به گزارش بستاپرس به نقل از بازار بسته بندی، در سالهای اخیـر روشهـای جدیـد فـراوری مـواد غذایی به شدت مورد توجه قرار گرفتهانـد و از آن جـایی که شماری از این فنآوریها ممکن است نیازمند فـراوری غذاها در داخل بستهبندی خود باشند، شناخت واکنشها و تعاملات مابین بسته و خود فرایند، حـائز اهمیـت اسـت. هدف اصلی این مقاله، مروراط/لاعـات موجـود در منـابع اط/لاعاتی مختلـف در مـورد اثـرات روشهـای مختلـف فراوری غذاها روی بخشهای ذیل است:
الــف- خــواص ســاختاری، مکــانیکی و بازدارنــده جنسهای رایج مورد استفاده در بستهبندیهای غذایی.
ب- رفتار کاهشی افزودنـیهـای مـورد اسـتفاده در فیلمهای بستهبندی پلاستیکی.
اســتفاده از روشهــاي جدیـد فــراوري غــذاها ماننــد اســتفاده از فــشار قــوي، اشــعه یــا پرتــوافکنــی، میــادین الکتریکی قوي و میدان پالسی شدید در صـنایع غـذایی رو به گسترش است و دلیـل ایـن گـسترش نیـاز عمـومی بـه بهداشــت بیــشتر در فــراوري غــذاها بــراي دســتیابی بــه فرآوردههاي غذایی باکیفیت و ایمنتر مـیباشـد. محققـان هنوز هم در حال بررسی اثرات این روشهاي جدید روي میکروارگانیسمها و غذاها هستند.
فرایندهایی نظیر فشار بالا، پرتو افکنـی و ازن٨ ممکـن است نیازمند فراوري غذاها در بستههاي خـود باشـند. بـه علاوه، شـماري از ایـن روشهـاي جدیـد را مـیتـوان در گندزدایی یا اسـتریل٩ نمـودن بـستههـا نیـز اسـتفاده کـرد.
موف_قیbت اغلب روشهاي نگـهداري غـذاها بـه حفاظـت از غذاي فراوري شده در شـرایط و وضـعیتهـاي نـامطلوب زیــست محیطــی بــستگی دارد کــه اغلــب ایــن وظیفــه را بستهبندي خود بـه انجـام مـیرسـاند. مشخـصات جـنس بستهبنـديهـا ماننـد خـواص و ویژگـیهـاي مکـانیکی و بازدارنده براي اخذ تصمیم در مـورد نـوع جـنس اسـتفاده شده در بستههاي انواع مختلف غذاها بسیار اهمیت دارنـد.
اگر غذا در شرایط و وضعیتهاي فـراوري مختلـف باشـد خواص فیزیکی و یا شیمیایی بستهها نیز تغییـر مـیکنـد و اصلاح و بهبود خواص و ویژگیهـاي بـستههـا مـیتوانـد روي کیفیت فرآوردههاي غذایی بستهبندي شـده اثـرگـذار
باشد. در این مقالهاط،_لاعات موجود در ادبیـات موضـوع در مورد اثرات روشهاي نوظهـور فـراوري غـذاها روي جـنس بستهبنديهاي رایج در بستههاي غذایی مرور شده است.
فرآوری با میدانهای پالس الکتریکی
فرآیند میدانهاي پالس الکتریکی یک روش نگهداري مواد غذایی بدون استفاده از حرارت است که با استفاده از انفجار الکتریکی باعث غیر فعال شدن فعالیتهاي میکروبی (با حداقل و یا عدم تغییر در خصوصیات کیفی ماده غذایی) میشود. این فرآیند میتواند در مایعات و شبه مایعات مورد استفاده قرار گیرد.
میدانهاي الکتریکی با پالسهاي قـوي١(PEF) فرآینـدي است که با اعمال پالسهاي با ولتاژ بالا توسط دو الکترود در مواد غذایی صورت میگیرد. این فرآیند در حرارت معمـولی درمدbت زمان هر متر از ١ ثانیه اعمال مـیشـود و سـبب بـه حداقل رساندن میـزان از دسـت رفـتن انـرژي و ارزشهـاي تغذیهاي آن بر اثر حرارت دادن مواد غذایی میشـود. فرآینـد PEF به دلیل جلوگیري از تغییرات نامطلوب و ویژگـیهـاي فیزیکی و شیمیایی مواد غذایی بهتر از فرآیند مواد غـذایی بـا استفاده از حرارت است.
