ازن

مقدمه :

یکی از مشکلات بزرگ در صنعت غذا و مواد غذایی، نگهداری و فساد آنها می باشد که عمدتا به دلیل آلودگی های میکروارگانیسمی اتفاق میافتد.آلودگی های مواد غذایی در سال های اخیر در کشورهای مختلف جهان مراجع بهداشتی را به سمت استفاده از روش های اطمینان بخش کنترل یا  بهداشت مواد غذایی رهنمون کرده است. از روش های نوین کنترل ایمنی مواد غذایی، می توان به استفاده از گاز ازن در صنعت نام برد. ازن یا O3اکسیژن فعال مولکوکی متشکل از سه اتم اکسیژن است که شکل تغییر یافته اکسیژن میباشد و از سه پیوند ناپایدار اتم اکسیژن تشکیل شده است.

این گاز بیرنگ نخستین بار توسط اسکونبین (Schonbein) کشف شد و برای اولین بار در سال 1893 برای ضدعفونی کردن آب آشامیدنی و سپس برای سایر مواد غذایی مورد توجه قرار گرفت

  این گاز پایدار نبوده ، در محل تولید می شود ، دارای بوی تند و رنگ مایل به آبی و در دمای معمولی به صورت گاز است و توسط سازمان های ADEC ،OSHA ، EPA ، FDA ومعاونت غذا و دارو وزارت بهداشت – درمان آموزش پزشکی ایران تایید شده است .

ازن به دلیل توانایی بالا در از بین بردن میکروارگانیسم هایی شامل باکتری ها، ویروس ها، قارچ ها، مخمرها و داشتن قابلیت بالا در حذف مواد خطرناک و مضرسموم کشاورزی، نیتراتها و سیانیدها بدون باقی گذاشتن مواد مضر به عنوان یکی از بهترین مواد ضدعفونی کننده مواد غذایی در جهان شناخته شده است که به دو شکل محلول و گازی مورد استفاده قرار میگیرد .

ساختار مولکولی ازن :

اکسیژن یک مولکول دو ظرفیتی و پایدار است اگر به آن انرژی وارد کنیم ، شکسته و طی یک فرایند طبیعی در زمان انتشار انرژی به مولکول سه ظرفیتی ازن ozone)) تبدیل میشود ، ازن یک مولکول ناپایداربوده در صورت قطع انرژی سریعا به مولکول اکسیژن O₂ و اتم اکسیژن O₁ تبدیل میگردد. ازن فرم ملکولی ازاکسیژن است که درآن سه اتم اکسیژن به یکدیگرمتصل شده اند. اتم اکسیژن اضافی درساختار ازن، آن رابه قویترین اکسید کننده و ضدعفونی کنندۀ کاملاً طبیعی تبدیل کرده است.ازن بسیار نا پایدار بوده و تحت شرایط عادی به سرعت تجزیه می شود بنابراین این ماده باید در محل مصرف توسط ژنراتورازن تولید گردد. سیستم های تولید ازن به صورت سانترال بوده ونیازبه هیچگونه ماده اولیه مصرفی ندارد وازلحاظ  اقتصادی مقرون به صرفه هستند.

• مکانیسم عمل :

مولکول ازن با اکسید کردن گروه های سولفیدریک پروتئینی سلول باکتری وهمچنین با نفوذ از میان پوشش پروتئینی اسید نوکلئیک ویروس و تخریب پروتئین کاپسید آن ، سبب تخریب میکروارگانیسم ها میگردند.

• مکانیسم عمل ازن بر میکرو ارگانیسم :

 توقف رشد و تکثیر و نیز فعالیت باکتریها با ازن ، پروسه ی پیچیده ای است ، زیرا ازن به ساختار های مختلف سلولی  از جمله پرروتئین  ها ، لیپیدهای غیر اشباع و آنزیم های تنفس در غشای سلولی ، پیتید و گلیکان ها در غلاف سلولی و اسپور ، آنزیم ها و اسید های نوکلئیک موجود در سیتوپلاسم ، پروتئین ها و کپسیدهای ویروسی حمله می کند .

برخی کارشناسان اینگونه نتیجه گیری کرده  اند که ازن به شکل مولکولی ، مهم ترین واصلی ترین عامل متوقف کننده مناسب میکرو ارگانیسم هاست ، حال آنکه برخی دیگر بر خاصیت اکتیویته ی آنتی باکتریال محصولات جانبی حاصل از تجزیه ازن مانند HO3-O2-OH تاکید می ورزند.

