборатории обязаны знать свойства имеющихся в лаборатории химических реактивов, технических продуктов, продуктов реакции и синтезируемых веществ, поступающих в лабораторию для анализа, особенно их токсичность, огнеопасность и взрывоопасность; опасные моменты при проведении работ в лаборатории и способы их предупреждения; профессиональные вредности данных работ и методы борьбы с ними, меры первой (до врачебной) помощи при отравлениях, ожогах, поражениях электричеством и прочих несчастных случаев; инструкции по противопожарным мерам, освоить противопожарный инвентарь и правила пользования им. Ознакомление с инструкцией по технике безопасности сотрудников должно подтверждаться личными подписями инструктируемого и проводившего инструктаж в журнале инструкций по технике безопасности, имеющимися в лаборатории.

Работника нарушившего правила и инструктаж по технике безопасности, подвергают в обязательном порядке внеочередному инструктажу - проверке знаний независимо от административных мер, принятых по отношению к нарушителю [57].

Помещения, где используются химические вещества, запрещается размещать в жилых домах и общежитиях [58].

Пожары при нагревании, прокаливании, высушивании и других работах могут произойти: от неисправности нагревательных приборов, электрических проводов, при несоблюдении мер предосторожности.

При проведении нагревания под нагревательный прибор обязательно нужно класть толстый лист асбеста и стараться вести нагревание не на деревянном столе. Иногда рекомендуется подкладывать под нагревательный прибор лист железа. Конечно, во многих случаях это помогает, но, вообще говоря, это плохая мера предосторожности, так как если железный лист сильно нагреется, то дерево под ним начинает тлеть. Поэтому необходимо применять тепловую изоляцию из негорючего материала с низкой теплопроводностью. Наилучшей изоляцией, доступной в лаборатории, является асбест.

Особой осторожности требует нагревание огнеопасных веществ, таких как диэтиловый эфир и спирт, так как пары могут легко загореться, если при работе с этими веществами пользоваться горелками всех видов и электроплитками. Поэтому все операции, связанные, а нагреванием, следует проводить на предварительно нагретой водяной бане с потушенной горелкой. При работе с эфиром нужно всегда иметь под рукой листовой асбест, песок, войлок и т.п.

Если бутыль или другой сосуд с огнеопасным веществом разобьется, то прежде чем собирать осколки, разлитую жидкость следует засыпать песком. После этого осторожно собирают осколки стекла и сгребают песок, пропитанный пролитой жидкостью, на деревянную лопатку или фанеру. Применять железную лопату нельзя, так как при этом возможно образование искры от трения по каменному, цементному или плиточному полу. Ввиду того, что около жидкости всегда будет взрывоопасная концентрация паров, искра может вызвать их воспламенение. При сгребании веником или щеткой стеклянных осколков с каменного пола может также возникнуть статический электрический заряд с образованием искры, что неизбежно приведет к взрыву и воспламенению огнеопасной жидкости, разлитой на полу [59].

Способ тушения пожара зависит от причины, обусловившей его возникновение, так и от характера горячего объекта. Если в лаборатории возник пожар и есть угроза его распространения, то, пользуясь имеющимися под руками средствами тушения, одновременно нужно вызвать и местную пожарную охрану.

Если загорелись деревянные предметы, пожар нужно тушить водой, песком и с помощью огнетушителя.

Если горит нерастворимое в воде вещество, например диэтиловый эфир, то нельзя применять для тушения воду, потому что пожар не только не будет ликвидирован, но даже может усилиться. Многие огнеопасные вещества легче воды и при соприкосновении с ней образуют горячую пленку. Чем больше будет воды, тем больше по площади будет горящая пленка и тем опаснее пожар.

Нерастворимые в воде органические вещества следует тушить песком или же накрыванием асбестом или кошмой. Нужно именно накрывать ими очаг пожара, а не набрасывать, чтобы горящие брызги не разлетались в стороны.

Если горящее вещество растворимо в воде, например спирт, его можно гасить водой.

Во всех случаях весьма пригодным средством тушения является четыреххлористый углерод. При соприкосновении с огнем он образует тяжелые пары, обволакивающие горящее место; доступ воздуха уменьшается и горение прекращается.

