ازون در صنایع غذایی- کاربردها و مزایا
ازون چيست؟
ازون مولكولي ناپايدار و در عين حال بسيار مفيد و سودمند ميباشد. اوزون آلوتروپ اكسيژن بوده و تفاوت آن با اكسيژن معمولي در سه اتمي بودن آن است. با اين حال مولكول O3 مدت زيادي در حالت سه اتمي خود دوام نمياورد و معمولاً در دمای محیط بعد از 20 دقيقه به O2+O1 ميشكند. در فشار اتمسفري اكسيژن اتمی (O1) از واكنش پذيري بسيار بالایی برخوردار است و تمام ترکیبات و میکروارگانیسم های مضر در بدن را از بین می برد. اين گروه شامل ويروسها، باكتريها و عوامل بيماريزاي ديگر، تركيبهاي ستيزي و متابوليتهاي آنها مثل داروها و بازماندههاي متابوليتي حاصل ازآنها می باشد.
1-1-مزایای ازون
- ازون قویترین اکسیدان برای ضدعفونی آب یا سطوح می باشد. سرعت ازون 3000 برابر بیشتر از کلر بوده و قدرت آن حدود 50 برابر کلر می باشد.
- ازون می تواند در چند ثانیه باکتری های پاتوژن را از بین ببرد این در حالیست که سایر اکسیدان ها به حدود چند دقیقه زمان نیاز دارند.
- ازون یکی از قویترین اکسیدان های موجود برای اکسید نمودن ترکیبات آلی است.
- ازون به اکسیژن تجزیه می شود و تقریبا باقیمانده ای در محیط بجا نمی گذارد.
- نمی توان ازون را ذخیره سازی نمود بنابرابن باید پیوسته در محیط تولید گردد.
- ازون یک ترکیب اکسیدکننده بسیار عالی برای فلزاتی مانند آهن، منگنزو غیره می باشد.
- ازون فرایند فلوکوله شدن و کوآگولاسیون ترکیبات آلی را بهبود می بخشد بنابراین سبب افزایش عملکرد عملیات فیلتراسیون می شود.
- ازون می تواند به نحو موثری سبب اکسیداسیون جزئی ترکیبات آلی و تبدیل آنها به ترکیبات زیست تجزیه پذیر شود و این امر منجر به حذف این ترکیبات در فیلتراسیون بیولوژیکی می گردد.
- ازون دارای pH خنثی بوده و می تواند pH محیط مورد استفاده را خنثی نماید.
- مصرف برق دستگاه های تولیدکننده ازون حتی در مقیاس صنعتی پایین می باشد.
2-1-نیمه عمر ازون در دماهای مختلف
با توجه به دمای محیط، نیمه عمر ازون بین 8 (در دمای 15 درجه سانتیگراد) تا 30 دقیقه (در دمای 35 درجه سانتیگراد) می باشد.
3-1-مکانیسم حذف باکتری ها توسط ازون
ابتدا ازون با دیواره سلولی باکتری تماس پیدا می کند. سلول باکتری به او قدرت بقا می دهد زیرا سبب حفظ شکل او می گردد. پس از اتصال ازون به دیواره سلولی در اثر واکنش اکسایشی یک حفره در دیواره سلولی ایجاد می شود. این حفره سبب ایجاد جراحت در باکتری می گردد. با ادامه فعالیت ازون حفره های بیشتری در دیواره سلول باکتری ایجاد شده و در نتیجه باکتری شکل خود را از دست می دهد. ازون در طی چند ثانیه هزاران بار با دیواره سلولی باکتری برخورد نموده و نهایتا در نتیجه حفرات ایجاد شده باکتری نابودی می گردد. مدت این واکنش بین 1 تا 10 ثانیه می باشد. میزان ازون مورد نیاز بستگی به بار میکروبی نقطه هدف دارد.
4-1-تولید ازون
سه روش برای تولید ازون وجود دارد. این سه روش شامل استفاده از هوای محیط، استفاده از هوای خشک و استفاده از اکسیژن خالص می باشد.
