Τηγανητές πατάτες στο Διάστημα με «σφραγίδα» ΑΠΘ

Τηγανίζονται οι πατάτες σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας ή θα… ίπτανται μαζί με ανθρώπους και αντικείμενα; Πόσο κοντά είμαστε σε μια… τηγανιέρα η οποία θα λειτουργεί στο Διάστημα ώστε οι αστροναύτες να γεύονται το αγαπημένο τους -όπως συνηθίζουν να λένε- έδεσμα, τις τηγανιτές πατάτες; Και πώς συνδέεται αυτό το φιλόδοξο εγχείρημα με τη Θεσσαλονίκη και την «καρδιά» του Τμήματος Χημείας του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου, το Εργαστήριο Χημικής και Περιβαλλοντικής Τεχνολογίας;

Τις απαντήσεις έδωσε o πρόεδρος του Τμήματος Χημείας ΑΠΘ, διευθυντής του Εργαστηρίου Χημικής και Περιβαλλοντικής Τεχνολογίας και επικεφαλής της επιστημονικής ομάδας Δυναμικής Πολυφασικών Συστημάτων του Τμήματος, Θοδωρής Καραπάντσιος μιλώντας στην εκπομπή «SamTimes» της WebTv του GRTimes.gr και στη δημοσιογράφο Μαρία Σαμολαδά.

Ο κ. Καραπάντσιος άνοιξε τις πόρτες του Εργαστηρίου στο οποίο γεννιούνται ασύλληπτες για τον κοινό νου ιδέες. Ιδέες που δεν μένουν επί χάρτου, αλλά εξελίσσονται και περνούν από την… επιστημονική φαντασία στην πράξη. Μάλιστα δεν είναι λίγα τα projects που ήδη βρήκαν εφαρμογή στο Διάστημα, καθώς ο κ. Καραπάντσιος είναι εθνικός εκπρόσωπος της Ελλάδας στον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος (ESA) στον τομέα της Εξερεύνησης του Διαστήματος και των Επανδρωμένων Αποστολών. Επίσης, είναι επικεφαλής εμβληματικών έργων του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος, ενώ έχει συμμετάσχει σε πάνω από 20 έργα ανάπτυξης τεχνολογίας για διαστημικές εφαρμογές και σε 11 πειραματικές καμπάνιες παραβολικών πτήσεων, με την ερευνητική ομάδα Δυναμικής Πολυφασικών Συστημάτων του Τμήματος, της οποίας είναι επικεφαλής.

Περισσότερες ώρες σε παραβολικές πτήσεις

«Στην Ευρώπη είμαστε η ομάδα με τις περισσότερες παρουσίες σε παραβολικές πτήσεις με διαφορετικά πειράματα: Πάνω από συνολικά 5 ώρες σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας», τονίζει ο κ. Καραπάντσιος.

Η εμπειρία της ομάδας στη μελέτη των φυσικοχημικών φαινομένων που συμβαίνουν κατά το τηγάνισμα είναι μεγάλη με σημαντικές δημοσιεύσεις τα τελευταία 10 χρόνια σε έγκριτα διεθνή επιστημονικά περιοδικά, αλλά η «κορωνίδα» θα είναι η παρουσία της -με μακρόχρονη παραμονή- σε ένα πείραμα στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Αν και η ομάδα του ΑΠΘ έχει στο ενεργητικό της τα προηγούμενα χρόνια συμμετοχή σε τρία άλλα πολυεθνικά πειράματα στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (βρασμός, συμπύκνωση, γαλακτώματα), δεν έχει ακόμη καταφέρει να μετέχει σε αποστολή που θα τηγανίσει πατάτες στο Διάστημα! Και αυτός είναι ο στόχος πάνω στον οποίο δουλεύει. Ήδη το πείραμα τηγανίσματος που έγινε σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας κατά τη διάρκεια παραβολικών πτήσεων στέφθηκε με επιτυχία.

