تولید میکروپو در نمک طعام توسط خشک کن پاششی
و بهینه سازی شرایط آن
علی عموزاده1*، عباسعلی عربی2، عاطفه زیاری1، ساناز گلیان1، پریوش پیوندی3
1- دانشگاه سمنان_گروه شیمی کاربردی،2- دانشگاه سمنان_گروه مهندسی شیمی 3- جمعیت هلال احمر استان سمنان
*aliamoozadeh@yahoo.com
چکیده
در این تحقیق غلظت های مختلف نمک طعام در آب دریا و به روش سالت اسپری به پودر نمک طعام در مقیاس میکرو که کاربردهای فراوانی در داروسازی و پزشکی خصوصاً درمان آسم دارد، تبدیل شدند. بررسی پودر های ایجاد شده توسط میکروسکوپ الکترونی پویشی(SEM) نشاندهنده تولید ذراتی با قطر حدود ۲ میکرومتر بود. برای این منظور از غلظت های ۱۰، ۱۲/۵، ۱۵، 17/5 و 20 در صد نمک طعام استفاده شد. بهترین نتایج در غلظت ۱۷/۵ درصد به دست آمدند.
1- مقدمه
نمک طعام را همه به خوبی می شناسیم و به عنوان بهترین طعم دهنده غذا از آن استفاده می کنیم. سدیم موجود در نمک طعام آب بدن را تنظیم می کند تا در اثر افزایش یا کاهش مصرف آب، بدن دچار تورم یا خشکی نشود، به علاوه سدیم در انقباض عضلانی موثر است. مقدار نرمال سدیم خون بین ۱۳۶ تا ۱۴۵ میلی اکی والان بر لیتر است. از سال ۱۹۳۷ دانشمندان دریافتند که سدیم به عنوان مهمترین الکترولیت بدن، یک عنصر ضروری برای بدن است. الکترولیت ها در بدن وظیفه تنظیم غلظت آب، ثبات اسیدیته و بسیاری از اعمال دیگر را بر عهده دارند. سدیم، بیشتر در مایعی که اطراف سلول های بدن را فرا گرفته است، موجود می باشد. در احادیث اسلامی نیز توصیه شده است؛ در شروع هر وعده غذایی بهتر است مقدار کمی نمک بخوریم اما به طور متوسط روزانه کمتر از ۱۰ گرم نمک باید مصرف شود و اگر به سلامت خود اهمیت میدهیم باید حتماً این مسئله را جدی بگیریم . با مصرف نمک که از 2 یون سدیم و کلر تشکیل شده است، سدیم وارد بدن شده و به راحتی از طریق دستگاه گوارش جذب میشود (1).
اغلب سدیم مصرف شده (۹۵ درصد) بیشتر از نیاز بدن است که از طریق کلیه ها دفع میشود. این سیستم توسط هورمونی به نام آلدوسترون که از غدد فوق کلیوی ترشح می شود، کنترل می گردد.
با کاهش میزان سدیم در بدن، ترشح آلدوسترون افزایش می یابد که باعث جذب بیشتر سدیم از رودهها و مانع دفع سدیم از کلیه میشود. در صورتی که با مصرف زیاد نمک، میزان سدیم در بدن بالا برود بخش مربوط به تشنگی در مغز تحریک شده، فرمان تشنگی را صادر می کند، در این صورت فرد نیاز به آب پیدا کرده، با مصرف آب غلظت سدیم بدن کم میشود . سدیم در شیره های گوارشی که موجب هضم غذا می شوند نیز موجود است. نقش مهم دیگر سدیم این است که موجب جذب بهتر قندهای ساده و اسیدهای آمینه که اجزای تشکیل دهنده مواد نشاستهای پروتئین ها هستند، می شود.
