اتیلن

گاز اتیلن چیست؟

اتیلن Ethylene گازی بدون بو و بی رنگ و یک گاز هیدروکربنی با فرمول شیمیایی C2H4 است. وجود این گاز در میوه ها˛ یک فرآیند طبیعی است که به هنگام رسیدن میوه به وجود می آید. همچنین ممکن است زمانی که محصولات کشاورزی آسیب می بینند نیز در آنها تولید شود. گاز اتیلن موجود در میوه ها و سبزیجات˛ در واقع اتیلن یک هورمون گیاهی است که رشد و نمو گیاه و همچنین سرعت وقوع این موارد را تنظیم می کند. می توان گفت عملکرد گاز اتیلن مانند هورمون ها در انسان و حیوانات ولی برای گیاهان است. این گاز برای اولین بار حدود ۱۰۰ سال پیش˛ توسط یک دانش آموز کشف شد. او متوجه شد که درختانی که در نزدیکی لامپ های گازی خیابان رشد می کنند، برگ هایشان سریع تر از درختانی که در فاصله ی دورتری از لامپ ها قرار داشتند، می ریزد.

جدول مشخصات فنی و شیمیایی

اثرات گاز اتیلن در رسیدن میوه و محصولات کشاورزی

مقادیر گاز اتیلن در میوه ها می تواند به سطحی برسد که در آنها تغییرات فیزیولوژیکی رخ دهد. اثرات این گاز و رسیدن میوه نیز ممکن است تحت تأثیر گازهای دیگر مانند دی اکسید کربن و اکسیژن قرار گیرد و از میوه ای به میوه دیگر متفاوت باشد. میوه هایی مانند سیب و گلابی مقدار بیشتری از این گاز را منتشر می کنند که بر رسیده شدن آنها تأثیر می گذارد. سایر میوه‌ها مانند گیلاس یا زغال اخته، مقدار بسیار کمی از این گاز را تولید می‌کنند و بنابراین بر فرآیند رسیدنشان تأثیری نمی‌گذارند.

اثر مهم این گاز بر روی میوه ها، تغییر در بافت (نرم شدن)، رنگ و سایر فرآیندها است. گاز اتیلن که به عنوان یک هورمون پیری برای گیاهان در نظر گرفته می‌ شود، نه تنها بر رسیدن میوه تأثیر می‌گذارد، بلکه ممکن است باعث از بین رفتن گیاهان نیز گردد. این تاثیر معمولاً زمانی اتفاق می‌افتد که گیاه به نحوی آسیب ببیند. از دیگر اثرات گاز اتیلن˛ از بین بردن کلروفیل، شاخ و برگ گیاه و کوتاه و خم شدن ساقه ها (اپیناستی) است. این گاز وقتی برای تسریع زمان رسیدن میوه استفاده می‌شود، می‌تواند عامل خوبی باشد. اما سبزیجات را زرد می‌کند، به جوانه‌ها آسیب می‌زند یا باعث بریدگی در گیاهان زینتی می‌شود.

گاز اتیلن چگونه عمل می کند؟

به عنوان یک پیام رسان گیاهی که حرکت بعدی گیاه را نشان می دهد، می توان از گاز اتیلن برای فریب گیاه استفاده کرد تا میوه ها و سبزیجات˛ زودتر برسند. این کار در مزارع صنعتی و همچنین توسط کشاورزان˛ قبل از برداشت انجام می شود. مصرف کننده نیز ممکن است این کار را در خانه انجام دهد و به سادگی میوه یا سبزی مورد نظر را در یک کیسه ی کاغذی قرار دهد. این عمل باعث می شود که گاز اتیلن در داخل کیسه متمرکز شده و میوه سریع تر برسد. بهتر است از کیسه های پلاستیکی استفاده نکنید˛ چرا که باعث ایجاد رطوبت خواهد شد و می تواند اثر معکوس داشته و سبب پوسیدگی میوه شود.

