پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

بهینه‌سازی کاهش آلودگی اشرشیاکلی در آب آلبالو با استفاده از ترکیب راکتور لوله ونتوری و پلاسمای فاز مایع

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد ایران
2 گروه مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد ایران.
10.22034/jrmam.2026.14804.743
چکیده
آب آلبالو به دلیل دارا بودن ترکیبات آنتی‌اکسیدانی، فنولی و رنگ‌دانه‌های طبیعی، در زمره نوشیدنی‌های پرطرفدار و حساس به فساد میکروبی قرار دارد. در این پژوهش، یک سامانه غیرحرارتی ترکیبی شامل راکتور هیدرودینامیکی لوله ونتوری و پلاسمای فاز مایع طراحی و بهینه‌سازی شد تا کارایی آن در غیرفعال‌سازی اشرشیاکلی و حفظ کیفیت آب آلبالو بررسی شود. نوآوری اصلی پژوهش در ترکیب دو فناوری غیرحرارتی پلاسمای فاز مایع و راکتور لوله ونتوری با پتانسیل هم‌افزایی بالا است. به ‌منظور ارزیابی اثر متغیرهای مستقل ولتاژ، دبی، دما و زمان بر کاهش بار میکروبی آب آلبالو، از روش سطح پاسخ (RSM) و طراحی باکس- بنکن استفاده شد. نتایج نشان داد که در شرایط بهینه (ولتاژ 85/19 کیلوولت، دبی 52/3 لیتر بر دقیقه، دمای 82/47 درجه سلسیوس و زمان 42/4 دقیقه)، بیشترین کاهش لگاریتمی اشرشیاکلی برابر با 18/6 دوره لگاریتمی حاصل شد. مدل آماری دارای ضریب تعیین 99/0 بود و زمان و ولتاژ، مهم‌ترین عوامل تأثیرگذار بر حذف بار میکروبی شناخته شدند. بررسی خواص کیفی این محصول در مقایسه با نمونه تیمار نشده و نمونه‌ی تیمار شده با روش حرارتی نشان داد که این روش ترکیبی موجب کاهش بسیار اندک در ترکیبات حساس محصول شد؛ به‌گونه‌ای که آنتوسیانین کل، فنول کل و ویتامین C و همچنین شاخص‌های رنگی (L*, a*, b*) در طی این فرآیند حفظ شدند. این نتایج نشان می‌دهند که سامانه ترکیبی پلاسمای فاز مایع–لوله ونتوری، یک روش مؤثر، غیرحرارتی و ایمن برای پاستوریزاسیون نوشیدنی‌های حساس است که ضمن حذف مؤثر میکروارگانیسم‌ها، خواص کیفی محصول را نیز حفظ می‌کند.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Abbas, H. M., et al. (2024). Cold plasma technology:    a sustainable approach to milk preservation by reducing pathogens and enhancing oxidative stability. Sustainability, 16(20), 8754.  https://doi.org/10.3390/su16208754
Abramov, V. O., et al. (2021). Flow-mode water treatment under simultaneous hydrodynamic cavitation and plasma. Ultrasonics Sonochemistry, 70, 105323.  https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2020.105323
Crudo, D., et al. (2014). Process intensification in food industry: Hydrodynamic and acoustic cavitation for fresh milk treatment. Agro Food Industry Hi-Tech, 25(1), 55-59.
Dasan, B. G., et al. (2018). Effect of cold atmospheric plasma on inactivation of Escherichia coli and physicochemical properties of apple, orange, tomato juices, and sour cherry nectar. Food and Bioprocess Technology, 11(2), 334-343. https://doi.org/10.1007/s11947-017-2014-0
Fina, B. L., et al. (2024). Innovative application of plasma-activated water in the inactivation of Escherichia coli: Temperature-dependent chemical processes leading to the synergistic microbicidal effect. Food Control, 163, 110530.  https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2024.110530
Gogate, P. R. (2011). Hydrodynamic cavitation for food and water processing. Food and Bioprocess Technology, 4(6), 996-1011.  https://doi.org/10.1007/s11947-010-0418-1
Hosseini, S. M., et al. (2020). The effect of atmospheric pressure cold plasma on the inactivation of Escherichia coli in sour cherry juice and its qualitative properties. Food Science & Nutrition, 8(2), 870-883.  https://doi.org/10.1002/fsn3.1364
JamaliHafshejani, F., et al. (2025). Design, Construction, and Evaluation of a Combined Atmospheric Cold PlasmaPulsed Electric Field Spraying System for Pasteurization of Sour Cherry Juice. Food Science & Nutrition, 13(6), e70465.  https://doi.org/10.1002/fsn3.70465
Li, H., et al. (2021). Plasma induced efficient removal of antibiotic-resistant Escherichia coli and antibiotic resistance genes, and inhibition of gene transfer by conjugation. Journal of Hazardous Materials, 419, 126465.  https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.126465
Luksiene, Z. (2021). Photosensitization: Principles and applications in food processing.  
Misra, N., et al. (2016). Cold plasma interactions with enzymes in foods and model systems. Trends in Food Science & Technology, 55, 39-47.  https://doi.org/10.1016/j.tifs.2016.07.001
Mortari, A., et al. (2014). Recent sensing technologies for pathogen detection in milk: a review. Biosensors and Bioelectronics, 60, 8-21.  https://doi.org/10.1016/j.bios.2014.03.063
Pankaj, S., et al. (2013). Kinetics of tomato peroxidase inactivation by atmospheric pressure cold plasma based on dielectric barrier discharge. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 19, 153-157 https://doi.org/10.1016/j.ifset.2013.03.001.
Samani, B. H., et al. (2013). Effect of ultrasonic waves on pasteurization of sour cherry juice.  http://dx.doi.org/10.12692/ijb/3.12.193-200
Shabbir, M. A., et al. (2020). Effect of non-thermal processing techniques on pathogenic and spoilage
microorganisms of milk and milk products. Food Science and Technology, 41(2), 279-294 https://doi.org/10.1590/fst.05820.
Sun, X., et al. (2020). A review on hydrodynamic cavitation disinfection: The current state of knowledge. Science of the Total Environment, 737, 139606.  https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.139606
Taki, K., et al. (2023). Combination of oscillatory and hydrodynamic system for biodiesel production from sunflower oil. Biofuels, 14(3), 235-242.  https://doi.org/10.1080/17597269.2022.2130510
Taki, K., et al. (2025). Non-thermal inactivation of Escherichia coli in milk using a Venturi tube reactor and liquid-phase plasma: A parametric optimization study. International Dairy Journal, 167, 106269.  https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2025.106269
Tarabová, B., et al. (2021). Chemical and antimicrobial effects of air non-thermal plasma processing of fresh apple juice with focus on safety aspects. Foods. https://doi.org/10.3390/foods10092055
Wang, C.-P., et al. (2021). Efficiency improvement of a flow-through water disinfection reactor using UV-C light emitting diodes. Journal of Water Process Engineering, 40, 101819.  https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2020.101819
Wang, H., et al. (2007). Modeling of the effect of washing solution flow conditions on Escherichia coli O157: H7 population reduction on fruit surfaces. Journal of food protection, 70(11), 2533-2540.  https://doi.org/10.4315/0362-028X-70.11.2533