روش غیر حرارتی میدان الکتریکی و ماندگاری موادغذایی

مقدمه

دمای موادغذایی در طول فرآیند غیرحرارتی کمتر از دماهایی است که به طور متداول در فرآیند حرارتی استفاده میشود. بنابراین کاهش کیفیتی که در نتیجه استفاده از دماهای بالا به وجود می آید. در فرآیند های غیر حرارتی به حداقل می رسد.

انتظار میرود که ویتامین ها مواد مغذی ضروری و مواد مولد طعم  در حین فرایند های غیر حرارتی بدون تغییر باقی مانده یا حداقل تغییرات را متحمل شوند. علاوه بر این فرآیند های غیر حرارتی در مقایسه فرآیند های حرارتی به انرژی کمتری نیاز دارند.

موادغذایی را میتوان با روش های غیر حرارتی نظیر استفاده از میدان های الکتریکی پالسی، پالس های نوری شدید، مواد شیمیایی، مواد بیو شیمیایی فرآوری نمود.

میدان های الکتریکی پالسی قوی:

از میدان الکتریکی با پالس های کوتاه و مقیاس زمانی بین میکرو ثانیه جهت سالم سازی موادغذایی مایع استفاده میشود.

در این روش موادغذایی ممکن است تحت شرایط محیطی و یا دما های پایین فرآوری گردد. جهت به حداقل رسیدن فرآیند حرارتی در روش استفاده از میدان های الکتریکی پالسی، ماده غذایی در زمانی کوتاه و با صرف انرژی کم فرآوری میگردد.

سیستم های فرآوری در میدان های الکتریکی پالسی قوی:

سیستم فرآوری در میدان های الکتریکی پالسی قوی از اجزای مختلفی تشکیل شده اند که شامل منبع انرژی، خازن ذخیره سازی، کلید، محفظه واکنش، پروب جریان برق، پروب درجه حرارت و نیز تجهیزات بسته بندی اسپتیک می باشد. جهت شارژ نمودن خازن از یک منبع انرژی استفاده میشود. وظیفه کلید نیز تخلیه انرژی ذخیره شده در خازن به ماده غذایی موجود در محفظه واکنش است. سیستم کلید ممکن است ایجاد جرقه و اشتعال جیوه، جرقه گاز و یا آهنربا باشد. در این روش ممکن است ماده غذایی در یک محفظه پمپ گردد. محفظه های ثابت برای مطالعه اولیه در سطح آزمایشگاهی مناسب هستند ولی در مقیاس پایلوت و یا تولید صنعتی استفاده از منبع مداوم توصیه میشود. قدرت میدان الکتریکی ولتاژ و شدت جریان نیز به کمک یستم نمایش نوسنات اندازه‌گیری میشوند. در مرحله بعد ماده غذایی فرآیند شده در ظروف کوچک و یا به میزان انبوه در ظروف بزرگتر به روش اسپتیک بسته بندی میگردد.

جهت افزایش زمان نگهداری توصیه میشود ماده غدایی فرآیند شده در درجه حرارت های سرد نگهداری میشود.

در فرآوری موادغذایی به کمک میدان های مغناطیسی ممکن است حرارت نیز تولید شود. معمولا در داخل سیستم وسیله ای جهت خنک کردن محفظه واکنش تعبیه شده است. یکی از اجزای مهم و پیچیده این سیستم محفظه واکنش است که تا به حال انواع مختلفی از محفظه های ثابت و مداوم طراحی شده اند.

در مطالعات اولیه این نوع سیستم ها از محفظه های مداوم و متحدالمحور طراحی شده و گسترش پیدا کردند. ترتیب قرار گرفتن الکترود نیز در نابودی میکروارگانیسم ها موثر است.

از محفظه هایی با ظرفیت بالاتر میتوان در مقیاس صنعتی استفاده نمود. اجتناب از تجزیه دی الکتریک موادغذایی که نسبت به تجزیه دی الکتریک حساس هستند جهت فرآوری در سیستم میدان الکتریکی مناسب نمیباشند. خطر تجزیه دی الکتریک یکی از عوامل محدودکننده کاربرد میدان های الکتریکی پالسی به خصوص برای موادغذایی حاوی کف مناسب نمی باشد.

این روش در افزایش زمان نگهداری و کیفیت محصولات مایع مانند آب پرتقال، شیر پس چرخ، آب سیب، تخم مرغ مایع و همچنین سس پنیر و سالسا موثر عمل میکند.