گاز اتیلن نه تنها در میوه های در حال رسیدن، بلکه از اگزوز موتورهای احتراق داخلی، دود، پوشش گیاهی پوسیده، نشت گاز طبیعی، جوشکاری و در برخی از انواع کارخانه های تولیدی نیز تولید شود.  اتیلن یک هورمون گیاهی مهم و طبیعی است که بلوغ و پیری گیاهان را تنظیم می کند و معمولاً در مقادیر کم توسط اکثر میوه ها و سبزیجات تولید می شود. میوه‌هایی مانند موز، آووکادو و گوجه‌فرنگی مقادیر بیشتری از آن را تولید می‌کنند. آزاد شدن این گاز˛ باعث شروع چندین عمل مانند افزایش تنفس، تولید اتیلن بیشتر و تغییر در رنگ، عطر و طعم محصولات می‌شود. خوشبختانه، تولید داخلی این گاز قابل کنترل است. شرکت‌های تولید و توزیع مواد غذایی در استفاده از آن˛ امکان ارتقای زمان‌ رسیدن قابل پیش‌بینی و رسیدن یکنواخت‌تر را فراهم می‌کند. در نتیجه این کار باعث کیفیت بهتر میوه و عرضه متناسب به بازار مصرف را می گردد.

نقش اتیلن در رسیدن میوه ها

این گاز در اکثر میوه ها تولید می شود که فرآیند رسیدن را تسریع می کند. سطح آن در میوه های کم تر رسیده بسیار کم است، اما با رشد میوه، مقادیر بیشتری تولید می کنند که مرحله رسیدن “کلی ماکتریک” را سرعت می بخشد. سطح این گاز و سرعت فرآیند رسیدن یک میوه˛ وابسته به نوع میوه است. برخی از انواع سیب، مقادیر زیادی از این گاز را تولید می‌کنند که یک نوع مشکل به حساب می آید. پس از وقوع این مشکل، ذخیره‌سازی و انبار کردن این سیب ها دشوار است.

هنگامی که پس از افزایش سریع اتیلن˛ این میوه ها برداشت می شوند، در انبار به سرعت نرم شده و لک می شوند. در بعضی از میوه ها˛ این گاز رشد آهسته تری دارد˛ بنابراین سرعت رسیدن کندتری نیز دارند. برای سیب هایی که بیش از دو ماه ذخیره سازی می شوند، برداشت آنها قبل از شروع رشد سریع سطح این گاز ضروری است.

رسیدن مرکبات با استفاده از اتیلن

سبز کردن مرکبات˛ یک فرآیند طبیعی است که باعث تغییرات در رنگدانه ها می شود. از بین رفتن رنگ سبز پوست با حذف کلروفیل، به رنگ نارنجی یا زرد اجازه می دهد تا به طور کامل کل پوست را بپوشاند. این عمل منجر به تغییرات در طعم میوه نیز می شود. فرآیند رسیدن بیشتر میوه ها را می توان با اتیلن در غلظت های کمتر از ۵۰ پی پی ام یا کمتر از ۱ درصد سطح انفجار˛ آغاز کرد. اکثر آنها با غلظت ۱۰۰۰ قسمت در میلیون یا حتی کمتر از این میزان نیز می رسند. ژنراتورهای کاتالیزوری ایمن ترین شکل تجاری استفاده از گاز اتیلن هستند. آنها مقادیر کم و کنترل شده ای از این گاز را تولید می کنند و زمانی که طبق دستور مورد استفاده قرار می گیرند، ما از خطر انفجار می شوند. به همین دلیل است که بسیاری از شرکت های صنعتی تولیدکننده محصولات کشاورزی از این ژنراتورها به جای سیلندر گاز استفاده می کنند.

ایمنی اتیلن (GRAS)

نمک، فلفل و سرکه همراه با اتیلن در دسته بندی مواد غذایی توسط سازمان غذا و داروی ایالات متحده (FDA)˛ همگی در دسته مواد غذایی قرار می گیرند که مطابق با عملکرد تولید˛ ایمن (GRAS) شناخته می شوند.

میوه هایی که به تولید این گاز می پردازند مانند سیب، آووکادو، موز، خربزه، هلو، گلابی و گوجه فرنگی باید جدا از اقلام حساس به آن مانند کلم بروکلی، کلم، گل کلم، سبزیجات برگدار، کاهو و غیره نگهداری شوند. این گاز از موتورها نیز ساطع می شود. موتورهای پروپان، دیزل و بنزین همگی اتیلن تولید می کنند.

گاز اتیلن در دمای پایین عملکرد کندی دارد. در حداقل درجه حرارت، میوه به خوبی به اتیلن عرضه شده از خارج پاسخ نمی دهد. این گاز در اکثر مواد غذایی˛ از طریق جعبه های حمل و نقل مقوایی، چوب و حتی دیوارهای بتنی نفوذ می کند. این گاز در آغاز فرآیند رسیدن میوه ها˛ می تواند بسیار ارزشمند عمل کند اما با تسریع روند پیری و کاهش کیفیت و ماندگاری محصول برای بسیاری از میوه‌ها، سبزیجات، گل‌ها و گیاهان نیز ممکن است نقش مضری داشته باشد. درجه آسیب اتیلن به مدت زمان قرار گرفتن در معرض این گاز و دمای محصول بستگی دارد.

