دستگاه پاستوریزاسیون شیر به روش نانو کویتاسیون با استفاده از یک تکنیک ویژه برای توزیع نانوذرات جامد در فاز مایع و همچنین تولید نانوامولسیون های مایع- مایع ساخته شده است. در این دستگاه از فناوری تولید نانو حباب در فاز مایع استفاده می شود. این امر توسط رآکتور موجود در دستگاه انجام میشود. در روش تولید نانو حباب در محیط مایع، با استفاده از هندسه های ویژه، جریان سیال و رسیدن فشار سیال تا فشاری کمتر از فشار بخار، سیال دو فاز خواهد شد و پدیده کاویتاسون رخ میدهد. حباب ایجاد شده در خروجی راکتور منفجر شده و از این انفجار، انرژی بالایی در واحد حجم به وجود می آید. از این انرژی در مصارف گوناگون می توان استفاده کرد. از کاربردهای این روش می توان به انجام عمل توزیع ذرات نانو و جدا کردن کلاسترهای ذرات در داخل نانو کلوییدها اشاره کرد. ولی در اینجا مسئله ی اصلی این است جذب فناوری نانو کویتاسیون با رویکرد افزایش میزان ماندگاری شیر تا ۲۰ روز میباشد.

اهمیت و ضرورت موضوع

پاستوریزاسیون شیر سرد به روش نانوکویتاسیون منجر به کاهش بار میکروبی در شیر می شود. با توجه به اینکه حرارت دادن شیر برای از بین بردن باکتری‌ها در کارخانه، مستلزم هزینه اضافی است و ماشین‌آلات ویژه خود را می‌طلبد و از سویی ابزارآلات مورد استفاده با توجه به اینکه در معرض حرارت قرار می‌گیرند دچار خوردگی می‌شوند؛ از این‌رو محققان تلاش نموده اند با استفاده فناوری نانو این مشکل را حل کنند و از طرفی سودآوری محصولات لبنی را بالا ببرند که نتایج پژوهش‌ها، منتهی به روش پاستوریزاسیون شیر سرد شد. با این روش بدون اینکه دمای شیر را بالا ببریم می‌توان باکتری‌ها را از بین برد و به استاندارد قابل قبول برای استفاده عموم رساند.

شرح کلی مسئله

دستگاه پاستوریزاسیون شیر به روش نانو کویتاسیون با استفاده از یک تکنیک ویژه برای توزیع نانوذرات جامد در فاز مایع و همچنین تولید نانوامولسیون های مایع- مایع ساخته شده است. در این دستگاه از فناوری تولید نانو حباب در فاز مایع استفاده می شود. این امر توسط رآکتور موجود در دستگاه انجام میشود. در روش تولید نانو حباب در محیط مایع، با استفاده از هندسه های ویژه، جریان سیال و رسیدن فشار سیال تا فشاری کمتر از فشار بخار، سیال دو فاز خواهد شد و پدیده کاویتاسون رخ میدهد. حباب ایجاد شده در خروجی راکتور منفجر شده و از این اتفجار انرژی بالایی در واحد حجم به وجود می آید. از این انرژی در مصارف گوناگون می توان استفاده کرد. از کاربردهای این روش می توان به انجام عمل توزیع ذرات نانو و جدا کردن کلاستر های ذرات در داخل نانو کلوییدها اشاره کرد.

هدف اصلی

پاستوریزاسیون شیر به روش نانو کویتاسیون با رویکرد افزایش میزان ماندگاری شیر تا ۲۰ روز

اهداف فرعی

۱. کاهش بار میکروبی شیر۲. افزایش زمان ماندگاری شیر

پیشینه مسئله و مفاهیم علمی مرتبط با مسئله

در این روش از طریق ایجاد نانوحباب ها (حباب های در مقیاس نانو)، برای از بین میکروب ها استفاده می شود. این نانوحباب ها از طریق راکتور ایجاد می شود و بر اثر منفجر شدن با انرژی زیادی که آزاد می کنند، دیواره میکروارگانیسم ها را تخریب می کنند و در نتیجه بار میکروبی را کاهش دهند. امواج حاصل از انفجار این حباب ها بسیار قدرتمند هستند و به خوبی می توانند میکروب ها را از بین ببرند. خوبی این روش مانند میدان الکتریکی پالسی این است که کیفیت محصول غذایی به خوبی جفظ می شود و بو و مزه آن را نیز حفظ می کند. این روش نیز سرعت خوبی دارد و به سرعت کار پاستوریزه کردن محصول را انجام می ده

آنالیز عملکرد

مخزن اصلی: مخزن اصلی جهت نگهداری و سیرکوالسیون سیال مورد نظر میباشد.

شیر نمونه برداری (چند بار گذر): این شیر مخصوص نمونه برداری و نیز برای شستشوی سیستم در نظر گرفته شده است.

میکسر: این قسمت برای اختلاط اولیه بهتر در نظر گرفته شده است.

سیستم کنترل PLC به همراه صفحه نمایش لمسی: جهت کنترل بهینه فرآیند و مولفه های تأثیر گذار .

راکتور کویتاسیون: وظیفه تولید نانو حباب ها را بر عهده دارد.

پمپ: وظیفه ایجاد اختلاف فشار در دو سر راکتور و ایجاد جریان سیال را بر عهده دارد.

مبدل حرارتی: برای کاهش دمای سیستم در زمان سیرکوالسیون می توان از این گزینه استفاده کرد.

ورودی ازن: این امکان در این دستگاه درنظر گرفته شده است که در انجام تستها بتوان گاز ازن به جریان سیال اضافه نمود.

تجزیه و تحلیل علل ریشه‌ای

فناوری نانوکویتاسیون از جمله روش های پاستوریزاسیون غیرحرارتی است که اساس آن بر ایجاد نانوحباب‌ها در داخل ماده است. بر اثر انفجار این حباب ها، غشای میکروب و عوامل بیماری‌زا صدمه دیده و از بین خواهند رفت. کاهش بار میکروبی، حفظ طعم و مزه و مواد مؤثر شیر، عدم نیاز به تجهیزات جانبی هزینه بر، از قبیل دیگ بخار، چیلر و آیس بانک به دلیل عدم حرارت دهی به سیستم، انرژی مصرفی کمتر در قیاس با روش حرارتی پاستوریزاسیون و همچنین نیاز به فضای کمتر در محیط کارخانه و انجام هم‌زمان دو فرآیند هموژنیزاسیون و پاستوریزاسیون از مزایای مهم این سامانه است.

حوزه تخصصی مسئله

نانو

حوزه کاربرد مسئله

فرآورده های خوراکی و غذایی

راه حل های ممکن در ارائه پاسخ

۱. کاهش بار میکروبی شیر نسبت به روشهای مشابه ۲. افزایش زمان ماندگاری شیر نسبت به روش پاستوریزاسیون ساده