Komplex rendszer biológiai anyagokban összetett energiaközlés hatására lejátszódó folyamatok vizsgálatára
Title in English
Complete system for examinations of processes caused by complex energy transfer in biological materials
Keywords in Hungarian
biológiai anyag, konvektív energiaközlés, mikrohullám, ultrahang, enzim aktivitás
Keywords in English
biological material, concective energy transfer, microwave, ultrasound, enzimatic activity
Discipline
Agricultural engineering (Council of Complex Environmental Sciences)
100 %
Panel
Plant and animal breeding
Department or equivalent
Institute of Biosystems Engineering (University of Sopron)
Participants
Csermely, Jeno Kacz, Károly Kovács, Attila József Lakatos, Erika Stépán, Zsolt
Starting date
2006-02-01
Closing date
2009-01-31
Funding (in million HUF)
9.750
FTE (full time equivalent)
2.20
state
closed project
Summary in Hungarian
Az Intézetben mintegy 20 éve folynak mezőgazdasági termények száradási tulajdonságaira, hőfizikai jellemzőire vonatkozó kutatások. Laboratóriumot építettünk ki, melynek segítségével különböző mezőgazdasági és élelmiszeranyagok hőfizikai tulajdonságait tanulmányozzuk. Ezt a laboratóriumi rendszert szeretnénk továbbfejleszteni, úgy, hogy egyidejű konvektív, mikrohullámú és ultrahangos kezeléseket tudjunk végezni. A meglévő konvektív szárítócsatornánkat ki szeretnénk egészíteni egy komplett pára előállító és szabályozó egységgel. A mikrohullámú berendezésünket egy un. cirkulátorral egészítenénk ki, amely lehetővé tenné a mikrohullámú sugárzás irányítását, ezzel a haladó és visszavert teljesítmények detektálását. Ezen kívül az intézetben korábban kifejlesztett ultrahang energia közlésű rendszert szeretnénk összeépíteni a kísérleti szárítócsatornával. Ennek révén a mikroorganizmusok és enzimek tevékenységét ill. az általuk létrehozott változásokat különböző anyagjellemzőkkel kívánjuk kapcsolatba hozni. Így különböző minőségi jellemzők új és korszerű meghatározására nyílik lehetőség.
Summary
Scientific research of drying characteristics of agricultural materials has been carried out for more than 20 years at our institute. A laboratory system was built for examining the heat physical properties of agricultural and food materials. In this proposal we are aiming to improve the experimental drying tunnel with a relative humidity and temperature control unit. The microwave apparatus would be extended with a circulator for exact measurements of forward and reflected power. In addition we are planning to assemble our ultrasonic unit with the drying tunnel. In this way we wish to relate the activities of microorganisms and enzymes with the material properties. Hence a new and up-to-date quality analysis will be developed for biological materials.
Final report
Results in Hungarian
A pályázat keretében elsősorban a mikrohullámú besugárzás nem termikus hatását vizsgáltuk különböző biológiai eredetű anyagokban fellelhető enzimek tevékenységére vonatkozóan. A mikrohullám mellett ultrahangos kezeléseket is alkalmaztunk, azonban ebben az esetben nem tapasztaltunk jelentős változásokat. A vizsgálatokat konvektív szárítócsatorna és különböző mikrohullámú kezelőegységekkel végeztük. Kísérleteink alapja egy másik OTKA pályázat keretében megvalósuló kutatási eredmény volt, miszerint a mikrohullámmal kezelt fogyasztó és nyerstej fizikai-kémia paraméterei megváltoznak a hagyományos módon kezelt tejmintákhoz képest. A tapasztalt változások hátterében az állhat, hogy a mikrohullámú besugárzás miatt megváltozik a tejben lévő enzimek aktivitása. Kezdetben a tej lipáz és xantin-oxidáz enzimjeinek aktivitásában bekövetkező változást vizsgáltuk. A mikrohullám nem termikus hatását ebben az esetben bizonyítottuk. Ezek után a kutatások irányvonala a cellulázbontó enzimek vizsgálata felé fordult. Elsőként tiszta enzimpreparátumokat használtunk. Az eredmények alapján a mikrohullámú besugárzás közel 20%-kal növelte meg az enzim aktivitását. A tiszta enzimpreparátumok magas bekerülési költsége miatt a pályázat harmadik évében az élesztőgombákkal (Sacchaomyces cerevisiae) dolgoztunk. Az eredmények alapján kijelenthető, hogy a mikrohullám megnöveli az enzimek illetve a mikroorganizmusok aktivitását, ami megfelelő és kontrolált körülmények között ipari alkalmazást is lehetővé tesz.