5-1-دو روش ازون زنی به آب
5-1-1- استفاده از دیفیوزر (Bubble Diffusion)
ازون یک گاز است و بنابراین توزیع مناسبش در مایعات مستلزم تماس صحیح آنها با یکدیگر می باشد. یکی از روش های تماس ازون با آب استفاده از دیفیوزر می باشد. دیفیوزر با تبدیل گاز ازون به حباب های بسیار ریز سبب افزایش سطح تماس آن با آب شده و در نتیجه غلظت گاز در آب افزایش می یابد. از مزایای این روش می توان به ارزان بودن، سادگی فرآیند و عدم نیاز به پمپ آب (صرف انرژی پایین) اشاره نمود. در نقطه مقابل معایب این روش شامل کارایی کم در افزایش غلظت ازون در آب (کارایی بین 10 تا 25% بسته به ارتفاع آب)، نیاز داشتن به ستون های آب با ارتفاع زیاد، مشکل بودن استفاده از این روش در آب تحت فشار و انسداد حفره های دیفیوزر می باشد. در این روش برای جلوگیری از ورود آب از طریق دیفیوزر به دستگاه ازون جنراتور از شیرهای کنترل یا تله آب استفاده می شود.
5-1-2- استفاده از ونتوری (Venturi)
یکی از پرکاربردترین روش ها برای ازن زنی آب استفاده از ونتوری می باشد. در این روش آب از داخل یک جسم مخروطی شکل عبور داده می شود. این امر سبب ایجاد یک اختلاف فشار بین دو جریان ورودی و خروجی شده و خلاء ایجاد می گردد. خلاء ایجاد شده باعث کشیدن ازون با فشار به داخل جریان آب شده و در نتیجه آب ازون زنی می شود. از مزایای این روش می توان به راندمان بالا (تا 98%)، کارایی خوب در آب های تحت فشار، استهلاک کم و کنترل پذیری بالا اشاره کرد. نیاز داشتن به پمپ آب نیز به عنوان عیب این روش می باشد.
6-1-حلالیت ازون در آب
حلالیت گاز ازون در آب 13 برابر گاز اکسیژن می باشد.
6-1-1-فاکتور های موثر در حلالیت ازون در آب
1- دمای آب به نحوی که هرچه دمای آب بالاتر باشد ماندگاری ازون در آن کمتر است.
2- فشار آب به نحوی که حلالیت ازون در آبی که تحت فشار PSI 35 می باشد دو برابر آبی است که در فشار PSI 10 می باشد.
3- فشار گاز ازون به نحوی که رابطه ای مستقیم با میزان انحلالش در آب دارد.
4- افزایش غلظت گاز نیز رابطه ای مستقیم با میزان حلالیتش دارد.
5- راندمان دستگاهی که ازون را با آب ترکیب می کند.
نکته: نباید غلظت ازون در آب را با ازون حل شده در آب اشتباه گرفت. غلظت ازون تقریبا همیشه عددی بزرگتر از ازون حل شده در آب می باشد. به عنوان مثال هنگامیکه غلظت ازون ppm 2 می باشد میزان ازون حل شده در آب ppm1 یا کمتر خواهد بود.
نکته: میزان ازون حل شده در آب ثابت نخواهد بود و بسته به فاکتورهایی همچون دمای آب، پاتوژن های موجود در آب و غیره تغییر خواهد کرد. برای رسیدن به غلظت ثابت از ازون در آب بایستی ازون را تا زمانیکه آلودگی را از بین ببرد به آب اضافه کنیم.
7-1-استدلال های غلط در مورد ازون
1- ازون سبب خورندگی لوله های فلزی می شود. این باور غلطی است البته آب ازون دار سریعتر از آب معمولی سبب خوردگی آهن می شود اما این زمان چیزی حدود چند سال می باشد. در حالت کلی استفاده از لوله آهنی برای انتقال آب ازون دار توصیه نمی گردد.
2- رنگ آبی آسمان مربوط به ازون می باشد.
3- ازون هیچگونه باقیمانده ای بر جای نمی گذارد.ازون ماندگاری و نیمه عمر بسیار پایینی دارد. این امر آنرا برای کشتن پاتوژن ها ایده آل می سازد.در آب بسیار تمیز ازون می تواند تا 6 ساعت پایدار بماند. در بسیاری از عملیات های غذایی ازون بین 10 تا 20 دقیقه پایدار می باشد. در عملیات تصفیه پساب ماندگاری ازون به میزان ترکیبات آلی آن بستگی دارد.
2-استفاده از ازون در مواد غذایی
سازمان FDA و USDA استفاده ازازون را در مواد غذایی به عنوان یک افزودنی مجاز به رسمیت شناخته اند. این دو سازمان ازون را به عنوان یک ترکیب GRAS برای استفاده در تمام محصولات غذایی مجاز دانسته اند.