Для тушения пожаров в лаборатории можно применять также специальные солевые растворы, которые следует иметь в запасе в особых бутылях, установленных на определенном месте, или в больших ампулах, которые бросают в пламя на горящий предмет так, чтобы ампула разбилась. Хорошо действует насыщенный раствор углекислого натрия.

При тушении водой горящих стен, столов и пр. струю воды следует направлять на низ пламени. Если в лаборатории нет пожарного крана, нужно быстро надеть на водопроводный кран резиновую трубку и тушить, как согласно выше.

Когда горит лабораторный стол, одновременно с тушением огня нужно быстро удалить близко стоящие огнеопасные вещества в безопасное место. Никогда не следует иметь около себя и в рабочем лабораторном столе большие запасы огнеопасных веществ, а также хранить их под столами или в рабочем помещении.

Самым необходимым противопожарным средством в лаборатории являются огнетушители; их существует несколько типов, и в зависимости от характера работ в лаборатории следует иметь огнетушители соответствующей системы [60].

В лаборатории организована механическая приточно-вытяжная вентиляция. Рекомендуется делать приток воздуха несколько меньшим, чем отток, для того чтобы исключить возможность проникания газообразных веществ за пределы лаборатории. При определении необходимой подачи вытяжной и приточной вентиляции следует учитывать все вредные факторы, фактически имеющиеся в лаборатории. Вентиляция должна обеспечивать требуемый приток чистого воздуха, удаление загрязнении воздушной среды, поддерживания в лаборатории необходимого микроклимата.

Мощность вентиляции должна быть рассчитана на вещества, имеющих максимальное ПДК (максимальную вредность). При работе с токсичными и вредными веществами мощность приточно-вытяжной вентиляции должна обеспечивать не менее 15- кратный обмен воздуха в час.

Вытяжные шкафы в лабораториях выполняют не металлических конструкций. Остеклять шкафы в лабораториях желательно армированным стеклом. При работе в вытяжном шкафу разрешается открывать окна не более чем на половину проема. Освещение вытяжного шкафа должно быть во взрывобезопасном исполнении, а электропроводку выполняют в соответствии с требованиями к электропроводке во взрывоопасном помещении.

Пол в химической лаборатории целесообразно покрывать линолеумом. При выборе материала облицовки рекомендуется отдавать предпочтение тем, которые имеют гладкую поверхность, плохо сорбируют вредные вещества, не коррозируют, легко очищаются водой или растворителями.

Современная химическая лаборатория должна быть обеспечена централизованной подачей горячей и дистиллированной воды; системой, осуществляющей нагревание (горючий газ, приборы электронагрева); электроэнергией для освещения и работы; системами вентиляции и канализации; аварийной вентиляцией.

В химической лаборатории при проведении физико-химических анализов, исследователи применяют токсичные и вредные вещества: хлориды, кислоты (азотная, серная, соляная, муравьиная), ацетон, спирты и т.п. При хранении легко воспламеняющихся жидкостей (ацетона, спиртов) надо следить за температурой воздуха в хранилище, учитывать, что все эти вещества легко воспламеняются даже от небольшой искры.

Работа в химической лаборатории связанна с непрерывным применением различных реактивов. Поэтому каждая лаборатория имеет их запах. На каждом сосуде, где хранятся химические материалы должны быть наклейки с названием данного препарата и сроком его изготовления.

Работающие в лаборатории должны знать основные свойства применяемых ими реактивов, особенно степень их ядовитости и способности к образованию взрывоопасных смесей с другими реактивами. Большой урон здоровью и тяжелые последствия приносит неумелое обращение с ядовитыми и вредными веществами. Ядовитые вещества могут действовать на организм человека при вдыхании их, при попадании на кожу или внутрь [61].

Химические реакции необходимо выполнять с таким количеством и концентрациями, в такой посуде и приборах и в тех условиях, как это указано в соответствующем разделе методических указаний.

