العلماء يطورون جهاز UV-C لتطهير الأغذية الناتج عن البرق
Dec 19, 2023
معقم Tribo هو جهاز يعمل بالطاقة الذاتية يستخدم مصباح UVC لتعطيل البكتيريا التي تسبب الأمراض المنقولة بالغذاء على المنتجات الطازجة وتغليف المواد الغذائية والأسطح.
تصوير فريد زويكي
شامبين، إلينوي – طور العلماء في جامعة إلينوي أوربانا شامبين جهازًا محمولًا يعمل بالطاقة الذاتية للأشعة فوق البنفسجية من النوع C يسمى Tribo-sanitizer الذي يمكنه تعطيل اثنين من البكتيريا المسؤولة عن العديد من الأمراض والوفيات المنقولة بالغذاء.
ضم الفريق، من اليسار، طالب الدكتوراه زاكاري (تشنهوي) جين، وأستاذ سلامة الأغذية والهندسة يي تشينغ وانغ، وطالب الدراسات العليا لونغوين لي.
تصوير فريد زويكي
يتم تشغيل مصباح الأشعة فوق البنفسجية الخاص بمطهر Tribo باستخدام التأثير الكهربائي الاحتكاكي - الكهرباء التي يتم توليدها عندما تتلامس مادتان مختلفتان. في الاختبارات، نجح مطهر تريبو في تعطيل نشاط اثنين من البكتيريا القاتلة المنقولة بالغذاء، وهما الإشريكية القولونية O157: H7 والليستيريا مونوسيتوجينز، وذلك بشكل أساسي عن طريق إتلاف الحمض النووي الخاص بهما، وفقًا للنتائج المنشورة في مجلة Nano Energy.
تعد البكتيريا التي تم اختيارها كأهداف للاختبار من الأسباب الأكثر شيوعًا لتفشي الأمراض الخطيرة المنقولة بالغذاء في الولايات المتحدة، حيث تنتج الإشريكية القولونية سمومًا يمكن أن تسبب تشنجات شديدة في البطن والحمى والإسهال الدموي والفشل الكلوي، ويمكن أن تسبب الليستريا مونوسيتوجينز داء الليستريات، الذي له أعلى معدلات الاستشفاء والوفيات الناجمة عن أي مرض منقول بالغذاء.
قام الفريق بتقييم قدرة مطهر تريبو على إزالة التلوث بالبكتيريا الموجودة في السوائل وعلى ثلاث مواد صلبة - قشور التفاح الطازجة والخس الروماني والبولي إيثيلين تيريفثاليت، المعروف باسم PET، وهي مادة شائعة لتغليف المواد الغذائية والمشروبات.
أشارت النتائج إلى أن مطهر تريبو لديه إمكانات قوية لتلبية معايير التعقيم الخاصة بإدارة الغذاء والدواء. على وجه التحديد، الجهاز "حقق تخفيضات بنسبة 99.999٪ على الأقل في سلالة الإشريكية القولونية في المحلول المنظم وعلى PET، مما يدل على قدرة مطهر تريبو الممتازة على إزالة التلوث"، كما قال المؤلف المقابل يي تشينغ وانغ، أستاذ سلامة الأغذية والهندسة. .
على الإنتاج، حقق الجهاز تخفيضات أصغر ولكن لا تزال مفيدة تبلغ حوالي 99.98% بالنسبة لبكتيريا E. coli و99.9% بالنسبة لبكتيريا L. monocytogenes على قشور التفاح، و99.8% بالنسبة لبكتيريا E. coli و98% بالنسبة لبكتيريا L. monocytogenes على الخس الروماني. ، بحسب الصحيفة.
وقال طالب الدكتوراه زاكاري (تشنهوي) جين، الذي كان المؤلف الأول المشارك للورقة البحثية مع الخريج فوجونزو، إن هذه النتائج "قابلة للمقارنة مع تلك الواردة في دراسات أخرى استخدمت الأشعة فوق البنفسجية مع مصدر طاقة تجاري لإزالة التلوث من المنتجات الطازجة". تشاو. كما شارك طالب الدراسات العليا لونغوين لي في الدراسة.
وقال وانغ إن مصدر الطاقة الكهربائية الاحتكاكية الخاص بمطهر Tribo يمكنه تحويل الطاقة الميكانيكية من البيئة المحيطة - على سبيل المثال، من حركات الإنسان والرياح - والتي كانت ستضيع لولا ذلك، ولهذا السبب وصفها فريق البحث بأنها "تعمل بالطاقة الذاتية".
