خشک کردن به عنوان یکی از روشهای نگهداری مواد غذایی

خشک کردن به عنوان یکی از روشهای نگهداری مواد غذایی

فرآيند خشك كردن:

به طور كلي براي شناخت و يا طراحي هر فرآيند خشك كردن صرف نظر از نوع سيستم خشك‌كن بديهي است به سه مشخصه اصلي تكيه شود:

1ـ مشخصات و ويژگي‌ ماده اوليه كه هدف خشك كردن آنهاست.

2ـ مشخصات و ويژگي‌هاي محصول نهايي.

3ـ مشخصات و ويژگي‌هاي محيط حرارت دهنده.

مهمترين انواع محيط حرارت دهنده كه در سيستم‌هاي خشك كن مختلف به كار گرفته مي‌شوند، عبارتند از:

انرژي تابشي: كه در شيوه‌هاي خشك‌كن‌هاي سنتي و خشك‌كن‌هاي خورشيدي كاربرد دارد.

2ـ انرژي الكتريكي: كه در اشل صنعتي معمولاً به صرفه نيست. ولي در آون‌هاي آزمايشگاه از آن استفاده مي‌شود.

3ـ هواي گرم و مرطوب: كه بيشترين نوع محيط حرارت دهنده در خشك‌كن‌هاي غذايي است. شناخت مشخصات اين هوا در نموداري تحت عنوان نمودار سايكرومتري انجام مي‌شود. در اين نمودار مشخصه‌هاي مختلف از هواي گرم و مرطوب به گونه‌اي درج شده كه با داشتن هر 3 مشخصه از هوا و در اختيار داشتن مقدار بتوان ساير مشخصات را تعيين نمود.

مشخصات هواي گرم و مرطوب به اين ترتيب طبقه‌بندي مي‌شوند:

الف: مشخصاتي كه به رطوبت هوا مربوطند عبارتند از:

1ـ فشار بخار آب Pv

2ـ رطوبت نسبي Rh

3ـ رطوبت مطلق W

ب: مشخصاتي كه به درجه حرارت هواي گرم  و مرطوب مربوط مي‌شوند.

1ـ درجه حرارت خشك هوا (Tdp)

2ـ درجه حرارت مرطوب هوا (Twb)

3ـ نقطه شبنم (Tdp)

ج: دو مشخصه باقيمانده خصوصيات ترموديناميكي هواست.

1ـ حجم مخصوص

2ـ آنتالپي يا انرژي حرارتي هواي گرم و مرطوب.

فشار بخار آب (Pv): براي هر هواي مرطوب مي‌توان فشار بخار آب را همراه با تعداد مولكول‌هاي هواي خشك در نظر گرفت كه هر يك به طور مستقل فشاري را بوجود مي‌آورند كه مجموعه اين فشارها، فشار كل هواي مرطوب را تشكيل مي‌دهد. به عبارت ديگر مولكول‌هاي كل موجود در هواي مرطوب، فشار بخار آب معادل Pv را در كل حرارت توليد مي‌كند. مولكول‌هاي هواي خشك موجود در هواي مرطوب نيز فشار هواي خشك (Pa) را بوجود مي‌آورنده كه مجموع:                                                    

را توليد مي‌كند. بنابراين فشار بخار آب به طور مستقيم به تعداد مولكول‌هاي موجود به هوا مرتبط است و هر چقدر اين تعداد افزايش يابد فشار بخار آب بيشتر مي‌شود. تا حدي كه در يك درجه حرارت ثابت هوا قادر به پذيرش مولكول‌هاي بيشتري نباشد. در اين شرايط هوا به شرايط اشباع خود رسيده است و تعداد مولكول‌هاي بخار آب موجود در هوا معرف فشار بخار اشباع آن در آن درجه حرارت خواهند بود كه آنرا با علامت Pvs نمايش داده و s علامت اشباع يا Saturation است.

