Основныепринципы

Создание различных технических устройств и систем производственной санитарии, обеспечивающих защиту внешней среды и работающего персонала, представляет ■собой специфическую задачу, которая должна отражать особенности микробиологических производств и решать­ся на основе глубокого знания существа процессов, спе­цифичных именно для этих производств.

события. Не могут быть обнаружены единичные БАЧ и современными экспериментальными методами. Пере­численные особенности нужно обязательно учитывать при разработке систем производственной санитарии.

Очевидно, что указанные аппараты и системы дол­жны создаваться на основе определенных принципов, учитывающих в первую очередь особенности микробио­логических производств. Мы уже отмечали, что ни в од­ной из опубликованных работ эти принципы еще окон­чательно не сформулированы, поэтому целесообразно остановиться на них более подробно, чем на деталях создания систем.

По-видимому, выбор-обоснование необходимого ко­личества систем должен базироваться на знании всех возможных источников специфических вредностей и пу­тей их распространения. Изучение именно этих вопро­сов является исходным принципом создания инженер­ных систем производственной санитарии. Таким обра­зом должны быть рассмотрены сточные воды и воздух лабораторных и производственных помещений, потоки от оборудования и др.

Очевидно, проще получить информацию о физико­химических характеристиках каждого потока, в том числе температуре, влажности, реакции среды, относи­тельной плотности, вязкости и др. Затем нужно опреде­лить пути всестороннего изучения количественных и ка­чественных характеристик биологических свойств мате­риальных потоков (количество и концентрацию БАЧ, их фракционно-дисперсный состав, устойчивость к воз­действию внешней среды), а также факторов, характер­ных для работы данной установки и (или) системы, возможный диапазон колебания концентрации БАЧ, мощность первичных источников, снижение концентра­ции по мере прохождения по трубопроводам и различ­ным устройствам технических систем. Указанная выше информация может быть полноценной и достоверной только в том случае, если в лабораториях в большом числе опытов будут получены качественные и количест­венные характеристики процессов инактивации БАЧ под 231

влиянием тех факторов, которые характерны для рабо­ты устройств и систем в условиях промышленного про­изводства. В решении этих вопросов следует отметить исключительную важность не только теоретических ис­следований и практических разработок в области кине­тики инактивации, но и проведение научно-прикладных работ, направленных на создание специфических ме­тодов, обладающих повышенной по сравнению с суще­ствующими методами чувствительностью, поскольку речь должна идти об обнаружении незначительных ко­личеств БАЧ (в некоторых случаях отдельных частиц и клеток). Полученные в лабораторных условиях количе­ственные характеристики поведения популяций БАЧ под действием инактивирующих факторов систем профсани- тарии должны быть положены в основу математических моделей, обеспечивающих эффективное масштабирова­ние процессов инактивации.

Весьма важным является принцип выбора наиболее рационального метода удаления или инактивации БАЧ, •находящихся в материальном потоке.

При выборе метода деконтаминации следует руко­водствоваться не только требуемой эффективностью об­работки. Это условие необходимое, но недостаточное. Должны учитываться и многие технико-экономические показатели. При химическом методе — это доступность 232 деконтаминанта, его стоимость, простота использования в условиях производства, безвредность для персонала,, отсутствие корродирующего воздействия на оборудова­ние и др. При тепловом методе с использованием водя­ного насыщенного пара под давлением следует учиты­вать характеристики подлежащих обработке оборудо­вания, инструментов и др., необходимое количество па­ра на данном производстве, параметры пара, допусти­мую продолжительность обработки и др.

Выбор метода деконтаминации имеет, несомненно,. большое значение. Однако для практики промышленно­го производства не менее важным является и обосно­вание способа реализации принимаемого метода. При: этом должны быть учтены объемы потоков, подлежащих деконтаминации, их распределение по времени суток, зависимость технологического процесса от времени, за­трачиваемого на деконтаминацию того или иного пото­ка.

