الكشف عن تكنولوجيا جديدة لتحسين سلامة الغذاء بـ«ليزر ثانى أكسيد الكربون»

كشفت مجلة "نيو فود" العلمية الدولية، عن تكنولوجيا جديدة لتحسين سلامة الغذاء، من خلال معالجة الطاقة المشعة لشعاع ليزر ثاني أكسيد الكربون، ويتم إنتاج تأثيرات كيميائية ضوئية وحرارية وميكانيكية تغسل الطعام وتطهره وتقطعه دون ملامسته.

وقالت المجلة إن الابتكار التكنولوجي في المعالجة هو إحدى الركائز الأساسية التي يتوقف عليها تحسين كفاءة وربحية صناعة الأغذية، ومن بين التقنيات التي تمت دراستها في السنوات الأخيرة يتمتع ليزر ثاني أكسيد الكربون بقدرة رائعة على تحويل إنتاج الغذاء في المستقبل.

وتجعل الدقة الزمنية والمكانية لليزر من الممكن تركيز طاقة الليزر في بقعة صغيرة، واتباع أنماط معقدة، دون التأثير بشكل مفرط على المواد الغذائية القريبة.

ولفتت المجلة إلى أن هذا مهم بشكل خاص في العديد من العمليات الميكانيكية والحرارية، فعلى سبيل المثال تم اقتراح تعطيل الكائنات الحية الدقيقة على الأسطح الملامسة للأغذية، ويمكن استخدامه أيضًا للقطع غير الملامس، وتجنب مشاكل التلوث الفيزيائية والكيميائية والميكروبيولوجية للأنظمة الأخرى مثل الشفرات أو نفاثات الماء أو لتعليم الطعام، واستبدال الملصقات الورقية/ البلاستيكية والأحبار.

ليزر ثاني أكسيد الكربون.. الخصائص والتأثيرات الرئيسية على الأطعمة

يتكون الليزر (اختصار لتضخيم الضوء عن طريق الانبعاث المحفز للإشعاع) من نظام إمداد الطاقة الذي ينشط جزيئات وسيط الكسب إلى حالة الإثارة، مما ينتج عنه الضوء.

ويتم تضخيم هذا الضوء في تجويف بصري مقيد بمرآتين، إحداهما شفافة جزئيًا تسمح بمرور حزمة ليزر متماسكة واتجاهية، والتي يمكن أن تركز على المادة المستهدفة بدقة زمنية ومكانية بواسطة نظام عدسة يتحكم فيه برنامج.

وأعطيت ليزر ثاني أكسيد الكربون (CO2) اسمها لأنها تستخدم ثاني أكسيد الكربون كمكون رئيسي لوسط الكسب، ينبعث منها شعاع ليزر بأطوال موجية متوسطة تحت الحمراء (عادة 10600 نانومتر).

وتنتقل أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء دون خسارة في الغلاف الجوي تقريبًا، علاوة على ذلك، يمكن أن يمتصها الماء بشكل فعال، وهو المكون الرئيسي للأطعمة، وبالتالي من المحتمل أن يكون كلاهما من الأسباب الرئيسية للاهتمام الذي تلقاه ليزر ثاني أكسيد الكربون في معالجة الأغذية.

ومن خلال تعديل الطاقة الإشعاعية لشعاع ليزر ثاني أكسيد الكربون، يتم إنتاج التأثيرات الكيميائية الضوئية والحرارية والميكانيكية بشكل تدريجي في الطعام إذا كانت طاقة ليزر ثاني أكسيد الكربون منخفضة، فإن الليزر يزعج الروابط بين الذرات وبين الجزيئات فقط.

وعند استخدام طاقة إشعاعية أعلى، يتم تحويل طاقة شعاع الليزر إلى طاقة حرارية، ما يؤدي إلى تسخين سطح الطعام (على عمق بضعة ملليمترات) بطريقة دقيقة ومنضبطة، من خلال زيادة الطاقة المشعة بشكل أكبر، يمكن إنتاج تأثيرات ميكانيكية مباشرة على سطح الطعام، ما يؤدي في النهاية إلى تشكيل فوهة بركان على أساس ظواهر التبخير والاستئصال.

ويمكن تكرار عملية الاجتثاث في الطبقات السفلية من الطعام، مما يمكّنها من التعمق فيها، أو  والاستمرار في المناطق المجاورة باتباع نمط معين. 

وبناءً على هذه التأثيرات يمكن استخدام ليزر ثاني أكسيد الكربون في مجموعة واسعة من التطبيقات الغذائية، بما في ذلك إزالة التلوث الميكروبي والطهي ووضع العلامات والقطع.