نیتروژن هفتمین عنصر فراوان در کهکشان راه شیری است که 78% از جو زمین را نیتروژن تشکیل داده است. نیتروزن 3 درصد وزنی از بدن انسان را نیز تشکیل می دهد و پس از اکسیژن، کربن و هیدروژن فراوان ترین عنصر در بدن انسان شناخته شده است که کاربردهای فراوانی از جمله در صنایع غذایی دارد.
نیتروژن در طبیعت به صورت گاز است. اما زمانی که سرد میشود، در دمای ۲۱۰- درجه به مایع تبدیل میشود. آن را به عنوان مایع LIN یا LN۲ نشان می‌دهند؛ بنابراین این نیتروژن مایع بسیار خنک است و میتواند برای حفظ و همچنین حمل نمونه‌های بیولوژیکی و جلوگیری از آسیب به آنها استفاده شود. اما جالب توجه است که حمل این نیتروژن مایع بسیار سخت است. این نیتروژن مایع کریوژنیزه میشود و در صورت دستکاری بلافاصله بافتش می‌شکند. از این رو حمل کننده‌های ویژه‌ای برای نگهداری و توزیع آنها وجود دارد.
نیتروژن کاربرد های فراوانی در صنعت دارد از جمله اینکه در صنایع شیمیایی برای تولید کود، نیتریک اسید، نایلون، رنگ ها و مواد منفجره از آن استفاده می کنند. برای ساخت هر کدام از این محصولات به نیتروژن نیاز است تا با هیدروژن واکنش داده و آمونیاک ساخته شود.
تولید صنعتی نیتروژن عمدتاً از طریق تقطیر هوا انجام می شود. البته واکنش های آزمایشگاهی مانند احتراق محلول های نیتریت آمونیوم و اکسایش آمونیاک با اکسید های داغ مس و آب بروم نیز منجر به تولید نیتروژن می شوند.
نوشیدنی و خوراکی
شاید یکی از مهم‌ترین کاربردهای نیتروژن، استفاده از ویژگی‌های این عنصر برای سردسازی است. نیتروژن مایع اغلب به عنوان خنک‌کننده استفاده میشود. از آن برای ذخیره اسپرم‌ها، تخم‌ها و دیگر سلول‌هایی که برای تحقیقات پزشکی و تکنولوژی نیاز است، استفاده میشود. نیتروژن مایع همچنین برای فریز کردن سریع مواد غذایی IQF و کمک به حفظ رطوبت، رنگ، طعم و ساختار آنها استفاده میشود.
نیتروژن مایع به عنوان یک عامل برودتی اصلی در صنعت خنک‌‌سازی، سرمایش و انجماد مواد غذایی به کار می‌رود. به دلیل دمای بسیار پایین این گاز، منجمد سازی از طریق غوطه‌‌ور کردن مواد در نیتروژن مایع سریع‌ترین راه شناخته شده برای تهیه بسته‌های غذایی “IQF” یا «بسته‌های غذایی منجمد انفرادی» است. نیتروژن مایع همچنین نقش اصلی در جلوگیری از فساد، تغییر رنگ و تخمیر مواد غذایی را بازی می‌کند و به همین دلیل سیستم بسته‌بندی در اقتصاد خرد و فروشگاهی را بهبود بخشیده است.
بررسی کاربرد گاز نیتروژن در صنایع بسته بندی
در صنعت غذا گاز نیتروژن برای جلوگیری از فساد با اکسیژن یا از طرق قارچ و حشرات مورد استفاده قرار می گیرد .ویژگی خنثی بودن گاز نیتروژن آن را برای بسیاری از کاربردهایی که نیاز به یک گاز پوششی دارند مناسب ساخته است. پوشش دهی با گاز نیتروژن برای محافظت از مایعات و جامدات قابل اشتعال و انفجار از تماس با هوا مناسب است. برخی از ترکیبات شیمیایی خاص، سطوح جامدات و محصولات غذایی ذخیره شده دارای ویژگی هایی هستند که بایستی از خطر تجزیه توسط گاز اکسیژن و یا رطوبت موجود در هوا محافظت شوند. محافظت با گاز نیتروژن می تواند از آسیب به آن ها جلوگیری کند.
