Subskrybuj nas na Youtube
Rzadko zdajemy sobie sprawę z tego, że przyprawy – jak każdy inny produkt spożywczy – też wymagają sterylizacji. Nowatorskie rozwiązanie tego problemu zaproponował zespół naukowców z Zachodnio-pomorskiego Uniwersytetu Technologicznego
/>
Urządzeniu do sterylizacji przypraw ze Szczecina jednej rzeczy nie sposób odmówić – że jego opis brzmi futurystycznie. Maszyna bowiem rozprawia się z bakteriami skrytymi w pieprzu czy papryce za pomocą plazmy. Skojarzenia z bronią montowaną na statkach kosmicznych są jak najbardziej na miejscu, biorąc pod uwagę zamiłowanie pisarzy powieści fantastycznonaukowych do tego słowa. Jak przystało na broń z dalekiej przyszłości, praca urządzenia jest również bardzo atrakcyjna wizualnie, bowiem z komory, w której przyprawy są sterylizowane, dobiega niebiesko-fioletowe światło.
Plazma jest jednak znacznie mniej futurystyczna, niż mogłoby się wydawać, bo w rzeczywistości to po prostu zjonizowany gaz, obecny na co dzień wokół nas. Występuje np. w piorunach czy zorzy polarnej, a także w żarówkach energooszczędnych czy telewizorach plazmowych. Dlaczego do walki z mikrowrogami mielibyśmy zaprzęgać akurat ją? Odpowiedź jest prosta: przyprawy to nietypowy produkt spożywczy. Nie można dodać do nich po prostu środka bakteriobójczego, bo wpłynie on na ich smak. Do tego stosowana technologia nie może zmienić ich właściwości fizycznych. Innymi słowy mówiąc: potrzebne są rozwiązania, które umieszczą przyprawę w jakimś środowisku, które będzie nieprzyjemne dla drobnoustrojów, ale które pozostawi przyprawę nietkniętą.
– Opracowane przez nas rozwiązanie pozwala na zachowanie właściwości przypraw, a jednocześnie jest niezwykle skuteczne, jeśli idzie o rozprawianie się z bakteriami. Z powodzeniem jesteśmy w stanie redukować liczbę drobnoustrojów do poziomów bardziej restrykcyjnych niż wyznaczone przez normy – cieszy się jeden z konstruktorów urządzenia mgr inż. Maciej Grabowski z Wydziału Nauk o Żywności i Rybactwa Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego. Normy mówią, że w 1 g produktu nie może się znajdować więcej niż 10 000 tzw. jednostek tworzących kolonie (ponieważ niemożliwe jest liczenie bakterii na sztuki, w zamian mówi się o jednostkach tworzących kolonie – chodzi o liczbę kolonii, które w badanej próbce powstaną, jeśli podda się ją hodowli w specjalnych warunkach, aby namnożyć i w ten sposób wykryć bakterie gołym okiem).
Branża spożywcza oczywiście dysponuje rozwiązaniami do sterylizacji przypraw. Najczęściej poddaje się je „kąpieli” w parze wodnej o wysokiej temperaturze w urządzeniach zwanych autoklawami. Wewnątrz urządzenia dochodzi również do oddzielenia przyprawy od niepożądanych przedmiotów, które razem z cennym surowcem mogły trafić do producenta (np. patyków). Po kąpieli przyprawy są suszone, a następnie pakowane, po czym trafiają na sklepową półkę.
Obecnie stosowane procesy nie pozwalają jednak na stuprocentową skuteczność, o czym świadczy chociażby raport amerykańskiej agencji dopuszczającej do obrotu żywność i leki, Food and Drug Administration. W opracowaniu z 2013 r. „Pathogens and Filth in Spices” („Patogeny i brud w przyprawach”) rządowi eksperci wymieniają przynajmniej kilkanaście przypadków od 1970 r. – zarówno w USA, jak i na świecie – w trakcie których dochodziło do zbiorowych zakażeń na skutek spożycia niedokładnie wysterylizowanych przypraw. Jednym z takich przypadków było zatrucie w 2012 r. w Danii 112 osób bakterią Bacillus cereus powodującą wymioty i biegunki. Zakażone osoby spożyły w firmowej stołówce posiłek przyprawiony niewysterylizowanym białym pieprzem.
Historia powstania urządzenia przypomina pełną zakrętów drogę, którą musiał przebyć niejeden wynalazca. Zaczęło się od tego, że Maciej Grabowski kilka lat temu rozglądał się za tematem rozprawy doktorskiej. Na wydziale znajdowało się wtedy świeżo zakupione urządzenie do wytwarzania plazmy. Promotorowi to połączenie wydało się naturalne, więc zaproponował, żeby młody naukowiec zbadał, czy przy jego pomocy nie dałoby się sterylizować przypraw.
