Çamaşır makinesinin deterjan çekmecesi üzerinde biyofilm oluşumunun engellenmesi çalışmaları

Biyofilm oluşumu endüstride su hatlarında, üretim hatlarında, çeşitli yüzeylerde ve evsel koşullarda uzun yıllardan beri problem oluşturmaktadır. Özellikle gıda gibi insan temasının yüksek olduğu alanlarda oluşan biyofilmler sağlığı tehdit etmektedir. Bu nedenle biyofilm ile mücadele uzun yıllardan beri çalışılan konular arasındadır. Evsel koşullarda birçok alanda mikrobiyal birikim oluşmakta ve biyofilme neden olmaktadır. Özellikle mutfak, banyo gibi yerlerde sürekli nemli kalan alanlar ve yüzeyler biyofilm oluşumu için uygun ortamı oluşturmaktadır. Bunların yanında evsel koşullarda kullanılan buzdolabı, çamaşır makinesi, bulaşık makinesi gibi ürünlerde de kullanım koşullarına bağlı olarak zamanla mikrobiyal oluşumlar görülmektedir. Özellikle günümüzde en çok kullanılan beyaz eşya ürünlerinden biri olan çamaşır makinesi bu konuda en çok sorunla karşılaşılan ürün olmaktadır. Çamaşır makinesi tekstil ürünlerinde oluşan kirliliklerin giderilmesi amacıyla kullanılmaktadır. Tekstil üzerinde çamur, boya gibi fiziksel ve kimyasal kirlerin yanında, mikrobiyolojik kirlilikler de toplanabilmektedir ve bu mikroorganizmalar çoğunlukla insan ve ortam kaynaklı olmaktadır. Evcil hayvanlardan da bazı durumlarda tekstile mikroorganizma geçişinin olduğu bilinmektedir. Bu kirli tekstillerin çamaşır makinesi ile yıkanması sırasında mikroorganizmaların çamaşır makinesine geçişi söz konusudur. Özellikle son yıllarda enerji tasarrufu sağlayan düşük sıcaklıklardaki yıkama programlarının ve ağartıcı içermeyen sıvı deterjanların kullanılmaya başlanmasıyla makineye bulaşan mikroorganizmalar giderilememektedir. Çamaşır makinesi içinin ve deterjan çekmecesi gibi bölümlerinin sürekli nemli kalması mikroorganizmaların çoğalması ve birikim oluşturması için uygun ortamı sağlamaktadır. Çamaşır makinesinin körük, deterjan çekmecesi bölümlerinde oluşan bu birikimler zamanla biyofilm oluşumuna yol açmakta ve ayrıca gözle görülen rahatsız edici kirliliklere neden olmaktadır. Hatta bazı durumlarda makine içinde oluşan mikrobiyal birikimlerden kaynaklı koku oluşumu olmaktadır. Koku oluşumu da çamaşır makinesi için şikayet edilen konular arasındadır. Bu sebeplerden dolayı çamaşır makinesinde oluşan mikrobiyal kirliliklerin giderilmesi ve biyofilm oluşumunun engellenmesi amacıyla yapılan çalışmalar önem kazanmaktadır. Bu tez çalışmasında çamaşır makinesi deterjan çekmecesinde oluşan mikrobiyal birikimler ve bu birikimlerin giderilmesine yönelik yöntemler konu alınmıştır. Bu amaçla öncelikle deterjan çekmecesinde karşılaşılan problemlerin tarifi yapılmıştır. Bunun için müşteri koşulunda kullanılan çamaşır makinelerine ait görsel kirliliği bulunan 5 adet deterjan çekmecesi temin edilmiştir. Deterjan çekmecelerinin ana yıkama ve yumuşatıcı gözlerindeki mikroorganizma seviyeleri belirlenmiştir. Yumuşatıcı gözünün ana yıkama gözüne göre daha kirli olduğu görülmüş ve yumuşatıcı gözündeki Pseudomonas ve toplam canlı mikroorganizma seviyelerinin 106 - 107 kob/mL seviyelerine ulaştığı görülmüştür. Problemin daha iyi anlaşılabilmesi amacıyla kontrollü koşullarda çamaşır makinesinde Günlük 40 °C programında ardışık 20 çevrim yıkama yapılarak deterjan çekmecesi üzerindeki birikim incelenmiştir. Burada toz deterjan ve sıvı deterjan kullanımı iki farklı koşul olarak