عمده کاری که گاز نیتروژن در بسته بندی مواد غذایی انجام می دهد, خارج کردن گاز اکسیژن از محیط , قبل از بسته بندی است. درست است که اکسیژن ممکن است باعث خرابی و فاسد شدن مواد غذایی شود اما از پارامترهای بسیار مهم دیگری که باعث خرابی بعضی از مواد غذایی می شود رطوبت است. وقتی نیتروژن در بسته بندی مواد غذایی تزریق می شود علاوه بر اینکه اکسیژن را از محیط خارج می کند ( در واقع جایگزین گاز اکسیژن می شود).
رطوبت موجود در آن محیط را نیز به واسطه ی ترکیباتی که آن ماده ی غذایی ممکن است قبل از بسته بندی ایجاد کرده باشد از محیط خارج می کند. در نتیجه , این خارج شدن رطوبت و اکسیژن , باعث کنترل آفت هایی میشود که ممکن است درآینده به وجود بیاید .
بسته به نوع مواد و محصولی که شما در آن بسته بندی می کنید ممکن است وظیفه ی نیتروژن تنظیم کردن اتمسفر آن محیط باشد یا ممکن است وظیفه ی خارج کردن کامل اکسیژن از آن محیط را داشته باشد. یعنی یا باید کلا اکسیژن را از محیط خارج کنید , یا باید اکسیژن و میزان اکسیژنی را که ممکن است آن ماده ی غذایی نیاز داشته باشد برای مدت زمان ماندگاری مشخصی تنظیم کنید.در واقع اکسیژن را در آن درصد مورد نظر در آن محیط تنظیم کنید.
برای تنظیم کردن ممکن است درصدی از نیتروژن و یک مقدار مشخص از اکسیژن لازم باشد در آن محیط وجود داشته باشد. پس بنابراین در بسته بندی های مختلف , بالانس کردن گاز بسته بندی برای نگه داشتن کیفیت آن ماده, نیتروژن کاربرد اصلی را دارد.
گاز ازت یا نیتروژن در صورتی که خلوص بالایی داشته باشد یک گاز بدون رنگ، بدون بو و بدون طعم است که در اصطلاح به آن گاز خنثی می‌گویند. از این گاز در صنایع بسته بندی به وفور استفاده میشود. وجود این گاز در بسته‌بندی محصولات و خوراکی‌ها به ویژه انواع اسنک‌ها کمک می‌کند تا میزان اکسیژن در بسته‌بندی ها به زیر یک درصد کاهش پیدا کند و فساد ناشی از باکتری های هوازی و اکسیداسیون در بسته‌بندی ها را به تاخیر می‌اندازد و به این ترتیب استفاده از این گاز موجب می شود مدت ماندگاری محصول بیشتر شده و علاوه بر سلامت غذا، شکل و ظاهر زیبای محصول نیز ماندگارتر میشود.
اسنک ها در بسته‌بندی های مختلف و متفاوتی به دست مردم می‌رسد که بهترین نوع بسته‌بندی آن اسنک‌هایی است که در شیوه متالایز آماده و تهیه می‌شوند. این نوع از بسته‌بندی در حقیقت دارای پوششی فلزی است که نور از آن عبور نمی‌کند. در این نوع از بسته‌بندی ها که به اصطلاح دارای بسته‌بندی مناسبی هستند گازی وجود دارد که از آن با عنوان گاز ازت یا نیتروژن یاد می‌کنیم.
این گاز موجب پیشگیری از اکسید شدن روغن موجود در اسنک‌ها میشود و از ایجاد ترکیب‌های سمی و مضر موجود در این بسته‌بندی ها پیشگیری می‌کند. این گاز همان هوایی است که بسیاری از مردم تصور می‌کنند کارخانه های تهیه و تولید اسنک یا مواد غذایی برای سودجویی بیشتر از آن استفاده می‌کنند. در حالی که این هوای همان ازتی است که در این نوع از بسته‌بندی ها دیده می شود.
نیتروژن می تواند همراه با گاز کربن دی اکسید جوی در اطراف مواد غذایی ایجاد کند که کمتر با اکسیژن در تماس باشند و مدت ماندگاری آن ها بیشتر شود. این گاز ها باعث می شوند تخریب اکسایشی در مواد غذایی صورت نگیرد و تازه تر بمانند.