Grabowski ochoczo zabrał się do pracy. Był tylko jeden problem: bakterie niewiele sobie robiły z niskociśnieniowej plazmy, jaką wytwarzało urządzenie. Co prawda ilość drobnoustrojów w przyprawach spadała, ale w zbyt wolnym tempie, a także w niezadowalających ilościach. Mikroby dworowały też sobie z czasu, w jakim wystawiane były na działanie plazmy – Grabowski testował różne ustawienia, w tym 15, 30, 45 czy 60 minut. Młody naukowiec postanowił jednak się nie poddawać. – Literatura naukowa na ten temat, choć wtedy jeszcze była szczątkowa, to jednak wskazywała, że plazma powinna mieć bakteriobójcze właściwości. Rozwiązanie było jedno – pomajstrować przy parametrach samej plazmy – mówi Grabowski.
Doktorant zrozumiał jednak, że do sukcesu potrzebna jest mu odpowiednia ekipa. Ostatecznie nad opracowaniem rozwiązania pracował siedmioosobowy zespół naukowców z trzech wydziałów ZUT. Wydział Nauk o Żywności i Rybactwa oprócz Grabowskiego reprezentował prof. dr hab. Waldemar Dąbrowski. Z Wydziału Elektrycznego do prac dołączyli się dr inż. Michał Balcerak, dr inż. Stanisław Kalisiak, dr inż. Tomasz Jakubowski oraz dr inż. Marcin Hołub. A z Wydziału Technologii i Inżynierii Chemicznej dołączył mgr inż. Mariusz Chyla.
Razem skonstruowali nowe urządzenie, które wytwarzało plazmę o parametrach zwykłej atmosfery – do urządzenia nie trzeba więc było wtłaczać specjalnego gazu, nie trzeba też było martwić się o regulację ciśnienia. Nowy sterylizator działał aż za dobrze, a mianowicie okazało się, że spala przyprawę. Walcząc z koniecznością nieustannego zdobywania funduszy, udało im się ostatecznie skonstruować pięć wersji urządzenia.
– Okazało się, że dla wydajności procesu ma znaczenie praktycznie każdy parametr pracy urządzenia, włącznie ze sposobem konstrukcji układu zasilającego. Dzięki temu jednak udało nam się zejść z długością procesu sterylizacji do kilku minut, a chcemy, żeby zajmował on jeszcze mniej czasu – cieszy się Grabowski.
Naukowiec ze Szczecina zapewnia, że chociaż urządzenie jest ciągle ulepszane, to znajduje się jeszcze w fazie testowej. Pomimo to już cieszy się zainteresowaniem. Na targach spożywczych w USA (wyjazd sfinansował młodym naukowcom projekt przyznany przez Regionalne Centrum Innowacji i Transferu Technologii Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie) padały pytania o to, kiedy gotowa instalacja mogłaby stanąć w zakładzie. Wygląda na to, że w wojnie z drobnoustrojami wytoczyliśmy futurystyczną armatę – ale się opłaciło.
Eureka! DGP
Trwa trzecia edycja konkursu „Eureka! DGP – odkrywamy polskie wynalazki”, do którego zaprosiliśmy polskie uczelnie, instytuty badawcze i jednostki naukowe PAN. Do czerwca w Magazynie DGP będziemy opisywać wynalazki nominowane przez naszą redakcję do nagrody głównej, wybrane spośród 47 nadesłanych przez 15 uczelni oraz 35 zgłoszonych przez 23 instytuty badawcze i jednostki naukowe PAN. Konkurs zostanie rozstrzygnięty pod koniec czerwca. Nagrodą jest 30 tys. zł dla zespołu, który pracował nad zwycięskim wynalazkiem, ufundowane przez Mecenasa Polskiej Nauki – firmę Polpharma, oraz kampania promocyjna dla uczelni lub instytutu o wartości 50 tys. zł w mediach INFOR Biznes (wydawcy Dziennika Gazety Prawnej) ufundowana przez organizatora. Polscy naukowcy bywają innowacyjni, mają nowatorskie pomysły i zdecydowanie warto ich zachęcać do dalszego rozwoju. Upowszechnianie polskiej nauki jest bardzo ważnym, ale jednocześnie trudnym zadaniem. Jestem przekonany, że ten cykl nie tylko wspiera wynalazców wyróżnionych w konkursie, ale również daje szansę zarażenia młodych ludzi naukową pasją – mówi prezes PAN prof. Jerzy Duszyński.
/>