• مکانیسم عمل ازن بر روی باکتری ها

باکتریها میکروارگانیسم های کوچکی می باشند که دارای ساختمان ساده و ابتدایی می باشند. مولکول ازن با اکسید کردن گروه های سولفیدریک پروتئینی سلول باکتری را غیر فعال می کند. در دزهای بالاتر با حمله به جداره ی سلول باکتری، موجب از هم گسیختگی و پارگی دیواره و غشاء خارجی و مرگ باکتری می شوند

• مکانسیم عمل ازن بر روی ویروس ها

ویروسها ذراتی غیر مستقل هستند که تنها در سلول میزبان رشد و تکثیر می یابند. هر ذره ویروس شامل یک مولکول اسیدنوکلئیک RNA یا DNAاست. در اطراف این مولکول پوششی از جنس پروتئین قرار دارد که کپسید نامیده می شود. وظیفه ی کپسید محافظت از اسید نوکلئیک ویروس و امکان پذیر کردن اتصال و دخول ویروس به میزبان می باشد. هر مولکول ازن با نفوذ از میان پوشش پروتئینی، اسید نوکلئیک ویروس راتخریب می کند و در غلظتهای بالاتر مولکول های ازن با تخریب پروتئین کپسید، سلول ویروسی را منهدم می کنند .

• مکانیسم عمل ازن بر آنزیم ها :

بررسی ها نشان داده است که کلرین به صورت انتخابی آنزیم های خاصی را انتخاب و نابود می سازد، در حالیکه ازن به عنوان یک اکسیدانت پروتوپلاسمی بررگ عمل می کند . در مورد اختلال در سیستم آنزیمهای دهیدروژناسیونی ، ازن با تداخل و نفوذ در سیستم تنفسی سلول های گونه E.coli، آنها رانابود می سازد.

• تاثیر ازن بر قارچ ها

ازطریق از بین بردن پروتئین های پوشش اسپور باعث نابودی آنها می شود .

گاز ازن ممکن است باعث تغییر در برخی از خصوصیات پلیمرهای پلاستیکی مورد استفاده در مواد مورد استفاده در بسته بندی نظیر تغییردر خصوصیات بازدارندگی، مکانیکی، فیزیکی، ساختاری و یا تجزیه شیمیایی پلیمرها گردد. میزان کارایی گاز ازن را می توان با درجه حرارت، میزان غلظت مصرفی و ترکیب کردن این روش با سایر روشهای فیزیکی و شیمیایی و بررسی عوامل مهمی نظیر PH افزایش داد. استفاده از ازن به دلایل قدرت و سرعت بالا به عنوان یک ماده ضد میکروبی، سبب افزایش عمر ماندگاری محصولات شده است که در نهایت منجر به افزایش کیفیت و سود اقتصادی بیشتر می شود و از آن میتوان به عنوان یک روش کار آمد درجهت امنیت غذایی بیشتر در صنایع مختلف استفاده نمود. بهینه سازی استفاده از ازن با توجه به منبع و غلظت موثر، مدت زمان کارآمد و وسیله مناسب و روش استفاده، از جمله چالشهای پیشروی این ماده ضد عفونی کننده میباشد.

• ازن از نظر تجاری در صنعت غذا به دو روش کلی تولید می شود:

1 – از طریق عبور گازحاوی اکسیژن از میان یک منبع تابش فرابنفش(UV)

2 – میدان الکتریکی انرژی بالا یا تخلیه کرونا (CD)، که گاهی اوقاتتحت عنوان تکنیک های پلاسما نامیده می شود.

• تولید ازن به روش کرونا :

تولید ازن در صنعت توسط ازن ژنراتور انجام می شود که متداول ترین روش تولید آن روش کرونا یا جرقه داغ میباشد. در این روش اکسیژن ازفضای ما بین دو الکترود که توسط مواد دی الکتریک مانند شیشه جدا شده، عبور داده می شود. الکترود ها اغلب به شکل دو صفحه میباشند که به یک منبع با ولتاژ بالا متصل اند. در اثر اعمال ولتاژ بالا به الکترود ها تخلیه الکتریکی بین دو الکترود رخ میدهد که باعث تبدیل اکسیژن به ازن درفضای تخلیه می شود که به آن تخلیه دی الکتریک می گویند. بطوریکه بعضی از مولکول های اکسیژن به اتم اکسیژن تفکیک میشوند و سپس اتم اکسیژن با باقیمانده مولکول، واکنش نشان داده و تولید مولکول ازن را مینماید .