کاربرد گاز نیتروژن در خشک کردن دانه های خوراکی
چون نقطه ی شبنم گاز نیتروژن منفی ۶۹ درجه فارنهایت است بنابراین انتخاب ایده آلی است برای خشک کردن دانه های کشاورزی از جمله گندم , جو و سایر محصولاتی که نیاز هست به صورت خشک استفاده شود.این خشک کردن باعث ماندگاری بیشتر دانه ها و حفظ کیفیت آنها می گردد, هر چه کیفیت بذر بیشتر باشد درنتیجه محصول تولیدی از نظر کیفی و کمی بیشتر خواهد شد.
برای این منظور کمترین میزان خلوصی که تعریف شده است بسته به نوع دانه و محصولی که در نظر دارید آن را خشک کنید از ۹۵ درصد شروع و تا ۹۹/۹۹۹ درصد میتواند متغیر باشد و مورد استفاده قرار بگیرد.
کاربرد گاز نیتروژن در صنعت تولید و نگهداری میوه
یکی دیگر از کاربرد های وسیع گاز نیتروژن در صنعت تولید و نگهداری میوه است. همانطور که در مباحث پیشین مطرح شد, نیتروژن واریته های بسیار وسیعی در صنایع غذایی و کشاورزی دارد, به طوری که شما میتوانید در یک محیط بسته برای مثال در یک کانتینر یا یک انبار , برای کنترل کردن اتمسفر آن محیط , با استفاده از تزریق گاز نیتروژن مورد نیاز در آنجا میوه انبار کنید و ماندگاری آن را طوری تنظیم کنید که در زمان مورد نظر شما میوه برسد و یا جلوی رسیده شدنش گرفته شود و تحت کنترل خودتان باشد. در این ویدیو درباره کاربرد گاز نیتروژن در صنعت تولید و نگهداری میوه صحبت کرده ام.
در اینجا چه اتفاقی خواهد افتاد و منظور چیست ؟ این یعنی بیزینس در کنترل شماست , شما میوه ای را خریدید , انبار کردید و در جایی نگهداری می کنید مثلا قرار است ۲ یا ۳ ماه دیگر آن را به بازار عرضه کنید با استفاده از این روش می توانید ماندگاری این محصول را در طی این مدت تحت کنترل خود درآورید.
این کار به وسیله ی تزریق مقدار معینی از گاز نیتروژن در آن محیط در کنار درصد اکسیژنی که برای نگهداری آن نوع خاص از محصول تعریف شده انجام میپذیرد. در نتیجه با این کار شما میتوانید شرایط را تحت کنترل خود در آورده و جلوی رشد این میوه را بگیرید.
کاربرد گاز نیتروژن در بسته بندی نوشیدنی ها در بطری
پاشش گاز نیتروژن در واقع دمیدن آن به درون مایعات، برای حذف ترکیبات فرار ناخواسته از جمله ترکیبات آلی فرار مفید است که گاهی جهت انجام الزامات مربوط به حذف نا خالصی ها ضروری می باشد. با توجه به خصوصیات شیمیایی و فیزیکی موجود در گاز نیتروژن, در بسته بندی مواد غذایی که به صورت کنسرو , بطری , شرینک و یا حتی به صورت بسته بندی های فله ای انجام می شود و یا در مورد این کپسول کردن یعنی موادی که به صورت کپسول باید بسته بندی شوند مورد استفاده های خاصی دارد.
وقتی بطری , ظرف , آمپول و یا هر وسیله ای که قرار است حاوی محصولی باشد و آن محصول نسبت به وجود اکسیژن حساس است , اکسیژن می تواند روی کیفیت آن محصول اثر بگذارد , بنابراین باید فضای باقیمانده از سر بطری یا آن وسیله را از اکسیژن عاری کرد.
این کار چگونه انجام می شود؟ بهترین روش تزریق مقدار معینی از نیتروژن مایع در آخرین مرحله ی بسته بندی است. بدین صورت که بعد از شارژ شدن بطری ها یا ظروف مورد نظر و قبل از اینکه به آخرین مرحله از بسته بندی برسد , در داخل آن ماده چند قطره گاز نیتروژن ( بسته به حجم ماده ) تزریق می شود , این گاز تا فاصله ی بسته شدن در ظرف تبخیر می شود و چون گاز بی اثری نیز هست واکنش خاصی به آن ماده نمی دهد, آن حجم از گاز باعث خروج اکسیژن موجود در فضای باقیمانده ی ظرف می شود , در نتیجه برای نگهداری طولانی مدت و رسیدن به دست مشتری با حفظ کیفیت مطلوب آماده می شود.
