Ультразвук

Ультразвуком называют механические колебания с частотами более 20 000 колебаний в секунду (20 кГц). Колебания такой частоты находятся за пределами слышимости человеком.

УЗ-волны могут распространяться в твердых, жидких и газообразных средах. Они обладают большой механической энергией и вызывают ряд физических, химических и биологических явлений. С помощью УЗ можно вызвать распад высокомолекулярных соединений, коагуляцию белков, инактивацию ферментов и токсинов, разрушать полностью или частично многоклеточные и одноклеточные организмы, в том числе микроорганизмы. Эффективность действия зависит от природы организмов, интенсивности УЗ-энергии¹ и частоты колебаний.

Губительно действует на микроорганизмы УЗ только определенной мощности, ниже которой даже длительное их действие не приводит к летальному (смертельному) эффекту. Происходят лишь те или иные морфологические и физиологические изменения свойств микроорганизмов. УЗ малой мощности ускоряют некоторые физиологические процессы, повышают ферментативную активность, вызывают механическое разделение скоплений клеток; сарцины и стрептококки распадаются при этом на отдельные жизнеспособные клетки. Бактерицидное действие ультразвука начинает проявляться при интенсивности 1,0– 0,5 Вт/см² и частоте колебаний порядка десятков килогерц.

Различные микроорганизмы обладают неодинаковой чувствительностью к воздействию ультразвука; штаммы даже одного вида проявляют разную устойчивость. Бактерии более чувствительны, чем дрожжи, при этом кокковидные формы более стойки, чем палочковидные. Споры бактерий значительно выносливее вегетативных клеток. Дикие дрожжи более рази-стентны, чем культурные (рис. 26).

Эффективность действия УЗ при одной и той же интенсивности и частоте колебаний зависит от продолжительности воздействия, химического состава облучаемой среды, ее вязкости,. рН, температуры. Имеет значение и число бактерий в объекте,

¹ Количество энергии, приходящееся на единицу площади за единицу времени.

Обрабатываемом УЗ: чем их больше, тем продолжительнее должно быть воздействие, чтобы получить стерилизующий эффект.

Природа бактерицидного действия ультразвука в полной мере еще не раскрыта. Основной причиной является, по-видимому, кавитационный¹ эффект. При распространении в жидкости УЗ-волн происходит быстро чередующееся разрежение и сжатие частиц жидкости. При разрежении в среде образуются мельчайшие полые пространства – «пузырьки», заполняющиеся парами окружающей жидкости и газами. При сжатии, в момент захлопывания кавитационных «пузырьков», возникает мощная гидравлическая ударная волна, вызывающая разрушительное действие.

Гибель микроорганизмов зависит, очевидно, не только от механического, но и от электрохимического действия УЗ-энергии. В водной среде происходит ионизация молекул воды и активация растворенного в ней кислорода. При этом образуются вещества, обладающие большой реакционной способностью, которые и обусловливают ряд химических процессов, неблагоприятно действующих на живые организмы.

Благодаря специфическим свойствам УЗ все более широко применяют в различных областях техники и технологии многих отраслей народного хозяйства. Ведутся исследования по применению УЗ-энергии для стерилизации питьевой воды, пищевых продуктов (молока, фруктовых соков, вин), мойки и стерилизации стеклянной тары, трудно очищаемой обычными приемами.