با افزایش جمعیت و تقاضا برای محصولات غذایی سالم، استفاده از فناوری‌های نوین ضد عفونی و نگهداری در صنایع غذایی بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. یکی از این فناوری‌های نو ظهور، استفاده از گاز ازن به‌عنوان ماده ای ضد عفونی کننده و نگهدارنده طبیعی است. ازن با قدرت اکسید کنندگی بسیار بالا، توانایی از بین بردن انواع باکتری‌ها، ویروس‌ها، قارچ‌ها و حتی سموم قارچی را دارد. به همین دلیل، ازن در سالهای اخیر به عنوان جایگزینی ایمن و سازگار با محیط زیست برای مواد شیمیایی سنتی مانند کلر در صنایع غذایی مورد استفاده قرار گرفته است.
تاریخچه استفاده از گاز ازن در صنایع غذایی
استفاده از دستگاه های ازن ژنراتور در صنایع غذایی از اوایل قرن بیستم آغاز شد. ابتدا از آن برای ضد عفونی آب و سردخانه‌ها استفاده می‌کردند. در دهه‌های میانی قرن، کاربرد ازن در ضد عفونی مواد غذایی، تجهیزات و افزایش ماندگاری گسترش یافت. در سال 1997، سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) ازن را برای استفاده مستقیم در صنایع غذایی ایمن اعلام کرد.
از آن زمان، استفاده از ازن در شستشوی میوه‌ها و سبزیجات، تصفیه هوا و آب و نگهداری محصولات غذایی به طور چشمگیری افزایش یافته است. امروزه ازن به دلیل خاصیت ضد عفونی قوی و عدم ایجاد باقیمانده شیمیایی، جایگزین مناسبی برای مواد ضد عفونی کننده سنتی در صنایع غذایی محسوب میشود.
کاربردهای ازن در صنایع غذایی
گاز ازن به دلیل خواص اکسید کنندگی قوی و توانایی ضد عفونی کننده بالا، کاربردهای گسترده‌ای در صنایع غذایی دارد. در ادامه به مهم‌ترین کاربردهای ازن در این صنعت اشاره می‌کنیم.
ضدعفونی میوه‌ها، سبزیجات و محصولات کشاورزی
ازن، بعنوان یک اکسید کننده بسیار قوی، قادر است با ساختار سلولی باکتری‌ها، قارچ‌ها و ویروس‌ها واکنش داده و آنها را غیر فعال کند. شستشوی میوه‌ها و سبزیجات با آب ازن دار می‌تواند باعث کاهش بار میکروبی سطحی شود، بدون اینکه نیاز به مواد شیمیایی مضری مثل کلر یا هیپوکلریت سدیم باشد. این فرآیند نه تنها سلامت محصول را حفظ می‌کند بلکه طعم و ارزش غذایی آن را نیز تغییر نمی‌دهد.
افزایش ماندگاری مواد غذایی
ازن با کاهش رشد میکروارگانیسم‌ها و قارچ‌ها، باعث جلوگیری از فساد زود هنگام مواد غذایی میشود. مثلاً استفاده از ازن در سردخانه‌های نگهداری سیب، انگور، گوجه فرنگی یا موز باعث کاهش چشمگیر نرخ پوسیدگی میشود. ازن همچنین می تواند اتیلن را اکسید کند (گازی که باعث تسریع در رسیدن و فساد میوه‌ها میشود)، بنابراین در کنترل رسیدگی بیش از حد نیز مؤثر است.
ضد عفونی آب مصرفی در صنایع غذایی
ازن در آب با سرعت بالا حل میشود و به سرعت با باکتری‌ها، ویروس‌ها، انگل‌ها و مواد آلی واکنش می‌دهد. از آنجا که ازن پس از مدت کوتاهی به اکسیژن تبدیل میشود، هیچ اثر باقیمانده‌ای در آب باقی نمی‌گذارد. این ویژگی باعث شده در تصفیه آب مصرفی در خطوط تولید آب میوه، نوشابه، لبنیات و حتی یخسازی استفاده شود.
