Konu: Plazma ile sterilizasyon

İnsanların gıda ile ilgili beklentilerinin artması sonucu, kaliteyi etkilemeden gıdaların sterilize edilmesi son yıllarda daha çok önem kazanmaya başlamıştır. Her ne kadar ısı, UV ve etilenoksit ile hidrojenperoksit gibi kimyasallar sterilizasyon amacı ile yaygın olarak kullanılsa da, düşük sıcaklıkta, derinlemesine ve kimyasal madde kalıntısız bir sterilizasyon işlemi her zaman üzerinde çalışılmaya değer konulardan biri olmuştur. Darbeli elektrik alanı bu yolda elde edilen, gelecek vaat eden, düşük sıcaklık çözümlerinden biri olarak ortaya çıkmıştır. Son yıllarda kabul görmeye başlayan bir başka yöntem de plazma sterilizasyonudur. İyonize gazın (plazma) sterilizasyon amacı ile kullanımı, ısıya karşı duyarlı maddelerde geleneksel yöntemlerle yapılan sterilizasyona alternatif yaratmaktadır. Et, kümes hayvanları ve süt ürünlerinin bu şekilde düşük sıcaklıkta işlenmesi üzerinde yoğun çalışmalar yapılmaktadır.
Plazma sterilizasyonu üzerine ilk patent 1968 yılında Menashi tarafından alınmış, onu Ashman ve Menashi (1972), Boucher (1980) ile Bithell (1982) izlemiştir. Bunların çoğu vakum altında yapılan uygulamalardır. Atmosferik basınçta plazma çalışmaları ise son on yıl içinde başarılı sonuçlar vermeye başlamıştır.
Gaz plazma bazı fizikçiler tarafından maddenin dördüncü hali olarak kabul edilmektedir. İyon ve serbest elektronlardan oluşan bir gazdır. Sterilizasyon amaçlı kullanılan plazmada atom, molekül ve radikaller gibi yüksüz parçacıklar da bulunmaktadır. İnsan yapımı plazmalar bir gaz ya da gazların sabit (doğru akım) veya dalgalı genlikli bir elektrik alanı (mesela iki elektrot arasında) tesiri altında bırakılması ile oluşturulur. Elde edilen elektron ve iyonlar ile mikroorganizma, bir anlamda bombalanmakta ve hücre duvarları aşınarak aktiviteleri saniyeler mertebesinde son bulmaktadır. Plazma üretimi sırasında ortaya çıkan UV ürün yüzeyinde fotokimyasal reaksiyon ile sterilizasyona yardımcı olmaktadır.
Plazma üretimi sırasında gaz kompozisyonu ile bu gazların basınç ve debisi, plazmanın üretildiği hacmin şekli ve boyutları, uygulanan frekans önem taşımaktadır. İlk çalışmalarda gaz olarak argon kullanılsa da, daha sonra yapılan çalışmalarda CO2’nun daha etkili olduğu görülmüştür. Bununla birlikte O2, N2, hava, halojenler, N2O, H2O, H2O2, SO2 gibi gazlarda da başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Uygulan basınç için üç seviye bulunmaktadır: düşük (1-10 mTorr), orta (0.1-10 Torr) ve atmosferik. Boucher patentinde uygulanan radyofrekansı güç yoğunluğunun en az 1 mW/cm3 olması gerektiğini belirtmiştir.
Plazma kullanılarak ısıl olmayan sterilizasyon yapılması ile ilgili çalışmalar yaygınlaşıp, atmosferik basınçta havayı kullanan plazma üretim cihazlarının fiyatları düştüğünde, plazma sterilizasyonu ile üretilmiş ürünleri süpermarket raflarında görmeye başlayacağız. O zamana kadar konu ile ilgili bilgi birikiminin artırılması son derece önem taşımaktadır.

Kaynaklar: 1) Moisan, M.; Barbeau, J.; Moreau, S.; Pelletier, J.; Tabrizian, M. And Yahia, L’H., 2001, Low-temperature Sterilization Using Gas Plasmas: A Review of the Experiments and an Analysis of the Inactivation Mechanisms, International Journal of Pharmaceutics, 226, pp.1-21. 2) Purevdorj, D.; Igura, N.; Hayakawa, I. and Ariyada, O., 2002, Inactivation of Escherichia coli by Microwave Induced Low Temperature Argon Plasma Treatments, Journal of Food Engineering, 53, pp.341-346. 3)Xu, L.; Liu, P.; Zhan, R.J.; Wen, X.H.; Ding, L.L. and Nagatsu, M., 2006, Experimental Study and Sterilizing Application of Atmospheric Pressure Plasmas, Thin Solid Films, 506-507, pp.400-403. 4) Ekem, N.; Akan, T.; Akgün, Y.; Kiremitçi, A.; Pat, S. and Musa, G., 2006, Sterilization of Staphylococcus aureus by Atmospheric Pressure Pulsed Plasma, Surface and Coatings Technology, 201, pp.993-997.
Prof. Dr. Y. Onur Devres / İTÜ Gıda Mühendisliği Bölümü

teknoloji düzeyi ilerledikçe daha neler için hangi yöntemler çıkacak çok merak ediyorum bilim mükemmel bişey cidden önüne kimse geçemiyo nasıl bir beyindir insandaki