بخشی از مقاله
چکیده :
رطوبت زیاد محصولات تازه برداشتشده باغی و کشاورزی موجب افزایش فسادپذیری و کاهش عمر انبار مانی و در نتیجه افزایش ضایعات محصولات کشاورزی و باغی به میزان فراوانی می گردد. لذا امروزه افزایش عمر انبارمانی به منظور کاهش ضایعات یکی از چالشهای بخش کشاورزی محسوب میشود. راهکارهای فراوانی جهت افزایش ماندگاری این محصولات طی انبار مانی اجرا گردیده است که از جمله این موارد می توان به انواع بستهبندیهای موجود اشاره نمود.
سبزیهای برگی و غیر برگی و میوههای با بافت حساس و همچنین محصولات بستهبندی شدهی منجمد، انواع کمپوت ها و بسیاری از محصولات که به صورت تازه مصرف میشوند نیاز به شستشوی کامل به عنوان مرحله اولیه و ضروری دارند. یکی از مهمترین روش های افزایش ماندگاری که در سالهای اخیر پیشرفتهای چشم گیری داشته است، استفاده از فراصوت قدرتی می باشد. استفاده از فراصوت قدرتی برای شستشوی محصولاتی که بافت حساس دارند به دلیل عدم تماس مکانیکی و حذف کامل عملگر دستی و همچنین سریع و غیر مخرب بودن از اهمیت ویژهای برخورداراست.
مقدمه
میوهها و سبزیها، بخش مهمی از یک رژیم غذایی متعادل و مطلوب هستند. بسیاری از نهادها و سازمانهای معتبر به مردم جهان توصیه میکنند، که نیمی از بشقاب غذای خودشان را در هر وعده غذایی، با استفاده از میوهها و سبزیها پر کنند. بیشتر حجم میوهها و سبزیها مانند بدن انسان از آب تشکیل شده است. به همین دلیل میوهها و سبزیها تازه برداشتشده بسیار فاسدشدنی هستند و بافت های آسیبدیده آنها یک بستر بسیار عالی برای رشد میکروارگا نیزم های بیماری زا و عوامل فساد است.همچنین بیماریهای پس از برداشت موجب زیان قابلتوجهی به میوهها و سبزیها برداشتشده در طول حملونقل و ذخیره سازی می شوند
روشهای متفاوتی برای شستشوی میوه و سبزیهای برگی و غیر برگی وجود دارد، که از جمله متداولترین آنها که به صورت معمول قابل استفاده است، شستشو با آب همراه بانمک و شوینده های دیگر است که اطمینان کامل از تمیزی محصول را به ما نمیدهند. همچنین بعضی از محصولات مانند قارچ، توتفرنگی و... که بافتی بسیار نرم و ظریف دارند، را نمیتوان به صورت کامل شستشو داد و ممکن است سبب آسیب فیزیکی و به طبع فسادپذیری سریع و از عمر انباری مانی آن کاسته و در نهایت سبب افزایش ضایعات محصول گردد.
برای افزایش انبارمانی میوهها و سبزیها راههای مختلفی موجود میباشد که از بارزترین آنها میتوان به انواع بستهبندیهای موجود در بازار، پوششهای فعال ضد میکروبی و... اشاره کرد، که هر کدام از این موارد به نحوی میزان ماندگاری را افزایش میدهند - . - Jung, 2005 اما از خصوصیات این موارد به هزینه بر بودن، آثار زیستمحیطی و... میباشد و لذا در این پژوهش مروری بر استفاده از فراصوت قدرتی به عنوان روشی نوین برای شستشوی عمیق محصولات باغی و برگی و در نتیجه افزایش انبار مانی محصول مورد بحث و بررسی قرار خواهد گرفت.
دسته ای از امواج صوتی که بسامد فرکانس آن بالاتر از محدوده شنوایی انسان باشد امواج فراصوت نامیده میشوند. بسامد صوت در محدوده شنوایی انسان بین 20 هرتز تا 20کیلوهرتز میباشد درحالی که فراصوت بسامدی بالاتر از محدوده شنوایی انسان را دارا میباشد.