ضدعفونی خطوط تولید و تجهیزات
در صنایع غذایی، فرآیند CIP بدون باز کردن سیستم‌ها انجام میشود. آب ازن‌دار می‌تواند جایگزین محلول‌های شیمیایی سنتی در فرآیندهای CIP شود. این روش به کاهش مصرف آب، زمان و مواد شیمیایی کمک می‌کند و از تشکیل بیوفیلم‌های میکروبی در داخل تجهیزات جلوگیری می‌کند. همچنین در روش COP، ازن برای شستشوی ابزارهای جدا شده نیز کاربرد دارد.
کاهش بو و آلودگی‌های آلی در فضا
اُزن، گاز قابل پخش در فضاست و می‌تواند ترکیبات آلی فرّار و گازهای بودار را اکسید کرده و از بین ببرد. در سردخانه‌های گوشت و ماهی، معمولاً تجمع بوی ناخوشایند یکی از مشکلات است. استفاده از اُزن در دوز کنترل شده می‌تواند این بوها را حذف کرده و محیط را بهداشتی‌تر کند.
استفاده در بسته بندی مواد غذایی
در بعضی بسته بندی‌ها، برای کنترل رشد میکروب‌ها و افزایش عمر مفید محصول، از ازن استفاده میشود. ازن به صورت کنترل شده به داخل بسته تزریق میشود تا بار میکروبی درون بسته را کاهش دهد. سپس با گذشت زمان تجزیه شده و به اکسیژن تبدیل میشود. این کار به ویژه در بسته‌بندی مرغ، ماهی، سبزیجات تازه و پنیرهای نرم کاربرد دارد.
فرآوری محصولات دریایی و گوشت
در مراحل اولیه فرآوری ماهی، میگو، گوشت مرغ و گوشت قرمز، شستشوی آنها با آب ازن‌دار باعث کاهش بار میکروبی میشود و از رشد باکتری‌های عامل فساد مثل Pseudomonas یا Listeria جلوگیری می‌کند. همچنین ازن باعث کاهش میزان بوهای نامطبوع ناشی از آمین‌ها و گوگرد میشود.
کاربرد در تولید نوشیدنی‌ها (آب گازدار، آب میوه، نوشابه)
ازن معمولاً در تصفیه اولیه آب مصرفی استفاده میشود، چرا که علاوه بر ضد عفونی قوی، توانایی حذف طعم و بوی نامطلوب ناشی از ترکیبات آلی را نیز دارد. در کارخانه‌های تولید آب معدنی یا آب بطری شده، ازن همچنین برای ضد عفونی نهایی بطری‌ها و درپوش‌ها کاربرد دارد، بدون اینکه اثری بر طعم یا سلامت نوشیدنی بگذارد.
مزایای استفاده از ازن در صنایع غذایی
- ازن باکتری‌ها، ویروس‌ها، کپک‌ها و قارچ‌ها را به سرعت نابود می‌کند.
- کاهش بار میکروبی باعث جلوگیری از فساد مواد غذایی و افزایش زمان نگهداری میشود.
- ازن پس از استفاده به اکسیژن تجزیه میشود و هیچگونه باقیمانده سمی ندارد؛ بر خلاف برخی مواد ضد عفونی کننده مانند کلر، پرمنگنات یا فرمالین که ممکن است اثرات مضری بر سلامت مصرف کننده داشته باشند یا طعم غذا را تغییر دهند، ازن پس از انجام واکنش، تجزیه شده و به اکسیژن باز می‌گردد. به همین دلیل به آن لقب “ضد عفونی کننده سبز“ داده شده است.
- به تولید محصولات سالم‌تر و طبیعی‌تر کمک می‌کند.
- ازن باعث تازه ماندن ظاهر و طعم طبیعی مواد غذایی میشود.
- مناسب برای شستشوی مواد غذایی، تجهیزات و ضد عفونی هوا.
- جایگزینی مؤثر برای روشهای سنتی مانند بخار یا آب گرم.
- بدون نیاز به مواد شیمیایی خطرناک و بدون آسیب به طبیعت.
- ایمنی بیشتر در حمل و نقل و انبار مواد غذایی.