بد نیست بدانیم که سدیم در استخوانها نیز موجود است. روزانه ۲۰۰ میلی گرم سدیم حداقل نیاز یک فرد بالغ را فراهم میکند. معمولاً افراد خیلی بیشتر از این مقدار و به طور متوسط ۷ تا ۱۱ گرم در روز نمک مصرف میکنند، که از این طریق ۴ گرم سدیم روزانه دریافت می شود. علاوه بر نمک، سدیم در برخی مواد غذایی مثل سبزیجات و گوشت هم موجود است. اگر میزان سدیم موجود در خون کم شود فرد دچار عارضهای به نام هیپوناتریمی میشود و اگر بیشتر از این مقدار شود دچار هیپرناتریمی می شود. علائم کمبود سدیم در بدن به صورت سستی انقباض عضلانی، خستگی، گیجی و افت فشار خون است. با افزایش مقدار سدیم فشار خون بالا رفته، خطر بیماری های قلبی_عروقی و سکته وجود دارد. افرادی که برای درمان افسردگی از لیتیم استفاده میکنند نباید رژیم محدود از سدیم بگیرند .
توانایی بدن در دفع سدیم از کلیه ها محدود است بنابراین مصرف زیاد و طولانی مدت سدیم موجب تجمیع میزان اضافی آن در بدن شده و در سنین بالاتر فرد دچار افزایش فشار خون می شود بنابراین بهتر است قبل از مصرف یک ماده غذایی از میزان سدیم موجود در آن مطلع شویم(2).
نمک در صنایع غذایی نیز کاربردهای فر فراوانی دارد. علاوه بر استفاده به عنوان چاشنی از رشد میکروارگانیسم های نامطلوب نیز جلوگیری میکند، چربیها را در محصولاتی مثل سوسیس و کالباس پخش میکند و اکتین و میوزین ( پروتئینهایی که گوشت را محکم و زخمت می کنند) را جدا کرده، پروتئین گوشت را کم می کند. در میوهها و سبزیهای کنسرت شده شرایط مناسبی را برای فعالیت میکروارگانیسم های مطلوب فراهم می کند و بافتهای محصول را حفظ میکند نمک به عنوان عامل پایین آورنده فعالیت آبی فشار اسمزی را در خارج از پیکره میکروارگانیسم های مضر زیاد کرده و باعث میشود که آنها آب را از دست داده و حالت پژمردگی برگشتناپذیر پیدا کنند و نتیجه یا رشدشان متوقف می شود و یا از بین میروند (۳).
از اینها گذشته، نم کاربردهای فراوانی در پزشکی و داروسازی نیز دارد. استفاده از ذرات معلق کلرید سدیم در هوا ( آئروسولها ) به صورت و سیعی در تست های تحریکی ششها برای تشخیص افراد مبتلا به آسم فعالیتی، وابسته به ورزش و برای تشخیص سلامت داوطلبان ورود به مشاغل خاص (مانند نیروهای مسلح و پلیس ) یا ورزشکاران (نظیر شناگران) افزایش یافته است. امروز پودر خشک قابل استنشاق نمک طعام (DPI) جایگزین بخورهای معمولی شده است. استفاده از این پودر خود راحت تر و اثربخشی آن بیشتر است .هنگامی که پودر نمک طعام در راههای هوایی استنشاق می شود اسمولاریته مایع بین سطوح مخاطی را افزایش می دهد (۴). سپس عضله برونشیال فرد مبتلا به آسم در پاسخ به تغییرات اسمولاریته منقبض خواهد شد. برای به حداکثر رساندن اثربخشی کریستالهای آئروسل مثل نمک باید تا حد امکان ریزتر شوند تا حداکثر سطح را بپوشانند (۵ ).
روش قدیمی برای به دست آوردن پول های ریز در مقیاس حضور ۵ میکرومتر مناسب به این کاربرد تشخیصی باشد عمل آسیاب کردن بسیار سخت و طولانی است به علاوه نیاز به خشک کن های خلع قوی می باشد (۶)
روش سالت اسپری و اصطلاحات انجام شده روی آن، یکی از جدید ترین و کاربردی ترین روشهای تهیه چنین میکروپودرهیی می باشد.
