در سالهای اخیر استفاده از پلاسمای سرد در نگهداری مواد غذایی، بسیار مورد توجه قرار گرفته است.پلاسمای سرد به عنوان یک فناوری نوظهور م یتواند رویکردی موثر برای غیرفعا لسازی میکروارگانیسمهای بیمار یزا و فاسدکننده، بدون تاثیر قابل توجه بر کیفیت مواد غذایی باشد. اثر ضدمیکروبی فرایند پلاسمای سرد در صورت ترکیب با ضدعفونی کنند هها و یا روغ نهای ضروری م یتواند افزایش یابد. فراوری موادغذایی با پلاسمای سرد موضوعی پیچیده است و به تحقیقات گسترد هتری نیاز دارد. طیف گسترد های از را کتورهای پلاسمای سرد وجود دارد که هرکدام از آ نها قادر به تولید گون ههای شیمیایی یونیزه شده هستند که به طور تصادفی با الکترو نهای آزاد و رادیکا لهای شیمیایی خنثی فعال م یشوند و همه در فاز پلاسما وجود دارند. زمانی که گون ههای شیمیایی باردار از طریق نوترکیبی و انتقال ناپدید م یشوند، فاز پلاسما به فاز گاز برم یگردد. جریا نهای الکترونی و نور باعث یونیزاسیون گون ههای خنثی م یشوند. در حضور مولکو لها، برخوردها افزایش م ییابد که باعث شکاف در پیونده شده و گون ههای خنثی به گون ههای فعال شیمیایی تبدیل می شوند. در بسیاری از سیست مهای پلاسمای سرد این گون ههای شیمیایی خنثی و فعا لشده به مواد غذایی فراوری شده منتقل م یشوند و روی آ نها اثر م یگذارند. بسته به مخلوط گاز پیش ماده، را کتورهای پلاسمای سرد گستره متنوعی از گون ههای شیمایی بازفعال )وا کنش پذیر( را م یسازند. به عنوان مثال، پلاسمای سردی تولید شده درترکیب های حاوی هوای خشک، باعث تولید گون ههای وا کن شپذیر اکسیژن و نیتروژن ( RONS) می شوند نه تنها در مواد غذایی بلکه در زخم ها و سوسپانسیون های آبی نیز موثر واقع شده است. روشهای بسیاری برای شروع حالت پلاسما وجود دارد؛ با این حال همه رو شها منجر به پلاسمای سرد نمی شوند. پلاسمای سرد برای جلوگیری از آسیب گرمایی در غذا مورد نیاز است. تولید پلاسما از طریق افزودن انرژی حرارتی منجر به ایجاد پلاسمایی م یشود که در تعادلّ ترمودینامیکی با ذرات خنثی، یون های مثبت، یو نهای منفی و الکترو نهای آزاد است که همگی دارای دمای یکسانی هستند و معمولا آن دما برای فراوری مواد غذایی بسیار بالا است. حفظ حالت پلاسما از طریق الکترو نهای آزاد شتاب یافته در میدان الکتریکی منجر به ایجاد سیستم هایی می شود که در آ نها گون ههای شیمیایی بزرگ )آ نهایی که الکترو نهای آزاد نیستند( دما پایین را نگه می دارند )نزدیک دمای اتاق در بسیاری از را کتورهای پلاسمای سرد( در حالی که میدان الکتریکی سرعت الکترو نهای آزاد را برای تاثیر بر یونیزاسیون گون ههای شیمیایی هدف افزایش می دهد. این واقعیت بسیار حائز اهمیت است که برخورد بسیاری از الکترو نها با مولکو لها به طور همزمان هم انرژی جنبشی کافی را برای تشکیل پیوند )بدون یونیزاسیون ( و هم تولید رادیکا لهای شیمیایی خنثی فعال شده را فراهم م یسازد. مهندسان فرآوریمواد غذایی به جزییات تکنیکی مهمی جهت تجزیه و تحلیل کامل را کتورهای پلاسما نیاز دارند که برخی از این مشخصات تکنیکی موضوع این بخش هستند.

در حالی اشعه فرابنفش و پرتوهای الکترون پرسرعت هر دو م یتوانند برای میکروارگانیسم ها کشنده باشند، این بخش کمتر بر مکانیسم های غیرفعا لسازی میکروبی که در دیگر بخ شها مورد بحث قرار گرفته است، تمرکز دارد اما بر کاربرد را کتورهای پلاسمای سرد برای تولید گونه های شیمایی وا کنش پذیر جهت نگهداری مواد غذایی تاکید دارد. نظریه میدان الکترومغناطیسی و نظریه جنشی پلاسما دانش اساسی برای درک اصول مهندسی مربوط به پلاسمای سرد فرآوری مواد غذایی هستند. شناخت رادیکا لهای شیمیایی وا کن شپذیر برجسته تولید شده توسط را کتورهای پلاسمای سرد و همچنین دانستن جزئیات مربوط به انتقال و سرنوشت این رادیکا لها برای استفاده در فراوری مواد غذایی بسیار مهم است. هدف به حداکثر رساندن میزان کشندگی میکروارگانیس مها توسط رادیکا لها، ضمن حفظ کیفیت کلی مواد غذایی و ایمن نگهداشتن مواد غذایی فراوری شده جهت مصرف انسان است.

