کروماتوگرافي گازي (GC)

 

کروماتوگرافي گازي (GC) 

چکيده مقالهكروماتوگرافي گازي يک روش فيزيکي است که براي جداسازي، شناسايي و اندازه‌گيري اجزاي فرار به کار مي‌رود. به عنوان مثال جدا کردن بنزن (نقطه جوش 1/80) از سيلکوهگزان (نقطه جوش 8/80) بوسيله تقطير جزء به جزء غير ممکن است. در صورتي که آنها را در چند دقيقه مي‌توان به کمک کروماتوگرافي گازي جدا نمود و شناسايي کرد. همچنين حدود 200 جزء مختلف نفت خام را به آساني مي‌توان تشخيص داد. اين روش سريع و ساده است و براي تشخيص ناخالصي‌هاي موجود در يک ماده فرار يا مقادير کم مواد ضد آفت در پوست ميوه‌جات و اندازه‌گيري گازها و آلودگي مواد به کار مي رود.

متن مقاله

کروماتوگرافي گازي در سال 1952 به وسيله جيمز و مارتين براي جدا کردن مقادير کم اسيدهاي چرب به کار برده شد. GC يک روش فيزيکي است که براي جداسازي، شناسايي و اندازه‌گيري اجزاي فرار به کار مي‌رود. به عنوان مثال جدا کردن بنزن (نقطه جوش °1/80) از سيلکوهگزان (نقطه جوش °8/80) بوسيله تقطير جزء به جزء غير ممکن است. در صورتي که آنها را در چند دقيقه مي‌توان به کمک کروماتوگرافي گازي جدا نمود و شناسايي کرد. همچنين حدود 200 جزء مختلف نفت خام را به آساني مي‌توان تشخيص داد. اين روش سريع و ساده است و براي تشخيص ناخالصي‌هاي موجود در يک ماده فرار يا مقادير کم مواد ضد آفت در پوست ميوه‌جات و اندازه‌گیري گازها و آلودگي مواد به کار می رود [1].
در کروماتوگرافي گازي، فاز متحرک يک گاز است. فاز ساکن يک مادة جاذب جامد يا مايع پوشش داده شده و يا داراي پيوند با يک جامد بر روي ديواره ستون است. اگر فاز ساکن جامد باشد، روش را کروماتوگرافي گاز- جامد (GSC) و اگر فاز ساکن مايع باشد، روش را کروماتوگرافي گاز- مايع (GLC) مي‌نامند. هر چند هر دو روش در تجزيه به کار مي‌روند ولي GLC بيشتر مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
جدا شدن اجزاي يک نمونه فرار در GLC بر اساس تقسيم آنها بين دو فاز مايع و گاز است. نمونه در فاز متحرک حل شده و فاز ساکن يک مايع ديرجوش است که به صورت لاية نازکي بر روي ذرات يک جامد گسترده شده است. کروماتوگراف گازي از قسمت‌هاي زير تشکيل شده است [1].

شکل 1:نماي ساده يک کروماتوگراف گازي [1]

گاز حامل بايد يک گاز بي‌اثر باشد تا با فاز ساکن، حلال و يا نمونه واکنش ندهد، به همين دليل معمولاَ از نيتروژن يا هليم استفاده مي‌شود. در دماي ثابت، فشار و سرعت جريان گاز به طرف ستون را با تنظيم کنندة فشار و جريان سنج، ثابت نگه مي‌دارند. مقدار µL 1/0-5 از نمونه مايع به وسيله يک سرنگ مخصوص وارد قسمت تزريق نمونه مي‌شود. نمونه‌هاي جامد را بايد در يک حلال فرار مناسب،‌ حل و سپس تزريق نمود. براي نمونه‌هاي گازي بايد حجم‌هاي بيشتري انتخاب شود. نمونه پس از تزريق در نتيجة گرماي حاصل از سيستم الکتريکي تبديل به گاز مي‌شود و با گاز حامل مخلوط شده، به طرف ستون مي‌رود.
فاز ساکن يک مايع ديرجوش مانند روغن پارافين يا روغن سيليکون است که تا حدود 400 مقاوم است و به صورت لايه نازکي روي ذرات جامد گسترده شده است. مايع به کار رفته بايد از نظر شيميايي غير فعال بوده و براي اجزاي نمونه قابليت انحلال مختلفي داشته باشد. علاوه بر ستون‌هاي پر شده مي‌توان از ستون‌هاي مويين به طول حدود cm 10-100 و قطر داخليcm 0/25-0/32 استفاده نمود که داخل آنها از سليت پوشيده شده است و فيلم نازکي از مايع ديرجوش بر روي پوشش سيليسي قرار دارد.
جدا شدن مواد در ستون، نظير فرايند استخراج است. نمونه که در فاز گاز محلول است از بالاي ستون وارد مي‌گردد و اجزاي آن بر حسب ضريب توزيع خود بين دو فاز مايع و گاز تقسيم مي‌شوند. در نتيجه اجزاي موجود در نمونه بر حسب تمايلي که ستون براي نگهداري آنها دارد از يکديگر جدا شده و به وسيله عبور گاز حامل،‌ اجزا جدا مي‌شوند و به ترتيبي که متناسب با عکس تمايل نگهداري ستون براي آنها است، از انتهاي ستون خارج شده، وارد آشکارساز مي‌گردند. در آشکارساز اجزاء جدا شده موجود در گاز حامل مورد شناسايي و اندازه‌گيري قرار مي‌گيرند.
دماي ستون GC را مي‌توان روي دماي خاصي تنظيم کرده و به صورت همدما جداسازي را انجام داد. همچنين در برخي موارد که اجزاي نمونه در ستون به خوبي جدا نمي‌شوند، براي جداسازي بهتر از روش برنامه‌ريزي دمايي استفاده مي‌شود. در اين روش دماي ستون را طبق برنامه‌اي از پيش تعيين شده و با سرعتي مناسب افزايش مي‌دهند تا مواد به تدريج از يکديگر جدا شوند [1].
کاربردها
برخی از کاربردهای مهم کروماتوگرافی گازی(GC) در فناوری نانو عبارتست از:

1- جداسازی و شناسائی برخی از ترکیبات آلی [2]
2-تعیین ساختار ترکیبات آلی در لاستیک [2]
3-آنالیز برخی داروهای نانو ذرات [3]

مراجع:

1- D. A. Skoog, D. M. West Holt, Principle of Instrumental Analysis, Saunders College Publishing, Sixth edition, 1994.
2- E. Vidal, Augusta, E-MRS Spring Meeting 2003 June 10 - 13, 2003.
3- M. Praisler, S. Gosav, J. Van Bocxlaer, A. De Leenheer, and D.L. Massart. Exploratory analysis for the identification of amphetamines using neural networks and GC-FTIR data, The Annals of the University "Dunãrea de Jos", Fascicle II, p. 83-96, ISSN 1221-4531, 2002.

ضميمه1- فهرست GC-MS هاي موجود در ايران

طيف سنجي جرمي–كروماتوگرافي گازي (Mass Spectroscopy and Gas chromatography (GC-MS
رديف	دانشگاه	مدل	نوع عضويت
1	دانشگاه فردوسي مشهد آزمايشگاه مركزي	CH7A	عضو
2	پژوهشگاه صنعت نفت اسپكتروسكوپي	8430 Magnetic	عضو
3	دانشگاه صنعتي شريف شناسايي و اندازه گيري تركيبات	GCHP6890 MSHPSa73 MDS	عضو
4	دانشگاه الزهرا تحقيقات شيمي	GC6390	عضو
5	دانشگاه تربيت معلم تهران آزمايشگاه شيمي-	CP3800GC	عضو
6	دانشگاه شهيد بهشتي پژوهشكده گياهان و مواد اوليه داروئي	Chrow – cord32 bit	عضو
7	دانشگاه علوم پزشكي شهيد بهشتي آززمايشگاه نانو تكنولوژي	-	عضو
8	مؤسسه تحقيقاتي و آموزشي نور(توان)	CP3800	رزرو
9	دانشگاه رازي كرمانشاه آزمايشگاه شيمي تجزيه	-	رزرو
10	دانشگاه تبريز آزمايشگاه دانشكده شيمي	CP3800	رزرو
11	دانشگاه تبريز آزمايشگاه دانشكده شيمي	HP5890	رزرو

ضميمه 2– فهرست مدل هاي مختلف GC

طيف سنجي جرمي–كروماتوگرافي گازي (Mass Spectroscopy and Gas chromatography (GC-MS
رديف	مدل	شرکت	كشور
1	GC-8700	Perkin Elmer	Unite State
2	GC-3400	Varian	Unite State
3	8430 Magnetic	Finnigan mat	Unite State
4	Hp-6890-5973	Hewlett Packard -HP	Unite State
5	Chrom-card 32 bit	Thermo Finnigan	Unite State

 

منبع : www.nanolab.irannano.org

 

 

