آنالیز مواد بسته بندی و ضدعفونی پلی اتیلن با دستگاه اسپکتروفتومتر شیمادزو مدل SolidSpec-3700i

کاربرد دستگاه اسپکتروفتومتر شیمادزو مدل SolidSapec-3700 i در ضدعفونی مواد بسته‌بندی

اسپکتروفتومتر UV-Vis-NIR مدل SolidSpec-3700 i دارای سه دتکتور می باشد که طیف گستره ای از فرابنفش تا مادون قرمز را پوشش می دهند. این دستگاه دارای حساسیت بالا، محدوده طول موج اندازه گیری UV و محفظه های بزرگ نمونه است؛ UV-C بخشی از طیف تابش فرابنفش با طول موج ۱۰۰ تا ۲۸۰ نانومتر است که به دلیل انرژی بالا، توانایی غیرفعال کردن باکتری‌ها، ویروس‌ها، قارچ‌ها و سایر میکروارگانیسم‌ها را دارد. این تابش با ایجاد آسیب در DNA و RNA میکروارگانیسم‌ها، از تکثیر آن‌ها جلوگیری کرده و بدون نیاز به مواد شیمیایی، فرآیند ضدعفونی را انجام می‌دهد. در صنایع غذایی، دارویی و تجهیزات پزشکی، از تابش UV-C برای ضدعفونی سطوح بسته‌بندی پیش از مرحله پرکنی استفاده می‌شود. در این فرآیند، بسته‌ها از تونل یا محفظه مجهز به لامپ‌های UV-C عبور می‌کنند تا آلودگی‌های میکروبی سطح آن‌ها کاهش یابد.

این روش علاوه بر جلوگیری از انتقال آلودگی به محصول، کیفیت و ویژگی‌های فیزیکی بسته‌بندی را حفظ کرده و موجب افزایش ایمنی، کاهش مصرف مواد شیمیایی و افزایش ماندگاری محصول نهایی می‌شود. با این حال، اثربخشی این روش به میزان عبور تابش UV-C از ماده بسته‌بندی وابسته است. موادی که عبوردهی بالاتری در این محدوده دارند، در فرآیند امکان انتقال انرژی بیشتری را فراهم می کند.

آنالیز عبوردهی UV-C مواد بسته‌بندی با دستگاه اسپکتروفتومتر شیمادزو مدل SolidSpec-3700i

در این آنالیز، میزان عبور تابش فرابنفش از چند ماده متداول مورد استفاده در صنعت بسته‌بندی با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر UV-Vis شیمادزو مدل SolidSpec-3700i بررسی شد. نمونه‌های مورد آزمایش شامل پلی‌اتیلن (PE)، پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) و دو نوع سیلیکون با شفافیت متفاوت بودند. هدف از این آنالیز، ارزیابی میزان عبور تابش UV-C از این مواد و تعیین مناسب‌ترین گزینه برای کاربردهایی بود که ضدعفونی از طریق تابش فرابنفش انجام می‌شود.اندازه‌گیری‌ها در محدوده طول موج ۲۲۰ تا ۴۰۰ نانومتر انجام شد تا علاوه بر ناحیه UV-C، رفتار انتقال نوری نمونه‌ها در نواحی مجاور نیز بررسی شود. شرایط اندازه‌گیری شامل سرعت اسکن پایین، گام نمونه‌برداری ۱ نانومتر و پهنای شکاف (Slit Width) برابر با ۵ نانومتر بود.

نتایج اندازه‌گیری عبوردهی UV-C توسط دستگاه اسپکتروفتومتر شیمادزو مدل SolidSpec-3700i

نتایج نشان داد که میزان عبوردهی مواد مختلف در ناحیه UV-C تفاوت قابل توجهی دارد. نمونه‌های پلی‌اتیلن، PET و سیلیکون با شفافیت پایین، در طول موج‌های کمتر از ۳۲۰ نانومتر کاهش محسوسی در عبور نور نشان دادند. به‌ویژه در محدوده UV-C، میزان عبور این مواد بین صفر تا حدود ۵۰ درصد اندازه‌گیری شد. این نتایج نشان می‌دهد که بخش قابل توجهی از تابش UV-C توسط این مواد جذب یا پراکنده می‌شود و در نتیجه شدت مؤثر تابش پس از عبور از بسته‌بندی کاهش می‌یابد. در مقابل، سیلیکون با شفافیت بالا عملکرد متفاوتی داشت و عبوردهی بیش از ۶۵ درصد را در محدوده UV-C نشان داد. این ویژگی باعث می‌شود این نوع سیلیکون گزینه مناسب‌تری برای کاربردهایی باشد که نیاز به ضدعفونی محصول از طریق لایه بسته‌بندی وجود دارد.