اساس این روش اعمال انـرژي الکتریکـی بـا اسـتفاده از میدان الکتریکی و ایجاد روزنه در غشاي سلول میباشـد کـه به آن حفرهزایی الکتریکی الکتروپوراسیون٢ میگویند. هرچند سازوکار این فرآیند هنوز به درستی شناخته نشده است، ایـن نظریه پیشنهاد مـیکنـد کـه میـدان الکتریکـی خـارجی یـک پتانسیل انتقال غشایی اضافی که بزرگتـر از پتانـسیل طبیعـی سلول است، ایجاد میکند و هنگامی که پتانسیل کلی غشاء به حد بحرانی حدود ١ ولت رسید پاره شدن اتفاق میافتد کـه مــیتوانــد بــه صــورت برگــشتپــذیر یــا قابــل تــرمیم و برگشتناپذیر یا غیر قابل ترمیم باشد.
نحوه عملکرد میدانهای پالس الکتریکی
در این فرآیند، محصول مابین دو الکترود با ولتاژ بالاي ٢٠ تا ٨٠ کیلو ولت قرار داده میشود. به کـار بـردن ولتـاژ بــالا در ایــن میــدان الکتریکــی باعــث غیــر فعــال شــدن میکروارگانیسمها میکروبها میشود. بعد از اعمال فرآیند، غذا به صورت اسپتیک٣ بـستهبنـدي شـده و تحـت دمـاي پایین انبارداري میشود(شکل ١).
نقش و کاربرد میدانهای پالس الکتریکـی درمحصولات غذایی
کـــاربرد فنـــاوري پـــالسهـــاي الکتریکـــی نتـــایج موفقیــت آمیــزي در پاســتوریزه کــردن غــذاهایی هماننــد شربتها، شیر، ماست، سوپها و تخـم مـرغ مـایع داشـته است، اما کاربرد ایـن فنـاوري در محـصولات غـذایی کـه حباب هوا تشکیل نمیدهنـد و توانـایی کمـی در هـدایت الکتریسیته دارند، محدود شده است. حداکثر انـدازه ذرات مایع باید کوچکتر از اندازه روزنـه موجـود در محـل اثـر باشد تا نتیجه پالسهاي الکتریکـی رضـایتبخـش باشـد.
فرآیند میدانهاي پالس الکتریکی یک فرآیند پیوسـته بـوده که براي محصولات جامدي که قادر به پمپ شدن نیستند، مناسـب نمـیباشـد. ایـن فرآینـد همچنـین بـراي افـزایش رانــدمان اســتخراج محتویــات ســلولی از ســلولهــاي گیاهیمثل( استخراج شکر از چغندر قند) به کـار مـیرود.
مدت ماندگاری محـصولات فرآینـد شـده بـا میدانهای پالس الکتریکی
به طور کلی،مدbت زمـان مانـدگاري محـصولات فراینـد شده با میدانهاي پالس الکتریکی قابل مقایـسه بـا مانـدگاري محــصولات فرآینــد شــده بــا عمــل پاستوریزاســیون اســت.
پاستوریزه کردن با این فرآینـد، میکروارگانیـسمهـا را از بـین میبرد و همچنین بسیاري از آنزیمها را غیـر فعـال مـیکنـد. براي محصولات مایعی کـه تحمـل دمـاي پاستوریزاسـیون را ندارند، این فرآیند میتواند مفید واقع شود.
نحوه نگهـداری محـصولات فرآینـد شـده بـا میدانهای پالس الکتریکی
بــه طــور معمــول، اغلــب محــصولات غــذایی بایــد در سردخانه گذاشته شوند که براي محصولاتی ماننـد شـیر ایـن امر ضروري میباشد و بـراي محـصولات اسـیدي ضـرورتی ندارد ولی با نگهداري در سردخانه میتوان ماندگاري عطـر و طعم را افزایش داد.
کــاربرد میــدانهــای الکتریکــی پالــسی در فرآیندهای مواد غذایی
به کارگیري فرایند میدانهاي پالس الکتریکی((PEF یـک روش نوین و امید بخش براي فرآینـدهاي غیـر حرارتـی در مــواد غــذایی اســت. ایــن فرآینــد جــایگزین خــوبی بــراي روشهاي سنتی نفوذ پذیري غشاي سلولی همانند روشهاي حرارتی و همچنـین شـیمیایی بـراي از بـین بـردن آنـزیمهـا میباشد. در این تحقیق اثر تعدادي از شاخصهاي فرآیند بـر روي نفوذپذیري غشاي سلولی غذاهاي مختلف با میدانهاي پالس الکتریکی مـورد بررسـی قـرار خواهـد گرفـت. عمـل میــدانهــاي پــالس الکتریکــی در آزمایــشگاه بــه صــورت غیرپیوسته و مستقل انجـام شـد و سـلولهـاي غـذایی در معرضشدbتهاي مختلف پالسها قرار گرفتند.
اندازهگیري مقاومت الکتریکی سلولهاي فرآیند شده و فراینــد نــشده بــه عنــوان یــک روش جهــت شناســایی نفوذپذیري غشاي سلولها به طـور مرت_ـب انجـام گرفـت.