ساخت نانولوله‌ها از پروتئين موجود در شير

توانايي پروتئين شير، آلفا لاکتالبومين، در خودآرايي و تبديل به نانولوله، صنعت مواد ‏غذايي را با يک ماده جديد و مهم براي ژله و کپسوله کردن روبه‌رو کرده است. ‏در حالي که اين پروتئين تاکنون از سوي شرکت دانمارکي ‏Arla، توليد کننده اول آلفالاکتالبومين، به عنوان ‏يک جزء در فرمولاسيون مواد غذايي کودکان به‌کار برده شده است، قابليت نانولوله شدن آن، باعث شده تا ‏دريچه‌اي نو به کاربردهاي ديگر اين پروتئين باز شود. توليدکنندگان مواد غذايي به طور فزاينده‌اي به سمت ‏فناوري‌هاي کپسوله کردن گرايش پيدا مي‌کنند تا از اين طريق به تغييرات مورد نياز رسيده، ارزش ‏محصولات خود را افزايش دهند. ‏در حالي که بيشتر نگاه‌ها به سمت ميکروکپسوله کردن دوخته شده است، ‏J‏. ‏Graveland‏-‏Bikker، از ‏مرکز تحقيقات صنايع غذايي ‏NIZO‏ ، معتقد است خواص ويژه آلفا- لاکتالبومين موجود در پروتئين شير، ‏در نانوکپسوله کردن نقش کليدي دارد. تحت شرايط مناسب، آلفا لاکتالبومين به وسيله آنزيم پروتئاز آزاد ‏شده از باسيل ‏licheneiformls، مي‌تواند به‌صورت جزئي هيدروليز شود. با قرار دادن اين پروتئين ‏هيدروليز شده در معرض يون‌هاي کلسيم تشکيل نانولوله‌هاي خطي امکان‌پذير مي‌گردد. ‏اين نانولوله‌ها که گفته مي‌شود تنها نانولوله‌هاي پروتئيني غذايي هستند پايداري خوبي دارند و در شرايط ‏پاستوريزه شدن هم مقاومت مي‌کنند (72 درجه سانتي‌گراد در 40 ثانيه) و هم تصفيه‌سازي سرد و خشک را ‏تحمل مي‌کنند. ‏‏ ‏Bikker‏ گفت:"ويژگي خاص نانولوله‌هاي آلفالاکتالبومين حفره‌هاي آنهاست، زيرا اين حفره‌ها، آنها را ‏قادر مي‌سازد تا به عنوان يک حامل عمل کرده، مولکول موادي مانند ويتامين‌ها و آنزيم‌ها را با خود کپسوله ‏و از آنها محافظت مي‌کند". ‏پروفسور ‏de‏ ‏kruif، از ديگر محققان اين گروه، گفت: کاربرد بسيار جالب نانولوله‌ها، استفاده از آنها به ‏عنوان حامل دارو و کپسوله‌کنندگي آن است. اندازه حفره لوله در حدود 7/8 نانومتر بوده، در نتيجه ‏مولکول‌ها وارد آن مي‌شوند، سپس انتهاي آن مسدود مي‌شود. نانولوله‌هاي آلفا لاکتالبومين، با دهانه‌اي به ‏قطر هشت نانومتر مي‌توانند به دو صورت انتها بسته و باز تشکيل شوند. تحقيقات اخير نشان مي‌دهد ‏کپسول‌هاي ليپيدي مي‌توانند مانند لوله‌ها به کار برده شوند. ‏خود پروتئين در صورت غني‌سازي با يون کلسيم ارزش غذايي بالايي پيدا مي‌کند و يک منبع غني ‏آمينواسيد مي‌‌شود. آمينواسيد ‏L‏- ‏tryptophan‏. به مقدار زيادي در صنعت توليد غذايي حيوانات استفاده ‏مي‌شود و در عين حال از آن در مصارف غذايي براي انسان مانند غذاهاي تقويتي پزشکي و مکمل‌هاي ‏غذايي نيز استفاده مي‌شود. ‏خواص نانولوله‌ها تنها به کپسوله کردن محدود نمي‌شود، اين مواد پتانسيل بالايي در افزايش ويسکوزيته و ‏ژله‌اي کردن دارند. دانسيته و خطي شدن بالاي آلفالاکتالبومين مي‌تواند باعث ايجاد صنعت تغليظ‌کنندگي ‏متناوب گردد. اين ماده قادر است ژله‌اي شود و با تغيير ‏pH‏ به حالت اسيدي، پيوند‌ها شکسته شده، به حالت ‏اول باز مي‌گردد. ‏نکته جالب توجه ديگر، شفاف بودن ژل تشکيل شده است که مي‌تواند توجه ويژه‌اي را در کاربردهاي ‏صنعت غذا به خود معطوف کند. پروفسور ‏de‏ ‏kvulf‏ گفت: "ما قصد داريم يک تغليظ‌کننده لبني را با ‏ساختار و ترکيب نانولوله‌ها و با شفافيت ژل‌ها بسازيم. اين ماده هم‌اکنون هيچ‌گونه کاربردي در بازار ندارد ‏ولي توجه صنعت مواد غذايي را به خود جلب کرده است". ‏‏
• منبع :

http://www.nutraingredients.com/news

 

منبع ما:

http://www.sanayeghazayi.blogfa.com

تاثیر اینترنت بر صنعت غذا

تاثیر اینترنت بر صنعت غذا  

 

آن چه در زیر می آید، چکیده یکی از مقاله های برگزیده شانزدهمین کنگره منطقه ای علوم و صنایع غذایی است که فروردین ماه امسال در گرگان برگزار شد. به زودی، متن کامل این مقاله، در بخش مقالات فودنا در دسترس خواهد بود.

ورود صنعت غذا به اینترنت را می­توان مهم­ترین پدیده­ی این صنعت در سال­های اخیر دانست. اینترنت سرشار از اطلاعات است؛ تقریباً در همه­ی نقاط جهان در دسترس همگان است و می­توان هر نوع اطلاعاتی را در هر زمینه و با هر زبانی به دست آورد. اینترنت اکنون به طور گسترده برای تبادل اطلاعات مورد استفاده قرار می­گیرد. بسیاری از شرکت­ها وب سایت دارند و عمدتاً در آن به معرفی محصولات خود می­پردازند؛ از این رو تهیه، تامین و معامله­ی محصولاتی نظیر مواد شیمیایی و فرآورده­های غذایی را می­توان از مهم­ترین فعالیت­های خدماتی اینترنت دانست؛ با این همه، در حال حاضر نقشی جزیی را در صنعت ایفا می­نماید و بیشتر به یک وسیله ی ارتباطی تبدیل شده است.

اگر چه آینده ی هیچ صنعت و فعالیتی کاملاً قابل پیش­بینی نیست؛ اما کاربران اینترنت دایماً در حال افزایش­اند و به نظر می­رسد که ادامه­ی حیات شرکت­ها (نظیر شرکت­های فعال در صنعت غذا) منوط به توجه و سرمایه­گذاری در زمینه­ی اینترنت و تجارت الکترونیکی باشد. اینترنت، حقیقتاً در حال جهانی­کردن تولید و ایجاد ارتباط میان فروشنده و خریدار در سراسر جهان در همه­ی زمینه­هاست. تولیدکنندگان در زمینه­ی بهینه­کردن زنجیره­ی تولید و فروش محصولاتشان، رقابت گسترده ای با هم دارند؛ تا آن جا که اگر تولیدکننده­ای به اینترنت به عنوان مهم­ترین استراتژی در تولید و عرضه­ی محصولات توجه نکند؛ از عرصه رقابت کنار زده می­شود.

وب ارتباط گسترده­ای میان تولیدکننده و مصرف­کننده به ­خصوص در زمینه نیازمندی­های مصرف­کننده برقرار می­کند؛ از این رو بسیاری از سایت­های تجاری در جهت حذف دلال­ها و واسطه­ها حرکت می­کنند. در برخی از سایت­ها، نمایش تجاری مجازی ارایه می­شود که ترکیبات غذایی، بسته­بندی، تجهیزات فرآوری و شرکت­های تهیه و تامین آن­ها را نشان می­دهد. در این زمینه بالغ بر 3000 شرکت در سراسر جهان وجود دارد که کاربر (مشتری) می­تواند مشخصات شرکت و محصولات آن­ها را به دست آورده، با مناسب­ترین آن­ها تماس برقرار نماید. تعداد زیادی از شرکت­های فعال در زمینه­ی غذا، محصولات خود را به صورت Online به فروش می­رسانند و یا حداقل یک کاتالوگ معرفی محصولاتشان را بدین طریق در دسترس مصرف­کنندگان و خریداران قرار می­دهند.

اینترنت ممکن است هزینه معاملات را از طریق کم­کردن هزینه­های تجارت، هزینه­های انتقال و جا به جایی و یا هر دو کاهش دهد. هزینه­های تجاری در صورتی کاهش می­یابد که جست­وجو برای خریدار و فروشنده تسهیل گردد. هزینه­های پستی کاهش یابد، گفت­وگو و مذاکره میان خریدار و فروشنده­هایی که به لحاظ جغرافیایی به یکدیگر نزدیک نیستند؛ تسریع و تسهیل گردد و کنترل معاملات به آسانی انجام گیرد. هنگامی که معاملات شامل کالاهایی باشد که قابل تبدیل به سیستم­های دیجیتالی گردد (نظیر پول و اطلاعات)، بیشترین کاهش در هزینه­های تجاری حاصل می­گردد. علاوه بر آن، از آن جا که هزینه­های مکاتبات و ارتباطی در اینترنت مستقل از حجم اطلاعات و مسافت بین فرستنده و گیرنده است. مسافت و فاصله­ی جغرافیایی در انجام جستجو و برقراری مذاکرات اهمیتی ندارد. کاهش هزینه به وسیله تجارت الکترونیکی می­تواند بسیار چشمگیر باشد. به عنوان مثال، شرکتFord  انتظار دارد که هزینه­های خرید را با استفاده از روش جدید، به ازای هر معامله، از 100 دلار به 10 دلار کاهش دهد. گاهی کاهش هزینه­های ناشی از انجام تجارت الکترونیکی به صورت تخفیف قیمت کالا نمود می­یابد.

