مکانیسم ابری شدن در آب میوه ها و نوشیدنی های ابری

تاریخ انتشار: ۱۳ بهمن ۱۴۰۴
بدون دیدگاه

منبع: مجله خورنوش شماره 34

نویسنده: سهیلا زمانی، کارشناس اداره کل نظارت بر موادغذایی، آرایشی و بهداشتی

مقدمه

اغلب آب میوه ها و نوشیدنی ها گسترده چند تایی هستند (سوسپانسیون یا امولسیون مثلاً آب سیب ابری ذرات جامد یا قطره های گوناگون دارد که در مایع آن گسترده شده اند و این سرم یا آب میوه شفاف شده دارای نمکها اسیدهای آلی و قندها میباشد که یک محلول حقیقی را تشکیل می دهد و محلول کلوئیدی پکتین ها در این سرم قرار می گیرند و باعث تیره شدن آب سیب استخراج شده از سیب تازه میشوند.
ذرات بار الکتریکی داشته و آنها توسط کربوهیدرات ها و پروتئین ها احاطه شده به وسیله پکتین های نامحلول که همان پروتوپکتین میباشد تشکیل میشوند.

رفتار رئولوژیکی سوسپانسیون یا پراکندگی هم به وسیله خصوصیات فاز پیوسته مایع که شامل ویسکوزیته ترکیب شیمیایی پلاریته غلظت الکترولیت میباشد تحت تأثیر قرار می گیرد و هم توسط خصوصیات فاز گسترده جامد که شامل: اندازه ذره شکل گسترش اندازه و فراکسیون حجمی یا به علاوه اثرات ويسكو الكتريكي می باشد.

آب سیب ابری ذرات جامد یا قطره های گوناگون دارد که در مایع آن گسترده شده اند.

مکانیسم ابری شدن و عوامل موثر آن

مکانیسم ابری شدن و عوامل مؤثر آن در این قسمت مکانیسم ابری شدن را در آب سیب بررسی کرده تا یک دید کلی نسبت به این موضوع پیدا شود.
ابری و تیرگی آب سیب از موادی مثل پروتئین ها انواع نشاسته ها و تانن ها می باشد که در آب سیب وجود داشته و به هم می پیوندند و ذره های ریز و درشت را تشکیل میدهند. اگر آب سیب را بخوبی صاف کنیم ذرات معلق در آن بسیار ریز خواهد بود و بیشتر یا همه آنها به اندازه ۰/۱ میکرون خواهند رسید که در این صورت آب سیب حالت تیره ندارد این ذره ها با گذشت زمان بزرگتر شده و هنگامی که به اندازه 1-0/3 میکرون رسیدند بیشترین تیرگی را در آب سیب ایجاد می نمایند. بتدریج که ذره های معلق بزرگ میشوند به علت وزن مخصوص بیشتر و شتاب بیشتر ته نشین شده و مایع آب سیب به شفافیت گرایش پیدا میکند. البته چون این ذرات درشت شده به عنوان موارد پیشاهنگ تیره سازی در محیط هستند باعث تیرگی تدریجی آب سیب میشوند که در نتیجه باید از آسیب زدوده شوند، افزایش ذره های معلق به دو علت است:

وجود پیوندهای کووالانسی
وجود واکنش های الکترواستاتیک که میان ذره ها انجام میگیرد پلیمریزه شدن تانن ها باعث ایجاد پیوندهای کووالانسی میشود.

واکنش های الکترواستاتیک میان این ذره ها در بیشتر مواد موجب اصلی افزایش اندازه آنها می گردد. ولی با این همه فعال شدن الکترون ها و پروتون ها و انتقال این ذره ها به بخش های مختلف مولکول نیز در ایجاد این ذره های درشت مؤثر است. واکنش های متقابل دو قطبی که به علت وجود بارهای مثبت و منفی در فضای بين مولكول ها انجام می شوند در تمامی مولکول ها وجود داشته و در زمینه رشد ذره های تیره کننده نقش عمده دارند.

اگر بنار الکتریکی پیرامون ذره ها یکسان باشد یا مواد کلوئیدی حفاظت کننده در محیط حضور داشته باشند افزایش اندازه مولکول ها به کندی صورت خواهد گرفت.

پس از تهیه عصاره و آنگاه که زمان کوتاهی بگذرد و حالت تعادل در ذرات داخل آن بوجود آید، تمامی ذره های آن به تدریج دارای بار الکتریکی یکسان مثبت یا منفی در پیرامون خود خواهند شد.

گروه های کربوکسیل جدا شده دارای بار الکتریکی منفی میشوند در حالی که اتم های هیدروژن بار مثبت می گیرند مجموع این بارهای مخالف روی ذره ها یک فضای الکتریکی ایجاد می نماید. این فضاهای الکتریکی از پیوستن ذره ها و تولید ذره های درشت تر پیشگیری میکند و آن را به تأخیر می اندازد و این روند تا هنگامی ادامه خواهد یافت که محیط مایع دارای یون های متحرکی شود که بتوانند ذره های درشت را تشکیل دهند.
کلوئیدهای محافظی که تشکیل ذره هایی را با پوشش دادن به روی آنها به تأخیر می اندازد باعث جلوگیری از نزدیک شدن این ذره ها به یکدیگر می کردند.