قابلیت هدایت الکتریکی به عنوان روشی براي پی بردن بـه شدbت فرایند انجام شده نیز معرفی شد. در یک تعداد پالس ثابت، سطح آسـتانه از نفوذپـذیري غشاي سلولی به دست آمد. در ١٠ پالس براي سـلولهـاي سیب زمینی قدرت میدان الکتریکی لازم براي نفوذپـذیري ١ کیلوولت بر ثانیه و براي سیب مقـدار ٥/١ کیلوولـت بـر ثانیه به دست آمد. بـا بـه کـار بـردن حـد آسـتانه قـدرت الکتریکی بـراي سـلولهـاي سـیب و سـیب زمینـی، کـل نفوذپذیري غشاء در تعداد پالس ٥٠٠ به دست آمد.
همچنین احتمال کاربرد میدانهاي پالس الکتریکـی بـه عنوان یک پیش تیمار براي خشک کردن به وسـیله هـواي داغ مورد بررسی قرار گرفت. باتوجbـه بـهشـدbت فرآینـد انجام شده، کاربرد میدانهـاي پـالس الکتریکـی در خـارج کـردن مقــدار آب اولیـه کــه نتیجــه گـسیختگی غــشا بــود اندازهگیري شد. در ولتاژ ٥/١ کیلو ولت بـر سـانتیمتـر بـا افزایش تعداد پالس از ١٠ تا ١٠٠ نرخ خروج آب بیـشتري مشاهده شد در حالیکه افزایش رضایت بخشی در افزایش نرخ آب در پالسهاي بالاتر مشاهده نشد. بـا ایـن وجـود، میدانهاي پالس الکتریکی فقط بر روي نرخ اولیـه خـروج آب تأثیر گذاشتند و در مراحـل نهـایی از دسـت دادن آب تفاوتی میان نمونههاي پیش تیمار شده با میدانهاي پـالس الکتریکی و نمونههاي غیر تیمار شده مشاهده نشد.
اساس روش میدانهای الکتریکی پالسی
قرار دادن سلولهاي بیولوژیکی(گیـاهی، حیـوانی و یـا میکروبی) در معرض میدان الکتریکی شدید (کیلو ولت بـر سانتیمتر) بـه شـکل پـالسهـاي خیلـی کوتـاه(میکـرو تـا یلیثانیه) باعث تغییر شکل موقت و یـا دایمـی بـه صـورت سوراخهایی در غشاي سلولی میشود.
پدیده الکتروپوریشن١ باعث سوراخ شدن غـشاي سـلول میشود یعنی افزایش نفوذپذیري با اعمالشدbت فرایند بالاتر باعث تخریب کامل غشاي سلول میشود. این پدیده هنوز به طور کامل شناخته شده نیست. مـدلهـاي زیـادي بـراي ایـن پدیده پیشنهاد شده است از جملـه: افـزایش پتانـسیل انتقـال، فـــشردگی الکترومکـــانیکی غـــشاي ســـلولی و تغییـــر در خصوصیات شکلی لیپید٢ یـا پـروتئین مولکـول. محققـین در ســال ١٩٧٤ ایــن پدیــده را تحــت عنــوان ”شکــستن دي الکتریک” مطرح کردند. طبق این مدل در حالت عادي، مقدار پتانسیل انتقال در دو طرف غشا دو برابر مـیباشـد. در واقـع مقدار بارهاي مثبت و منفی در دو طـرف غـشا مقـدار ثـابتی بوده و باعث ایجاد پتانسیلی در این حد میشود. با افزایش یا کاهش مقدار بارها در هر کدام از دو طرف غـشاء، سـلول در جهت جبران این کاهش یا افـزایش موجـب حفـظ گرادیـان غلظت میشود. با قرار دادن دو طرف غشاء در معـرض یـک پتانسیل بیرونی و در نتیجه افزایش پتانسل انتقالی سـلول نیـز مقدار بار فضاي درونـی غـشا را جهـت جبـران ایـن تعـادل افزایش میدهد. در نتیجه با افزایش این پتانـسیل بـه تـدریج غشاء فشرده شده و در یک مقـدار خـاص کـه حـد بحرانـی نامیده میشود، غشاء به صورت برگشتپذیر دچار تغییر شده و منافذي بر روي آن ایجاد میشود. با افزایش مقدار پتانسیل، غشاءکاملا} فشرده شده و در نهایت منجر بـه تخریـب کامـل غشاء میشود. با تخریب غشاء، مواد درون سـلول بـه خـارج نشت کرده و سلول نابود میشود.