اثرات بیولوژیکی و کاربردهای میدان های الکتریکی پالسی در نگهداری مواد غذایی:

شیری که با استفاده از میدان های الکتریکی پاستوریزه میشود معایب شیری که به روش حرارتی پاستوریزه شده است را ندارد. Getchell در سال 1935 نوعی فرآیند پاستوریزاسیون الکتریکی با ظرفیت 100 گالن در ساعت برای شیر معرفی نمود که یک روش ساده انعطاف پذیر مقرون به صرفه سریع و قابل اطمینان می باشد. در ین روش با عبور جریان الکتریکی از داخل شیر حرارت لازم برای غیرفعال شدن میکروارگانیسم ها ایجاد میگردد. البته استفاده از PEF جهت پاستورازیسیون شیر به دو دلیل کمتر مورد توجه قرار گرفته است:

الف) نا توانی در طراحی تجهیزاتی که بتوان به کمک آنها دمای سیر را کنترل کرد.

ب) عدم کفایت ظرفیت سیستم جهت فرآوری حجم زیادی از شیر.

اگرچه روش های پاستوریزاسیون حرارتی و الکتریکی میکروارگانیسم ها را غیر فعال میکنند اما کیفیت شیری که به روش حرارتی پاستوریزه شده است در مقایسه با روش الکتریکی پایین تر میباشد.

باکتری های گرم مثبت و سلول های رویشی در مقابلPEF نسبت باکتری های گرم منفی مقاومت بیشتری دارند و مخمر ها نسبت به باکتری ها حساس تر اند. سلول های رویشی بیشتر از اسپورها در معرض PEF قرار میگیرند. همانند روش HPP قابلیت عملکرد PEF در ترکیب با روش های دیگر افزایش می یابد.

روش های کمکی مانند افزودن ترکیبات آنتی میکروب مثل نیسین ارگانیک اسید کاهش PH و حرارت ملایم. تمام این عوامل اثر سینرژیستی روی قابلیت PEF دارند. اگرچه باکتری های رویشی در میدان های الکتریکی غیرفعال میشوند اما اسپور های Basillus Cereus و Bssillus Polymyxa حتی در میدان های الکتریکی با شدت های الکتریکی حساس خواهند شد. پالس های الکتریکی بر جوانه زنی اسپور ها اثری ندارند و لذا آن ها را غیرفعال نمیکنند. اگر بتوان جوانه زنی اسپورها را با سایر روش ها تحریک کرد سلول های رویشی حاصل را با پالس های الکتریکی غیرفعال خواهند شد.

سیمپسون و همکارانش گزارش کرده اند که با ترکیبی از لیزوزیم و پالس های الکتریکی تعداد سپور های Basillus Subtilis تقریبا 5 سیکل لگاریتمی کاهش می یابد. لیزوزیم احتمالا پوشش اسپور ها را حل کرده و سبب حساسیت سلول به میدان الکتریکی میشود.

بنابراین با ترکیبی از میدان الکتریکی و سایر روش ها میتوان اسپورها را نیز غیرفعال کرد. استفاده از این روش ترکیبی در غیرفعال نمودن میکروارگانیسم ها در آب میوه ها به ویژه در آب سیب مورد بررسی قرار گرفته است.

به این ترتیب اثر ضد میکروبی PEF  در آب سیب هنگامی که با برخی از ادویه ها و روغن های اساسی آن ها همواه شده بسیار موثر گزارش شده است.

اثر میدان های الکتریکی پالسی بر آنزیم ها:

فعالین آنزیم های لیپاز و آمیلاز در میدان الکتریکی با شدتKV/30Cm متوقف نمیشود. سلول های E.Coil که در اثر میدان الکتریکی غیرفعال شده اند توانایی ساخت بتا گالاکتوزیداز را از دست میدهند. البته فعالیت بتاگالاکتوزیداز در سلول های (اشرشیا کلی) که با بنزین گرم خانه گذاری شده اند تحت تاثیر میدان الکتریکی قرار نمیگیرد. هیچ کاهش قابل توجهی در فعالیت NADH دهیدروژناز، سوکسینیک دهیدروژناز و هگزوکیناز پس از اعمال میدان الکتریکی مشاهده نمیشود.

میکروگانیسم های سایکروتروف میتوانند مشکلات کیفی در شیر های یخچالی ایجاد کنند. سودوموناس یک باکتری سایکروتروف است که پروتئاز تولید میکند. پروتئاز ها به کازئین و پروتیین های آب پنیر حمله کرده و شیر نگهداری شده در دمای 4 درجه سانتی گراد را تلخ و منعقد میکنند.

منبع: هفته نامه خوشه شماره 130

اگر شما هم مشتاق یادگیری تخصصی و حرفه ای دوره های تاسیسات مکانیکی با اساتیدی مجرب هستید میتوانید فیلم آموزشی اصول نگهداری محصولات غذایی در سردخانه را از آکادمی کاشانه تهیه کنید.

محصولات مرتبط:

فیلم آموزشی طراحی کارخانجات مواد غذایی

فیلم آموزشی مهندسی افزودنی ها