در گذشته اطلاعات حاصل از تحقیق بر روی غذا، فقط در نشریات و مجلات علمی یافت می­شد که دسترسی به این اطلاعات و داده­ها نیازمند دسترسی به کتابخانه مناسب و کامل بود و دسترسی به نتایج حاصل از برنامه های کنترل توسط دولت­ها، فعالیت­های نظارتی و طرح­های ارزیابی سلامت و ایمنی غذا، حتا مشکل­تر می­نمود. پیدایش و رشد سریع اینترنت به همراه قابلیت دسترسی و بهبود کارایی کامپیوتر شخصی، قابلیت دسترسی به اطلاعات علمی را به طور شگفت انگیزی بهبود بخشیده است. شبکه­های اینترنت مملو از اطلاعات است و هم اکنون، اینترنت به طور گسترده­ای برای تبادل اطلاعات در زمینه­های علمی نظیر یافته­های آزمایشگاهی، برنامه­های تحقیقاتی، کامپیوتر، نرم­افزار و حتا نشریات علمی الکترونیکی مورد استفاده قرار می­گیرد. اینترنت همچنین برای تقویت فعالیت­های علمی گروهی به کار می­رود.

امروزه اطلاعات غذایی موجود، به گروه هایی شامل  مجامع علمی آکادمیک، فرآورده­های غذایی، زنجیره­ی غذایی ( نظیر فرآوری غذا، ایمنی غذا و ...)، تجارت غذا، سازمان­های نظارتی، منابع مرجع (نظیر نشریات، چکیده­های علمی و ...) تقسیم می­شوند. همچنین از طریق وب می­توان درمورد سمینارها و نشست­های بین­المللی در زمینه­های مختلف اطلاع کسب نمود. برخی از سایت­ها اطلاعات جامعی در مورد  ترکیبات غذایی و نیز عوامل سمی غذاها در اختیار قرار می­دهند. در گذشته، استفاده ازتبادل الکترونیکی اطلاعات (EDI) به کمپانی­ها این امکان را می­داد که با یکدیگر تبادل اطلاعات نموده، به سمت تکمیل زنجیره­ی تامین محصولاتشان حرکت نمایند. اما استفاده از  EDIبرای شرکت­های کوچک، به دلیل هزینه­ی بالای آن­ها امکان­پذیر نبود. با ظهور اینترنت شرایط تغییر کرد؛ چرا که اینترنت توانست ارتباطات را از طریق تبادل داده­ها بهتر و اقتصادی­تر از هر زمان دیگری تقویت نماید. پیدایش اینترنت و در دسترس بودن آن، قدرت شرکت­هایی را که ارتباطات الکترونیکی را در انحصار خود داشته­اند و توازن قدرت را به سمت خود مایل کرده بودند، کاهش داده است.

اشتراک اطلاعات و برقراری ارتباط در هر موقع لازم، به وسیله­ی سیستم­هایی که توسط اینترنت فعالیت یافته و پشتیبانی می­شوند، باب جدیدی در روابط میان تولیدکننده و مصرف­کننده بازکرده است.

منبع: فودنا

منبع ما:

http://www.sanayeghazayi.blogfa.com

ربات و تست مزه غذاها

ربات و تست مزه غذاها 

پژوهشگران شرکت ان.ای.سی سیستم فناوری و پژوهشگران دانشگاه «میه» موفق به طراحی و ساخت روباتی شدند که قادر به چشیدن مواد غذایی است و می‌تواند انواع نوشیدنی، پنیر و غذاهای سبک را تشخیص دهد.

به گزارش خبرگزاری فارس، «هیدیو شیمازو» مدیر این پروژه گفت که روبات‌های زیادی از این نوع وجود دارند که قادر به چشیدن مواد غذایی هستند؛ اما این روبات به طور تخصصی قادر به تشخیص نوشیدنی‌های مختلف و کیفیت پنیرهای مختلف است.
در انتهای بازوی دست چپ این روبات طیف­نمای اشعه مادون قرمز وجود دارد که اگر جسمی در مقابل آن قرار گیرد؛ سنسورهای آن فعال می‌شود و با آنالیز نوری که از مواد شیمیایی تابش می‌شود، می‌تواند نوع آن را مشخص کند.
«هیدئو شیماز» در ادامه گفت: «همه­ی غذاها و مواد غذایی مشخصه­ی خاصی دارند، همانند انسان‌ها که هر کدام اثر انگشتشان با هم متفاوت است.»
شیماز در پایان یادآور شد که این روبات زمانی که نوع نوشیدنی را تشخیص می‌دهد، قادر خواهد بود مارک و شرکت سازنده­ی آن را نیز مشخص کند و با استفاده از صدا آن را بیان ‌کند.

منبع ما:

http://www.sanayeghazayi.blogfa.com

نانو در صنایع غذایی

نانو در صنایع غذایی

چكيده : نانوتكنولوژي ياهنر ساخت مواد از اتم ها ، توانايي كپي كردن دقيق اتم ها بصورت منحصربه فرد وقراردادن آنها در جاي دلخواه مي باشد .
نويد نانوتكنولوژي در خصوص كشاورزي وتوليد غذا ، بازگشت 90 % اززمين هاي كشاورزي به وضعيت طبيعي ، ايجادگلخانه هاي داراي عملكرد بالا كه تقريباً 10% از زمين هاي كشاورزي فعلي را در برمي گيرد و جمعيت جهان را تغذيه مي كند واز انقراض ونابودي بيشتر جانوران وگونه هاي گياهي جلوگيري ميكند ودخالت آگاهانه وعالمانه انسان در جهت تسريع روندتكامل گياهان مي باشد .
نانوتكنولوژي علمي جديداست كه مي خواهد مضراتي راكه علوم مصنوعي به عالم فعلي گذاشته از بين برده واز راه طبيعي جهان را به بهشت تبديل كند بطوري كه زندگي را براي تمامي مردم از كوچك تا بزرگ لذت بخش وراحت سازد .
مادرآستانه ورود به جهاني آرماني هستيم، توليد محصولات كشاورزي برمبناي نانوتكنولوژي مثل سيب زميني كه فقط پروتئين هاي موجود درآن بانفوذ براتم هاي گرد وغبار، هوا وآب نمونه هايي مشابه خودرا ايجاد مي كند ، تاسيب زميني شكل گيرد. يا توليد غذا برمبناي نانوتكنولوژي مانند استيك جوجه يا بره نيم پزشده به كمك ملكول هاواتم ها توسط خودمان بدون اينكه حيواني ذبح شود ، همه نمونه هايي از رسيدن به جهان آرماني است . در نتيجه مي توان يك طرح زيبا از پايان دادن به قحطي وگرسنگي ارائه داد كه درآن سياره اي با درختان مو سبزرنگ وزيبا وميوه هاي كشاورزي كه خاك طبيعي وكاملي ندارند ، ترسيم مي شود .
مقدمه: به پيوند اجباري شيمي و مهندسي ، نانوتكنولوژي يا دومين انقلاب صنعتي گفته مي شود. نانوتكنولوژي يا هنر ساخت مواد از اتم ها ،با توليد جديد از محصولاتي كه پاكيزه تر،نيرومندتر ،سبك وزنتر و سالمتر از مواد قبلي است ، همراه مي باشد. نانوتكنولوژي سعي در يكي كردن اكتشافات و پروژه ها از بيوتكنولوژي و مهندسي ژنتيك با شيمي،فيزيك ، الكترونيك و علم مواد دارد. (1)
با استفاده از نانوتكنولوژي هر چيزي مي تواند به شكل هر شي قابل تصور ديگري متصور شود و 92 عنصر جدول تناوبي مي توانند بي نهايت با هم تركيب شوند تا ملكول هاي متفاوتي از ابعاد نانوگرفته تا يك سياره را بسازد . (1)
در سال 1959 ريچارد فينمن تئوري تكنولوژي برتر را ارايه داد در سالهاي آتي با ذكر جزئيات بيشتر اين تئوري،مطالبي توسط اريك دركسلر تحت عنوان موتورهاي آفرينش در سال 1986 و نامحدود ساختن آينده در سال 1991 ارايه گرديد ، وي تنها درجه دكتـري در نانونوتكنولوژي را در همين سال از دانشگاه MIT دريافت نمود . (3)
هدف از انتخاب اين موضوع آگاهي دادن به افراد جامعه در مورد پيشرفت علم در زمينه توليد غذا در عصر نانوتكنولوژي مي باشد،زيرا در آن برهه از زمان به طور نمايي همراه با دقت اتمي، در همان نانو عمومي غذا مي تواند از اتم هاي خام سنتز شود تا به اهداف آلودگي كمتر و پاك كردن اتوماتيك آلودگي موجود دست يابيم و پاياني براي قحطي و گرسنگي داشته باشيم.
تاريخچه پيدايش كشاورزي و انقلاب صنعتي
درحقيقت اگر هر 100 ميليون سال را يك سال در نظر بگيريم كره زمين سياره اي 46 ساله است كه هيچ اطلاعاتي راجع به 7 سال اول آن وجود ندارد ودر مورد سالهاي مياني آن اطلاعات كم و بيش پراكنده و نامطمئني وجود دارد. درسن 42 سالگي گياهان و جنگل ها پديدار شده و شروع به رشد كرده اند،انسان جديد حدود 4 ساعت روي زمين است كه طي همين يك ساعت گذشته كشاورزي را كشف كرده و انقلاب صنعتي فقط يك دقيقه پيش اتفاق افتاد. حال ببينيم كه در اين يك دقيقه انسان چه بلايي بر سر اين كره 46 ساله آورده است.