فرآوری با استفاده از فشار بالا
روند رو به رشد جمعیت جهان، تأمین غذا را بـه عنـوان یکی از مهمترین مسائل روز دنیا مطرح کرده اسـت. در ایـن راستا علوم غذایی و _فنـاوريهـاي مـرتبط بـا آنهـا جایگـاه ویژهاي یافته و تأثیرشان در رفع معضل غذا، امري انکارناپذیرتلقی میشود. روشهاي نگهداري مواد غذایی ضمن حفظ کیفیت و افزایش زمـان مانـدگاري غـذا، تولیـد، عرضـه و تجارت آن را تسهیل نموده و بنـابراین از اهمیـت شـایانی برخوردار است. به منظور حذف(و یا به حـداقل رسـاندن) عوامل کاهشدهنده کیفیت مواد غـذایی کـه از فراینـدهاي حرارتی ناشی میشوند، استفاده از روشهاي غیـرحرارتـی مواد غذایی در حال گسترش است.
روشهای غیرحرارتی
مواد غذایی را میتوان با روشهاي غیر حرارتـی نظیـر استفاده از فـشار هیدرواسـتاتیک٣ بـالا، میـدان مغناطیـسی نوسانکننده، میدانهاي الکتریکی پالسی بـاشـدbت جریـان زیاد، پالسهاي نوري شدید، تشعشع، مواد شیمیایی، مـواد بیوشیمیایی وفن_اوري تلفیقی فراوري نمود. در این تحقیـق ضمن تشریح هر یک از روشهاي مـذکور، اثـر آنهـا بـر کیفیت مواد غذایی(ویتامینها، موادمغذ_ي ضروري و مـواد مولد طعم)، تولید مواد بد طعـم و عمـر انبارمـانی بررسـی خواهد شد.
روشهاي غیر حرارتی فرآوري مـواد غـذایی شامل:
افزودن مواد نگه دارنده.
- پرتودهی.
- فیلتراسیون.
- فناوري فشار بالا.
روشهای حرارتی
در بین انواع روشهاي نگهداري موادغـذایی، اسـتفاده از گرما از اهمیت خاصی برخوردار مـیباشـد و از دیربـاز مورد استفاده قرار گرفته است. اثر حرارتی در جلوگیري از سه نوع فساد میکروبی، شیمیایی و فیزیکی مؤثر مـیباشـد. در رابطه با فساد میکروبی، از بین بردن میکروارگانیسمهاي بیماریزا در اثر حرارت دادن و بعد از آن بستهبندي صورت میگیرد به ویژه حرارت با از بین بردن میکروارگانیسمهاي بیماریزا مانع فساد میکروبی میشود.
تعریف فرآیند فشار بالا
فرآیند فشار بالا(١(HPP یک روش جدید براي نگـهداري مواد غذایی میباشد. بررسی عملکرد این روش از یـک قـرن پیش باکارŠ هایت٢ در اواخر قرن ١٩ آغاز گردیـد و در سـال ١٩٩٠ اولین ماده غذایی تولید شده توسط این فرآیند به بازار عرضه گردید. این فرآیند غیر حرارتی بـه سـه روش مـداوم، غیــر مــداوم و پــالسدار انجــام مــیشــود و بــا تــأثیر بــر میکروارگانیسمها، واکنشهاي آنزیمـی و بیوشـیمیایی سـبب افزایش زمان ماندگاري مواد غذایی میگـردد(شـکل ٢). ایـن روش بــاتوجbــه بــه مزایــایی از جملــه: کــاهش مــصرف نگهدارندهها و فرآیندهاي حرارتـی، سـالمسـازي یکنواخـت فــرآورده، جلــوگیري از واکــنشهــاي شــیمیایی نــامطلوب، صــدمات ناشــی از فرآینــد انجمــاد، حفــظ ارزش غــذایی و ویژگیهاي ارگانولپتیک٣ فـرآورده مـوردتوجbـه بـسیار قـرار گرفته است. هرچنـد هزینـه سـرمایهگـذاري، بـالا و نیـاز بـه تجهیزات پیشرفته از چالشهاي این روش است کـه مـستلزم انجام تحقیقات کاربردي میباشد.
مزایای فناوری فشار بالا
بررســیهــاي انجــام گرفتــه، نــشان مـیدهــد کــاربرد روشهاي غیرحرارتی نگهداري مواد غذایی نظیر استفاده از روش فشار بالا بـاتوجbـه بـه مزایـاي آنهـا نظیـر کـاهش مــصرف نگــهدارنــدههــاي شــیمیایی و صــدمات در حــین فرآینــدهاي حرارتــی، دســتیابی بــه محــصولاتی بــا ارزش غــذایی بــالاتر، جلــوگیري از واکــنشهــاي نــامطلوب شیمیایی(میلارد٤، تخریب ویتامینها و مـواد طعـمدهنـده)، طراحی فرآوردههاي جدید با خصوصیات عملکردي تـازه و دستیابی به اهداف تکنیکـی(حفـظ رنـگ، ژلاتیناسـیون، تأثیر بر ساختار چربـیهـا و پـروتئینهـا) روز بـه روز در صنعت در حال گسترش است زیرا بـه کمـک ایـن روش، میتوان بدون استفاده از نگـهدارنـدههـاي شـیمیایی، عمـر ماندگاري مواد غذایی را افزایش داد. به علاوه بـا کمتـرین آســیب بــه ارزش غــذایی فــرآورده در حــین فرآینــد، محصولاتی سالم، غنی و ایمـن بـه مـصرفکننـده عرضـه نمود. این مزایا عبارتند از:
- عملکرد یکنواخت در تمام محصول.