البته باید توجه داشت که یکتین یک ماده کلوئیدی محافظ است و وجود آن در عصاره ای که از سیب تازه گرفته باشند از ایجاد لخته و ته نشست ذره های ای کوچک نامحلول جلوگیری خواهد کرد بنابراین اگر یکتین در آب سیب زلال وجود داشته باشد و یا به آن اضافه شده باشد می تواند از تشکیل ذره های معلق و
افزایش آنها جلوگیری کند.
لازم به ذکر است که هر چه میزان دما بیشتر باشد سرعت زدایش ذره ها نیز بیشتر خواهد بود و میانگین اندازه ذره ها کاهش خواهد یافت و اگر آب سیب را سرد کنند این ذره ها به هم می پیوندد و اگر آنرا انبار کنند بار دیگر تیره رنگ خواهد شد.
آب آلبالو انگور و سیب دارای حالت شفافیت پایدار هستند و آب پرتقال گوجه فرنگی و نکتار زردآلو و هلو دارای حالت کدری پایدار میباشد.

ابری و تیرگی آب سیب از موادی مثل: پروتئین ها، انواع نشاسته ها و تانن ها می باشد.

عوامل مؤثر در تعیین امولسیون و
سوسپانسیون عبارتند از:

فراکسیون حجم فاز پخش شده یا F

ویسکوزیته یک امولسیون با و افزایش می یابد در غلظت پایین ذرات این افزایش بطور خطی با ارتباط دارد اما در غلظت های بالا دارای ترتیب بیشتری است وابستگی بین ویسکوزیته و فراکسیون حجمی بوسیله طبیعت واکنش های کلوئیدی بین ذرات تعیین می گردد.

رنولوژی فازهای ترکیب

ویسکوزیته یک امولسیون متناسب با ويسكوزيته فاز مداوم یا پیوسته است که این حالت مستقیم دارد و هر تغییر در فاز پیوسته مسؤول تأثیر روی همه امولسیون می باشد ولی رئولوژی فاز پخش شده فقط اثر کمی روی رئولوژی امولسیون غذا دارد چون قطرات یا ذرات با یک غشاء كاملاً ويسکولاستیک پوشیده میشوند که به این معنی میباشد که آنها خصوصیاتی مانند کره های سخت دارند.

اندازه ذره

اثر اندازه ذره و گسترش اندازه ذره بر روی رئولوژی امولسیون به فراکسیون حجمی فاز پخش شده و طبیعت واکنش های کلوئیدی بستگی دارد.

واکنش های کلونیدی

طبیعت واکنش های کلوئیدی بین قطرات یا ذرات در یک امولسیون یکی از مهم ترین عواملی است که رفتار رئولوژی آن را تعیین میکند هنگامی که واکنش ها بین ذرات بطور کافی جذبی هستند اثر فراکسیون حجم فاز پخش شده به واسطه فلوکولاسیون ذره زیاد میشود که به افزایش در ویسکوزیته منتهی میگردد، خصوصیات رئولوژیکی یک امولسیون به بزرگی نسبی جذب و دفع بستگی دارد که بین ذرات یا قطرات این واکنش ها انجام می گردد.

بار ذرات

بار الکتریکی تعیین کننده تراکم قطرات و ذرات است و همچنین بار ذرات رئولوژی را بواسطه اثر الکترويکوزا اولیه تحت تأثیر قرار میدهد. ذرات باردار از میان سیال حرکت کرده و ابر پیوسته ای آنرا احاطه می کند، سپس تغییر شکل می دهد که باعث جذب بین بار روی ذرات می گردد و آن با ابر پیوسته ارتباط داده می شود که اندکی آن را کند حرکت می دهد. این جذب حرکت ذرات را کم میکند و بنابراین ویسکوزیته امولسیون زیاد می شود زیرا بیشتر انرژی برای حرکت ذرات موردنیاز می شود تا سرعت آن ها همانند ذرات غیر باردار شود.

شکل

اثر الکترو ویسکوز اولیه یک امولسیون را زیاد می کند و میتوان گفت اگر ویسکوزیته فاز پیوسته زیاد شود فاز ناپیوسته یا پخش شده سخت تر حرکت می کند و سرعت آن کم میشود. بر این اساس پایداری امولسیون بیشتر شده و نمیتوان آنرا توسط جداسازی ثقلی دو فاز از هم جدا کرد ولی توسط عوامل ضخیم کننده این عمل می تواند انجام شود.