نانوتكنولوژي چيست؟ نانوتكنولوژي يا هنر ساخت مواد از اتم ها،توانايي كپي كرده دقيق اتم به صورت منحصر به فرد و قرار دادن آنها در جاي دلخواه مي باشد. در حقيقت به پيوند اجباري شيمي و مهندسي شيمي نانوتكنولوژي گفته مي شود. نانوتكنولوژي يا دومين انقلاب صنعتي جهان،رقيب ساير تكنولوژي ها نيست ، بلكه مكمل و پايه آنهاست.اين علم در واقع مهمترين كليد پتانسيل اقتصادي در قرن بيست و يكم به حساب مي آيد. نانوتكنولوژي علمي جديد است ،كه مي خواهد مضراتي راكه علوم مصنوعي در عالم كنوني گذاشته از بين ببرد و از راه طبيعي جهان را تبديل به بهشت كند،به طوري كه زندگي را براي تمام مردم از كوچك تا بزرگ لذت بخش و راحت سازد،با اين علم گرسنگان سير مي شوند و ديگر قحطي از بين مي رود و ما شاهد اتفاقات بسياري كه هم اكنون قادر به تصور آن نيستيم،مي باشيم. نانوتكنولوژي يك رشته جديد نيست،بلكه رويكردي جديد در تمام رشته هاست. اطلاعات ما از طبيعت آن را آخرين مقياس توليد مي داند. (1)

وعده هاي نانوتكنولوژي در تمام رشته ها به جز كشاورزي و تغذيه: 
جهان در آستانه يك انقلاب تكنولوژي جديد ، برترازتجربه هرانساني مي باشد.اين انقلاب صنعتي قدرتمندجديدظرفيت آوردن سلامتي،سعادت و تعليم و تربيت،بدون آلودگي براي هر انسان در سياره خاكي را دارد (6) ، جاودانگي و طول عمر، اولين نتيجه نانوتكنولوژي مي باشد. . نانوتكنولوژي پزشكي به مرگ،پيري زود رس و بيماريهاي حاد خاتمه مي دهد (2) . نانوتكنولوژي كامپيوتر هايي را طراحي مي كند كه در هر ثانيه قادرند ساختارهاي جديدي از اتم ها و مولكول ها را به وجود آورند. همواره با پيشرفت نانوتكنولوژي،روش زندگي مردم به طور اساسي عوض مي گردد و رفتارهاي مردم به شدت تحت تأثير اين سيستم جديد قرار مي گيرد. مسافرت فضايي مطمئن و ارزان و قابل استطاعت براي همه خواهد شد (1) . نانوتكنولوژي احتمال خطرات مربوط به موجودات زنده دنيا را به صفر مي رساند.در نتيجه با پيشرفت نانوتكنولوژي تمام كالاهاي مصرفي،بادوام،جديد،پرثمر،ارزان و فراوان خواهد شد. در اثر اين تكنولوژي كانال هاي تلويزيوني زيادي در اين خصوص به وجود مي آيند و عناوين روزنامه ها و مجلات با موضوع نانوتكنولوژي آغاز مي شود. يك ابر كامپيوتر،از يك سلول انسان بزرگتر نيست،يك سفينه فضايي چهار نفره از يك ماشين خانوادگي گرانتر نخواهد بود، با اين دلايل و ساير دلايل شيوه زندگي جهاني از بنياد تغيير خواهد كرد. نانوتكنولوژي،كالاها را از مواد بازيافتني بسيار بي ارزش مي سازد،متخصصان در نانوتكنولوژي از ذرات ريز اتمي و مولكولي،ربات هاي بسيار پيچيده اي مي سازند. نانوتكنولوژي با به كار گيري خاصيت هاي شيميايي اتم ها و مولكول ها و اينكه چگونه ملكول ها به هم نزديك شده و خاصيت چسبندگي پيدا مي كنند،ساخت مولكول هاي جديدي را پيشنهاد مي كند،كه اين ملكول هاي ساخته شده خواص فوق العاده اي دارند .نانوتكنولوژي امكان ايجاد ساختار هاي زيستي عجيبي را فراهم مي سازد (7). مثلاً مي توانيم بافت هاي آنچنان مقاومي در بدن بسازيم كه با افتادن از يك ساختمان بلند كوچكترين خدشه اي در عملكردشان وارد نشود و سلامت خود را حفظ كنند. با استفاده از نانوتكنولوژي ديگر نيازي به پاك سازي شهرها نداريم . نانوتكنولوژي مشكل زباله هاي هسته اي را تماماً مرتفع مي سازد،يعني باقيمانده واكنش هاي شكافت هسته اي،مواد عادي،كاربردي و از همه مهمتر غير راديواكتيو هستند. نانوتكنولوژي از جمله اصولي مي باشد كه در شيمي تكاملي مطرح بوده و مي تواند موجب انجام ميليون ها آزمايش هم زمان در مدت كوتاهي شود. توليد لباس هايي كه به شرايط مختلف آب و هوايي حساسندو به سيستم هاي اطلاعاتي متصل مي شوندتا علايم حياتي را كنترل كنند، همچنين قادر به ترشح مواد دارويي هستند و جراحات را محافظت مي كنند. درنانوتكنولوژي ساختمان ها و وسايط نقليه به طور خودكار با شرايط آب و هوايي سازگار مي شوند.نانوتكنولوژي تغيير دهنده مبناي كامپيوترهاي كنوني و نويد بخش كامپيوترهاي كوانتومي مي باشد. ديگر يك ابركامپيوتر ، از يك سلول انسان بزرگتر نيست ، يك سفينه فضايي چهار نفره از يك ماشين خانوادگي گرانتر نخواهد بود (11) ، بااين دلايل شيوه زندگي جهان از بنياد تغيير خواهد كرد و تحليل آزمايشگاهي روي يك تراشه و همچنين بيو انفورماتيك را فراهم مي سازند. شناسايي مجرمان از طريقDNA باقيمانده در محل جرم، فاكتوريل گيري از اعداد بزرگ،جمع شدن تمام اطلاعات موجود در كتابخانه كنگره و تعبيه در يك فضايي به اندازه يك حبه قند . از بين بردن بيماري سرطان توسط نوشيدن دارويي كه حاوي نانوربات هاست و درآن آب ميوه مورد علاقه شما حل شده باشد امكان پذير مي شود ، زيرا نانوربات ها براي حمله و ترميم ساختار مولكولي سلول هاي سرطاني و بي خطر ساختن ويروس ها برنامه ريزي شده اند و مي توان به گونه اي نانو ربات ها را برنامه ريزي كرد كه جراحي هاي بسيار حساس و دقيق را انجام دهند. كه اين جراحي هايك هزار بار دقيق تر از تيزترين چاقوهاي جراحي عمل مي كنند. يك نانو ربات با كاركردن در چنين مقياس كوچكي مي توانند بدون ايجاد زخم هايي كه جراحي هاي متداول بر جاي گذارد،كارآيي بالايي داشته باشد. در آينده پزشكي قادر خواهد بود با تهيه رسانه دقيق تشخيصي كه توسط نانوكامپيوترها تفسيرخواهد شد و توسط ذخاير دارويي كه در دستگاه هاي بسيار ريز ساخته مي شوند مصونيت نهاني را در مقابل بيماري ها براي انسان ايجاد كنند. اين ربات ها ماشين هاي قابل برنامه ريزي هستند كه مي توانند وظايف نامحدودي را در جهان فيزيكي انجام دهند،مي توانند سطل آشغال را از منزل خارج كنند،ماشين شما را رنگ كنند يا يك ساختمان اداري بسازند و سپس پنجره هاي آن را بشويند يا يك لحظه همانند ربات ترميناتور در فيلم آرنولد عمل كنند يا اينكه به شكل يك صندلي باغ در آيند [4] . اگر مي خواهيد فولاد بسازيد ماشين هاي نانو را در يك محل اوراقي رها كرده بدون سوخت زغال سنگ جهت ذوب فلزات و برجاي گذاشتن زباله اين كار را انجام مي دهند. ابعاد كارخانه ها در اندازه يك ميز تحرير است كه قادر به توليد هر چيزي خواهند بود. احتمالاً در صبح كارخانه آخرين مدل طراحي شده ساعت را برايمان مي سازد،بعداز ظهر ممكن است حافظه بيشتري براي رايانه امان بخواهيم كه كارخانه آن را خواهد ساخت و غروب برخي از جديدترين ابزارهاي نانوپزشكي را مي سازد. با تغيير آرايش اتم هاي زغال سنگ مي توانيم الماس بسازيم يا اگر آرايش ماسه (شن و سنگ) را تغيير داده و به آن مواد ديگري اضافه كنيم مي توانيم تراشه هاي كامپيوتري بسازيم. مي توانيم موادي بسازيم كه 80 تا 100 مرتبه محكم تر و سبك وزنتر از فولاد باشد و اتومبيل هاي شخصي بسيار امن،بي سرو صدا با كارايي بسيار بالا را طراحي كنيم كه مي توانند به صورت عمودي در هوا پرواز كنند. همچنين پل ها و جاده ها توانايي احساس ترك و مرمت را دارا مي باشند. (3)