Για πρώτη φορά τηγάνισμα σε έλλειψη βαρύτητας

Το εργαστήριο ασχολείται εδώ και πολλά χρόνια με πειράματα σε συνθήκες Διαστήματος, ωστόσο «το τελευταίο μας κατόρθωμα -για το οποίο είμαστε ιδιαίτερα περήφανοι- είναι ότι καταφέραμε για πρώτη φορά να τηγανίσουμε σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας».

Το εγχείρημα δεν ήταν εύκολο, καθώς έπρεπε να λυθούν σοβαρά τεχνολογικά ζητήματα. Η μεγαλύτερη δυσκολία, όπως εξηγεί ο κ. Καραπάντσιος, σε αυτό το πείραμα είχε να κάνει με τα θέματα ασφάλειας. «Για να σου δώσουν την άδεια να πετάξεις σε έλλειψη βαρύτητας πρέπει να είναι 100% σίγουροι ότι δεν υπάρχει κίνδυνος ούτε για τους χειριστές ούτε για τα υπόλοιπα μέλη της ομάδας», είπε χαρακτηριστικά.

Προηγήθηκε, λοιπόν, μακρά διαδικασία ελέγχων και επανασχεδιασμού  του πειράματος, διότι έπρεπε, μεταξύ άλλων, να διασφαλιστεί ότι «δεν υπήρχε ούτε μια στο εκατομμύριο περίπτωση το καυτό λάδι να διαφύγει μέσα στην καμπίνα του σκάφους», όπου σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας ίπτανται άνθρωποι και αντικείμενα.

Ο κ. Καραπάντσιος αποκάλυψε ακόμη ποιες προκλήσεις κλήθηκε να αντιμετωπίσει η ομάδα. Μια εξ αυτών ήταν η έλλειψη -σε συνθήκες διαστήματος- της άνωσης, η οποία πρακτικά προέρχεται από την απουσία βαρύτητας. Τι σημαίνει αυτό; Η άνωση είναι ο κυρίαρχος μηχανισμός στη γη μέσω του οποίου οι φυσαλίδες ατμού που βγαίνουν από το εσωτερικό της πατάτας αποκολλώνται από την επιφάνεια της και απομακρύνονται στο λάδι. Απουσία άνωσης οι φυσαλίδες δεν αναμένεται να αποκολληθούν από την πατάτα αλλά αντίθετα πιστεύεται ότι παραμένουν στην επιφάνεια της, και συγχωνεύονται με άλλες φυσαλίδες δημιουργώντας ένα στρώμα ατμού που εγκλωβίζει την πατάτα και έτσι αυτή χάνει την επαφή με το λάδι. Άρα σταματά το τηγάνισμα. Και το ερώτημα που κλήθηκαν να απαντήσουν οι επιστήμονες ήταν αν πράγματι συμβαίνει αυτό  ή θα μπορέσουν να αποκολληθούν οι φυσαλίδες ώστε να συνεχίσει η επαφή με το λάδι και άρα το τηγάνισμα.

«Καταφέραμε και τηγανίσαμε πραγματικές πατάτες σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας και είδαμε ότι γίνεται», είπε ο κ. Καραπάντσιος προσθέτοντας πως τα συμπεράσματα δημοσιεύτηκαν σε έγκριτο διεθνές επιστημονικό περιοδικό όπου «πλέον της λεπτομερούς παρουσίασης των πειραμάτων προτείναμε και κατάλληλο φυσικό μηχανισμό. Μάλιστα πήραμε πολύ καλές κριτικές όσον αφορά στην ερμηνεία που δώσαμε στα πειράματα».

Γιατί τηγανητή πατάτα;

Η ιδέα για το συγκεκριμένο πείραμα δεν γεννήθηκε στο ΑΠΘ. Η πρόταση στον κ. Καραπάντσιο και την ομάδα του -που εδώ και πολλά χρόνια πειραματίζεται στον βρασμό σε έλλειψη βαρύτητας- έγινε από στελέχη της NASA και της ESA στη διάρκεια ενός φόρουμ, στην έδρα του κρατικού αμερικανικού οργανισμού που ασχολείται με την εξερεύνηση του διαστήματος, την αεροναυτική και τη μελέτη του περιβάλλοντος της Γης.

