محاسبات علمی تاثیر عملکرد دستگاه الک آرد آرتاپخت روی آرد

برای محاسبه تعداد ذرات آرد در یک کیسه 40 کیلویی باید از برخی فرضیات استفاده کنیم چون اندازه دقیق هر ذره آرد و چگالی آن متغیر است. اما میتوانیم یک تخمین تقریبی بزنیم.
گام های محاسبه
.1 چگالی آرد چگالی آرد به طور تقریبی حدود  است. این یعنی 1 سانتی متر مکعب آرد تقریباً 0.6 گرم وزن دارد.
2. حجم آرد در یک کیسه 40 کیلویی چون چگالی است میتوانیم حجم آرد موجود در یک کیسه 40 کیلویی را به صورت زیر محاسبه کنیم

3 اندازه تقریبی ذرات آرد ذرات آرد معمولاً در حدود 20 میکرومتر یا متر قطر دارند. برای محاسبه تعداد ذرات آرد میتوانیم فرض کنیم که هر ذره آرد یک کره کوچک است حجم یک کره به فرمول زیر محاسبه می شود:

که در آن r شعاع ذره است. در اینجا شعاع r برابر با نصف قطر ذره است.

حجم یک ذره آرد:

4 تعداد ذرات آرد حالا که حجم کلی آرد و حجم هر ذره را داریم تعداد ذرات را میتوان با تقسیم حجم آرد بر حجم یک ذره محاسبه کرد:

نتیجه گیری

تعداد ذرات آرد در یک کیسه 40 کیلویی تقریباً برابر با 1.59 × 10 ذره است.
این مقدار با فرضیات ساده سازی شده محاسبه شده و میتواند بسته به اندازه دقیق ذرات آرد و چگالی واقعی آرد کمی متفاوت باشد.

با در نظر گرفتن این شرایط مدت زمان ۴ ثانیه در گرداب توربولانس تعداد ۱۶ LED UV در هر سمت و استفاده از جنس استیل انعکاس دهنده برای فوتونها میتوانیم پیش بینی کنیم که فرآیند تابش UV-C به ذرات آرد بهبود یابد. این ویژگی ها تأثیر زیادی بر اثر بخشی تابش UV و نابودی میکروارگانیسم ها خواهند داشت.

عواملی که تأثیر دارند
1. مدت زمان تماس ۴ ثانیه با اینکه ذرات آرد در دستگاه به مدت ۴ ثانیه در جریان توربولانسی می چرخند، این مدت زمان ممکن است برای دریافت مقدار مناسبی از فوتونها کافی باشد زیرا در این مدت، ذرات آرد به طور مداوم در معرض تابش قرار میگیرند و این زمان تأثیر زیادی در افزایش اثر بخشی UV دارد.
2 تعداد LEDهای UV تعداد ۱۶ عدد LED UV در هر سمت میتواند میزان تابش UV را به مقدار قابل توجهی افزایش دهد این افزایش در تابش باعث میشود که احتمال تابش فوتونهای بیشتری به هر ذره آرد وجود داشته باشد. همچنین تابش از دو سمت باعث میشود که ذرات آرد از تمام زوایا تحت تابش UV قرار گیرند که احتمال آسیب به میکروارگانیسم ها را بیشتر می کند.
3 انعکاس از جنس استیل جنس استیل با خاصیت انعکاس آینه ای فوتونها کمک زیادی به افزایش تعداد فوتون هایی میکند که به ذرات آرد میرسد این خاصیت انعکاسی باعث میشود که فوتون ها از سطوح دستگاه بازتاب شده و دوباره به ذرات آرد برخورد کنند که به طور مؤثر مقدار انرژی UV تابیده شده به هر ذره را افزایش می دهد. این افزایش بازتاب فوتونها میتواند به آسیب بیشتر به میکروارگانیسم ها و فعال شدن بیشتر فرآیند غیر فعال سازی آنها کمک کند.

پیش بینی نهایی
با توجه به این شرایط جدید زمان تماس ۴ ثانیه تعداد زیاد LEDهای UV و انعکاس آینه ای استیل)، پیش بینی می شود که تعداد فوتونهایی که به هر ذره آرد می رسد به میزان قابل توجهی افزایش یابد. این امر به احتمال زیاد باعث میشود که انرژی کافی به میکروارگانیسم ها برسد تا بتوانند آسیبهای جدی به DNA آنها وارد کنند و آنها را غیر فعال یا از بین ببرند.
در نهایت این طراحی میتواند اثر بخشی UV در حذف میکروارگانیسم ها را بهبود بخشد و احتمالاً به کیفیت بهتر آرد و محصولات نهایی کمک کند با این حال برای اطمینان از مؤثر بودن دستگاه در این زمینه پیشنهاد می شود که آزمایش های بیشتری انجام شود تا دوز دقیق UV و زمان تماس مورد نیاز برای نابودی میکروارگانیسم ها تأیید شود.