وعده هاي نانوتكنولوژي در كشاورزي و تغذيه :
مولكول هاي پروتئين نوعي مولكول هستند كه در مواد خوراكي مانند سيب زميني وجود دارند، درعصر نانوتكنولوژي اين مولكول ها براي توليد مولكول هاي شبيه به خود اتم هاي موجوددرخاك ،آب و هواراجذب مي كنندوسيب زميني سازند،توليدغذاهاي مولكولي و خاتمه دادن به خشكسالي و قحطي، بطور نمايي ، همراه با دقت اتمي ، غذا مي تواند از اتم هاي خام در همان نانو عمومي سنتز شود . استيك جوجه ويا بره نيم پز را خودمابه كمك مولكول ها و اتم ها بوجود مي آوريم ، بدون آنكه حيواني را ذبح كنيم (5) . بوجودآوردن گياهان و حيواناتي كه نسل آنهامنقرض شده اند، همه نمونه هايي از وعده هاي نانوتكنولوژي مي باشد (10). در آينده مي توان ويژگي هاي مطلوب را از طريق مهندسي ژنتيك در مورد خوراكي جاسازي كرده وازاين طريق طعم غذاها را بهبود بخشيد، هم چنين مي توان مقاومت گياهان رادربرابربيماري افزايش داد و عمرآن هارادرمحل كشت ومصرف ، طولاني تركردورشدآن هاراسريعترنمود وحتي درمحيط هاي نامساعدكاشت.تادر شوره زارها،باآب كمتريا آب و هواي سرذتررشدكنند. ماحتي توانايي تغيير شرايط آب وهوايي را خواهيم داشت و شاهدابداع درختاني خواهيم بودكه رشدآن هابهينه و ساختارشان براي كاربردهاي ويژه اي همچون الوار،خميركاغذ،ميوه يا جداكننده هاي كربن(براي كاهش پديده گرم شدن كره زمين)مناسب باشد.درنتيجه موادغذايي اصلاح شده به روش ژنتيك ، تغذيه را بهبود بخشيده ودرعين حال مصرف آفت كش ها و آب راكاهش مي دهند.غذاهايي كه مصرف مي كنيم روز به روز از حالت طبيعي خارج شده و مهندسي تر مي شوند (6).نانوتكنولوژي بهروري كشاورزي را براي جمعيت هاي بالاتر ميسر مي كند.بازگرداندن 90% از زمين هاي زراعي به وضعيت طبيعي خود و به كارگيري گلخانه ها با كاركردبالاكه تقريباً 10% زمين هاي زراعي فعلي رامي پوشانند وجمعيت جهان را تغذيه مي كنند ، فيزيكي ديگر از وعده هاي نانوتكنولوژي مي باشد . درعصر نانو ميليون ها مايل مربع زمين به ساكنين بومي جهان برگردانده مي شودو از انقراض ونابودي بيشتر جانوران وگونه هاي گياهي جلوگيري مي شود (9) . نانوتكنولوژي علمي جديد است كه مي خواهد مضراتي كه علوم مصنوعي در عالم كنوني گذاشته را از بين برده واز راه طبيعي جهان را تبديل به بهشت كند ، بطوري كه زندگي براي تمام مردم ازكودك تابزرگ لذت بخش وراحت شود (8) . انقلاب صنعتي براي اشخاص ساكن روي اين سياره اين توانايي را ايجاد مي كند . كه ازاين پس نيازي به بريدن درختان جنگل ها و فرستادن دودشان به هوا نشوند و اين پيمان نانوتكنولوژي است . آيا شما چوب مي خواهيد ؟ كدام يك را ترجيح مي دهيد : چوب درخت ماهون ، ساج ، آلبالو ، چوب سخت وراه راه يا هرچيز خارجي ديگر هيچ مشكلي نيست ، فقط نرم افزار خود را براي چوب مورد دلخواه پاك كنيد ومواد خام تغذيه اي را روشن كنيد ودكمهGO را فشار دهيد . (6)

نتايج وپيشنهادات :
1- نانوتكنولوژي ماراقادربه ساختن هر چيزي با كوچكترين مقياس طولي ممكن ( اتم به اتم ، مولكول به مولكول ) با دقت وظرافت هرچه تمام تر مي كند .
2- نانوتكنولوژي صدمات بوجود آمده از انقلاب صنعتي را جبران مي كند .
3- نانوتكنولوژي پايان آلودگي ، بريدن جنگل ها ، گرسنگي وقحطي را ترسيم مي نمايد .
4- نانوتكنولوژي نويد كالاهاي مصرفي بادوام ، جديد ، پرثمر ، ايمن تر ، ارزان ، فراوان ، انعطاف پذير ، محيطي قابل تحمل ، آرامشي ثابت ، پيشرفتي سالم ، بهبودي مواد قبل از تبديل شدن به مواد زائد ، سلامتي ، ثروت ودانش را مي دهد .
5- نانوتكنولوژي بهره وري كشاورزي را براي جمعيت هاي بالاتر ميسر مي سازد .
6- سيب زميني را با استفاده از اتم هاي گرد وغبار ، هوا و آب مي توان توليد كرد .
7- استيك جوجه يا بره نيم پز را به كمك مولكول ها واتم ها بدون ذبح حيوان مي توان توليد كرد .
8- توليد غذاهاي مولكولي
9- بوجود آوردن گياهان وحيواناتي كه نسل آنها منقرض شده اند .
10- بهبود طعم غذاها ، افزايش عمر مصرف آنها ومهندسي شدن غذاهاي مصرفي
11- توليد انواع درختان مهندسي شده به كمك نرم افزار خود براي چوب مورد دلخواه
12- بازگرداندن 90 % از زمين هاي كشاورزي به وضعيت طبيعي واستفاده از 10 % از زمين هاي كشاورزي در قالب گلخانه هايي با عملكرد بالا وتغذيه جمعيت جهان
13- تغيير شرايط آب وهوايي جهان
14- نانوتكنولوژي روش زندگي مردم را بطوراساسي عوض مي كند ورفتارهاي مردم را به شدت تحت تاثير اين سيستم جديد قرار مي دهد .
15- نانوتكنولوژي مضراتي كه علوم مصنوعي در عالم كنوني گذاشته را از بين برده واز راه طبيعي جهان را تبديل به بهشت مي كند .
16- پايان قحطي وگرسنگي را نانوتكنولوژي با ترسيم سياره اي با درخت هاي مو سبز وزيبا وميوه هاي كشاورزي كه خاك طبيعي وكامل ندارند ، ارائه مي دهد .
17- در نانوتكنولوژي كامپيوتر هاي بسيار بزرگ وپيچيده مي توانند به اندازه سلول بدن انسان ها ساخته شوند .
18- قراردادن اطلاعات انبوه در يك فضاي بسيار كوچك مانند اطلاعات بزرگترين كتابخانه هاي دنيا در يك حبه قند .
19- جايگزين شدن نانوتكنولوژي با كارگر ، مديريت وحتي خود كارخانه .
20- نانوتكنولوژي مهمترين كليد پتانسيل اقتصادي در قرن بيست ويكم است .
21- هرچيزي مي تواند به شكل هر شي قابل تصور ديگري شكل بگيرد .
22- ديگر نيازي به شخم زدن هيچ مزرعه اي براي تهيه نان روزانه نيست .
23- در پايان اطمينان دارم كه تمام اتم ها ومولكول هاي هستي در هر تركيبي كه باشند وهر تغييري را كه بپذيرند ، اما ستايشگر خالق خود هستند و در آن ترديدي نيست .


منابع

1. http: // www . nanozine . com / WHATNANO. HTM
2. Uracil as an Alternative to 5-Fluorocytosine in Addressable Protein Targeting
by : John A. Wendel and Steven S. Smith
3.http://www.foresight.org/EOC/EOC_Chapter_7.html
4.http://www.foresight.org/Nanomedicine/NanoMedFAQ.html
5.http://www..zyvex.com/nano.
6.Henry Miller,M.D. ,Fellow at Stanford University`s Hoover Institution ; June 17 , 1999
7.http://www.PNNL Nanotechnology - Nano Revolution.htm
8.MOLECULAR MANUFACTURING DEVELOPMENT AND TECHNOLOGY PLANNING by : David R. Forrest
9.The Nanotechnology Ecology (NanoTechnology Magazine)
10.http://www.nanozine.com/nanogear.htm
11.http://wwww.foresight FAQ General Nanotechnology Information.htm

منبع ما:

http://www.sanayeghazayi.blogfa.com

كاربرد اولتراسونيك در صنايع غذايي

 

كاربرد اولتراسونيك در صنايع غذايي 

چكيده:
 نحوه استفاده از امواج اولتراسوند در صنايع غذائي دو گونه است. كاربرد اولتراسوند با شدت بالا و با شدت پائين. از امواج اولتراسوند با شدت پايين به عنوان روش تجزيه‌اي در تهيه اطلاعات مربوط به ويژگي هاي فيزيكي و شيميايي مواد غذايي استفاده مي شود. در اين حالت توان به كار رفته به حدي پائين است كه پس از قطع امواج اولتراسونيك هيچگونه تغييري در خواص فيزيكي و شيميايي مواد غذايي ايجاد نمي شود در نتيجه به اين تكنيك non-destrusive يا غير مخرب گويند و از آن مي توان در اندازه گيري ضخامت، تشخيص جسم خارجي، اندازه گيري فلوريت، تعيين تركيبات متشكله، اندازه ذرات، و غيره استفاده كرد. در حاليكه امواج اولتراسوند با شدت بالا كه در آنها از توان بالا استفاده مي شود به عنوان ابزاري در تغيير ويژگي هاي مواد غذايي نظير هموژنيزه كردن، تميز كردن، استريل كردن، حرارت دادن، امولسيفيه كردن، مهار فعاليت آنزيم ها و ميكروبها و متلاشي كردن سلول، تشديد واكنش هاي اكسيداسيون، اصلاح گوشت، اصلاح كريستاليزاسيون، و . . . استفاده مي شود.

