Mikrobiologie von Metallbearbeitungsflüssigkeiten

Mikroorganismen können als lebende Organismen definiert werden, die nur durch die Verwendung eines Mikroskops zu sehen sind. Die mikrobielle Welt ist sehr vielfältig und besteht aus einzelnen bzw. mehrzelligen Organismen. Von größtem Interesse an Metallbearbeitungsflüssigkeiten sind Bakterien und Pilze.

Bakterien

Bakterien sind eine große Gruppe von Einzelzellorganismen, die typischerweise einige Mikrometer lang sind. Es gibt Tausende von bekannten Arten Bakterien auf der Erde, welche jeden Lebensraum auf dem Planeten besetzen können, was einen großen Anteil an Biomasse des Planeten ausmacht.

Bacteria
Bacteria

Baktieren, die häufig in Metallbearbeitungsflüssigkeiten gefunden werden

  • Pseudomonas oleovorans
  • Pseudomonas aeruginosa
  • Achromobacter sp
  • Escherichia coli
  • Staphylococcus sp
  • Bacillus cereus
  • Clostridium sp
  • Desulfovibrio sp (SRB)

Wie bei allen lebenden Arten hängen Bakterien von einer Energiequelle (Licht, Chemikalien) und einer Kohlenstoffquelle (organische Verbindungen, CO2) für den Stoffwechsel ab. Bakterien benötigen auch Nährstoffe und günstige Bedingungen wie pH-Wert und Temperatur um sich zu proliferieren. Diese Bedingungen hängen von der jeweiligen Art der Bakterien ab;

  • Aerobe bacteria – Benötigen Sauerstoff
  • Anaerobe bacteria – Benötigen keinen Sauerstoff

Anaerobe Bakterien umfassen Sulfat-reduzierende Bakterien (SRB’S), die auf den starken unangenehmen Geruch von “faulen Eiern” zurückzuführen sind. Sie können auch intensive, dunkle Flecken auf Maschinen und Werkstücken verursachen.

Bakterienwachstum & Proliferation

Bacterial growth versus Time

Unter optimalen Bedingungen können sich Bakterien alle 10 bis 20 Minuten teilen und so ein logarithmisches Wachstum erzeugen, bis eine möglichst dauerhafte Bevölkerungsdichte (Biomasse) auftritt.

Bio-Filmbildung

Ein Biofilm wird gebildet, wenn Bakterien an einer Oberfläche anhaften und ungestört bleiben. Ein Polymer wird sezerniert, so dass andere Bakterien und Partikel abgefangen werden und einen Film bilden. Dieser Film enthält eine Mischung von Mikroorganismen, einschließlich aerober und anaerober Bakterien in einer sehr stabilen Umgebung, die sehr schwer zu durchdringen ist.

Pilze, Hefe & Schimmelpilze

Pilze und Schimmelpilze sind im Vergleich zu Bakterien (> 2fach) vielzellig und groß.

Pilzkontamination kann ein Problem sein, da es sowohl Biomasse als auch Toxine produziert. Der Aufbau von Biomasse kann ein besonderes Problem sein, weil es als “Matte“ wächst, die physikalisch entfernt werden muss. Pilze können Mineralien in Wasser einspeisen, wodurch das ideale “Make-up” Wasser für die Metallbearbeitungsflüssigkeit deionisiert ist.

Fungus

Häufige Arten von Hefe & Pilze, die in Metallverarbeitungsflüssigkeiten gefunden werden:

  • Aspergillus sp
  • Acremonium sp
  • Candida albicans
  • Penicillium sp
  • Geotrichum candidum
  • Trichoderma sp

Hefen sind Einzelzellpilze, die sowohl aerob als auch anaerob sein können. Hefen bevorzugen neutrale oder leicht saure pH-Umgebungen.

Biodeterioration von Metallbearbeitungsflüssigkeiten

Eine typische Metallbearbeitungsflüssigkeit kann aus verschiedenen organischen Komponenten wie Fettsäuren, Estern, Tensiden, Schwefel- und Phosphatverbindungen sowie Kontaminationen wie Trampöl bestehen. Alle diese können eine ideale Ernährung für Bakterien bieten, was zu einer signifikanten Auswirkung auf die Flüssigkeitsleistung führt.

Emulsionseigenschaften

Die mikrobielle Aktivität kann die Emulsionseigenschaften entweder durch Erhöhung der Schaumbildung oder durch Aufspaltung der Emulsion aufgrund der Herstellung von organischen Säuren und Bio-Tensiden verändern.

Flüssigkeitsleistung

Mikroorganismen können mit Schmiermittelzusatzstoffen metabolisieren, die dann abgebaut werden und deren Funktionalität dadurch verloren oder reduziert wird.