Отбор концентрированной соляной кислоты для приготовления 0,5 н. раствора нужно производить только с помощью всасывающей груши. Все опыты, проводимые с диэтиловым эфиром и спиртом необходимо проводить только в вытяжном шкафу. Во время разливки эфира запрещается иметь в этом помещении открытое пламя: зажженные горелки, спички и т.д. То же относится и к его перегонке и экстрагированию. Для этих целей применяют электрические горелки закрытого типа. Запрещается нагревать жидкость в закрытых сосудах. Если воспламениться спирт или эфир нужно немедленно накрыть пламя войлоком или засыпать пламя песком. Все без исключения реактивы нельзя пробовать на вкус, так как большинство в той или в иной мере ядовиты. Наливая или нагревая реактивы, не наклоняться над сосудом, вследствие возможного разбрызгивания и даже выброса жидкости, а отсюда ожог лица. Нагревая колбы, не следует держать их отверстием к себе или в сторону находящегося рядом товарища.

Перед уходом из лаборатории необходимо убрать за собой рабочее место, проверить выключены ли все нагревательные приборы, электроприборы [62].

Микробиологическая лаборатория предназначена для подготовки и проведения различных микробиологических исследований. Помещения лаборатории должны быть изолированы от других объектов. В ее состав входят: комната для микробиологических исследований (бокс); автоклавная (стерилизационная); моечная, оборудованная для мытья посуды; препараторская, где проводят подготовку лабораторной посуды и хранят питательные среды; материальная комната - для хранения запасов реактивов, посуды, аппаратуры, приборов, хозяйственного инвентаря.

Для проведения посевов, стерильной разливки сред и других работ с соблюдением правил асептики в помещении для исследований устраивают застекленный бокс шлюзом, общей площадью до 5 квадратных метров.

Организация и оборудование микробиологических лабораторий в учебных заведениях должны соответствовать производственным.

Рабочий стол должен быть всегда чистым, а используемые для работы предметы - аккуратно разложены.

При работе, как в производственных, так и в учебных лабораториях необходимо учитывать то, что объектом исследования являются микроорганизмы, которые при неумелом обращении с ними могут вызвать болезни у человека. В связи с этим материалы и культуры микроорганизмов, используемые для учебных занятий, должны рассматриваться как потенциально опасные. Поэтому работающие в лабораториях сотрудники и студенты обязаны знать и соблюдать правила, обеспечивающие предотвращение обсеменения объектов внешней среды микроорганизмами и личную безопасность работающего.

Работать в лаборатории разрешается только в специальной одежде - халате, шапочке или косынке. Причем халат должен быть застегнут на все пуговицы, а волосы убраны под головной убор. Выходить за пределы лаборатории в спецодежде, выносить из лаборатории пробирки с культурами, препараты (мазки) и другие предметы категорически запрещается [63].

В лаборатории запрещается курить, принимать пищу и воду (в том числе и конфеты).

Культуры микроорганизмов, стерильную воду, питательные среды в пробирках, а также бактериологические петли нельзя класть на стол - их необходимо ставить в штативы. Использованные пипетки, предметные и покровные стекла, шпатели, ватные тампоны и прочее помещают в сосуды с дезинфицирующей жидкостью (1%-ный раствор хлорамина и др.). Пинцеты и бактериологические петли, препаровальные иглы, и другие мелкие металлические предметы после соприкосновения с культурой стерилизуют путем прокаливания в пламени горелки и только после этого помещают в штатив или банку. Категорически запрещается оставлять указанные предметы не стерилизованными.

Отработанные культуры микроорганизмов, а также другие загрязненные материалы и предметы по указанию лаборанта складывают в специальные бюксы и затем стерилизуют в автоклавах.

В случаях, когда культура микроорганизмов попадает на стол и другие предметы, необходимо при помощи ватного тампона, смоченного дезраствором, собрать ее, а загрязненное место тщательно обеззаразить дезинфицирующим раствором. При попадании загрязненного культурой материала на кожу, конъюнктиву или в рот принимают экстренные меры к обеззараживанию.

Перед уходом из лаборатории снимают халаты, руки обрабатывают дезинфицирующим раствором и тщательно их моют.

Меры первой доврачебной помощи пострадавшим при работе с химическими веществами

При несчастном случае пострадавшему должна быть оказана первая доврачебная помощь, по необходимости, вызван врач. До прибытия медицинского работника пострадавшему должен быть обеспечен покой, приток свежего воздуха.

При термических ожогах обожженное место следует присыпать бикарбонатом натрия (содой), крахмалом, тальком или сделать примочки из свежеприготовленных 2%-ных растворов соды, перманганата марганца или неразбавленного этилового спирта.