2- تجربی
1-2- مواد
در این پژوهش از آب مقطر عاری از یون و نمک تجاری با خلوص بالای ۹۸ درصد استفاده شد.
2-2- روش ها و دستگاه ها
آب و نمک با استفاده از ترازوی دیجیتالی ساخت کشور ژاپن مدل AND GF-600 با دقت 0/100 گرم توزین شدند به مدت ۵ دقیقه در یک ارلن 100 میلی لیتری استفاده از همزن مگنت دار آزمایشگاهی ساخت کشور انگلییس مدل STUART SM27 عمل انحلال آن صورت گرفت. محلول سپس از کاغذ صافی عبور داده شد، محلول های صاف شده به عنوان خوراک مورد استفاده قرار گرفت.
برای تولید پودر از دستگاه خشک کن پاششی ساخت کشور انگلیس شرکت armfield مدل SD-05 و برای مطالعات مورفولوژیکی از دستگاه SEM ساخت کشور آمریکا شرکت فیلیپس مدل XL30 استفاده شد.
محلولهای ۱۰، ۱۲/۵، ۱۵، ۱۷/۵، و ۲۰ درصد وزنی نمک در آب در دستگاه خشک کن پاششی با دمای هوای ورودی ۱۹۵ درجه سلسیوس، شدت جریان هوای گرم به میزان ۵۲ متر مکعب بر ساعت، شدت جریان خوراک به میزان ۲/۲۵ گرم بر دقیقه از افشانک به قطر 0/2 میلیمتر متصل به کمپرسور ساخت کشور انگلیس مدل DDA-P103-ED به پودر تبدیل شد. هر نمونه از محصول تولید شده به مدت ۳۰ دقیقه در آون در دمای ۱۲۰ درجه سلسیوس قرار گرفت تا کاملا خشک شود. پودرهای نرم به دست آمده توسط SEM مطالعه شدند.
3- بحث و نتیجه گیری
از پودرهای به دست آمده در هر مرحله SEM تهیه شد. تصویر SEM پودرهای به دست آمده در غلظتهای 10، 12/5، 15، 17/5 و 20 درصد وزنی، به ترتیب در شکلهای 1 تا 5 مشاهده می شوند.
همانگونه که در اشکال ۱ تا ۵ مشاهده می شود در همه موارد مورد مطالعه بود هایبا مش مناسب در حد میکرون به دست آمده است. از آنجا که خوراک ورودی به دستگاه هر چه رقیق تر باشد، فرآیند تولید پودر دستگاه با سهولت بیشتری صورت میگیرد ولیکن زمان به دست آوردن میکروپودر بیشتر شده، بازدهی فرآیند کاهش یافته و از هزینههای تولید محصول افزایش می یابد. همچنین هرچه غلظت خوراک ورودی به دستگاه بیشتر گردد ویسکوزیته و دیگر مشخصات فیزیکی آن بیشتر شده و ما نیاز به سخت شدن عملیات تولید پودر می گردد ولیکن در هزینه و زمان صرفه جویی میشود لذا وقتی غلظت به حدود غلظت اشبایی (حدود ۲۰ درصد) برسد بر عملکرد دستگاه اختلال بیشتری در حین فرآیند ایجاد میشود(7). با در نظر گرفتن بحث فوق و مطالعه در تصاویر SEM به دست آمده، به نظر می رسد مناسب ترین غلظت برای تولید میکروپو در نمک طعام، غلظت ۱۷۵ درصد نمک در آب(نمونه ۴) باشد.
تشکر و قدردانی
نویسندگان از مساعدت و همراهی آقای دکتر حسن پیوندی و سرکار خانم دکتر مرضیه عمو زاده از سازمان تامین اجتماعی سمنان و جناب آقای مهندس خرمیان از گروه مهندسی متالوژی دانشگاه سمنان کمال سپاس را دارند.
مراجع : مجموعه مقالات همایش ملی نمک
377