فهرست مطالب

پیشگفتار مترجمان............................................................................................................................................................................. 7

فصل اول: اصول مهندسی پلاسمای سرد

1-مقدمه............................................................................................................................................................................................. 9

2- مبانی اساسی پلاسمای سرد....................................................................................................................................................... 10

1-2-شرح دادن پلاسما.............................................................................................................................................................. 12

2-2-معادلات ماکسول............................................................................................................................................................... 19

3-2-تئوری جنبشی در مورد پلاسما.......................................................................................................................................... 23

4-2-پدیده تخلیه پلاسما.......................................................................................................................................................... 27

3-انواع راکتورهای پلاسمای سرد..................................................................................................................................................... 40

1-3-فشار اتمسفری راکتورهای پلاسمای سرد........................................................................................................................... 40

2-3-واکنش های کم فشار پلاسمای سرد.................................................................................................................................. 44

3-3-ویژگی ها و پدیده های یافت شده در انواع راکتورهای پلاسمای سرد.............................................................................. 47

4-نتیجه گیری................................................................................................................................................................................. 54

فصل دوم: پیشرفتدرغیرفعال­سازی میکروارگانیسم­ها و ویروس­ها در مواد غذایی و سیستم­های مدل­سازی با استفاده از پلاسمای سرد

1- مقدمه ........................................................................................................................................................................................ 55

2- پلاسمای سرد ............................................................................................................................................................................ 56

3- غیرفعالسازی باکتری با فرایند پلاسمای سرد ........................................................................................................................... 57

3-1- اثرات فیزیکی-شیمیایی روی سلول‌ها ............................................................................................................................. 58

3-2- عوامل درونی و خارجی تاثیرگذار بر پلاسمای سرد ......................................................................................................... 66

4-غیرفعال­سازی کپک­ها و مخمرها با اساتفاده از پلاسمای سرد.................................................................................................... 78

5-غیرفعال شدن اسپور با استفاده از پلاسمای سرد ....................................................................................................................... 84

5-1- مکانیسم احتمالی غیرفعال‌سازی اسپور .......................................................................................................................... 87

6- غیرفعال‌سازی ویروس‌ها با استفاده از پلاسمای سرد ................................................................................................................ 94

7- غیرفعال‌سازی انگل‌ها با استفاده از پلاسمای سرد .................................................................................................................... 95

8- نتیجه گیری .............................................................................................................................................................................. 97

فصل سوم:مدل­سازی غیرفعال­سازی میکروبی طی فرایند پلاسمای سرد فشار اتمسفری

1ـ مقدمه

2ـ مدل‌سازی غیرفعال‌سازی میکروبی- توضیحات و پیش‌بینی‌ها.................................................................................................. 99

2-1ـ الگوهای زنده مانی تحت تیمار پلاسمای سرد فشار اتمسفری....................................................................................... 100

2-2ـ غلظت اجزای کشنده در فرایند پلاسمای سرد- استخراج پارامترهای زنده مانی و پیش‌بینی‌ها................................... 103

2-3ـ اثرات مهلک و کشنده- مدل‌سازی سلول‌های آسیب دیده............................................................................................ 105

3ـ سخن آخر................................................................................................................................................................................. 106

فصل چهارم: کاربرد پلاسمای سرد در کنترل زیست­لایه­های مواد غذایی و محیط فراوری مواد غذایی

1ـ مقدمه....................................................................................................................................................................................... 111

2ـ پلاسمای سرد فشار اتمسفری................................................................................................................................................... 112

3ـ رشد ریست لایه....................................................................................................................................................................... 113

3-1ـ اتصال و بلوغ................................................................................................................................................................... 113

3-2ـ نظم و پراکندگی زیست لایه......................................................................................................................................... 114

4ـ زیست لایه‌های مواد غذایی و محیط فراوری مواد غذایی........................................................................................................ 115

4-1ـ زیست لایه‌های مفید و مضر مواد غذایی........................................................................................................................ 116

4-2ـ کامپیلوباکتر ژژونی......................................................................................................................................................... 117

4-3ـ لیستریا مونوسیتوژنز...................................................................................................................................................... 118

5ـ اثر پلاسمای سرد بر سلول‌های میکروبی و زیست لایه‌ها........................................................................................................ 119

5-1ـ اثر پلاسمای سرد بر سلول‌های میکروبی........................................................................................................................ 121

5-2ـ تغییر ویژگی‌های سطح با استفاده از پلاسما جهت جلوگیری از اتصال......................................................................... 124

5-3ـ تاثیر گازهای مختلف، ترتیب تجهیزات پلاسما و شرایط فرایند..................................................................................... 125

5-4ـ مایعات فعال شده با پلاسما........................................................................................................................................... 126

6ـ نتیجه‌گیری............................................................................................................................................................................... 128

منابع