При ожогах химическими веществами, особенно кислотами и щелочами, пораженный участок кожи следует быстро промыть большим количеством воды, после чего на обожженное место наложить примочку: при ожогах кислотой - из 2%-ного раствора соды, при ожогах щелочью - из 1 - 2%-ного раствора уксусной кислоты.

При попадании в глаза брызг кислоты необходимо их промыть обильным количеством воды, а затем 3%-ным раствором соды. При попадании в глаза посторонних предметов, удаление их должен производить только медицинский работник.

При воспламенении одежды необходимо загасить огонь на пострадавшем , набросив на него асбестовое или шерстяное покрывало. Погасив огонь, приступить к оказанию первой помощи.

При порезах рук или других частей тела стеклом необходимо удалить из ранки мелкие осколки, после чего промыть ее 2%-ным раствором перманганата калия или этиловым спиртом, смазать йодной настойкой и забинтовать.

При поражении электрическим током находящемуся в сознании пострадавшему необходимо обеспечить покой и чистый воздух.

При нарушении или прекращении дыхания и сердечной деятельности следует применять искусственное дыхание и непрямой массаж сердца до прибытия скорой медицинской помощи [64].

6 Охрана окружающей среды. Биологическая очистка сточных вод кожевенных и меховых предприятий

В современных условиях природная вода участвует не только в естественном, но и в антропогенном круговороте. В антропогенном цикле вода из природного водоема используется в энергетике, промышленности, сельском хозяйстве, для питьевого водоснабжения, коммунально-бытовых нужд. Значительная часть воды после ее использования возвращается в виде сточных вод. По определению сточные воды - это воды, использованные на бытовые или производственные нужды и получившие при этом дополнительные примеси, изменившие их первоначальных химический состав или физические свойства, а также атмосферные воды, стекающие с территорий промышленных предприятий или сельскохозяйственных угодий [65].

Сточные воды кожевенного и мехового производства представляют собой сложные гетерогенные многокомпонентные системы, относящиеся к группе высококонцентрированных и токсичных. Сточные воды образуются после проведения основных жидкостных процессов: отмока, золение, пикелевание, обезжиривание, дубление, крашение и т.д. В них содержатся химические материалы, как вносимые для проведения технологического процесса, так и образующиеся в результате переработки кожевенно-мехового сырья. Вследствие значительного количества органических веществ сточные воды могут подвергаться загниванию [53].

При обработке пушно-мехового и овчинно-шубного сырья на предприятиях меховой промышленности образуется значительное количество сточных вод, характер которых определяется спецификой технологических процессов, осуществляемых в конкретном производстве. Сточные воды предприятий меховой промышленности содержат большое количество трудноокисляемых органических веществ (шерстный и натуральный жиры, красители различной химической природы, ПАВ), а также токсичные соединения (трех- и шестивалентного хрома) в совокупности с минеральными (в основном серной) и органическими кислотами. Наиболее рациональным способом водоотведения стоков таких предприятий является раздельная схема отведения отмочно-моечных, хромсодержащих и красильных сточных вод, которая позволяет с наименьшими затратами осуществлять их обезвреживание, а также использовать очищенные сточные воды в оборотном водоснабжении предприятия [66].

Для сточных вод отдельных процессов мехового производства рН колеблется в широких пределах: от 3,5 до 8,5, однако общий сток представляет собой нейтральную среду с рН около 6,5.

Содержание загрязнений в сточных водах кожевенно-меховой промышленности столь велико, что в случае поступления последних в нативные водные объекты, может вызвать необратимые процессы, включая полное разрушение сложившейся экосистемы. Для охраны водных объектов используется комплекс мер, включающий классификацию водных источников по назначению, установление стандартов на воду и нормативов на сброс сточных вод.

В целом, состав сточных вод обусловлен видом перерабатываемого сырья. Данные воды имеют высокую концентрацию и большое количество ингредиентов: кусочки мездры, сырья и полуфабрикатов, шерсть, сгустки крови, грязь, синтетические ПАВ, консервирующие вещества, сульфиды, растворенные белки, жиры, соли хрома и алюминия и пр.