- نشان دهنده ایمنی و اثربخشی بالای این فناوری.
- تطابق با استانداردها و مقررات بین المللی: ازن به‌عنوان یک ماده مجاز برای استفاده در صنایع غذایی توسط سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA)، سازمان ایمنی مواد غذایی اروپا (EFSA)، و وزارت کشاورزی ایالات متحده (USDA) تأیید شده است. همچنین ازن در لیست مواد به طور کلی ایمن شناخته شده قرار دارد، به شرط رعایت دوز مصرفی مناسب.
چالش‌ها و محدودیت‌های استفاده از ازن در صنایع غذایی
- تأثیرات منفی بر کیفیت محصول: اکسیداسیون ترکیبات حساس (اسیدهای چرب غیر اشباع، ویتامین‌ها، رنگدانه‌ها)
- خطرات ایمنی برای انسان: سمیت تنفسی (تحریک دستگاه تنفسی، سردرد و تنگی نفس) که نیازمند تهویه و سیستمهای کنترل نشت می باشد.
- محدودیت در شرایط استفاده: وابستگی به دما و رطوبت محیط و همچنین ناپایداری ازن و نیاز به تولید در محل مصرف
- اثر بر مواد بسته‌بندی: اکسید شدن پلیمرها و کاهش استحکام بسته‌بندی بدلیل قرار گرفتن در مجاورت گاز ازن
- تأثیر بر ویژگی‌های حسی: تغییر در طعم و عطر محصولات غذایی
- نیاز به تخصص و تجهیزات خاص: استفاده از مولدهای استاندارد و تجهیزات نظارتی و همچنین نیازمند آموزش فنی برای پرسنل
- محدودیت‌های قانونی و نظارتی: نیاز به رعایت استانداردهای FDA ،EFSA و محدودیت‌های غلظت مجاز ازن در مواد غذایی
روشهای تولید ازن برای استفاده در صنایع غذایی
برای تولید ازن به منظور استفاده در صنایع غذایی، روشهای مختلفی وجود دارد که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. در اینجا به برخی از این روش‌ها اشاره می‌کنم:
- مبدل‌های الکتریکی: در این روش، ازن از طریق شکستن مولکول‌های اکسیژن (O₂) به وسیله جریان برق تولید میشود. این روش به دو نوع اصلی تقسیم میشود:
-
- مولدهای ازن با تخلیه الکتریکی
- مولدهای ازن با تشعشع UV
- الکترولیز آب: در این روش، ازن از طریق الکترولیز آب به دست می‌آید. با عبور جریان الکتریکی از آب، اکسیژن و هیدروژن آزاد می‌شوند و در نتیجه ازن نیز تولید میشود. این روش معمولاً برای تولید ازن در مقادیر کمتر و در کاربردهایی مانند تصفیه آب و ضد عفونی کردن میوه‌ها و سبزیجات استفاده میشود.
- فرایند نیتروژن‌زدایی: در این روش، نیتروژن و اکسیژن با استفاده از یک واکنش شیمیایی به ازن تبدیل می‌شوند. این فرایند معمولاً در شرایط خاص و برای تولید ازن در مقیاس‌های بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- واکنش شیمیایی: در این روش، ازن از طریق واکنش‌های شیمیایی به وجود می‌آید که شامل استفاده از مواد شیمیایی خاص برای تولید ازن است. این روش کمتر رایج است و معمولاً برای تولید ازن در مقادیر محدودتر و در کاربردهای خاص به کار می‌رود.
نکات ایمنی برای استفاده از ازن در صنایع غذایی
استفاده از گاز ازن در صنایع غذایی می‌تواند به عنوان یک روش موثر برای ضد عفونی و حفظ کیفیت محصولات غذایی باشد، اما برای جلوگیری از خطرات و حفظ ایمنی، نیاز به رعایت نکات خاصی دارد. در ادامه، نکات ایمنی مهم برای استفاده از ازن در صنایع غذایی را توضیح می دهیم.