انواع کدورت و علل آنها

در برخی از آب میوه ها و حتی نوشابه ها علی رغم اینکه شفاف هستند پس از پر کنی و در مدت انبار کردن بنا به علل مختلف کدورت ایجاد شده یا رسوب تشکیل می گردد. این پدیده را کدورت ثانویه می نامند که علت این پدیده تنها عدم کفایت عمل شفاف سازی نیست بلکه در عین حال آب شکر و پاستوریزاسیون ناقص نیز می تواند سبب کدورت ثانویه گردد بر این اساس انواع کدورت ها به صورت زیر هستند:

کدورت میکروبی
پروتئین
تانن
نشاسته
ارباب
پکتین
ساپونین
یون های فلزی
بی تار تارات پتاسیم
نمک های کلسیم
سالفات کلسیم و سولفات منیزیم
مس

مکانیسم کم کردن تیرگی با ابر

برای کم کردن تیرگی در آب میوه ها روش ها و مواد مختلفی وجود دارند که به برخی از آنها اشاره می گردد:

ژلاتین
پلی وینیل پیرولیدن
بنتونیت
سیلس های کلوئیدی
اسید تانیک
بکارگیری دما

روش های پایدارسازی تیرگی یا ابر آب میوه ها

غیر فعال کردن PNIE به وسیله گرما به مراتب عادی ترین و کم خرج ترین روش های پایداری ابر آب میوه است شکل ذرات هم در پایداری ابر موثرند به گونه ای که اگر شکل میله ای داشته باشد ابر آب میوه پایدار تر از شکل کروی ذرات آب میوه است چون ذرات میله ای سخت تر رسوب می کنند.

کاهش PH باعث غیر فعال کردن و جلوگیری از فعالیت PNIE میشود لازم به ذکر است که ذخیره کردن آب میوه در حالتت اسیدی شده کنترل کردن مناسب شفاف سازی را فراهم میکند که آن به کم شدن اسید اسکوربیک منتهی می گردد.

در ذخیره سازی طولانی آب میوه ها بعضی از PNIE ها دوباره فعال می شوند ولی ابر آب میوه ثابت باقی می ماند که در اثر فشار حاصل از نازل گاز زیاد به وجود آمده است که باعث بهبود ماده زمینه شده است این روش اثرات منفی روی آب میوه رنگ یا کیفیت حسی ندارد.

PNIE میتواند به طور رقابتی توسط محصول نهایی خود یعنی اسید پکتیک غیر فعال شود.

هیدرولیز کردن اسید پکتیک به درجه پلیمریزاسیونمتوسط 15-8 میتواند PNIE را بدون شرکت برای شفاف سازی غیر فعال کند.

پلی گالاکتوز های مخمر که شامل فعالیت بالای پلی گالاکتوز و فاز قارچی هستند به منظور هیدرولیز کردن پکتین های کم متیله در آب میوه های غیر پاستوریزه استفاده می شود که به پایداری ابر در حضور PNIE فعال منتهی می گردد.

رسوب کلسیم توسط اضافه کردن اگزالات آمونیوم کم کردن ابر را که توسط اسید پکتیک باعث می شود جلوگیری کرد.

در پایان یادآور می شویم که به طور عادی پایداری ابر توسط گرم کردن آب میوه در 90 درجه برای مدت 15 ثانیه به منظور غیر فعال کردن PNIE انجام می شود.

نیاز دمای بالا با وجود شکل های گوناگون PNIE که در بافت آب مرکبات موجودند لازم می شود.

نتیجه گیری

در این بررسی نشان داده شد که سطح ذره ها و اندازه آنها و نیز شکل ذره و بافت آنها با ذره و واکنش های کلوئیدی و… چه اثری روی کدورت ویژگی داشته و عواملی همچون گرما می توانند در شفاف سازی و نیز پایداری کدورت نقش بازی می کنند.

می تواند سوسپانسیون و امولسیون ها را بر حسب شکل ذره و جنس ذرات آنها بر گروه های مانند زیر تقسیم بندی نمود:

سوسپانسیون های رقیق دارای ذرات کروی سخت
سوسپانسیون های رقیق دارای ذرات غیر کروی سخت
سوسپانسیون های رقیق دارای ذرات کروی سیال
سوسپانسیون های رقیق دارای ذرات ذرات فلوک شده
سوسپانسیون های رقیق دارای ذرات غیر فلوک شده در غیاب واکنش های کلوئیدی
سوسپانسیون های رقیق دارای ذرات غیر فلوک شده با واکنش های رانش و دفعی
سوسپانسیون های غلیظ شده دارای ذرات فلوک شده
امولسیون های دارای فاز های پیوسته نیمه جامد

این تقسیم بندی هر کدام دارای خواص رئولوژیکی خاص بوده و یا بقیه تقسیم بندی ها تا حدی متفاون هستند که میتوان از خواص آنها در ساخت انواع موادغذایی امولسیونی و آب میوه ها استفاده کرد تا محصول نهایی با کیفیت بالا و ظاهری جذاب و بازار پسند تولید شود.

اگر شما هم مشتاق یادگیری تخصصی و حرفه ای دوره های تاسیسات مکانیکی با اساتیدی مجرب هستید میتوانید فیلم آموزشی مهندسی افزودنی ها را از آکادمی کاشانه تهیه کنید.