湿度控制:抑制微生物生长的一种工具

2018/08/02 蒙特集团 浏览:114次

有害微生物的生长一直困扰着许多行业领域,尤其是食品和药品制造商。虽然严格的卫生程序、环境控制和员工意识都有助于控制微生物生长,但湿度控制却是另一种宝贵的潜在对策。

微生物无处不在

不论采取多少措施保持生产空间的洁净度,微生物也会继续顽强抵抗,这是不可避免的事实。虽然并不是所有的微生物都是有害的,但是它们却会污染生产和存储环境,从而获得立足之地。

为了让您切身感受它们存在的范围之广,您知道吗?您现在呼吸的空气中每立方米有1万-100万个真菌孢子。这些孢子可以在没有水分的情况下保持休眠状态,休眠期甚至可以长达数十年。如果可以获得水分和食物来源,孢子便会萌芽并迅速繁殖。它们不需要液态水也能繁殖,只需固体或潮湿的空气中所含的水分即可。不受控制的霉菌滋生会迅速造成产品质量下降,生产区域需要采取全面的清洁措施。例如,据联合国粮食与农业组织(FAO)预计,全球有25%的粮食作物感染了霉菌毒素(霉菌分泌的有毒副产物),每年造成的粮食损失达10亿吨。所以,任何能够控制霉菌和其它微生物滋生的对策都会提高企业的利润,减少应对措施所耗费的时间。

微生物与人类健康

对霉菌敏感的人,患有过敏症、哮喘的人,或免疫系统受损并且居住在潮湿发霉的建筑中的人,更容易出现健康问题,比如因霉菌孢子、其副产物和其它挥发性有机成分造成的炎症和毒性反应。

人类对于霉菌的反应取决于:

  • 敏感性和其它健康状况
  • 空间中存在的霉菌量
  • 霉菌或霉菌副产物的类型
  • 接触时间

最常见的健康问题是过敏反应,严重的过敏反应虽很少见,但仍有可能发生。有些霉菌,比如葡萄穗霉,会产生严重威胁健康的霉菌毒素。接触高浓度的霉菌毒素会导致神经受损,有时甚至会导致死亡。

湿度控制如何消除微生物?

任何生物的生长都离不开水分,但是霉菌不需要液态水也能生长——只要相对湿度达到80%以上即可。

相对湿度对霉菌生长的影响
图1 相对湿度对霉菌生长的影响[1]

一旦相对湿度低于65%,几乎不可能滋生霉菌。如果室内的相对湿度未得到控制,在一天中的不同时间段或者随着季节变化,相对湿度会相应改变,霉菌繁殖的风险也会增加。

一旦形成有利的条件,有些霉菌可以将游离水运输到干燥的区域。另外,霉菌的表面积较大,具有很高的吸湿性。因而它们能直接从空气中滤吸水分子。一旦霉菌在冷壁上滋生,这一过程会进一步增强。

温度对霉菌生长的影响
图2 温度对霉菌生长的影响[1]

降低相对湿度能够显著降低霉菌滋生的可能性,但温度变化的影响却相对较低,尤其是当生产和存储区域的操作工人的首选舒适温度范围是在20℃ / 68℉至25℃ / 77℉时。

之前的数据说明霉菌经过多代繁殖才会显现出一些潜在的问题。各种霉菌的具体特点也各不相同。具体示例请参见图3和图4。

局限曲霉生长速率和萌芽的等值线图
图3 局限曲霉生长速率和萌芽的等值线图[1]

赤曲霉和葡萄穗霉生长速率的等值线图
图4 赤曲霉和葡萄穗霉生长速率的等值线图[1]

虽然图1和图2展示了一般霉菌生长的可能性(最坏情况),但图3和图4却显示,所选的3种霉菌并没有达到这些一般的生长和萌芽水平。因此,使用最坏情况的方法能够确保,如果相对湿度足够低,绝大多数霉菌的生长都会受到抑制。

建筑材料也在霉菌的生长和萌芽期起到重要的作用,一般而言,易潮的材料(比如壁纸、织物)是细菌滋生的良好基质。

外界条件中的微生物

水分对于微生物的生长至关重要,所以要留意生产区域内任何可能产生水分的来源:

  • 从空气/水蒸气中
  • 侵入
  • 建筑湿度
  • 清洗过程
  • 产品和生产工艺
  • 燃烧副产物(燃气供热、发动机)
  • 包装
  • 原材料
  • 生产人员
  • 由于加热和通风不良造成湿度过高
  • 隔热差,尤其是在热桥区
  • 意外事故,比如溢漏
  • 泄漏
  • 极端气候

只要有水分和食物来源,任何地方都会滋生霉菌,而且往往是在难以清洁的位置:

  • 设备、柜子或隔板后面的冷水管
  • 相对湿度达到70%以上或者因过冷形成水珠的空气处理管道系统
  • 装置和存储设备下方
  • 在看不到的地方堆积的污垢、灰尘和废弃物中
  • 天花板中
  • 外墙和门上
  • 窗户周围

一般而言,环境空气或处理后的空气的相对湿度高于50%,就会滋生一定的微生物。冷表面上的冷凝也会促使微生物生长。

霉菌生长相对于相对湿度变化的概率
图5 霉菌生长相对于相对湿度变化的概率[1]

若湿度控制能将相对湿度控制在50%以下,那么所有微生物的生长都会停止生长。相对湿度升高(50%到70%)微生物会缓慢生长,但是也取决于当地环境、所生产的产品、清洁工艺等。只进行温度控制是不够的,因为有些微生物能够在极端温度下存活。应当注意,除湿和正常的空气处理不会去除环境中现有的细菌或孢子——细菌滋生问题将继续存在。使用适当的过滤器将降低空气处理系统中残留的孢子量:

常见室外空气颗粒的粒径
图6 常见室外空气颗粒的粒径。

过滤器类型及其对于滤除不同粒径颗粒的有效性
图7:过滤器类型及其对于滤除不同粒径颗粒的有效性。

冷藏(高于0℃/32℉)

尤其是在2至8℃/35至46℉的温度范围内冷藏时,会遇到微生物滋生的难题。如果没有控制湿度,那么冷藏空间中的相对湿度会超过90%。冷表面会发生冷凝,如果置之不理,会引发其它的问题。比如,在冷藏空间中,照明装置和制冷装置风扇出口附近的顶板以及制冷装置上会形成水珠。这些水珠偶尔会滴下,而水滴可能会把顶板上滋生的任何霉菌、细菌或酵母菌携带至滴落表面上,从而导致交叉污染。庆幸的是,使用湿度控制可以很容易地解决这一问题。

总结

蒙特在湿度控制领域拥有60多年的丰富经验,已经推出了一系列的解决方案,在任何规模的生产或存储设施中,均可通过降低相对湿度抑制微生物的生长。湿度控制是保持无菌和非无菌工作区清洁的另一种有效的常用方法,应当在任何新设施的设计阶段加以考虑。出现任何上述问题的现有设施也可以通过这种方法加以处理,当生产增加、建筑通风或外部环境发生变化,从而导致生产或存储区内会发生湿度变化时,也可以采用湿度控制。

参考文献

  1. Mold Growth Prediction by Computational Simulation

蒙特集团公司简介

瑞典蒙特集团(Munters)是生产空气处理机组设备和气候环境控制系统的品牌厂家,可为农业、工业、商业和实验室实现温湿度控制、通风换气、超低排放和环境监控,适用畜牧养殖、温室种植、食品饮料、制药工程、建筑厂房和数据中心等行业。特色空调系统有:工业转轮除湿机、湿帘风机和降温水帘等工业空气加湿器、数据中心机房冷却系统、VOCs沸石浓缩转轮系统和烟气除雾器。

蒙特集团在瑞典的斯德哥尔摩纳斯达克证券交易所上市,事业部分为空气处理、农业、数据中心和除雾,全球员工3900名,遍布30多个国家地区。1970年代进入中国市场,1995年独资成立蒙特空气处理设备(北京)有限公司,现在北京、上海、广州、武汉、江阴、东莞、香港设有工厂或机构。

蒙特业务联系方式

地址:上海市黄浦区延安东路618号远洋商业中心二期22楼BD座
电话:021 6375 8160
邮箱:marketing@munters.cn
微信公众号:Munters_China,扫码关注
瑞典蒙特集团的官方微信公众号二维码