incelenmiş ve aynı sayıda yıkama sonrasında ikisi arasında mikrobiyal birikim açısından farklılık olup olmadığı incelenmiştir. Testler sonucunda sıvı deterjan kullanımında oluşan mikrobiyal birikimin toz deterjana kıyasla daha yüksek seviyelerde olduğu görülmüştür. Sıvı deterjan kullanımında hem ana yıkama gözünde hem de yumuşatıcı gözündeki Pseudomonas, küf/maya ve toplam canlı türlerinin 106 kob/mL seviyelerine ulaştığı tespit edilmiştir. Toz deterjan kullanımında ise ana yıkama gözünde bu seviyeler 104 kob/mL civarındadır. 20 ardışık yıkama sonrasında deterjan çekmecesinde gözle görülür kirlilik oluşturulamamış, mikrobiyal birikimin olduğu görülmüş ve sıvı deterjanın mikrobiyal birikime daha yatkın olduğu sonucuna varılmıştır. Ayrıca biyofilm oluşum aşamalarının incelenmesi ve biyofilm giderme yöntemlerinin test edilmesinde kullanılması amacıyla laboratuvar koşulunda polipropilen diskler üzerinde biyofilm oluşturma çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Pseudomonas aeruginosa mikroorganizmasının kullanıldığı biyofilm oluşturma çalışmalarında dönen disk biyoreaktörü ve akış hücresi (flowcell) yöntemleri kullanılmış ve çalışma sonunda diskler üzerinde oluşan mikrobiyal birikim seviyesi belirlenmiştir. Akış hücresinde PP diskler üzerinde 107 kob/mL seviyesinde birikim gözlenirken, biyoreaktörde diskler üzerinde 109 kob/mL mikrobiyal birikim oluşturulmuştur. Bu sebeple, mikrobiyal birikim giderme yöntemlerinin giderme etkinliği test edilirken biyoreaktörde biyofilm oluşturulmuş kuponlar kullanılmıştır. Deterjan çekmesinde oluşan mikrobiyal birikim ve biyofilm oluşum aşamaları incelendikten sonra çamaşır makinesi deterjan çekmesi üzerinde oluşan mikrobiyal birikimin giderilmesi ve biyofilm oluşumun engellenmesi amacıyla çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Bunun için öncelikle sıcak su uygulaması ile mikrobiyal birikim giderme çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Beko BK 9121BT Model 9kg / 1200 devir çamaşır makinesi kazan temizleme programında, kazanda 70 °C sıcaklığa ulaşan suyun deterjan çekmecesine yönlendirildiği prototipler oluşturulmuştur. Suyun yönlendirilmesi için ek dağıtıcının bulunmadığı Konsept 1 tasarım, su yönlendirme için ek üçgen dağıtıcının eklendiği Konsept 2 tasarım ve üçgen dağıtıcıya ek olarak ekstra nozüllerin eklendiği Konsept 3 tasarımı mikrobiyal birikim giderme etkinliği açısından incelenmiştir. Bunun için öncelikle mikroorganizmalı çamaşır yükü kullanılarak makinede ardışık yıkamalar yapılmış ve deterjan çekmecesi üzerinde 104 – 106 kob/mL seviyelerinde mikrobiyal birikim oluşturulmuştur. Ardışık yıkamalar sonunda kazan temizleme programı çalıştırılarak 110 dk boyunca kazandaki sıcak su deterjan çekmecesine yönlendirilmiştir. Aynı zamanda biyoreaktörde kuponlar üzerinde 108 – 109 kob/mL seviyelerinde biyofilm oluşturulmuş ve kuponlar deterjan çekmecesine yerleştirilerek kazan temizleme programında sıcak su yönlendirilmiştir. Sıcak su yönlendirme sonucunda üç konseptte de mikrobiyal birikimin ve biyofilmin sıfırlandığı görülmüştür. Fakat test sırasında oluşan tıkanıklık sebebi ile Konsept 1 tasarımından vazgeçilmiştir. Sıcak su yönlendirme sırasında en etkin akış şekli Konsept 2'de elde edilmiştir. Bu sebeple makine üzerine uygulanabilecek en uygun tasarım olduğuna karar verilmiştir. Son olarak deterjan çekmecesinde birikimin önlenmesi