Η ομάδα του ΑΠΘ είχε δώσει το έναυσμα παρουσιάζοντας πειράματα σύμφωνα με τα οποία ο μηχανισμός δημιουργίας και κίνησης φυσαλίδων ατμού κατά τον βρασμό στο εσωτερικό πορωδών κεραμικών μέσων μοιάζει με αυτόν κατά το τηγάνισμα. Αν και οι πρώτες δραστηριότητες της ομάδας του ΑΠΘ αφορούσαν τη χρήση του βρασμού σε πορώδη κεραμικά υλικά ως μέσο για να διατηρηθεί χαμηλή η θερμοκρασία των τοιχωμάτων διαστημοπλοίων κατά την επιστροφή τους στην ατμόσφαιρα της γης ή σε περίπτωση φωτιάς, προέκυψε ζωηρό ενδιαφέρον για το τηγάνισμα πατάτας στο Διάστημα, καθώς υπήρχαν δηλώσεις από  αστροναύτες που λέγανε πως αυτό που τους λείπει στα ταξίδια μακριά από τη Γη είναι οι… τηγανητές πατάτες.

Η δουλειά πάνω στο συγκεκριμένο ερώτημα -project ξεκίνησε πριν από 8 χρόνια. Πρωτίστως έπρεπε «να αποδείξουμε πως έχουμε την ικανότητα να το κάνουμε για να πάρουμε τη χρηματοδότηση». Η περίοδος αυτή ήταν συναρπαστική, καθώς χρειάστηκε να γίνουν πολλά πειράματα αρχικά σε μεγάλη κλίμακα (με πολλές πατάτες) στο εργαστήριο, να βρεθούν τα κατάλληλα on-line μετρητικά που θα έδιναν αξιόπιστη πληροφορία για την εξέλιξη του τηγανίσματος τόσο εντός της πατάτας όσο και εντός του λαδιού, ενώ στη συνέχεια κρίθηκε επιβεβλημένη η διεξαγωγή του πειράματος στη μεγάλη φυγόκεντρο (Large Diameter Centrifuge) που βρίσκεται στις εγκαταστάσεις του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος για να αξιολογηθεί ποσοτικά η επίδραση της μεταβολής της επιτάχυνσης της βαρύτητας.

Μια… εσπρεσιέρα στο Διάστημα

Σύμφωνα με τον κ. Καραπάντσιο, η Ευρώπη διαθέτει υψηλή  τεχνογνωσία στα συστήματα υποστήριξης ζωής και γι’ αυτό ζητήθηκε από ευρωπαϊκή ομάδα -και δη από την ομάδα του ΑΠΘ- να μελετήσει το τηγάνισμα σε συνθήκες Διαστήματος.

Επίσης, ευρωπαϊκά «μυαλά» δημιούργησαν τη μοναδική συσκευή παρασκευής φαγητού που βρίσκεται ήδη στο Διάστημα και δεν είναι άλλη από μια… εσπρεσιέρα, ένα μηχάνημα που κάνει εσπρέσο καφέ για τους αστροναύτες, ενώ όλα τα υπόλοιπα τρόφιμα είναι προκατεργασμένα. Όμως, η NASA και η ESA θέλουν  να λύσουν το πρόβλημα που προκύπτει για τις μεγάλης χρονικής διάρκειας αποστολές, καθώς δεν μπορούν να αποστέλλονται προκατεργασμένα τρόφιμα, αλλά θα πρέπει οι αστροναύτες να μαγειρεύουν!

Ιδανικό το ελαιόλαδο

Όπως είπε ο κ. Καραπάντσιος «προβάλλοντας την υψηλή διατροφική αξία του ελαιόλαδου προτείναμε το τηγάνισμα στο Διάστημα να γίνεται με ελαιόλαδο αν και είναι γνωστό ότι οι υψηλές θερμοκρασίες κατά το τηγάνισμα το υποβαθμίζουν. Παρόλα αυτά η ψυχολογική σημασία να καταναλώνεται ένα τέτοιο προϊόν από τους αστροναύτες είναι σημαντική και γι’ αυτό το ελληνικό ελαιόλαδο χρησιμοποιήθηκε στα πειράματα μας», προβάλλοντας με αυτό τον τρόπο τον «πράσινο χρυσό» του αγροδιατροφικού τομέα της χώρας μας.