تخمین زمان مورد نیاز برای ضدعفونی با دستگاه اسپکتروفتومتر شیمادزو مدل SolidSpec-3700i

یکی از بخش‌های کاربردی سیستم دستگاه اسپکتروفتومتر شیمادزو مدل 3700i، استفاده از قابلیت‌های نرم‌افزار LabSolutions UV-Vis برای تخمین زمان مورد نیاز جهت ضدعفونی بود. این نرم‌افزار امکان تعریف فرمول‌های محاسباتی بر اساس داده‌های فتومتریک را فراهم کرده و می‌تواند پارامترهای عملیاتی مورد نیاز را مستقیماً از نتایج اندازه‌گیری محاسبه کند. زمان مورد نیاز برای دستیابی به سطح مشخصی از غیرفعال‌سازی ویروس‌ها با در نظر گرفتن عبوردهی مواد بسته‌بندی محاسبه شد. طول موج ۲۵۴ نانومتر به عنوان طول موج مرجع انتخاب شد و شدت تابش بدون وجود مانع برابر با ۲ میلی‌وات بر سانتی‌متر مربع در نظر گرفته شد. رابطه مورد استفاده برای محاسبه زمان ضدعفونی به صورت زیر است:

t برابر است با Q بر روی E در T

که در آن:

• t: زمان مورد نیاز برای ضدعفونی
• Q: دوز مورد نیاز برای غیرفعال‌سازی میکروارگانیسم
• E: شدت تابش در غیاب مانع
• T: درصد عبوردهی ماده بسته‌بندی

نتایج نشان داد که نوع ماده بسته بندی تاثیر مستقیمی بر زمان مورد نیاز برای ضدعفونی دارد. برای نمونه، زمان لازم در شرایط بدون (هوا) حدودا 3.28 ثانیه محاسبه شد، در حالی که برای PET، به دلیل عبور دهی بسیار پایین UV-C، این زمان به حدود 487 ثانیه افزایش یافت. در مقابل، برای سیلیکون با شفافیت بالا، زمان مورد نیاز حدود 3/94 ثانیه بود که اختلاف اندکی با شرایط بدون مانع داشت.

اهمیت دقت نتایج در صنایع مختلف و دستگاه اسپکتروفتومتر شیمادزو مدل SolidSpec-3700i

نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که انتخاب ماده بسته‌بندی نقش مهمی در موفقیت فرآیندهای ضدعفونی مبتنی بر UV-C دارد. استفاده از موادی با عبوردهی مناسب می‌تواند موجب افزایش راندمان سیستم، کاهش زمان فرآیند و بهینه‌سازی مصرف انرژی شود. در مقابل، استفاده از موادی که مانع عبور تابش UV-C هستند، می‌تواند باعث کاهش اثربخشی ضدعفونی و ایجاد نواحی با گندزدایی ناکافی شود. دستگاه اسپکتروفتومتر شیمادزو مدل Solidspec-3700i با قابلیت اندازه‌گیری دقیق طیف عبوری مواد، ابزار مناسبی برای ارزیابی و انتخاب مواد مورد استفاده در صنایع بسته‌بندی، تجهیزات پزشکی، صنایع غذایی و سامانه‌های ضدعفونی محسوب می‌شوند. همچنین ترکیب داده‌های اندازه‌گیری‌شده با امکانات نرم‌افزار LabSolutions UV-Vis امکان تبدیل نتایج آزمایشگاهی به اطلاعات کاربردی برای طراحی و بهینه‌سازی فرآیندهای صنعتی را فراهم می‌کند.

نتیجه‌گیری های بدست آمده با دستگاه اسپکتروفتومتر شیمادزو مدل SolidSpec-3700i

ارزیابی عبوردهی UV-C مواد مختلف با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر شیمادزو مدل SolidSpec-3700i روشی مؤثر برای انتخاب مواد مناسب در کاربردهای ضدعفونی مبتنی بر تابش فرابنفش است. نتایج این مطالعه نشان داد که مواد مختلف بسته‌بندی رفتار متفاوتی در برابر تابش UV-C دارند و این تفاوت می‌تواند تأثیر مستقیمی بر زمان و کارایی فرآیند ضدعفونی داشته باشد. در میان نمونه‌های بررسی‌شده، سیلیکون با شفافیت بالا به دلیل عبوردهی مناسب، بهترین عملکرد را نشان داد، در حالی که PET به دلیل عبوردهی پایین، گزینه مناسبی برای کاربردهایی که نیازمند انتقال تابش UV-C هستند، محسوب نمی‌شود.

شرکت ری نور آزما به عنوان یکی از برترین واردکننده و تأمین‌کننده دستگاه‌های اسپکتروفتومتر کمپانی شیمادزو ژاپن در ایران، دستگاه اسپکتروفتومتر Shimadzu SolidSpec-3700i و سایر مدل‌های اسپکتروفتومتر UV-Vis این برند را به همراه خدمات مشاوره، نصب و راه انداری، آموزش و پشتیبانی فنی ارائه می‌کند.