برای بررسی اینکه آیا حجم فوتونها به اندازه کافی برای از بین بردن میکروارگانیسم ها و آسیب رساندن به DNA آنها در آرد کافی است یا خیر باید چند نکته کلیدی را در نظر بگیریم

۱. آسیب به DNA میکروارگانیسم ها با UV-C
تابش UV-C با طول موج حدود 254 نانومتر میتواند به DNA میکروارگانیسم ها آسیب جدی وارد کند. این تابش میتواند منجر به تغییرات ساختاری در DNA شود که معمولاً به شکل ایجاد پیوندهای دایمر تیمیدین (Thymine dimers) یا شکستهای دو رشته ای double strand breaks است. این تغییرات معمولاً باعث مختل شدن عملکرد DNA می شود و در نهایت به مرگ سلولی می انجامد.
اما برای ایجاد آسیب کافی به DNA نیاز است که انرژی کافی از UV-C به سلولهای میکروبی برسد. میزان تابش UV C و زمان تماس میکروارگانیسم با تابش UV از عوامل کلیدی در اثر بخشی است.
2. الزامات تابش UV برای از بین بردن میکروارگانیسم ها
بسته به نوع میکروارگانیسم ها مقدار فوتون UV که باید به آنها برسد میتواند متفاوت باشد در اکثر مطالعات برای کشته شدن یا غیر فعال کردن باکتریها و قارچ ها معمولاً به دوزی از UV-C در حدود 100 تا 1000 میکروژول بر سانتی متر مربع نیاز است.
برای مثال در مطالعات مختلف برای از بین بردن باکتریها به طور مؤثر میزان تابش در حدود 254 نانومتر باید حداقل 100 میکروژول بر سانتی متر مربع باشد در بسیاری از فرآیندهای صنعتی این میزان تابش باید به مدت چند ثانیه به میکروارگانیسم ها وارد شود.

.1 کاهش میکروارگانیسم ها توسط تابش UV-C
تابش UV-C میتواند باعث آسیب به DNA میکروارگانیسم ها شود و آنها را از بین ببرد. زمانی که میکروارگانیسم ها از بين می روند تولید گازهای آلی یا ترکیبات فرار که معمولاً عامل بوی نامطبوع در آرد هستند، متوقف می شود.
بنابراین این فرآیند میتواند منجر به از بین رفتن بو در آرد شود.

.2 حذف ترکیبات آلی فرار (VOC) از آرد
در طول فرآیند هوا دهی و UV دهی ممکن است ترکیبات آلی فرار Volatile Organic Compounds) که بوی نامطبوع ایجاد میکنند از آرد خارج شوند UV-C میتواند بر برخی از این ترکیبات تاثیر گذاشته و آنها را تجزیه کند، به طوری که بوهای بد از آرد ناپدید شوند.

3. خشک شدن و بهبود شرایط بهداشتی آرد:
فرآیند هوا دهی و کاهش رطوبت آرد میتواند به حذف رطوبت اضافی که ممکن است محیط مساعدی برای رشد میکروارگانیسم ها فراهم کند کمک کند این شرایط ممکن است به از بین رفتن بوهای نامطبوع و بازگشت آرد به شرایط بهداشتی تر کمک کرده باشد.

.4 اثربخشی ترکیب توربولانس و تابش UV-C
ترکیب توربولانس هوا دهی که ذرات آرد را به چرخش در می آورد با تابش UV-C احتمالاً باعث میشود که ذرات آرد به طور یکنواخت در معرض تابش قرار بگیرند این فرآیند میتواند به طور مؤثرتر میکروارگانیسم ها و ترکیبات بوزا را از بین ببرد.

5 اثر مثبت انعكاس فوتونهای UV-C از سطوح استیل
خاصیت انعکاسی استیل در دستگاه شما باعث میشود که فوتونهای UV دوباره به ذرات آرد برخورد کنند و دوز تابش UV به میزان بیشتری افزایش یابد. این امر میتواند به نابودی سریعتر میکروارگانیسم ها و بهبود کیفیت آرد کمک کند.

نتیجه گیری:
در مجموع به نظر میرسد که تأثیرات ترکیب فرآیندهای هوا دهی تابش UV-C و توربولانس باعث از بین رفتن میکروارگانیسم ها و ترکیبات بوی بد در آرد شده است. پس از ۴۸ ساعت وقتی که این میکروارگانیسم ها و ترکیبات مضر نابود شده اند بوهای نامطبوع به طور طبیعی از بین رفته و آرد سالم تر و بهداشتی تر می شود.
این نشان دهنده کارآمدی دستگاه شما در از بین بردن آلودگیهای میکروبی و حفظ کیفیت آرد است.

1 مدت زمان تابش کوتاه آرد در دستگاه شما مدت زمان کمی تحت تابش UV-C قرار میگیرد (حدوداً 2 دقیقه) که این زمان کافی برای نابودی میکروارگانیسم ها است بدون اینکه به ساختار شیمیایی یا فیزیکی آرد آسیب وارد شود.
2 مکانیزم گردش هوا و پخش نور سیستم توربولانس گردباد هوادهی در دستگاه شما باعث میشود که تابش UV-C به طور یکنواخت به تمام ذرات آرد برسد و از ایجاد سایه زنی جلوگیری کند. این امر همچنین موجب می شود که فتون ها به طور مؤثر و بدون آسیب به آرد توزیع شوند.
3. جنس استیل و انعکاس نور استفاده از جنس استیل در مخزن که خاصیت انعکاس بالای نور را دارد باعث میشود که تابش UV-C از زوایای مختلف به ذرات آرد برسد و کارایی آن افزایش یابد.
4. عدم آسیب به ترکیبات آرد تابش UV-C در سطح انرژی ای که در دستگاه شما استفاده می شود. به اندازه ای نیست که بتواند تغییرات قابل توجهی در ترکیب شیمیایی یا ساختار مولکولی آرد ایجاد کند آزمایش های شما که نشان می دهد بوی آرد پس از 48 ساعت از بین میرود حاکی از این است که لامپ های UV-C در نابودی میکروارگانیسم ها مؤثر بوده اند بدون اینکه تأثیر منفی بر کیفیت آرد داشته باشد.
این مجموعه عوامل در دستگاه شما باعث شده که UV-C بتواند به طور مؤثر میکروارگانیسم ها را از بین ببرد بدون اینکه به کیفیت آرد آسیب وارد کند.