- غیرفعال کردن همه یا اغلب MOها.
- بهبود خواص تغذیهاي.
- صرفهجویی در انرژي.
- بیتأثیر بودن اندازه نمونه در زمان فرایند.
مکانیسم
در فرایند فشار بالا، تولید فشار از طریق تراکم مـستقیم یا غیر مـستقیم و یـا بـا اعمـال حـرارت بـر مـاده واسـطه فشار اکثرا( آب با درصد اندکی روغـن) مـیباشـد. در ایـن فرایند ماده غذایی در یک ظرف استریل٦ پر مـیشـود و در مخزن فشار قرار میگیرد.
لفافی که براي بستهبندي مواد غـذایی فـرآوري شـده در فشار بـالا توصـیه مـیشـود کـوپلیمـراتیلن١ وینیـل الکـل و پلیوینیل الکل مـیباشـد. پـس از پـر شـدن مخـزن از مـاده غذایی، ماده واسطه به داخل تزریـق مـیگـرددمـدbت. زمـان اعمال فشار بستگی بـه نـوع مـاده غـذایی و درجـه حـرارت فرآیند دارد و در پایان فشار مخزن حذف شده و ماده غـذایی خارج میگردد. روش استفاده از فشار بالا میتواند به چنـد روش شـامل روشهاي سرد، گرم و داغ انجام شود.
روش سرد: در ابتـدا بـراي فلـزات، سـرامیک، کـربن، گرافیت٢ و پلاستیک به کار میرفت سپس در صـنایع غـذایی استفاده شد که به دو صـورت خـشک و مرطـوب اسـت. در روش مرطوب، ماده مستقیما} با واسطه فشار در ارتباط اسـت ولی در روش خشک مـاده توسـط یـک محفظـه پلاسـتیکی پوشیده میشود و محصول به صورت بستهبندي شده است.
روش گرم: در این روش از افزایش درجه حرارت تـا حدود ٢٠٠ درجه سانتیگـراد اسـتفاده مـیشـود. ایـن روش زمانی صورت میگیرد که یک واکنش شیمیایی در حال انجام گرفتن باشد.
روش داغ: در این روش از دماهاي بالا حـدود ٢٢٠٠
درجــه ســانتیگــراد و فــشار ٤٠٠٠-١٠٠٠ اتمــسفر اســتفاده میشود. واسطه میتواند یـک گـاز مثـل آرگـون٣، نیتـروژن، هلیوم٤ یا هوا باشد. زمان فرایند هم ١٢-٦ ساعت است.
اجزای یک سامانه فشار بالای صنعتی
کشور اصلی تولیدکننده تجهیزات تحت فشار بالا، کـشور ژاپن است. تجهیزات تولیدکننده فشار هیدرواستاتیک بالا بـه اشکال گوناگونی وجود دارد. بهطور کلی این تجهیزات شامل دو قسمت فرآیند و کنترل است. بخش فرآیند شـامل مخـزن تحت فشار، پمپ و سامانه حرارتی است. بخـش کنتـرل نیـز بــراي کنتــرل فرآینــد فــشار، درجــه حــرارت و زمــان قابـل برنامه ریزي است. در فرآیند فشار هیدرواستاتیک بالا، ابتدا ماده غذایی در یک ظرف استریل پر شده و پس از محکـم شدن در آن، در مخزن فشار قرار میگیرد تا فشار موردنظر اعمال گردد(از آنجایی کـه فـشار اعمـال شـده یکنواخـت است لذا بسته بندي تغییر شکل پیدا نمی کند). پس از آنکـه مخزن از مواد غذایی پر و در آن مـسدود شـد، مـاده ناقـل فشار به داخل آن تزریق می شود (در اغلب سامانه هـا مـاده ناقل فشار، آب است). در این روش، ماده غذایی درمـدbت زمان مشخصی تحت فشار بالا قرار می گیرد که اینمـدbت زمان باتوجb ه به نوع ماده غذایی و درجه حـرارت فرآینـد، متغیر است.