- کنترل غلظت ازن
- ازن در غلظت‌های بالا می‌تواند برای سلامتی انسان و محیط زیست خطرناک باشد. بنابراین، باید از سیستمهای کنترل و اندازه‌گیری دقیق غلظت ازن استفاده کرد تا میزان آن در محدوده مجاز برای استفاده در صنایع غذایی باقی بماند.
- غلظت ازن نباید از حد مجاز که معمولاً 0.1ppm برای هوای داخل فضاهای کاری بیشتر شود.
- حفاظت از کارکنان
- کارکنان باید از تجهیزات حفاظت فردی مانند ماسک‌های مخصوص تنفسی یا فیلترهای خاص برای جلوگیری از استنشاق ازن استفاده کنند.
- استفاده از دستگاه‌های سنجش ازن در محل‌های کار برای نظارت بر ایمنی محیطی و جلوگیری از افزایش غلظت گاز در سطح غیر مجاز ضروری است.
- اطمینان از تهویه مناسب
- محیط‌های کاری باید دارای سیستم تهویه مناسب همچون اگزاست فن باشند تا از تجمع ازن در فضا جلوگیری شود. تهویه مناسب کمک می‌کند تا ازن اضافی از محیط خارج شود و در نتیجه ایمنی کارکنان و کیفیت محصولات غذایی حفظ گردد.
- سیستم تهویه باید به گونه ای طراحی شود که گاز ازن در فضای عمومی یا مناطق پر رفت و آمد پخش نشود.
- زمان‌بندی استفاده از ازن
- ازن باید در زمان مشخصی استفاده شود و بعد از ضد عفونی، زمان کافی برای تخلیه گاز از فضای محیط داده شود تا از انباشت ازن در فضای داخلی جلوگیری شود.
- بعد از استفاده از ازن، معمولاً نیاز به زمان برای تجزیه و تبدیل آن به اکسیژن است. برای این کار، معمولاً 15 تا 30 دقیقه زمان کافی است.
- کنترل تجهیزات تولید ازن
- تجهیزات تولید ازن باید بصورت منظم نگهداری شوند تا از عملکرد صحیح آنها اطمینان حاصل شود. این تجهیزات باید طبق دستورالعمل‌های تولید کننده، به ویژه از نظر فنی و عملکردی، تحت بررسی و تعمیرات دوره ای قرار گیرند.
- آموزش کارکنان
- کارکنان باید به طور کامل در خصوص خطرات احتمالی ناشی از ازن و روشهای ایمن استفاده از آن آموزش ببینند. این آموزش باید شامل آگاهی از علائم مسمومیت با ازن، اقدامات اضطراری و نحوه استفاده از تجهیزات حفاظت فردی باشد.
- عدم تماس مستقیم با مواد غذایی
- ازن باید در شرایط کنترل شده و به صورت غیرمستقیم برای ضد عفونی یا نگهداری مواد غذایی استفاده شود. تماس مستقیم ازن با مواد غذایی باید به حداقل برسد تا از تغییرات غیر مطلوب در طعم و کیفیت محصول جلوگیری شود.
آینده استفاده از گاز ازن در صنایع غذایی
استفاده از ازن در صنایع غذایی نه‌تنها یک گزینه مؤثر برای ضدعفونی است، بلکه می‌تواند به یک استاندارد جهانی در ایمنی و پایداری تبدیل شود. با پیشرفت فناوری و کاهش هزینه‌ها، انتظار می‌رود در دهه آینده شاهد افزایش چشمگیر کاربرد ازن در تمام مراحل تولید و توزیع غذا باشیم.
توسعه سیستمهای تولید و تزریق گاز ازن با مصرف کمتر و با کمک انرژی‌های تجدید پذیر (خورشیدی/بادی)، استفاده از پلاسمای سرد برای تولید ازن با راندمان بالاتر، ادغام با فناوری‌های دیجیتال همچون سیستمهای IoT برای پایش لحظه ای غلظت ازن و تنظیم خودکار آن و یا استفاده از هوش مصنوعی (AI) برای پیش بینی بهترین دُز مصرفی بر اساس نوع محصول می تواند آینده ای نوید بخش را برای استفاده از گاز ازن در صنایع غذایی ترسیم نماید.