В условиях микробиологического предприятия воз­можны два способа термической обработки стоков: цик­лический и непрерывный. Выбор одного из них для кон­кретных условий данного цеха или корпуса, а иногда и предприятия в целом должен основываться на тща­тельном технико-экономическом анализе с учетом свойств обрабатываемого потока. По-видимому, при малом количестве стоков, периодически поступающих в сборники, во многих случаях нецелесообразно созда­вать непрерывную установку термической стерилизации. Как показывает накопленный опыт, такая установка необходима и экономически оправдана при большом количестве стоков и непрерывном их генерировании в постоянно действующем лабораторном или производ­ственном корпусе. Из существа процессов деконтами­нации следует, что при выборе режимов нужно учесть и термическую устойчивость БАЧ, содержащихся в сто­ках, а также различные небиологические загрязнения, твердые включения, ПАВ и др. Естественно, что режи­мы термической обработки вегетативных клеток и спор будут существенно отличаться по своей эффективности. Однако при проектировании специалисты должны ори- 235 ©нтироваться на то, что на данном заводе, в принципе, может выпускаться широкий спектр микробиологичес­ких продуктов. Поэтому целесообразно сразу же ори­ентироваться на необходимость инактивации в стоках споровых форм микроорганизмов.

Исключительно важным является принцип обосно­вания состава технической системы, предназначенной для обработки материального потока. При этом должны быть обоснованы все технические устройства, выполняю­щие роль задерживающих или инактивирующих барье­ров на пути потока, несущего БАЧ, от входа потока в систему и до выхода во внешнюю среду. Практическая реализация этого принципа предполагает также выбор- обоснование точек контроля и конкретных КИП, а так­же материала отдельных узлов и элементов, в наиболь­шей степени соответствующего условиям эксплуатации системы.

Следующий принцип касается обоснования количе­ственной характеристики требуемой эффективности каждого барьера по задержке и (или) инактивации БАЧ. Кроме того, этот принцип можно успешно реали­зовать на практике только при условии предваритель­ного получения в лаборатории информации о кинетике инактивации частиц под влиянием факторов техничес­кой системы (температура, время, влажность, pH сре­ды и др.).

При решении задачи по задержке частиц всегда возникает проблема моделирования условий, характер­ных для промышленных технических систем, в соответ­ствующих лабораторных установках. Появляется необ­ходимость создания специфических расчетных методов, которые позволяли бы решать возникающие практичес­кие задачи. Чтобы успешно осуществлять масштабный переход (и для задержки, и для инактивации БАЧ), нужно сформулировать и обосновать критерии количе­ственной характеристики эффективности тех или иных режимов. Например, сформулировать требования к эф­фективности функционирования технических систем в целом по обработке материальных потоков. На совре­менном уровне развития теоретических и эксперимен­тальных исследований количественная формулировка требований является одной из наиболее сложных и наи­менее разработанных проблем при решении вопросов 234

гарантированной защиты внешней среды от специфи­ческих вредностей микробиологических производств. Именно поэтому на практике часто пользуются мето­дом аналогии, создавая новые системы по образу и по­добию тех, которые в течение многих лет обеспечивали защиту персонала и внешней среды.

В микробиологии все большее место по праву зани­мает принцип разделения помещений по уровню их за­грязненности продуктами производства [103, 114, 144,- 153]. На практике этот принцип осуществляется в виде не только планировочных решений, предусматривающих создание чистых и грязных зон (число последних опре­деляют, как правило, в зависимости от особенностей данного производства и свойств продуктов), но и тех­нологических решений, связанных с выбором и разме­щением оборудования [152].

Например, в США создан стандарт, с помощью которого по­мещения по чистоте классифицируются в зависимости от содержа­ния в воздухе частиц размером 0,5 мкм или больше в 1 фут®' (0,028 м³) воздуха. Наиболее жесткие требования к чистоте предъ­являет класс 100, допускающий максимальную концентрацию, равг ную 100 частицам; класс 10 000—до 10 000 частиц и т. д. Следует отметить, что эти требования относятся к любому элементарному объему воздуха, отобранному в любой момент времени в контроли­руемой зоне, а не к среднему значению. Такой подход к классифи­кации принят многими американскими и европейскими фирмами — изготовителями оборудования для чистых помещений [103].