На кожевенно-меховых предприятиях, кроме производственных, образуются бытовые и атмосферные сточные воды. С территории предприятий их отводят отдельными сетями. Бытовые сточные воды сбрасываются в городскую канализационную систему, а дождевые и производственные сточные воды сбрасываются в эту систему или водоем после предварительной их очистки на локальных очистных сооружениях. В противном случае, поступление сточных вод в водоем может привести к ряду тяжелых нарушений гидробиологического режима.

Сточные воды кожевенных и меховых предприятий относятся к третьей группе, так как в состав данных вод входят как минеральные, так и органические вещества. К минеральным веществам относятся соли: сульфаты, хлориды, сульфиды, соединения хрома и др. К органическим - синтетические и растительные дубители, продукты распада белков, поверхностно-активные вещества, жиры.

Вследствие значительного количества органических веществ, сточные воды подвержены загниванию [67].

В настоящее время помимо физических и физико-химических методов очистки сточных вод широко применяется биологический метод очистки.

Биологическая очистка сточных вод основана на способности микроорганизмов использовать растворенные и коллоидные органические загрязнения в качестве источника питания в процессах своей жизнедеятельности. Биологическая очистка сточных вод может осуществляться как в естественных условиях (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды), так и в специальных сооружениях (аэротенки, биофильтры). Искусственное культивирование микроорганизмов в специально созданных для них благоприятных внешних условиях (состав питательной среды, избыток растворенного кислорода, температура) резко ускоряет биологическую очистку сточных вод, хотя и требует дополнительных затрат [52].

Предложено еще одно определение биологической очистки. Биологическая очистка сточных вод представляет собой биологическое окисление - широко применяемый на практике метод очистки производственных сточных вод, позволяющий очистить их от многих органических примесей. Процесс этот, по своей сущности, природный, и его характер одинаков для процессов, протекающих в водоеме или очистном сооружении. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов (биоценозом), включающим множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоорганизованных организмов - водорослей, грибов и т. д., связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями (метабиоза, симбиоза и антагонизма). Главенствующая роль в этом сообществе принадлежит бактериям, число которых варьирует от 10 6 до 10 14 клеток на 1 г сухой биологической массы (биомассы). Число родов бактерий может достигать 5 - 10, число видов - нескольких десятков и даже сотен.

Такое разнообразие видов бактерий обусловлено наличием в очищаемой воде органических веществ различных классов. Если же в составе сточных вод присутствует лишь один или несколько близких по составу источников органического углерода, т. е. один или несколько близких гомологов органического соединения, то возможно развитие монокультуры бактерий [45].

Биологический способ очистки сточных вод от жировых веществ

Общие стоки кожевенных и меховых предприятий содержат до 1800-2460 мг/дм³ жиров или жироподобных веществ. В стоках от процессов отмоки и дубления их количество достигает более 4 г/дм³. Отработанные жидкости после обезжиривания, промывки свиного сырья и полуфабриката, а также после золения этого сырья содержат еще больше жира. После обезжиривания свиных шкур карбонатом натрия (15-17 г/дм³) в растворе образуется стойкая жировая эмульсия с содержанием жира 8-10 г/дм³. Значительное количество его содержится также в стоках клееварочных цехов. Так на Могилевском кожевенном заводе в стоках указанного цеха содержание жира достигает 8,3 г/дм³ [52].

В настоящее время помимо физических и физико-химических методов очистки широко применяется биологический метод, основанный на жизнедеятельности микроорганизмов - деструкторов жировых веществ.

С учетом того обстоятельства, что сточные воды, содержащие жировые вещества имеют в основном повышенную температуру, селектировано несколько видов термофильных микроорганизмов, способных разрушать жиры при температуре свыше 50^оС [68]. К таким культурам относятся Acinetobacter species, Rhodococcus species. Эффект очистки при таком способе достигает 100%.

Исследователями из Великобритании предлагается использовать специальное устройство для удаления масел и жиров из сточных вод [69]особенностью такого способа очистки является то, что для деструкции жиров и масел используются специальные культуры микроорганизмов, которые подаются в сточные воды из емкости с содержащей их жидкостью дозатором. Для увеличения эффективности очистки используется эффект флотации: воздух подается в диспергатор на дне.