فجوة هوائية قام الفريق بدمجها في تصميم يحاكي مصدر الطاقة الكهربائية الاحتكاكية
البرق عن طريق تحطيم الهواء كهربائيا. أدى هذا الابتكار إلى زيادة خرج مطهر Tribo إلى أكثر من 4,000 فولت وزيادة سطوع مصباح الأشعة فوق البنفسجية بشكل ملحوظ، وفقًا للدراسة.
في حين أن التقنيات المعتمدة على الضوء مثل مصباح Tribo-sanitizer "يمكن أن تكون فعالة للغاية عندما تتعرض الأسطح مباشرة لمصدر الضوء"، إلا أن وانغ قال إنها قد لا تقوم بتطهير المناطق التي لا يتم إضاءتها بشكل مناسب مثل الأسطح غير المستوية أو الخشنة على الخس وقشور التفاح. .
وقال: "يمكن معالجة ذلك من خلال دمج طرق أخرى لإزالة التلوث أو استخدام مصادر ضوء متعددة بزوايا مختلفة". "هذا هو أحد الاتجاهات المستقبلية التي نعمل عليها. وإذا تم دمجه بشكل صحيح في المرافق الحالية مثل وحدات النقل أو التخزين، فمن المحتمل أن يوفر مطهر تريبو إزالة التلوث بشكل مستمر في جميع أنحاء سلسلة التوريد دون الحاجة إلى الطاقة التجارية."
على الرغم من أن طول الوقت اللازم لتحقيق انخفاض بنسبة 99.999% في بكتيريا الإشريكية القولونية كان طويلًا - حاليًا 90 دقيقة - إلا أن جين قال إن قدرة الجهاز على تحقيق إزالة مستمرة للتلوث، كما هو الحال داخل الشاحنات على الطريق السريع، تعني أن هذا الوقت الطويل لا ينبغي أن يحدث. يمكن اعتباره عيبًا كبيرًا. وقال إن الفريق يواصل جهوده لتحسين مطهر تريبو، و"من المتوقع أن تكون هذه المرة أقصر بكثير في المستقبل".
وفقًا لمنظمة الصحة العالمية، تؤثر الأمراض المنقولة بالغذاء على ما يقرب من 600 مليون شخص سنويًا، مما يؤدي إلى وفاة 420000. وتبلغ التكلفة الاقتصادية للتعامل مع العواقب المترتبة على تلوث الغذاء أكثر من 15,6 مليار دولار سنوياً في الولايات المتحدة، و110 مليار دولار في البلدان المنخفضة والمتوسطة الدخل، وفقاً لتقديرات وزارة الزراعة الأميركية ومنظمة الصحة العالمية على التوالي. وقال وانغ إن مطهر تريبو يمثل وسيلة جديدة للتخفيف من هذه المشاكل.
وقال جين إنه يمكن للمستهلكين استخدام معقمات تريبو في المنزل لتطهير الأسطح والأطعمة وغيرها لأن "التكلفة التقديرية للمواد المستخدمة في بناء الجهاز أقل من 70 دولارًا".
وقال لي إن طابع الجهاز الذي يعمل بالطاقة الذاتية يمنحه أيضًا "إمكانية ممتازة للاستخدام في البيئات منخفضة الموارد مثل مناطق الكوارث الطبيعية ومناطق الصراع حيث تنعدم الكهرباء أو لا يمكن الاعتماد عليها".
وقال وانغ إنه إلى جانب تخفيف مشكلات سلامة الغذاء، يمكن أن تكون هذه الأجهزة مفيدة أيضًا في معالجة مشكلات الصحة العامة، مثل الاستعداد للأوبئة الجديدة والاستجابة لها.
تم تمويل البحث جزئيًا من قبل المعهد الوطني للأغذية والزراعة التابع لوزارة الزراعة الأمريكية، ومركز إلينوي للموارد المائية، ومركز صن غرانت الإقليمي الشمالي الأوسط.
تم توفير الدعم لبدء التشغيل من قبل الجامعة. كلية العلوم الزراعية والاستهلاكية والبيئية؛ وقسم علوم الأغذية وتغذية الإنسان.
/الإفراج العام. قد تكون هذه المادة الصادرة عن المنظمة/المؤلف (المؤلفين) الأصلية ذات طبيعة زمنية محددة، ويتم تحريرها من أجل الوضوح والأسلوب والطول. Mirage.News لا تتخذ مواقف أو أطراف مؤسسية، وجميع وجهات النظر والمواقف والاستنتاجات الواردة هنا هي فقط آراء المؤلف (المؤلفين).