خطر اشتعال پذیری و شرایط نگهداری

در انبار ها و محیط های سربسته باید به طور مداوم و منظم برای پاکسازی هوا از هرگونه اتیلن˛ از فیلتر های مخصوص استفاده نمود. این فیلترها در کاهش و حفظ سطوح پایین این گاز موثرند. اتیلن در غلظت های بالا قابلیت انفجار دارد. در غلظت های بالاتر از ۲۷۰۰۰ قسمت در میلیون ppm، فقط یک جرقه می تواند آن را مشتعل کرده و باعث انفجار مرگبار شود. با این حال، در صورت استفاده از غلظت استاندارد این گاز و طبق دستورالعمل های تولیدکنندگان، می تواند از انفجار و خطرات جانبی جلوگیری نمود. سطح مورد نیاز برای اشتعال این گاز حدود ۲۰۰ برابر بیشتر از سطح لازم برای شروع کار است.

سعی کنید از ژنراتورهای استاندارد در محل مورد نظر که ۱۶۰۰ فوت مکعب یا بزرگتر (۴۵ متر مکعب) هستند استفاده کنید. هنگام استفاده از ژنراتور و کنسانتره˛ در اتاق هایی که ۱۶۰۰ فوت مکعب (۴۵ متر مکعب) یا بزرگتر هستند، هیچ حطری برای انفجار این گاز وجود ندارد. کمیته رابط اجرایی بهداشت و ایمنی بریتانیا بخشنامه ای را در وب سایت خود منتشر کرده است که در آن توضیح می دهد ژنراتورها گزینه های ارجح برای به کار بردن این گاز هستند و استفاده از سیلندرهای اتیلن خالص باید به شدت خطرناک است.

روش اندازه گیری سطح گاز اتیلن

برای اندازه گیری این گاز به ابزارهای گران قیمت نیاز است. این کار اغلب توسط آزمایشگاه‌های تخصصی انجام می‌شود. در واقع با این کار مشخص می گردد که آیا میوه‌ها در یک منطقه عمومی˛ هنوز در مرحله‌ای هستند که بتوان آنها را برای مدت طولانی ذخیره کرد یا خیر. روش‌های ارزان‌تری را می‌توان برای اندازه‌گیری مرحله رسیدن˛ به کار برد. اما این روش ها به اندازه اندازه‌گیری سطح اتیلن در میوه˛ دقیق نیستند.

روش های کنترل اتیلن در میوه عبارتند از:

• استفاده از آمینووینیل گلیسین (ReTain) قبل از برداشت
• متیل سیکلوپروپن (SmartFresh) پس از برداشت
• ذخیره سازی در سردخانه
• ذخیره سازی در اتمسفر کنترل شده
• تمیز کردن یا حذف اتیلن

موارد مصرف و کاربرد اتیلن

• مواد شیمیایی: این گاز ماده اولیه برای چندین سنتز صنعتی است. به عنوان یک واسطه در صنایع شیمیایی و برای تولید پلاستیک استفاده می شود.
• خوراکی و نوشیدنی: مخلوط اتیلن و نیتروژن موجود در سیلندرها˛ برای کنترل رسیدن میوه ها، به ویژه میوه موز استفاده می شود. همچنین در کشاورزی برای تقویت رشد محصول کاربرد دارد. در این مورد ، گاز اتیلن را مستقیماً به داخل خاک تزریق می کنند.
• شیشه: از این گاز در تولید شیشه های مخصوص صنعت خودروسازی (شیشه خودرو) استفاده می شود.
• پزشکی و درمان: در پزشکی آن را به عنوان بی حس کننده بکار می گیرند.
• تولید فلزات: به عنوان گاز اکسی سوخت در برش فلز، جوشکاری و انتشاردهنده حرارتی با سرعت بالا کاربرد دارد.
• پالایش نفت و گاز: به عنوان عامل مایع کننده˛ به ویژه در کارخانه های مایع سازی گاز LNG استفاده می شود.
• لاستیک و پلاستیک: این گاز در استخراج لاستیک بکار می رود.