Πειράματα σε 25 δευτερόλεπτα

Η συσκευή-φριτέζα του ΑΠΘ, μεταφέρθηκε από το εργαστήριο του Αριστοτελείου στον αέρα και στις παραβολικές πτήσεις όπου οι απαιτήσεις για συντονισμό και οργάνωση ήταν στον υπέρτατο βαθμό.

«Όλα είναι οργανωμένα με ακρίβεια δευτερολέπτου», είπε ο κ. Καραπάντσιος ο οποίος περιέγραψε τη διαδικασία αυτών των πτήσεων όπου τα μέλη της επιστημονικής ομάδας έπρεπε να ολοκληρώνουν μέρος του πειράματος μέσα σε 25 δευτερόλεπτα, όσο διαρκούσε η «παραβολική βουτιά» του αεροσκάφους για να επιτευχθούν συνθήκες έλλειψης βαρύτητας. Συνολικά πραγματοποιήθηκαν 186 παραβολικές βουτιές των 25 δευτερολέπτων η κάθε μια, μέσα σε έξι μέρες σε δύο καμπάνιες παραβολικών πτήσεων κατά τη διάρκεια των οποίων χιλιάδες φυσαλίδες εκλύθηκαν και καταγράφηκαν από κάμερες υψηλές ταχύτητας κατά το «τηγάνισμα».

Και αν για τους περισσότερους τα 25 δευτερόλεπτα της παραβολικής βουτιάς όπου το αεροσκάφος χάνει απότομα δύο χιλιόμετρα ύψος αποτελούν ελάχιστο χρόνο, «για μας που κάνουμε το πείραμα φαίνεται…αιώνας», λέει ο κ. Καραπάντσιος

Σχεδιάζεται η… τηγανιέρα του διαστήματος

Τώρα το Εργαστήριο Χημικής και Περιβαλλοντικής Τεχνολογίας του ΑΠΘ είναι έτοιμο να σχεδιάσει και την… τηγανιέρα του διαστήματος. Τη συσκευή που θα συμπληρώσει την… οικοσκευή των αστροναυτών. Ήδη οι επιστήμονες εργάζονται για την επίλυση διάφορων τεχνολογικών προβλημάτων που απορρέουν από το τηγάνισμα σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας, εκ των οποίων ένα από τα πιο σημαντικά είναι οι οσμές που εκλύονται και μάλιστα μέσα σε ένα χώρο ο οποίος δεν αερίζεται.

Νέα πατέντα και αμερικανικό ενδιαφέρον

Με αφορμή το πείραμα για το Διάστημα, τα μέλη της ομάδας του Εργαστηρίου διαπίστωσαν πως μια χαλαρή φυγοκέντρηση πλανητικού τύπου (περιστροφή σε δύο άξονες) -χωρίς να δημιουργεί πολύ μεγάλες δυνάμεις- είναι ικανή να πετύχει τηγάνισμα σε χαμηλότερες θερμοκρασίες και σε μικρότερο χρόνο.

Έφτιαξαν, λοιπόν, ένα μηχάνημα το οποίο το έχουν πατεντάρει και αυτή την περίοδο προσπαθούν να το προωθήσουν στην αγορά. Μάλιστα, όπως αποκάλυψε ο κ. Καραπάντσιος, έχουν ήδη  ενδιαφερθεί αμερικανικές εταιρίες. Εκπρόσωποί τους ήρθαν στη Θεσσαλονίκη για να το δουν και επιθυμούν να το εφαρμόσουν σε βιομηχανική κλίμακα -να προτηγανίσουν πατάτα- όπου ο χρόνος και η θερμοκρασία σημαίνουν… χρήμα.

Όπως είδαν στις δοκιμές, μέσω της τεχνολογίας που αναπτύχθηκε στο Εργαστήριο Χημικής και Περιβαλλοντικής Τεχνολογίας του ΑΠΘ, η πατάτα μπορεί να τηγανίζεται στον μισό χρόνο και σε μικρότερη θερμοκρασία π.χ. στους 150-160 βαθμούς Κελσίου αντί στους 180 βαθμούς. Αυτό σημαίνει λιγότερα έως καθόλου καρκινογόνα προϊόντα και εξοικονόμηση ενέργειας. Επίσης, όπως τονίζει ο κ. Καραπάντσιος το λάδι δεν θα υποβαθμίζεται γρήγορα και άρα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για περισσότερα τηγανίσματα.