حرارتدهی اهمیک
حرارتدهی اهمیک، فرایندي است کـه در آن جریـان برق متناوب از ماده غذایی عبور میکند و ماده غـذایی بـه عنوان مقاومت عمل کرده و حرارت مـیبینـد. ایـن شـیوه حرارتدهـی نیـازي بـه انتقـال گرمـا نـدارد زیـرا انـرژي الکتریکی به طور مستقیم در ماده غـذایی تبـدیل بـه گرمـا میشـود. میـزان حـرارت ایجـاد شـده در مـواد، تـابعی از مقاومت الکتریکی مـواد غـذایی و پتانـسیل بـه کـار رفتـه است.
در مورد مواد غذایی ذرbهاي که درونسـیbالات معلـقانـد، در طول حرارتدهی به روش معمول، انتقال حرارت به سیbال ســریعتــر ازذرbات جامــد اســت و ســیbال زودتــر بــه دمــاي استریلیزاسیون میرسد در حالی که مرکزذرbات جامد هنوز به دمــاي استریلیزاســیون نرسـیده اســت و بایــد زمـان بیــشتري حرارت ببیند. در نتیجه آسیبجدbي به کیفیت محـصول وارد میشود و ارزش تغذیهاي آن کاهش پیدا میکند.
فرایند OH، حرارتدهی مواد غذایی را با سرعت بـالایی انجام میدهد(از چنـد ثانیـه تـا چنـد دقیقـه). حـرارتدهـی اهمیـک، امکـان اسـتفاده از روشهـاي١ HTST و٢ UHT را بــراي مــواد غــذایی ذرbهاي معل_ــق درســیbالات وســیbالات ویسکوز٣ را بدون آسیب به کیفیـت و ارزش تغذیـهاي آنهـا فراهم میکند که این ویژگی در حرارتدهی به روش معمول به سختی به دست میآید.
میزان انتقال حرارت به سیbال غذایی وذرbات معلــق در آن را در دو شــیوه حــرارتدهــی معمــول و OH قابل سنجش است.
هدایت الکتریکی
این عامل براي مـواد غـذایی مختلـف متفـاوت اسـت. هدایت الکتریکی براي اکثر مـواد غـذایی بـا افـزایش دمـا افزایش پیدا میکنـد. بـراي اینکـه بتـوان از حـرارتدهـی اهمیک استفاده کرد، مواد غذایی باید به اندازه کـافی آب و الکترولیت٤ داشته باشند تا بتوانند جریـان الکتریـسیته را از خود عبور دهند. هدایت الکتریکی مواد، تابعی از محتـواي یـونی آنهـا مـیباشـد. بـراي افـزایش هـدایت الکتریکـی خیساندن یا بلانچینگ٥ مواد جامد در محلولهاي نمکی(به عنوان یک عملیات مقدماتی قبل از (OH یـا اضـافه کـردن اسید و سایر الکترولیـت بـه کـار مـیرود. اگـر٦ صـفر باشد(چربیها و روغنها) حـرارتدهـی OH امکـانپـذیر نیست. اگر محصول ترکیبی ازذرbات جامد و مـایع باشـد، هدایت الکتریکی همه فازها موردتوجbه قرار میگیرد.
میزان حرارتدهیذرات در یک سیال به عوامـل زیـر بستگی دارد:
(i هدایت الکتریکی فازهاي سامانه. (ii حجم نسبی فازها.
چـون هـدایت الکتریکـی ذرات، پـایینتـر ازسـیالات اســت. بــا افــزایش غلظــتذرات در فرمولاســیون، ایــن ترکیبات سریعتر از سیال حرارت میبینند، چون با افزایش غلظت، مسیر حرکت انرژي الکتریکی در سیال پیچیـدهتـر میشود و در نتیجهذرات انرژي بیشتري دریافت میکننـد.بنابراین با تغییر غلظتذرات میتوان الگوهاي حرارتـی را تنظیم نمود. وابستگی حساسی را به تعادل اجزاء نشان میدهـد باید براي هر فرمولاسیون جداگانه اندازهگیري شـود. در مورد مایعات شاخصهایی مانند: دما، فرکانس و عناصر موجود مؤثرند و براي مواد جامد علاوه بر مـوارد ذکـر شده، ساختار میکروسکوپی بافت نیز مؤثر است.
هدایت الکتریکی تابعی از ساختار مواد است و اغلـب بـا حرارتدهی(یا پخت) تغییر میکند که واکنش مـواد مختلـف به این فرایند متفاوت است. هرچند در بعضی از غذاها تـأثیر کلی حرارتدهی ممکن است خصوصیات هدایت الکتریکـی را بــه مقــدار کمــی تغییــر دهــدمــثلا.} در طــول بلانچینــگ ســبزیجات و تخریــب ســلولی محتــواي سیتوپلاســم آزاد میشود و محتواي یونی کاهش پیدا میکند در نتیجه هـدایت الکتریکی کم میشود. در نقطه مقابل، همان طور که گفته شد اگر بلانچینگ در محلول نمک صورت گیرد، محتواي یونی و در نتیجــه هــدایت الکتریکــی ســبزیجات افــزایش پیــدا میکند. اما در مورد مرغ یا قارچ، حرارتدهـی آنهـا در محلـول نمک، افزایش هدایت الکتریکی را به دنبال ندارد. علـت ایـن امر، نوعی جمعشدگی و کاهش تخلخل در بافـت ایـن مـواد است که علیرغم افزایش محتواي یونی به علـت کـم بـودن تحرک و نفوذ یـونیهـا بـه درون بافـت، هـدایت الکتریکـی کاهش پیدا میکند.