مقدمه
هدف تمامي صنايع فرايند كننده مواد غذايي توليد فرآورده‌اي با كيفيت بالا و تا حد امكان با حداقل هزينه مي باشد كه اين فرآورده در اثر قرار دادن مواد اوليه در معرض يك سري از فرآيند ها مانند حرارت دادن، خنك كردن، فشار و اختلاط و. . . توليد مي شود. تنوع در مواد خام و شرايط فرآيند سبب بوجود آوردن فرآورده‌اي با كيفيت غير قابل پيش بيني مي‌شود. بهمين دليل بايستي كارخانجات مواد غذايي ويژگي هاي مواد اوليه را تعيين كرده و در هر مرحله از فرآيند، ماده غذايي و شرايط فرآيند را كنترل نمايند تا ويژگي هاي فراورده نهايي تا حد امكان مشابه ويژگي هاي مطلوب از قبل پيش بيني شده باشد.

كاربردهاي مختلف اولتراسوند در رابطه با مواد غذائي از حدود 50 سال پيش شروع شده و در حال حاضر كاربرد زيادي در كنترل عمليات فرآيند مواد غذايي پيدا كرده است پيشرفت در زمينه ميكروالكترونيك سبب شده كه بتوان از اولتراسونيك براي اندازه گيري هاي دقيق و با هزينه نسبتاً پايين استفاده كرد.

در اين روش يك طول موج صوتي با دامنه زياد در درون ماده مورد آزمايش منتشر مي شود. سپس از طريق سنجش تأثير متقابل بين طول موج و ماده، اطلاعاتي در مورد خواص ماده بدست مي آيد.

اولتراسوند مزاياي اساسي نسبت به ساير روش هاي تجزيه‌اي و تكنيك هاي مورد استفاده براي كنترل عمليات فرايند مواد غذايي دارد، زيرا در حاليكه بسياري از اين روشها تخريبي و وقت گير بوده و نياز به نيروي كار زياد و آماده كردن مقادير زيادي نمونه و هم چنين وجود سيستم هائي كه نور را از خود عبور مي دهند دارند، اين روش نيازي به آماده سازي نمونه نداشته، دقيق و نسبتاً ارزان است و مي تواند به سرعت (كمتر از يك ثانيه) به طور غير تخريبي در طي فرآيند مواد غذايي در تعيين ويژگي ها و كيفيت غذاها حتي مواد غذايي تغليظ شده و از لحاظ نوري كدر نيز به كاربرده شود و بنابراين سبب افزايش راندمان و كاهش هزينه توليد محصول مي شود. در نتيجه انتظار مي رود در آينده اولتراسوند هم به عنوان يك ابزار اصلي تحقيق در تهيه اطلاعاتي راجع به رابطه بين خواص فيزيكو شيميايي غذاها با ويژگي هاي ملكولي ساختماني آنها و هم به منظور بررسي مداوم و بهتر كيفيت و خواص مواد غذايي در طي توليد و نگهداري به عنوان on-line sensor كاربرده فزاينده‌اي داشته باشد.

از جمله كاربردهاي مفيد امواج اولتراسوند بررسي بافت، ويسكوزيته و غلظت برخي مواد غذايي جامد و مايع، اندازه گيري ضخامت، سطح و درجه حرارت و هم چنين تعيين تركيبات ميوه ها، سبزيها، گوشت، لبنيات و ساير محصولات است. علاوه بر اين، استفاده از اولتراسونيك بدست آوردن اطلاعات را در مواردي كه به كمك ساير روش ها دشوار است براحتي امكان پذير مي سازد. از آن جمله كنترل و بازرسي مداوم و اتوماتيك عمليات خط توليد نظير تعيين اندازه ذرات توليد شده بوسيله هموژنايزر، آسياب كلوئيدي و مخلوط كن مي باشد، هم چنين تعيين ميزان جرم گرفتگي لوله ها، ضخامت لايه‌هاي شكلات و شيريني جات و ضخامت چربي يا بافت بدون چربي در گوشت و اندازه گيري مايعات موجود در تانكها و تعيين درجه حرارت در شرايطي كه با استفاده از سنسورهاي متداول امكان پذير نمي باشد.

بخش هاي سيستم هاي اندازه گيري به طريقه اولتراسونيك

اجزاء اصلي در بيشتر سيستم هاي اندازه گيري اولتراسونيك عبارتند از: 1- قطعه اندازه گيري يا measurement cell 2- مولد موج الكتريكي يا signal generator 3- مبدل يا transducer، 4- اسيلوسكوپ .

ساده ترين و گسترده ترين تكنيك مورد استفاده در اولتراسونيك، تكنيك- pulse echo (پالس- اكو) است. مولد موج الكتريكي يك پالس الكتريكي با فركانس و دامنه مشخص را توليد مي كند. سپس مبدل، پالس الكتريكي را به پالس اولتراسونيك تبديل مي كند. اين پالس از نمونه موجود در قطعه اندازه گيري عبور مي كند و پس از برخورد با ديواره داخلي قطعه منعكس شده و به مبدل، جائي كه در آن تشخيص داده مي شود باز مي گردد. در حقيقت مبدل به صورت يك دريافت كننده عمل كرده و پالس اولتراسونيك برگشتي را به يك پالس تبديل مي كند كه بر روي اسيلوسكوپ آشكار مي‌شود. از آنجائي كه بخشي از پالس منعكس شده و بخش از آن عبور مي كند يك سري از اكوها روي نوسان نما (اسيلوسكوپ) مشاهده مي شود سرعت و ضريب تضعيف امواج اولتراسونيك با استفاده از اين اكوها تعيين مي شود.

هر اكو مسافتي معادل دو برابر طول سلول (d) بيشتر از اكوي قبلي طي مي كند و بنابراين، سرعت با اندازه گيري زمان تأخير (t) بين اكوهاي متوالي محاسبه مي شود:

از طرفي در صورتيكه سرعت اولتراسونيك در نمونه مشخص گردد، ضخامت آن را مي توان تعيين كرد.
كاربردهاي اولتراسوند در فرايند مواد غذايي

1- presence / absence detection

وجود يا عدم وجود يك ماده در ميان يك جفت مبدل يا بين يك مبدل و يك صفحه رفراكتومتر را مي توان با اندازه گيري دامنه موج الكتريكي تعيين كرد. در صورتيكه ماده‌اي وجود داشته باشد دامنه موج الكتريكي كاهش خواهد يافت. اين تكنيك براي شمارش تعداد موادي كه از يك نقطه مشخص بر روي نوار نقاله عبور مي كنند مفيد است. در صورتيكه سرعت نوار نقاله مشخص باشد اندازه اشياء را نيز مي توان تعيين كرد.
اولتراسوند مي تواند براي تشخيص وجود يا عدم وجود يك ماده در قوطي، لوله، تانك و غيره نيز بكار برده شود. مبدل اولتراسونيك بر روي بخش خارجي ديواره آنها قرار داده شده و دامنه يك اكوي منعكس از قسمت داخلي ديواره اندازه گيري مي شود اين دامنه بستگي به مقاومت صوتي ماده موجود در تانك دارد. در صورتي كه ماده اي در ظرف وجود نداشته باشد (امپدانس صوتي كم) دامنه اكوي دريافتي بيشتر از حالتي خواهد شد كه ماده اي وجود داشته باشد.

اين نوع سنسور مي تواند براي تعيين اينكه آيا ميزان مايع موجود در تانك پايين تر يا بالاتر از حد بحراني شده است يا نه، و براي تعيين وجود بقاي ماده در لوله بكار برده شود و مخصوصاً در رابطه با وسايل و ظروفي كه مشاهده داخل آنها امكان پذير نيست مفيد مي باشد.

مزيت اين روش نسبت به ساير روش هاي تجارتي اين است كه در اين جا تنها لازم است به يك طرف ظرف يا ماده مورد آزمايش دسترسي داشته باشيم.

2- تعيين ضخامت

يك مبدل اولتراسونيك در يك طرف ماده قرار گرفته و مدت زماني كه يك پالس عرض ماده را طي كرده و بر مي گردد اندازه گيري مي شود. در صورتيكه سرعت اولتراسوند در ماده مشخص باشد، مسافت طي شده با استفاده از 2d=ct محاسبه مي شود.