2-1-موارد استفاده از ازن در صنایع غذایی
- · ضد عفونی هوای سالن های تولید ، سردخانه و انبار
- · ضد عفونی سيستم انتقال (لولهها، تانکهای ذخيره)
- · ضد عفونی سطوح، کف سالنها، بطریها و تانکرهای حمل
- · استريليزه آب مورد استفاده در توليد
- · تصفيه فاضلاب صنايع غذايی
- محدود کردن تشکیل بیوفیلم و حذف آن در صنایع لبنی
- حذف فلورین، آب داغ، بخار و سایر ضدعفونی کننده ها در CIP
- کاربرد در دامداری ها و کشتارگاه ها (ضد عفونی سالن های شیردوشی و تجهیزات در جهت کنترل کامل ورم پستان، حذف بار میکروبی و بوی آمونیاک، ضد عفونی لاشه دام و طیور،افزایش ماندگاری)
- استفاده در سالن های پرورش طیور( مرغ ،کپک ، بلدرچین ،اردک و…)جوجه کشی، نگهداری تخم ها و جایگزین کامل فرمالین
- استفاده در استخرهای پرورش ابزیان (ماهی : خوراکی و تزئینی ، میگو)
- استفاده در کلینیک های دندانپزشکی و پزشکی جهت ضد عفونی کامل فضا،تجهیزات و وسایل جراحی در حداقل زمان
- استفاده جهت درمان بیماری ها[1] (زخم معده، کولیت، دیابت، زخم بستر و…
- از بین برنده انگل خاک
- استفاده بعنوان علف کش در کشاورزی
- تصفیه کامل آب استخرهای شنا
- ضد عفونی وسایل بیمارستانی
- بازیابی روغن های صنعتی
- استفاده در صنایع نساجی
- رنگ سازی
- تصفیه پساب های صنعتی
2-2-سایر كاربردهاي ازن در صنايع غذايی
- باکتری زدايی مواد غذايی طی فرآيند توليد.
- شستشو و ضد عفونی بسته بندی ها و ظروف حاوی مواد غذايی.
- باکتری زدايی ميوه و سبزيجات طی حمل و نقل و توزيع.
- ضد عفونی کاميونهای حامل مواد غذايي.
- نگهداری گوشت، مرغ، ماهی و ساير مواد فاسد شدنی با يخ ازن دار.
- استريليزه يخچالهای صنعتی و انبارهای مواد غذایی.
- استفاده از گاز ضد عفوني كننده ازن در زمان بسته بندي مواد غذايي به جاي گاز ازت، باعث افزايش تاريخ مصرف و زمان ماندگاري مواد غذايي میشود.
- اسپری دستی ازن برای ضدعفونی کردن دستکش، پیشبند، چکمه و تیغههای چاقو در حین کار
- ضدعفونی دیواره سیستمهای خنک کننده (کولرها)
- تصفيه آب برجهاي خنککننده (بدون نياز به ضد رسوب و ضد خوردگي)
- سم زدایی ( افلاتوکسین ) از پسته
2-3-مزایای استفاده ازن در صنایع غذایی
- قدرت موثر در ضدعفونی محیط و سطوح به طور همزمان
- از بین بردن کلیه میکروارگانیسمها شامل انواع باکتریهای بیماری زا، ویروسها، جلبکها، اسپورها و مخمرها که با روشهای متعارف گندزدایی غیرممکن می باشد
- سرعت زیاد عملکرد
- رفع موثر آلودگی میکروبی در مکانهایی که بار آلودگی بالایی دارند
- افزایش طول عمر نگهداری محصولات یا تسهیل در شرایط نگهداری
- کاهش سموم مختلف مانند فنولا، شویندههای باقی مانده روی سطوح، سموم کشاورزی، نیتراتها و ...
- عدم تخریب محیط زیست
- هزینه کم جهت راه اندازی و نگهداری بدون نیاز به ماده مصرفی
- قابلیت پوشش دهی سطح وسیعی از مکان مورد نظر
- ایمنی کامل و بدون عوارض شیمیایی
- مازاد ازن تزریق شده به دلیل ناپایداری گاز ازن به سرعت به صورت اکسیژن آزاد شده و با افزایش 2O محیط ضدعفونی بسیار دلپذیر و مطبوع می گردد.
4-سازمانهاي تائيد كننده استفاده از ازن
- معاونت غذا و دارو وزارت بهداشت – درمان و آموزش پزشكي ايران
- سازمان غذا و داروي امريكاFDA
- آژانس حفاظت محيط زيست EPA
- سازمان سلامتي شغلي آمريكا OSHA
- سازمان غذایی دارویی اروپا ADEC