Results in English
During this project the non-thermal effect of microwave radiation was investigated in case of enzyme activities of biological materials. Ultrasonic treatments were also initiated beside microwave, but significant differences were not measured in this case. The investigations were carried out in a convective drying chamber and microwave units. The bases of our experiments were a previous OTKA project resulted that is the physical chemical properties of skimmed and raw milk are changing after microwave treatment. The reason of this is that the microwave influences the activity of enzymes. Initially the activities of lipase and xanthine-oxidase were measured. The non-thermal effect of microwave was proved in these cases. After that the cellulase enzyme activity was studied. The first measurements were carried out by using pure enzyme preparations. In this case the enzyme activity increased by 20%. In the third year of this project yeast (Sacchaomyces cerevisiae) was used instead of pure enzymes because of financial reasons. It was proved that the microwave increased the activities of microorganisms that can be used in industrial applications under special circumstances.
Neményi M.; Lakatos E.; Kovács A. J.: Mikrohullám kezelés használata nyers és fogyasztói tej zsírtartalmának meghatározására., MTA AMB XXX. Kutatási és Fejlesztési Tanácskozás. Gödöllő., 2006
Lakatos E., Kovács A.J., Neményi M.: Homogén mikrohullámú tér kialakítása., VII. Nemzetközi Élelmiszertudományi Konferencia. Szeged. Teljes anyag CD-én. ISBN 963 482 577 X., 2006
Lakatos E., Kovács A.J., Neményi M.: Homogenious microwave field creation, Hungarian Agricultural Engineering. 18/2005. pp.80-81, 2005
Lakatos E.: Folyékony élelmiszerek kezelése, különös tekintettel a mikrohullám tejre gyakorolt hatására, NYME-MÉK, Mosonmagyaróvár, 2006
M. Neményi; E. Lakatos; A.J. Kovács: Determination of fat content of raw and skimmed milk by microwave and convective drying processes, 15th. International Drying Symposium 2006. Vol. A. pp. 570-575, 2006
Miklós Neményi, Erika Lakatos, Attila J. Kovács: Non-thermal microwave effect on enzyme activity in milk, ASABE Annual International Meeting, Portland OR. July 9-12, 2006
Neményi M.; Lakatos E.; Kovács A. J.: Examination of milk fat globule changes in homogeneous microwave field, Journal of Food Physics, 2006
Neményi M.; Lakatos E.; Kovács A.J.: Nyers és fogyasztói tej zsírtartalmának meghatározása mikrohullám és konvektív szárítási eljárás során, XXXI. Óvári Tudományos Nap. október 5. pp. 119. + CD, 2006
Lakatos E., Kovács A.J., Neményi M.: Mikrohullám és konvektív szárítási eljárás alkalmazása nyers és fogyasztói tej zsírtartalmának meghatározása., MTA AMB XXXI. Kutatási és Fejlesztési Tanácskozás. Gödöllő. Az előadások és konzultációs témák tartalmi összefoglalói. 34-35.p., 2007
Lakatos E., Kovács A. J., Szerencsi Á., Neményi M.: Mikrohullámú besugárzás nem termikus hatása a cellobiáz enzim aktivitására., XXXII. Óvári Tudományos Napok. Mosonmagyaróvár, 2008
Lakatos E.; Kovács A.J.; Neményi M.; Szerencsi Á.: The effect of microwave treatment on cellulase enzyme activity, AgEng 2008 International Conference on Agricultural Engineering. Hersonissos, Crete, 2008
Neményi M., Lakatos E., Kovács A. J., Szerencsi Á.: Mikrohullámú kezelés hatása az élesztősejtek (Saccharomyces cerevisiae) szaporodására., XXXII. Óvári Tudományos Napok. Mosonmagyaróvár, 2008