اولتراسوند مخصوصاً در رابطه با تعيين ويژگي هاي موادي كه دسترسي به آنها با روش هاي مرسوم مشكل است، مانند تعيين ضخامت لوله در صورتي كه فقط دسترسي به قسمت بيروني لوله امكان پذير است مفيد مي باشد. هم چنين براي اندازه گيري ضخامت لايه هاي مخصوص در سيستم هاي چند لايه نيز مي تواند بكاربرده شود.
تعيين ضخامت لايه هاي چربي و گوشت بي چربي دربافت حيواني مشهورترين كاربرد اولتراسوند در صنايع غذايي در حال حاضر است و تعدادي دستگاه تجارتي براي درجه بندي كيفيت گوشت وجود دارد. اين كاربرد بر اساس اندازه گيري فواصل زماني بين پالس هاي اولتراسونيك منعكس شده از مرزهاي ميان لايه هاي چربي، بافت گوشت بي چربي و استخوان است مزيت اين تكنيك ارزان بودن نسبي آن، كاربرد آسان آن و پيش بيني كيفيت گوشت حيوانات زنده مي باشد.

ساير نمونه هاي تعيين ضخامت شامل تعيين سطح و وجود و يا عدم وجود مايع در تانكها، تعيين ميزان مايع موجود در كنسرو، تعيين ضخامت پوشش هاي فرآورده هاي قنادي مانند ضخامت لايه شكلات در شيريني جات و تعيين پوسته تخم مرغ مي باشند.

3- تشخيص ماده خارجي

مواد خارجي نامطلوب مانند قطعات فلز، شيشه، چوب، پلاستيك و غيره ممكن است سبب آلودگي مواد غذايي در طي فرايند گردند. بسياري از مواد غذايي از لحاظ نوري مات هستند و بنابراين روشهائي كه از نور استفاده مي كنند، نمي توانند كاربرد داشته باشند. در صورتيكه پالس اولتراسونيك در داخل يك نمونه منتشر گردد، از هر مانعي كه سد راه آن قرار گيرد منعكس شده و سبب تفاوت نسبتاً زيادي در مقاومت صوتي بين غذا و ماده خارجي مي شود. موادي نظير شيشه، فلز و چوب كه گاهي به داخل ماده غذايي راه مي يابد مقاومتهاي صوتي بزرگتري نسبت به ساير اجزاء غذايي دارند و بنابراين مي توانند به آساني توسط اولتراسوند مشخص شوند.
فاصله ماده خارجي از سطح قوطي با اندازه گيري زمان پالس هاي اولتراسونيك منعكس شده از ماده خارجي و ديواره قوطي تعيين مي شود.

d2=d1.t2/t1
با حركت يك مبدل اولتراسونيك در اطراف نمونه، امكان تعيين اندازه و محل قرار گرفتن ماده خارجي و حتي محل بافت چربي در گوشت وجود دارد. اين تكنيك يك مثال ساده از تكنيك هاي تصوير نگاري بكار برده شده براي تعيين سلامتي و تعيين جنس جنين در رحم مي باشد.

4- اندازه گيري فلوريت

اندازه گيري فلوريت مواد در لوله ها در طي فرآيند، در بسياري از كارخانجات غذائي حائز اهميت است. انواع مختلفي از سنسورهاي اولتراسونيك در دسترس هستند كه مي توانند براي اندازه گيري فلوريت (سرعت جريان) مايعات بكار برده شوند. فلومترهاي اولتراسونيك ظرفيت تعيين فلوريت هاي در حدود چند متر در ثانيه در سيستم هائي كه ابعاد آنها كمتر از mm1 است (مانند جريان خون در سياهرگها) تا بيشتر از km1 (جريان آب در رودخانه ها) را دارند.

 5- اندازه گيري درجه حرارت

خواص اولتراسونيك مواد نسبت به حرارت حساس مي باشند و بهمين دليل اولتراسوند را مي توان در رابطه با اندازه گيري درجه حرارت نيز بكار برد. ترمومترهاي اولتراسونيك از يك ماده استوانه‌اي شكل تشكيل شده اند كه يك ماده ديگر با امپدانس صوتي متفاوت به انتهاي آن متصل شده است قسمتي از يك پالس اولتراسونيك انتشار يافته در طول استوانه منعكس شده و قسمت ديگر آن در مرز ميان دو ماده عبور مي كند. قسمت انعكاس يافته به سمت مولد بر مي گردد در حاليكه قسمتي كه عبور كرده، قبل از برگشت به مبدل؛ از ميان قطعه نهايي عبور مي كند. اختلاف در مدت زمان (t) بين دو اكو زماني است كه طول مي كشد تا پالس دو بار طول قطعه نهائي (d) را طي كند. اين زمان بستگي به سرعت اولتراسونيك ماده قطعه نهائي و طول آن دارد كه هر دو با تغيير درجه حرارت، تغيير مي كنند.

سنسورهاي اولتراسوند در مواقعي كه كاربرد سنسورهاي مرسوم حرارتي براحتي امكان پذير نيست مانند اندازه گيري درجه حرارت در محيطهاي مايكروويو يا در محيطهاي با درجه حرارت بالا، مفيد هستند.

6- تعيين تركيب و ميكرواستراكچر

اولتراسوند براي اندازه گيري اجزاء تشكيل دهنده بسياري از مواد غذائي مختلف از نيم قرن گذشته بكار برده شده است مانند اندازه گيري نسبت چربي به گوشت بدون چربي در بافت حيواني (گوشت ها)، ميزان روغن مواد غذائي چرب، مقدار چربي جامد، تركيب شير، غلظت قند، ميزان الكل نوشيدني هاي الكلي، تري گليسريدها در روغن ها، اندازه گيري هوا در مواد غذائي حجيم شده، غلظت نمك در آب نمك و غلظت هاي بيوپلي مرها در ژل ها و محلولهاي آبي.

خواص اولتراسونيك مواد بسيار ريز ناهمگن مانند امولسيون ها و سوسپانسيونها بستگي به اندازه ذرات دارد، در نتيجه بدست آوردن اطلاعاتي در رابطه با ويژگي هاي ملكولي يا ميكرواستراكچر با كاربرد اولتراسوند امكان پذير است. اندازه گيري سرعت اولتراسونيك و ميزان تضعيف به عنوان تابعي از فركانس براي تعيين توزيع اندازه ذرات بكار برده مي شوند. اولتراسوند نسبت به ساير تكنيك هاي مورد استفاده براي تعيين ميكرواستراكچر و تركيب مواد، مزايايي دارد: اندازه گيري دقيق و سريع، كاربرد در سيستم هاي مات و غير شفاف، غير مخرب بوده و مي تواند به طريقه on-line بكار برده شود.

7- on-line sensors

از ويژگي هاي اين سنسورها توانائي آنها در اندازه گيري سريع، دقيق و غير تخريبي مواد است. هم چنين اين سنسورها بهداشتي بوده و هزينه نسبتاً پاييني دارند و مي توانند فشارها و درجه حرارت هاي بكار رفته حين توليد و تميز كردن مواد غذائي را تحمل نمايند. به علاوه مجهز به يك رابط كامپيوتري مي باشند تا اطلاعات بتوانند مستقيماً توسط يك واحد كنترل فرآيند مورد استفاده قرار گيرند بنابراين مي توانند در زمان واقعي اطلاعات دقيقي راجع به محصول ارائه كنند و رابط فوري بين فرآيند و كنترل آن هستند.

سنسور شامل يك مبدل اولتراسونيك است كه در داخل يك لوله كه ماده از ميان آن جريان مي يابد قرار داده مي شود. زماني كه طول مي كشد تا يك پالس عرض نمونه را طي كند (t) با استفاده از يك وسيله ديجيتالي اندازه گيري مي شود و سرعت اولتراسونيك با دانستن قطر داخلي لوله (d) محاسبه مي شود (c=2d/t) سپس سرعت با برخي خواص فيزيكي مورد نظر مانند غلظت قند، ميزان چربي در مواد جامد يا اندازه ذرات ارتباط داده مي شود. اين وسيله مي تواند در ديواره لوله هاي موجود در يك كارخانه نيز fit شود. بدليل اينكه سنسور در ديواره لوله قرار گرفته است و در تماس با ماده غذائي نيست مشكلي از لحاظ بهداشتي يا cleaning-in-place نيز بوجود نمي آيد.

 كاربرد اولتراسونيك در برخي مواد غذائي

 

1- روغن ها و چربي هاي خوراكي

برخي از ويژگيهاي فيزيكي مواد چرب نظير بافت و قوام كه اهميت تجارتي دارند بستگي به نسبت چربي جامد به مايع در دامنه خاصي از درجه حرات دارند، بنابراين تعيين ميزان چربي جامد (SFG) از اهميت خاصي برخودار است. سرعت اولتراسوند در چربي جامد بيشتر از روغن مايع است بنابراين اندازه گيري سرعت اولتراسونيك در مخلوط چربي- روغن مي‌تواند در تعيين SFG بكار رود. اين روش مي تواند به سرعت و با دقت، اندازه گيري در نمونه هاي با SFG پايين را انجام دهد. نسبتاً ارزان قيمت است و به آساني در محل توليد بكار مي رود. از اندازه گيري سرعت اولتراسونيك هم چنين مي توان در تعيين تركيب روغن و كيفيت آن استفاده كرد زيرا تري گليسريدهاي مختلف مايع موجود در روغن ها بدليل تفاوت ساختمان شيميائي، سرعت هاي اولتراسونيك متفاوتي دارند.

