Induced magnetic field of liquid foods under electrical excitation
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि विद्युत उत्तेजना के तहत विभिन्न तरल खाद्य पदार्थों में प्रेरित चुंबकीय प्रतिक्रियाएं विभिन्न आवृत्तियों और तापमानों पर विशिष्ट, मैट्रिक्स-निर्भर व्यवहार प्रदर्शित करती हैं, जो आवेश परिवहन को चरित्रित करने और विद्युत सहायता प्राप्त खाद्य-प्रसंस्करण प्रणालियों की निगरानी करने के लिए एक आशाजनक पूरक विधि प्रदान करती हैं।
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जब किसी तरल पदार्थ से बिजली प्रवाहित होती है, तो यह केवल उसे गर्म करने या आयनों को इधर-उधर घुमाने का काम ही नहीं करती; बल्कि यह एक अदृश्य चुंबकीय क्षेत्र भी बनाती है जो करंट के मार्ग के चारों ओर लिपट जाता है। यह भौतिकी का एक मौलिक नियम है जो हमारी दीवारों में मौजूद वायरिंग से लेकर हमारी नसों में बहने वाले रक्त तक, हर चीज़ पर लागू होता है। खाद्य विज्ञान की दुनिया में, शोधकर्ता लंबे समय से दूध या जूस जैसे तरल पदार्थों के प्रसंस्करण (प्रोसेसिंग) के दौरान, जैसे कि उन्हें बिजली का उपयोग करके गर्म या स्टरलाइज़ (कीटाणुमुक्त) करते समय, उनके व्यवहार को समझने के लिए विद्युत मापों का उपयोग करते आए हैं। हालाँकि, ये पारंपरिक माप अक्सर केवल इस बात पर ध्यान केंद्रित करते हैं कि बिजली खाद्य पदार्थ के माध्यम से कितनी आसानी से गुजरती है, जिससे तरल पदार्थ को एक सरल, एकसमान पदार्थ के रूप में देखा जाता है। यह दृष्टिकोण भोजन की जटिल वास्तविकता को अनदेखा कर देता है, जो अक्सर पानी, शर्करा, प्रोटीन और उन सूक्ष्म संरचनाओं का मिश्रण होता है जो आयनों को विशिष्ट तरीकों से फंसा सकते हैं या उनका मार्गदर्शन कर सकते हैं। खाद्य संरचनाओं के बिजली के प्रति सटीक व्यवहार को समझना खाद्य सुरक्षा और गुणवत्ता में सुधार के लिए महत्वपूर्ण है, फिर भी इन जटिल मिश्रणों के माध्यम से बिजली कैसे चलती है, इसकी पूरी तस्वीर कुछ हद तक अस्पष्ट रही है।
चीन के जियांगनान यूनिवर्सिटी और बायोमैग इनोवेशन्स एलएलसी (Biomag Innovations LLC) के शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस समस्या को एक नए दृष्टिकोण से देखने का निर्णय लिया। विभिन्न तरल खाद्य पदार्थों के माध्यम से बिजली कितनी अच्छी तरह गुजरती है, इसे मापने के बजाय, उन्होंने उस चुंबकीय क्षेत्र को मापा जो बिजली के उनके माध्यम से गुजरने पर उत्पन्न हुआ था। उन्होंने बारह अलग-अलग प्रकार के तरल खाद्य पदार्थों का परीक्षण किया, जिनमें फुल क्रीम, लो-फैट और स्किम्ड मिल्क से लेकर सेब, अंगूर और संतरे का रस शामिल थे। उन्होंने सोडियम एल्गिनेट और जिलेटिन से बने घोल भी शामिल किए, जो गाढ़े, जेल जैसे बनावट बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले सामान्य खाद्य योजक (एडिटिव्स) हैं। वैज्ञानिकों ने इन तरल पदार्थों को एक संकरी नली में रखा और उनमें विद्युत धारा प्रवाहित की, जबकि साथ ही साथ उत्पन्न होने वाले चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति को सावधानीपूर्वक मापा। उन्होंने प्रयोग की स्थितियों को बदला, जिसमें तरल के विद्युत दबाव (पुश) की ताकत, तरल का तापमान, और विद्युत धारा के आगे-पीछे स्विच करने की गति को समायोजित किया, ताकि यह देखा जा सके कि प्रत्येक परिदृश्य के तहत चुंबकीय प्रतिक्रिया कैसे बदलती है।