amacıyla deterjan çekmecesi hammaddesine katılması için antimikrobiyal katkı çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Deterjan çekmecesi malzemesi olan polipropilen plastik malzemeye antimikrobiyal etkinlik gösteren katkıların plastik enjeksiyon prosesi sırasında eklenmesiyle antimikrobiyal aktivite gösteren deterjan çekmecesi oluşturulması amaçlanmıştır. Bu amaçla deterjan çekmecesinde iyonik sıvıların antimikrobiyal aktivitelerinden faydalanmak için 1-desil-3-metil-imidazolyum klorür [DMIM] iyonik sıvısı temin edilmiştir. Temin edilen iyonik sıvının 1 – 25 mM konsantrasyonlarında çözeltileri hazırlanarak tekstile ve filtre kağıdına emdirilmiş, doğrudan antimikrobiyal etkinliğine bakılmıştır. Sonuçlar değerlendirildiğinde 1-desil-3-metil-imidazolyum klorür [DMIM] iyonik sıvısının doğrudan kullanıldığında 1 mM gibi küçük konsantrasyonlarda dahi antibakteriyel aktivitesinin olduğu fakat antifungal etkinliğinin düşük olduğu görülmüştür. Sonrasında saf su ve etil alkol çözücüleri kullanılarak 25 – 500 mM aralığında farklı konsantrasyonlarda iyonik sıvı çözeltileri hazırlanarak 3M Accurel® XP/MP marka polipropilen köpük maddeye emdirilmiş ve plastik enjeksiyon prosesi ile iyonik sıvı katkılı polipropilen plakalar elde edilmiştir. 300 ve 500 mm iyonik sıvı kullanılarak elde edilen plakalarda antibakteriyel etkinliğe rastlanmış, antifungal etkinlik görülmemiştir. İyonik sıvının PP maddeye katılmasının zor olduğu ve proses sırasında antimikrobiyal etkinliğin kaybolduğu sonucuna varılmıştır. Bu sebeple alternatif antimikrobiyal toz katkıların PP plastik malzeme içindeki antimikrobiyal etkinliği test edilmiştir. Bunun için ticari olarak Life Materials adlı firmadan satın alınan Vanzide ZP katkılı %1 KD-00-2A + %1 CP-00-1A kodlu ve Topane katkılı %1 GF-00-5A + %1 CP-00-1A kodlu toz antimikrobiyal katkılar temin edilmiştir. Toz antimikrobiyal katkılar polipropilen malzemeye enjeksiyon prosesi aşamasında katılarak % 1, % 1.5 ve % 2 katkılı plakalar elde edilmiştir. Elde edilen toz antimikrobiyal katkılı polipropilen plakaların tümünde antimikrobiyal ve antifungal etkinliğin olduğu tespit edilmiştir. Yapılan standart antibakteriyel yüzey testi sonucunda katkılı plakalar üzerindeki Escherichia coli ve Staphylococcus aureus mikroorganizmalarının % 99.9998 oranında giderildiği tespit edilmiştir. Toz katkılar ile hazırlanmış deterjan çekmecesinin antimikrobiyal aktivite ömrünün belirlenmesi amacıyla katkılı PP plakalara % 1 standart deterjanlı çözelti içerisinde 60 °C'de yaşlandırma testi gerçekleştirilmiştir. Yaşlandırma sonrasında % 1.5 ve % 2 katkılı plakalarda başlangıçta görülen antimikrobiyal etkinliğin devam ettiği görülmüştür. Yaşlandırma sonrası plakalara yapılan standart antibakteriyel yüzey testi sonucunda katkılı plakalar üzerindeki Escherichia coli ve Staphylococcus aureus mikroorganizmalarının % 99.99 oranında giderildiği tespit edilmiştir. Sonuç olarak sıcak su uygulamasının mikrobiyal birikim giderme etkinliğinin oldukça iyi olduğu belirlenmiştir. Ayrıca, ticari toz antimikrobiyal katkılar ile elde edilen PP plakaların yaşlandırma öncesi ve sonrasında antibakteriyel ve antifungal aktivite gösterdiği tespit edilmiştir. Bu sebeple deterjan çekmecesinde biyofilm oluşumunun engellenmesi için sıcak su uygulamasının ve antimikrobiyal toz katkıların kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.