در میان دلایل تغییر هدایت الکتریکـی، ناپایـداري غـشاء سلولی به عنوان علت اصلی ذکر شده است، اما عوامل دیگـر مانند ترکیدن سلول، الکتروپوریشن، جمعشدگی بافت، تغییـر فــاز، آبزدایــی، ژلاتینــه شــدن نــشاسته، غلظــت و تحــرک یونهاي نمکی، مقـدار رطوبـت وسـیالیت آن، حـضور چربی و سایر مواد غیر هادي، روي تغییر هـدایت الکتریکـی مؤثر میباشند.
حرارتدهنده اهمیک
سامانههاي حرارتدهنده تجاري با توان الکتریکی بـرون ده ٧٥ تا kw ٧٥٠ طراحی شدهاند که ظرفیت آنها بـین ٧٥٠ تا kg/h ٣٠٠٠ متغیر است. این سامانهها بیشتر جهـت فراینـد HTST,UHT مایعات غذایی حاويذرbات و مایعات ویسکوز قابل پمپ شدن توسعه یافته و به کار میروند. این سامانههـا شامل سه بخش اصلی هستند:
١- بخش حرارتدهی.
٢- تأمینکننده نیروي برقی.
٣- تابلوي کنترل.
بخش حرارتدهی از لوله اسـتیل ضـد زنگـی سـاخته شده است که الکترودها به آن متصل هستند و تعداد آنهـا چهار عدد یا بیشتر است و قسمت خارجی این الکترودهـا توسط مواد عایق مانند پلیوینیلیدین پوشش داده شدهاند. این لولهها به صورت عمودي نصب شدهانـد و الکترودهـا هم به صورت عمود بر لولهها(جریان مواد) قرار گرفتهاند. ماده غذایی توسـط پمـپ از پـایین وارد ایـن لولـههـا میشود. در این قسمت جریان برق متناوب از منبع برق در بین الکترودها و در نتیجه در درون ماده غذایی جریان پیدا میکند و سبب گرم شدن محصول و افزایش دمـاي آن تـا دماي فرایند میگردد. در این ستونها فـشار کـافی اعمـال میشود تا از عدم جوشیدن محصول اطمینان حاصل شـود. این فشار براي استریلیزاسیون در oc١٤٠ میتواند تـا bar٤ باشد.
پس از رسـیدن مـواد غـذایی بـه دمـاي فراینـد(دمـاي استریلیزاسیون) به قسمت لوله نگهداري منتقل میگـردد و در آن جامدات زمان لازم جهت رسیدن به استریلیزاسـیون کافی را سپري میکند. پس از این مرحله، سیال به قـسمت سردکننده پمپ میشود و تا دماي مناسب خنک مـیشـود.
خنک کردن مـیتوانـد بـا اسـتفاده از جریـان آب سـرد در خارج از لولهها باشد. هم چنین میتوان یـک بخـش سـرد کردن مقدماتی را بعد از لوله نگهداري در نظر گرفـت کـه در آن ماده استریل شـده بـا خـوراک ورودي تبـادل گرمـا میکند و بعد با آب سرد تا دماي پایینتري سرد مـیشـود.
پس از این مرحله، محصول وارد تانـکهـاي نگهـداري و بعد پرکن اسپتیک میشود.
کاربردهای حرارتدهی اهمیک
این روش میتواند جهت حرارتدهی سیالات حـاوي ذرات درشت مانند سوپها، ورقهها وتکههاي میوه درون شربتها و سسهـا و حـرارتدهـی مایعـات حـساس بـه حرارت به کار رود همچنین این فراینـد بـراي حـرارتدهـی مواد غذایی پروتئینی کـه در اثـر فراینـد حرارتـی تمایـل بـه دناتوره شدن و انعقاد دارند، مفید است. براي مثال تخم مرغ مــایع بــا ایــن روش در کــمتــر از یــک ثانیــه حــرارتدهـی میشود(بدون منعقد شدن) و آنزیمهاي موجود در آبمیوهها با این روش غیر فعال میشوند(بدون تأثیر روي طعم آنها).
از کاربردهاي دیگر حرارتدهی اهمیک میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- پاستوریزه کردن غذاهاي ذرهاي جهت پر کردن داغ.