تولید ازن به روش فرابنقشUV( فوتو شیمیایی ) :

لامپهای UVکم فشار(Low-Pressure mercury) به عنوان وسیله تولید ازن و همچنین برای تصفیه هوا  بکار میروند فوتونهای داری طول موجnm 185، عامل تولید ازن می باشند، در حالیکه فوتون های دای طول موجnm 254در تغییر DNAمیکروارگانیسم ها موثر می باشند ، گاز تغذیه ( معمولا هوای محیط ) از میان یک میدان تابش 185 – UVانرژی بلا در اطراف لامپ عبور می کند . از طریق تفکیک نوری ، درصد کمی از مولکولهای اکسیژن (O2)جدا می شوند که به تشکیل اتم های رادیکالی اکسیژن ناپایدار(O1)منجر می گردد.در پیپایداری ، اتم های رادیکالیO1 به آسانی به مولکولهایO2 محیط متصل می شوند ، که به تشکیل مولکولهایO3 یا ازن منجر می گردد. سیستم های 254 -UV ، ضد عفونی کننده های یا ضدعفونی کننده های UVمیکروب کش، میکروارگانیسم ها را از طریق تاثیر برDNA و از بین بردن توانایی میکروارگانیسمها برای بازسازی ، غیر فعال می کنند.

آبی که باید با ازن واکنش دهد توسطیک لوله nm254 – UVکه با یک غلاف شیشه ای کوارتز از جریان فرآیند جدا می شود ، انتقال می یابد. این طول موج و شدت خود نور است نه ازن . اغلب لامپ هایUV تجاری ازنوعی کوارتز ساخته شده اند که حاوی ناخالصی هایی است که انتشار nm185را تماما جذب میکنند، بطوریکه آنها هیچ ازنی تولید نمی کنند . بنابراین به هنگام خرید لامپهای UVبه منظور حداکثر افزایش بازده ازن ، لازم است که فروشنده دستگاه ازن ازهدف کار  مطلع و لامپ تولید کننده ازن مناسبی را، ارائه نماید .

عوامل موثر بر کارآیی ازن:

1 –درجه حرارت .

هنگامی که دما افزایش داده می شود ، ازن نامحلول تر و فرارتر میشود اما نرخ ( سرعت درواحد زمان ) واکنش ازن با ماده افزایش می یابد.

2 – مقدار pHو مواد آلی .( تاثیر ازن در 8.9 – 6.5: pH). ازن درpH پایین ثبات بیشتری دارد تا در pHبالا. غیر فعالسازی میکروارگانیسم ها توسط ازن از طریق واکنش مولکولهای ازن درpH پایین است . ازن درpH  بالا تجزیه شده و رادیکالهای آزاد رابه وجود می آورد که همین موجب تاثیر این ماده میشود. کارآیی ازن کردن را می توان بوسیله ترکیب کردن آن با سایر روشها مثلاستفاده از امواج فرابنقش ، پراکسیدهیدروژن، افزایشpH ترکیبی از این موارد ، افزایش داد.

• تیمار محصول به دو روش گازی و محلول صورت می گیرد .

الف-روش گازی: گاز ازن توسط ازن ژنراتور تولید و بطور مستقیم به سمت محصول هدایت می شود. این روش بیشتر در سیستم های تهویه مورد استفاده قرار می گیرد.

 کاربرد های فاز گازی ازن :

• در سیستم های تهویه
• نگهداری مواد غذایی خام که قبل از فرآوری
• در نگهداری غذاهای فراوری شده قبل از حمل و انتقال ازواحد به کار می رود
• مورد استفاده در کامیون هایحمل حمل و نقل مواد غذایی
• ضد عفونی پوشش بسته بندی پلاستیکی

ب-روش محلول: ازن ابتدا توسط ژنراتور تولید شده و سپس در آب انتشار می یابد و محلول ازن را بوجود می آورد. این روش بیشتر برای شستشوی محصولات و ابزارها مورد استفاده قرار میگیرد.

کاربردهای فاز آبی ازن:

• 1 ) برای تصفیه آب فرایند. ( گاهی اوقات برای استفاده مجدد، گاهی اوقات قبل از تخلیه )
• 2 ) برای شستشوی پاششی محصولات غذایی .
• 3 ) برای ضد عفونی کردن دستگاه ها و تجهیزات واحد صنعتی . ( تمیز کردن در محل(CIP
• 4 ) برای ضد عفونی و گند زدایی پاششی کف ها و آب گذرها .
• 5 ) جهت عمل آوری آب محصول ( همچنین محصولات آب میوه )

معایب گاز ازن :

این گاز در غلظت های بالا به ریه آسیب جدی میرساند، بطوریکه در غلظت 1 تا 2 ppm منجر به بروز عوارض جانبی در انسان می شود. در نتیجه جدی گرفتن مقررات ایمنی مانند استفاده از ماسک و تجهیزاتی نظیر دستگاه های هشدار دهنده در جایگاه های تولید ازن ضروری می باشد. تهویه محل تولید ازن نیز از اهمیت زیادی برخوردار است. همچنین باعث نابودی فولاد، مس، لاستیک و …. می شود در نتیجه دستگاه های مورد استفاده ودر تماس با ازن باید از جنس فولاد ضدزنگ یا آلومینیوم باشند .

بازدیدها: 35