 

2- فرآورده هاي لبني

كاربرد عمده اولتراسونيك با شدت پايين در صنايع لبنيات، تعيين تركيب شير و محصولات لبني يعني غلظت گلبول هاي چربي، مواد جامد غير چرب و كل ماده جامد است. سرعت و تضعيف امواج اولتراسونيك در لبنيات به ساختمان ميكروسكوپي و تركيب آنها بستگي دارد. اندازه گيري ميزان تضعيف اولتراسونيك روش مفيدي در تعيين زمان انعقاد شير و تغييرات ويسكوزيته ظاهري حين انعقاد شير به صورت غير تخريبي است. زماني كه شير منعقد مي شود ضريب تضعيف آن به شدت كاهش مي يابد. از امواج اولتراسوند در بررسي نحوه رسيدن پنير ضايعات ساختمان و تشكيل حفرات توخالي در پنير استفاده مي شود زيرا خواص پنير و تعيين در سرعت و تضعيف اولتراسوند اثر مي گذارد. علاوه بر اين براي تخمين اندازه و غلظت حبابهاي موجود در خامه زده شده و ماست از اين روش استفاده مي شود. اثر اولتراسوند در افزايش هيدروليزلاكتوز در شير تخميري بالاكتوسيلوس دلبروكي زير گونه بولگاريكوس بررسي شده است. شيرهاي تخمير شده حاوي مقادير كمي لاكتوز براي افرادي هستند كه نمي توانند لاكتوز را تحمل نمايند. تابش اولتراسونيك سبب رهاسازي بتاگالاكتوزيداز داخلي سلول شده و در نتيجه هيدروليز لاكتوز افزايش مي يابد. به طور كلي كاربردهاي اين تكنيك در صنايع لبنيات شامل تميزسازي، غير فعال كردن باكتريها و آنزيم ها و هموژنيزاسيون مي باشد.

3- گوشت و ماهي

اندازه گيري تركيب و ضخامت بافت چربي در حيوانات زنده و لاشه ها (نظير ماهي، بز و خوك، گوسفند و طيور) بيشترين كاربرد اولتراسونيك را در 30 سال گذشته در صنايع غذائي به خود اختصاص داده اند. در حاليكه روش هاي NMR و تصوير نگاري با اشعه X جهت استفاده در صنايع گوشت به طور روتين بسيار گران، دشوار و پر زحمت و كند مي باشند، تجهيزات اولتراسونيك براي انتخاب و درجه بندي گوشت حيوانات زنده و لاشه ها بسيار با ارزش هستند زيرا اندازه گيري با آنها سريع، واقعي و دور از نظريات و سلايق شخصي است. در اين روش از اختلاف سرعت عبور پالس اولتراسونيك در بافت چربي و گوشت استفاده مي شود.

4- ميوه ها و سبزي ها

به منظور استفاده از التراسوند در تعيين ويژگي هاي ميوه ها و سبزيها لازم است كه ويژگي هاي مهم آنها نظير رسيدگي را به پارامترهاي قابل اندازه گيري نظير سرعت، تضعيف و مقاومت ارتباط دهيم. وجود فضاهاي هوائي بين سلول بيشترين تأثير را بر خواص اولتراسونيك ميوه ها و سبزيها مي گذارد. بنابراين برخي از ميوه ها و سبزيها (نظير سيب، موز، خيار و هندوانه، سيب زميني و كدو) ضرايب تضعيف بسيار زيادي دارند و سرعت اولتراسونيك آنها كمتر از سرعت اولترا سونيك هواست. محققان با اندازه گيري دامنه يك پالس منعكس شده اولتراسونيك از سطح ميوه ها و سبزيهاي مختلف نظير گوجه فرنگي و ذرت شيرين براي تعيين ميزان صافي، تركها و معايب سطحي آنها استفاده كرده اند. علاوه بر اين آنها كيفيت آب مركبات بسته بندي شده در پاكتهاي كاغذي را بوسيله سنسورهاي اولتراسونيك به طريقه on-line مورد بررسي قرار داده اند. اولتراسوند قابل رقابت با ساير تكنيك ها جهت تعيين ميزان قند در آبميوه ها ونوشيدني هاست. مزيت آن بر ساير روش ها اينست كه مي تواند جهت كنترل فرايند به طريقه on-line بكار برده شود.

 

5- محلول هاي آبي و ژل ها

ابزارهايي كه بر اساس اولتراسوند هستند مي توانند اطلاعات با ارزشي در مورد خواص جسم حل شونده نظير ساختمان و غلظت آن ارائه كنند. اين روش در اندازه گيري درجه رقت نوشابه، سس ها؛ بررسي غلظت اجسام حل شونده حين فرآيندهاي تبخير، و تعيين غلظت نمكها و اسيدهاي آمينه هم چنين غلظت بيولي مرها نظير پروتئين ها و كربوهيدارت ها در محلول ها بكار برده مي شود. اين اندازه گيري ها با تعيين سرعت اولتراسونيك امكان پذير است. در مورد برخي از محلول هاي آبي بيوپلي مرها و ژلها، سرعت اولتراسونيك و ضريب تضعيف با افزايش غلظت جسم حل شونده تا غلظت هاي بسيار زياد به طور خطي افزايش مي يابد.

6- ساير كاربردها

از طريق اولتراسونيك تعيين غلظت و اندازه ذرات در امولسيون ها و سوسپانسيون هاي غذايي نظير اندازه ذرات و قطرات ميسل هاي كازئين، امولسيون هاي روغن در آب و ذرات كلوئيدي در آب پرتقال امكان پذير است. از مزاياي اين روش اين است كه مي تواند براي سيستم هائي كه از لحاظ نوري كدر هستند، محيطهاي تغليظ شده و غير هادي الكتريسيته بكار رود. هم چنين در تعيين ويژگي هاي غذاهائي كه حاوي هواي نامحلول به شكل حباب يا سلولهاي حاوي هوا هستند نظير نان، ميوه ها، خامه زده شده كاربرد زيادي دارد چون وجود اندكي گاز نامحلول در محيط مي تواند تغييرات زيادي در خواص اولتراسونيك ماده ايجاد نمايد.

از كاربردهاي ديگر اولتراسونيك در تعيين ميزان تردي بيسكويت و تعيين بافت لايه‌هاي ويفر است زيرا اندازه گيري با اين روش سريع و غير تخريبي مي باشد.

جديدترين كاربرد آن در برش مواد غذايي نظير كيكها، پنير، خمير پيتزا، فرآوردهاي قنادي، نان، صمغ ها، آب نبات و . . . است. اين برش زدن بسيار تميز صورت گرفته، ماده غذائي خرد نشده و حتي در صورتي كه مغزها در بين لايه هاي ماده غذايي باشند، خرد نمي شوند. تيغه هايي كه به اين منظور به كار برده مي شوند، 20000 بار در ثانيه لرزش دارند تا مينيمم اصطكاك سطحي را با فرآورده در حال برش داشته باشند.

كاربرد تجهيزات اولتراسونيك جهت تميز سازي و ضدعفوني چاقوهاي آلوده به پروتئين گوشت در كشتارگاهها وكارخانجات گوشت گزارش شده است. در صورتيكه اين چاقوها در 0c 82 تميز شوند، فيلم پروتئيني منعقد شده اي بر روي آنها تشكيل مي شود. البته كاهش درجه حرارت شستشو تا 0c 60 از تشكيل اين فيلم جلوگيري مي كند ولي مجاز نيست. نتايج كاربرد اولتراسوند نشان داده است كه مي توان با استفاده از آن، چاقوها راحتي بدون افزودن عوامل فعال كننده سطحي در آب به اندازه كافي تميز كرد و مواد باقيمانده پروتئيني در 0c 82 بسيار كاهش يافت و در 0c 60 حذف گرديد. و تميز سازي با اولتراسونيك در آب در درجه حرارت محيط به مدت 15-30 ثانيه قبل از ضدعفوني پيشنهاد گرديد.

نتيجه گيري

 اولتراسوند ابزار مناسبي جهت آزمايش ويژگي هاي مختلف فيزيكي و شيميايي مواد غذايي مي باشد. كاربرد اولتراسوند به عنوان on-line sensor مي تواند ابزار قدرتمندي در فرآيند و كنترل كيفيت محصول باشد و باعث بهبود كيفيت و كاهش هزينه هاي توليد گردد.

گسترش كاربرد اولتراسوند در صنايع غذائي بستگي به دسترسي دستگاههاي اختصاصي اولتراسونيك و وجود افرادي دارد كه آگاه به اندازه گيري و تفسير data هاي حاصل از اولتراسونيك باشند. در حال حاضر كاربرد آن در صنايع غذائي در ارتباط با بهينه سازي واكنش هاي شيميايي گاززدائي از محلول ها يا آشاميدني ها، تميز سازي سطوح؛ تجهيزات يا مواد غذائي، استريليزاسيون اشياء يا سيال ها، استخراج تركيبات متشكله غذائي، امولسيفيه كردن، هموژنيزاسيون، اصلاح فعاليت هاي آنزيمي، دپلي مريزاسيون پلي مرها، حذف كف ها، thawing يا ذوب، خشك كردن، برش زدن، رها سازي مواد غذائي از قالبها، ترد كردن گوشت، بهبود فيلتراسيون، تشديد رسيدن، جداسازي باكتريها از مواد غذائي و تغليظ آنها و . . . مي‌باشد.

 منبع: 

www.parsbiology.com

 

منبع ما:

http://www.sanayeghazayi.blogfa.com