- حــرارتدهــی ابتــدایی محــصولات غــذایی قبــل از استریلیزاسیون درون قوطی.
- فرآوري اسپتیک محصولات غذایی با ارزش افزوده بالا براي انبارسازي و توزیع در دماي معمولی.
- تولید بهداشتی غذاهایی با ارزش افزوده بالا براي انبـار کردن و توزیع در دماي سرد.
- استریلیزاســیون و پاستوریزاســیون محــصولات غــذایی ویسکوز و مواد حاوي ذرات درشت (تا ضخامتmm٢٥).
- بلانچینگ.
- تبخیر و آبگیري.
- تخمیر.
- استخراج.
- ذوب کردن یخ.
- پوستگیري.
- حرارتدهی مجدد مواد غذایی بستهبندي شده.
نتیجه گیری
افزایش سریع جمعیت و نیاز به غذا به عنوان رکن اصـلی تأمین احتیاجات بشر، بسیاري از کشورهاي جهان سوم را بـر آن داشته است که به توسعه سطح کشت و تأمین مواد غذایی مورد نیاز خود اقدام بنمایند. بـه کـار گـرفتن فنـاوري مـدرن فرآیند دو نیم شدن اتصال وسط با یا بـدون شکـستن پیونـدهاي پپتیـدي میباشد.
کــشاورزي و بهــرهمنــدي از روشهــاي نــوین نگهــداري، بستهبندي مواد غذایی و صنایع گوناگون تبدیلی بـه عنـوان مکمل یکدیگر جهت رفع نیازهـاي بـشر ضـروري اسـت. همه ساله بیش از یک پنجم فرآوردههاي غذایی کشورهاي جهان سوم به صورت ضایعات بر اثر فساد ناشی از عوامل گوناگون در مراحل مختلـف برداشـت، پـس از برداشـت، بستهبندي، توزیع و مصرف از بـین مـیرود. ایـن رقـم در برخــی از کــشورهاي جهــان سـوم بــه پنجــاه درصــد نیــز میرسد، به طوري که شـمار قابـلتـوجهی از مـردم ایـن کشورها براي تأمین مواد غذایی مورد نیـاز خـود در تنگنـا هستند. البته در کشورهاي پیشرفته صنعتی نیز درصـدي از مواد غذایی در مرحله مصرف ضایع میگردد.
باتوجه به این که صـنعت غـذا در ایـران رشـد بـسیار فزاینده و مطلوبی داشته است و رفتـه رفتـه خـود را بـراي حضوري پرقدرت در بازارهاي شـدیدارقـابتی دنیـا آمـاده میکند، امید است که با سربلندي شاهد حضور محصولات غــذایی ایــران در تمــام دنیــا باشــیم. موضــوع کــاربرد فناوريهاي نوین و نوظهـور در بخـش صـنایع غـذایی، از جمله موضوعاتی است که در کشور کمتر به آنتوجه شده است و اغلب فرآیندهاي متداول در کارخانـههـاي کـشور، قدیمی و سنتی بوده و بدون رعایت اصول علمی مهندسـی صنایع غـذایی صـورت مـیگیـرد. البتـه ایـن موضـوع در کشورهاي دیگر نیز پیشرفت زیادي نداشـته اسـت و امیـد اسـت بــا ارایــه روشهــاي ذکــر شــده در ایــن پــروژه، بـا رویکردي جدید به این موضوع نگاه شـود و بـاتوجـه بـه نوع مواد اولیه، فرایند تولید و محصول نهایی، بتوان از بین فناوريهاي جدید بستهبندي بهترین روش را انتخاب کـرد و به منظور دستیابی به حداکثر بازدهی، کاهش ضـایعات و باتوجه به مسائل اقتصادي، میتوان از یک یـا چنـد روش به صورت ترکیبی نیز استفاده نمود. براي دستیابی بـه ایـن هدف، نیاز به آگاهی از انواع فناوريهاي نوین و شـناخت مزایا، معایب و کاربرد هر کدام از این روشها میباشد.
گسترش بستهبنديهاي نوین گامی است به سـوي تحقـق یافتن اهداف صنعت بستهبندي و بهبود نگهداري مواد غـذایی به طوري کـه بـه مـصرفکننـدگان آگـاهی لازم را در مـورد محــصول مـیدهــد، همچنــین تولیـدکننــدگان را بـه تولیـد محصولات با کیفیـت بیـشتر تـشویق مـیکنـد کـه تقاضـاي بیشتري را به دنبال خواهد داشت. امید است که پیشرفتهاي بیشتري در این صنعت حاصل و معایب موجود رفـع شـوند، مشکلات حاصل از مواد غذایی آلـوده بـه حـداقل رسـیده و امنیت غذایی کافی در همه کشورها ایجاد شود.
مصطفی امام پور، رامین هاشمی طباطبایی، سید عبداﷲ حسینی شرقی