Korrosionsinhibition

Bakterien können die MWF-Korrosionseigenschaften durch die Erzeugung von organischen Säuren und Enzymen, beeinflussen, wodurch die Metalloberfläche angegriffen werden kann.

Ästhetik – Geruch & Schleim

Das gemeinsame Phänomen des “Montagmorgen Geruch” ist Folge des mikrobiellen Stoffwechsels. Dieser führt zur Erzeugung von organischen Säuren und Aldehyden mit charakteristischen Gerüchen, welche wiederum stärkere Gase wie Schwefelwasserstoff bilden. Diese Gase können sich während eines Abschaltens ansammeln und werden freigesetzt, wenn die Flüssigkeit wieder zirkuliert.

Auswirkungen auf die Gesundheit

Das Risiko für die Gesundheit von Mikroorganismen in Metallverarbeitungsflüssigkeiten umfasst Infektionen, Reaktionen auf Toxine und allergische Reaktionen. Das Risiko kann deutlich erhöht werden, wenn es sich um nicht ordnungsgemäß behandelte Wunden wie Schnitte und Abrieb handelt. Gute persönliche Hygiene und die richtige PPE werden immer empfohlen.

Zustandsüberwachung

Beobachtungen

Maloduren und Schleimrückstände sind ein deutlicher Hinweis auf die mikrobiologische Aktivität. Fremdöle können die Proliferation von Bakterien fördern; jeder Versuch sollte unternommen werden, um Bakterien zu entfernen. Sichtprüfung und Erkennung von unhygienischen Bedingungen wie z.B. Ansammlungen von Flüssigkeiten oder Müll sowie schlechte persönliche Hygiene wird jede Inzidenz von mikrobieller Kontamination verschärfen.

Mikrobiologische Untersuchungen

Der häufigste Weg, um das Vorhandensein mikrobiologischer Kontamination zu testen, besteht darin, eine Probe aus der Flüssigkeit oder Oberfläche zu nehmen und auf einem Trägermedium (Agar) zu untersuchen.

Eine einfache und bequeme Methode ist die Verwendung von vorgefertigten “Dip-Slides”. Diese enthalten Agar auf jeder Seite und je nach Art der Dip-Slide, wird das Wachstum von Bakterien auf der einen Seite (identifiziert durch rote Flecken) oder Pilzen und Hefen auf der anderen Seite gefördert.

bacterial vs fungal growth

Beachten Sie, dass die Bewertung der anaeroben Bakterien aufgrund des Vorhandenseins von Sauerstoff begrenzt ist; Das bedeutet aber nicht, dass sie nicht vorhanden sind.

Interpretation der mikrobiologischen Kontamination

Im Folgenden wird ein Leitfaden dargestellt, in welchem zu erkennen ist, welcher Grad der Kontamination als signifikant angesehen wird und welche Maßnahmen empfohlen werden;

Kontaminationsgrad
CFU = Kolonie-bildende Einheiten pro Gramm oder cm³
<10³ Leichte Verschmutzung
Die Kontamination wird auf niedrigem Niveau gehalten; Flüssigkeit sollte überwacht werden, falls eine weitere Proliferation auftritt
<10⁴ Mod – hohe Verschmutzung
Es wird empfohlen, ein Biozid zuzusetzen, um eine weitere mikrobielle Proliferation zu reduzieren oder zu begrenzen.
<10⁶ Hohe Verschmutzung 
Sofortige Maßnahmen sollten ergriffen werden. Eine Zugabe eines Biozids kann eine weitere Verunreinigung reduzieren, aber auf lange Sicht wird die Entleerung und Reinigung empfohlen.

Um die Geschwindigkeit des Bakterienwachstums zu kontrollieren oder zu reduzieren:

  1. Wählen Sie ein Produkt mit biostabilen Referenzen – Q8 Baroni, Q8 Berlioz und Q8 Brunel.
  2. Sterilisieren Sie Ihr Maschinensystem vor der Installation einer neuen Flüssigkeit.
  3. Stellen Sie sicher, dass korrekte Mischvorgänge eingehalten werden.
  4. Halten Sie die Maschinen so sauber wie möglich, um regelmäßig Chips und Späne zu entfernen.
  5. Entfernen Sie Ölverschmutzungen – Fremdöle.
  6. Pflegen Sie Flüssigkeitskonzentrationen in den empfohlenen Parametern.
Matthew Bloomer

Von unserem Experten Matthew Bloomer

Matthew arbeitet seit 2008 bei Q8Oils und ist Experte für Metallbearbeitungsöle. Als Chemiker ist er zudem auf Biozide und Mikrobiologie spezialisiert.

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