परिणामों से पता चला कि इन खाद्य पदार्थों का चुंबकीय व्यवहार इस बात पर बहुत अधिक निर्भर करता है कि खाद्य पदार्थ किस चीज से बना है और उसकी आंतरिक संरचना कैसे व्यवस्थित है। जब शोधकर्ताओं ने तापमान को 30 से 80 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ाया, तो प्रत्येक नमूने में चुंबकीय प्रतिक्रिया मजबूत हुई, जो तर्कसंगत है क्योंकि गर्मी आम तौर पर आयनों को अधिक स्वतंत्र रूप से घूमने में मदद करती है। हालाँकि, सबसे आश्चर्यजनक खोज तब हुई जब उन्होंने विद्युत संकेत की आवृत्ति (फ्रीक्वेंसी) को बदला। दूध और फलों के रस के लिए, जो अपेक्षाकृत मुक्त रूप से बहने वाले तरल पदार्थ हैं, बिजली की आवृत्ति बढ़ने के साथ चुंबकीय प्रतिक्रिया बढ़ी। लेकिन जिलेटिन और एल्गिनेट समाधानों के लिए, जिनमें लंबी पॉलीमर श्रृंखलाओं का एक नेटवर्क होता है जो एक संरचित, जेल जैसी संरचना बनाता है, आवृत्ति बढ़ने के साथ चुंबकीय प्रतिक्रिया वास्तव में कम हो गई। यह विपरीत प्रतिक्रिया बताती है कि ये जेल अपनी आंतरिक संरचना को इस तरह से बदलते हैं कि बिजली उनके माध्यम से कैसे चलती है, जिसे साधारण विद्युत चालकता (कंडक्टिविटी) के माप द्वारा नहीं पकड़ा जा सकता है।
शोधकर्ताओं ने यह भी पाया कि कोई खाद्य पदार्थ कितना चालक (कंडक्टिव) है, यह पूरी कहानी नहीं बताता है। दो अलग-अलग खाद्य पदार्थ समान विद्युत चालकता रख सकते हैं, फिर भी वे बहुत अलग चुंबकीय प्रतिक्रिया उत्पन्न कर सकते हैं, जो यह दर्शाता है कि भोजन की संरचना कैसे है, यह उसके आयनों की मात्रा जितने ही महत्वपूर्ण स्तर पर मायने रखता है। चालकता, चुंबकीय प्रतिक्रिया, और वोल्टेज एवं तापमान में बदलाव के प्रति खाद्य पदार्थ की प्रतिक्रिया के मापों को मिलाकर, टीम विभिन्न प्रकार के खाद्य मैट्रिक्स (मैट्रिक्स) के बीच स्पष्ट अंतर करने में सक्षम रही। यह सुझाव देता है कि प्रेरित चुंबकीय क्षेत्र को मापना जटिल खाद्य पदार्थों के भीतर चार्ज ट्रांसपोर्ट (आवेश परिवहन) की छिपी हुई दुनिया में झाँकने के लिए एक अनूठा अवसर प्रदान करता है। हालाँकि यह अध्ययन अभी तक यह सिद्ध नहीं करता है कि यह विधि औद्योगिक खाद्य प्रसंस्करण को कैसे बदलेगी, लेकिन यह वैज्ञानिकों के लिए एक आशाजनक नया उपकरण प्रदान करता है ताकि वे बेहतर ढंग से समझ सकें और निगरानी कर सकें कि बिजली हमारे भोजन की आपूर्ति में मौजूद जटिल, संरचित तरल पदार्थों के साथ कैसे परस्पर क्रिया करती है।
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