Учитывая особенности решаемой нами задачи, соче­тание строительных элементов и конструкций можи» рассматривать в качестве специфической системы, так­же решающей задачу по защите персонала и окружаю­щей среды.

Одним из важных и широко применяемых на прак­тике является принцип локализации специфических вредностей. Для этого создают разнообразные бокси­рующие устройства, применяют их различные сочетания в зависимости от особенностей источника, генерирующе­го загрязнения или являющегося потенциальным их ге­нератором [152, 153]. Для практики микробиологичес­ких производств необходимы принцип правильной реа­лизации системы, монтаж в строгом соответствии с обо­снованными и зафиксированными в проекте технически­ми условиями и проверка работоспособности в период комплексного опробования при проектных нагрузках.

Последнее требование очень важное, поскольку его вы­полнение позволяет получать достоверную информацию ■о действительной работоспособности систем производ­ственной санитарии в реально ожидаемых условиях производства. В последние годы сделаны первые попыт­ки представить в обобщенном виде требования к чис­тым и. асептическим зонам (качество отделки внутрен­них поверхностей, спуск воды, доступ в помещения воз­духа высококачественного состава, защитная одежда персонала) [103].

При эксплуатации обсуждаемых технических систем необходимо обеспечивать требуемую эффективность об­работки в течение всего времени поступления в систе­мы материальных потоков, несущих специфические вредности. Такая эффективность может достигаться только в том случае, если, с одной стороны, в научно- исследовательских лабораториях обоснованы надежные режимы обработки материальных потоков, а с другой, указанные системы в реальных условиях эксплуатации воспроизводят эти режимы с требуемой точностью. На­пример, при термической обработке стоков наиболее важно обеспечить обоснованные в экспериментах зна­чения температурно-временного фактора — поддержа­ние температуры с точностью, обеспечивающей дости­жение в каждом элементарном объеме жидкости тре­буемого интегрального теплового эффекта. Это указы­вает на необходимость обоснованного выбора гидроди­намических и тепловых характеристик систем обработ­ки, а также параметров КИП.

Практическое выполнение этого принципа предпола­гает, что уже известны количественные характеристики эффективности каждого режима, а их достоверность подтверждена экспериментально и сомнений не вызы­вает. Поэтому следующий принцип, который должен не­укоснительно соблюдаться на практике, — это непрерыв­ный автоматический контроль за теми параметрами и показателями, которые обеспечивают требуемую по рас­чету эффективность режимов. Следует отметить особую роль КИП в тех системах и технических устройствах, которые являются последними барьерами обработки по­токов перед их поступлением во внешнюю среду.

Наконец, отметим принцип обеспечения надежности технических систем производственной санитарии, а так- 236

же их отдельных элементов и узлов. По некоторый? объ­ективным причинам требования к надежности на совре­менном этапе развития микробиологической промыш­ленности должны формулироваться с определенным за­пасом. Одна из причин — отсутствие приемлемых для промышленного производства методов обнаружения единичных БАЧ, которые неизбежно будут появляться в материальных потоках при отказе тех или иных узлов и элементов инженерных систем защиты внешней среды.

В заключении данного раздела назовем устройства и системы, служащие для обработки материальных по­токов.

Технологический воздух, удаляемый из аппаратов .микробиологических производств, может обрабатывать­ся .в нескольких системах, каждая из которых соответ­ствует определенному потоку. К ним относятся систе­мы: транспортного вакуума, предназначенные для со­здания разрежения в аппаратах; транспортировки и удаления сжатого воздуха, обеспечивающие аэрацию культуральной жидкости и передавливание жидкостей из аппаратов, различных воздушек, служащих для уда­ления и обработки воздуха, вытесняемого из заполняе­мых продуктами или полупродуктами аппаратов. Та­ким образом, понятие «технологический воздух» на практике требует создания нескольких технических си­стем, включающих аппараты, коммуникации, запорную и регулирующую арматуру и КИП.