امواج فراصوت با بسامد کمتر از 100 کیلوهرتز و توان بیشتر از 1 وات بر سانتیمتر مربع امواج فراصوت قدرتی گفته میشوند.این امواج فراصوت قدرتی کاربرد وسیعی در صنایع مختلف از جمله پزشکی، آزمایشگاهی، صنایع غذایی و... دارد. از جمله کاربردهای آن در بخش صنایع غذایی میتوان به فیلتراسیون، ترد کردن گوشت، تعیین کیفیت تخممرغ، شستشوی عمقی و سطحی، مهار فعالیت آنزیم ها و باکتریها و در نتیجه افزایش ماندگاری محصول اشاره کرد
شستشو به کمک امواج فراصوت
شستشو دهندهها
شستشو به کمک امواج فراصوت از جمله مهمترین و کاربردیترین روشهای شستشوی سبزیها و میوههایی با بافت حساس است،که شستشو به وسیله امواج فراصوت در مقایس های کوچک آزمایشگاهی و بزرگ قابل اجراست .دستگاه فراصوت به طور کلی به دو صورت میلهای - Probe - و حمام فراصوت - Ultrasonic Bath - مورد استفاده قرار می گیرد. حمام فراصوت میتواند در ابعاد بزرگ مورد استفاده قرار گیرد و بر طیف گستردهتری از نمونهها اعمال گردد و قابلیت تکرارپذیری بیشتری را دارا میباشد.. در پراب فراصوت نمونه دارای قابلیت تکرارپذیری کمتری میباشد. و نمونه در تماس مستقیم با پراب فراصوت است.شکل - 1 - نمونه از حمام و پراب فراصوت نشان داده شده است
شکل.1 نمونههایی از سیستم - سمت راست - حمام فراصوت - سمت چپ - پراب فراصوت
اصول و نحوه شستشو
یکی از کاربردهای مهم امواج فراصوت، استفاده از ضربه ناشی از کاویتاسیون ایجادشده در فرآیند شستشو است . اصول کلی این روش مبتنی بر غوطه وری محصول مورد نظر در یک مایع واسطه است که این مایع، به کمک کاویتاسیون عمل شستشو و پاک کردن محصول را انجام میدهد. یک سامانه پاککننده فراصوت شامل 3 قسمت اصلی به نام های منبع تغذیه، ترانسدیوسر پیزوالکتریک و محفظه میباشد . - شکل . - 2 در این روش امواج فراصوت با بسامد بالاتر از 20 کیلوهرتز به درون بافت ماده نفوذ میکند. و سبب ایجاد کشیدگی و جمع شدگی پی در پی میگردد. که در نتیجه این عمل انرژی به داخل حفرهها و سطح محصول مورد نظر فرستاده میشود و سبب تخریب دیواره سلولی میگردد و جدایش مواد خارجی از آن را تسهیل میکند.
امواج فراصوت با شدت پایین و فرکانس بالا 1 - تا 3 مگاهرتز - موجب بروز کاویتاسیون پایدار - تشکیل حبابهای میکرونی و نوسان آنها - در بافت میشوند. زیرا در فرکانس بالا و شدت پایین، زمان برای چرخه رشد حبابها محدود و قدرت برای انقباض و فروپاشی آنها ناکافی است. کاویتاسیون آکوستیک در واقع تشکیل حبابها - حفرهها - به خاطر افت سریع فشار در مایع بر اثر عبور امواج صوت از درون آن میباشد
شکل .2 اجزای اصلی تمیزکننده فراصوت
فشار بالایی که بر اثر ترکیدن حبابها ایجاد میشود، میتواند آلودگیهایی مانند گردو خاک، رنگدانه، روغن و ... را از سطح نمونه جدا کند. در دیدگاه نظری گفته میشود هنگامی حباب تشکیل میگردد که فاصله مولکولها از یکدیگر دو برابر شعاع واندروالسی باشد. و همچنین هنگامی که یک مایع حباب ایجاد میکند که فشار مایع از فشار بخار مایع کمتر باشد. مراحل حفره زایی شامل تولید حباب اولیه، رشد و متلاشی شدن حبابهای کوچک در اثر ایجاد فشار منفی بزرگ در محیط مایع میباشد. مولکولها به صورت موقت از جایگاه اصلی خود جدا میشوند. و به عنوان یک موج صوتی از داخل مایع واسط عبور می کنند. که در موقع حرکت به مولکولهای دیگر در اطراف خود برخورد میکنند.