«Τα τεστ έδειξαν ότι η συγκεκριμένη πατέντα έχει τεχνολογικό και εμπορικό ενδιαφέρον», είπε ο κ. Καραπάντσιος προσθέτοντας πως ένα πρόβλημα που πρέπει να λυθεί για μια συσκευή που θα μπορούσε να μπει στα νοικοκυριά αφορά στον σχεδιασμό της ώστε να μην υπάρχει κίνδυνος για τον χειριστή από τα κινούμενα μέρη.

Πολλά τα πειράματα

Ο βρασμός και η συμπύκνωση είναι στο επίκεντρο των πειραμάτων που εκτελεί το Εργαστήριο Χημικής και Περιβαλλοντικής Τεχνολογίας του Τμήματος Χημείας. Όπως εξηγεί ο κ. Καραπάντσιος πρόκειται για δύο μηχανισμούς που καθορίζουν τη λειτουργία συσκευών στο Διάστημα για ψύξη. Για παράδειγμα, στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ΔΔΣ) είναι εγκατεστημένα «πολύ μεγάλα υπολογιστικά συστήματα τα οποία θερμαίνονται και πρέπει να τα ψύξουμε».

Τα τελευταία χρόνια η ομάδα του κ. Καραπάντσιου συμμετέχει σε πολυεθνικά πειράματα στον ΔΔΣ μαζί με άλλους εταίρους, ενώ τον τελευταίο ενάμισι χρόνο έχει σε εξέλιξη πείραμα στο Διάστημα που αφορά στα γαλακτώματα. Το συγκεκριμένο project είναι ψηλά στην ατζέντα, καθώς στόχος είναι να αντικατασταθούν οι τοξικοί σταθεροποιητές και τα χημικά που περιέχονται σήμερα σε τρόφιμα και φαρμακευτικά προϊόντα με νέας τεχνολογίας και λιγότερο τοξικές ουσίες.

Επίσης, η ομάδα πραγματοποιεί  σημαντικά βήματα στον χώρο των ιατρικών προϊόντων. Έχοντας «τρέξει»  αρχικά σε συνεργασία με τη NASA και τον ESA- ένα μεγάλο project για την παρουσία φυσαλίδων στο σώμα των αστροναυτών, προχώρησε στη συνέχεια στην ανάπτυξη μιας διαγνωστικής τεχνολογίας που αφορά στη στεφανιαία νόσο μέσα από την αποτίμηση της λειτουργικότητας του ενδοθηλίου στις φλέβες των ανθρώπων. Αυτή τη στιγμή το εν λόγω μηχάνημα είναι στη διαδικασία απόκτησης του ευρωπαϊκού CE Medical, που πιστοποιεί πως δεν πρόκειται πλέον για πειραματική συσκευή αλλά για ιατρικό μηχάνημα. Ο κ. Καραπάντσιος ευελπιστεί πως οι σχετικές διαδικασίες θα έχουν ολοκληρωθεί έως το καλοκαίρι «για να μπορέσουμε να ανοίξουμε τα “πανιά” μας στην αγορά».

Αναφερόμενος τέλος στο κόστος των πειραμάτων είπε πως αυτό  είναι της τάξης των εκατοντάδων χιλιάδων ευρώ για καθένα από αυτά και χρηματοδοτείται από ευρωπαϊκά κονδύλια ή από τον Ευρωπαϊκό Διαστημικό Οργανισμό.

«Είμαστε μια μικρή εξαγωγική ‘’μονάδα’’. Εξάγουμε γνώσεις και επιστήμη και φέρνουμε χρήματα στον τόπο μας», τόνισε ο κ. Καραπάντσιος προσθέτοντας πως με αυτόν τον τρόπο «κρατάμε εδώ νέους Έλληνες επιστήμονες με προσόντα».