Для обработки перед сбросом во внешнюю среду такого материального потока, как воздух лабораторных и производственных помещений, создают специфические системы вентиляции, обеспечивающие наряду с сани­тарно-гигиеническими условиями и такие условия, ко­торые связаны с деконтаминацией поступающего в по­мещения и удаляемого воздуха {114].

Система канализирования стоков, собираемых из различных помещений и от аппаратов, является одной из наиболее сложных. Число подсистем, по которым транспортируются стоки, зависит от реальных характе­ристик этих стоков в условиях производства. При опре­делении числа подсистем нужно {учитывать не только отличия по обсемененности, но и физико-химические ха­рактеристики, а также особенности помещений и аппа­ратов, из которых эти стоки удаляются. Например, 237

стоки, собираемые из лабораторных помещений, имеют обсемененность, очень отличающуюся от таковой для стоков отделения концентрирования микробных суспен­зий. Стоки, удаляемые после термической стерилизации аппаратов, характеризуются повышенными температу­рой и давлением, а стоки после профилактической об­работки помещений поступают в приемники самоте­ком, как правило, при комнатной температуре, но зато содержат определенные концентрации веществ-деконта- минантов.

При использовании на производствах различных се­параторов для концентрирования и осветления культу­ральных жидкостей фугат содержит значительное ко­личество БАЧ, а в материальной линии поддерживается избыточное давление. Перечень примеров можно рас­ширить, однако с позиций рассматриваемой нами зада­чи необходимо поставить вопрос о создании таких си­стем, в которые собирались бы стоки с однородными характеристиками и которые исключали бы возмож­ность распространения загрязнений по помещениям раз­личной степени чистоты. Совершенно необходимым пред­ставляется, например, разделение самотечных и напор­ных стоков. Однако при анализе стоков любого микро­биологического производства можно установить, что такое разделение будет лишь первым необходимым эта­пом, далеко не исчерпывающим весь набор систем, пред­назначенных для транспортировки стоков от мест их генерации до сборных емкостей.

Практика показывает, что и при передаче различных предметов на границах между чистыми и грязными по­мещениями невозможно обойтись использованием пе­редаточных устройств только одной конструкции, рабо­тающих по единому принципу. Необходимость создания набора таких устройств вытекает из разнохарактерности передаваемых предметов, их существенного различия по приемлемости и допустимости использования того или иного метода, способа и режима деконтаминации. Например, передаточные автоклавы, эффективность ра­боты которых основана на термическом воздействии на передаваемые предметы, могут с успехом применяться для передачи различной посуды и металлической тары. Однако они непригодны для передачи на анализ уст­ройств с пробами биологически активных веществ. Че- 238

\

\

рез такие автоклавы невозможно передаватьКИП и ■точные инструменты. Поэтому исследователи и практи­ки стремятся к созданию разнообразных передаточных устройств, обеспечивающих такие режимы эффективной деконтаминации, при которых исключено повреждение передаваемых предметов и (или) их содержимого.

В качестве своеобразного материального потока можно рассматривать персонал. Известны многочислен­ные попытки комплексного подхода к решению задачи обработки персонала с целью исключения загрязнения как внешней среды, так и соответствующих чистых по­мещений (особенно лабораторий, где готовят исходные посевные материалы) [5, 80, 93, 114]. Известны положи­тельные примеры использования гигиенического душа, сменной одежды, направленных потоков воздуха и др.

В литературе фактически отсутствует теоретический анализ комплексной проблемы гарантированной задерж­ки или инактивации БАЧ. В то же время очевидно, что для окружающей среды безразлично, из какого лабора­торного или производственного корпуса поступили вред­ности, приведшие в итоге либо к нарушению сложив­шегося экологического равновесия, либо другим неже­лательным последствиям. С этих позиций любой произ­водственный или лабораторный комплекс микробиоло­гических производств нужно рассматривать как неко­торую сложную систему, включающую большое число материальных потоков — потенциальных носителей спе­цифических вредностей. Такие потоки должны быть с заданной степенью гарантии обработаны, чтобы преду­предить возможный выброс БАЧ в окружающую среду.

12.2.