مقدار Pvs در هر هوا بستگي به درجه حرارت آن دارد بطوريكه هر چقدر دماي هوا افزايش يابد، عملاً ظرفيت پذيرش مولكول‌هاي بخار آب براي آن هوا بيشتر مي‌شود و بنابراين فشار بخار اشباع افزايش مي‌يابد

 براي سهولت اين كار از اين رابطه رياضي و بررسي ساده‌تر چگونگي تاثير تغييرات دما بر روي فشار بخار اشباع هوا نتايج حاصل از اين رابطه رياضي را در جدولي به نام جدول فشار بخار اشباع وارد مي‌كنند. بترتيبي كه براي هر مقدار درجه حرارت، مقدار فشار بخار اشباع هوا از طريق اين جدول بررسي مي‌شود. جدول فشار بخار اشباع در واقع جدولي است كه در آن به ازاي هر هوا با درجه حرارت و دماي مشخص مقدار فشار بخار اشباع براي آن هوا مشخص مي‌شود و در واقع نتيجه‌اي است از حل كردن رابطه Pvs كه به صورت استاندارد در اختيار گذاشته شده است.

 كليه مشخصات هواي گرم و مرطوب را بدست مي‌دهد.  اگر هواي مرطوبي با دما و فشار بخار آب مشخص داشته باشيم بعنوان نمونه دماي  و فشار بخار mmHg 17 با مراجعه به جدول مي‌توان شرايط اين هوا را از نقطه نظر اشباع بودن بررسي نمود. نمونه هواي مورد نظر با توجه به جدول فشار بخار اشباع، هواي اشباعي محسوب نمي‌شود و حدود 70 درصد با شرايط اشباع خود فاصله دارد. از همين جا مفهوم رطوبت نسبي هوا نتيجه گرفته مي‌شود كه عبارتست از:

 

نسبت فشار بخار آب موجود در هوا

فشار بخار اشباع آن در درجه حرارت ثابت

بنابراين نمونه، حرارت مورد نظر رطوبت نسبي معادل 31 درصد خواهد بود كه با شرايط اشباع شدن خود يا رطوبت نسبي صد در صد، حدود 70 درصد فاصله دارد. اگر اين هواي غير اشباع را با ثابت نگه داشتن ميزان فشار بخار آب آن يا ميزان رطوبت موجود در آن سرد كنيم هوا به شرايط اشباع خود نزديك خواهد شد. به گونه‌اي كه باتوجه به جدول فشار بخار اشباع نهايتاً در درجه حرارت حدود بيست درجه سانتي‌گراد به شرايط اشباع خود خواهد رسيد. اين درجه حرارت اشباع جديد كه درجه حرارت اشباع شدن هوا مي‌باشد به نام نقطه شبنم (Tdp) خوانده مي‌شود و اگر هوا را در اين دما نيز سردتر كنيم طبيعي است به دليل كاهش بيشتر ظرفيت پذيرش بخار آب در اين هوا بخشي از مولكول‌هاي بخار آب موجود در آن از فاز هوا يا فاز گازي به صورت قظرات مايع جدا مي‌شود و سيستم يك پارچه هواي مرطوب به صورت دو فازي تبديل مي‌گردد.

نكته مهم در اندازه‌گيري و مفهوم نقطه شبنم ثابت ماندن فشار بخار آب در طي سردكردن هوا مي‌باشد. با توجه به اين مفهوم دريافتيم كه در طي سردكردن عملاً هوا به شرايط اشباع خود نزديك‌ شده و در نتيجه رطوبت نسبي آن افزايش مي‌يابد. درحاليكه اگر هوا را با ثابت نگه داشتن فشار بخار آب گرم كنيم، ميزان رطوبت نسبي آن كاهش مي‌يابد چون در نتيجه گرم كردن ظرفيت پذيرش رطوبت براي هوا افزايش مي‌يابد يا به عبارتي فشار بخار آب اشباع آن زياد مي‌شود در حاليكه فشار بخار موجود در هوا ثابت نگه داشته شده است. بنابراين با توجه به رطوبت نسبي و بزرگ شدن مخرج كسر مي‌توان نتيجه گرفت رطوبت نسبي هوا با افزايش دما كاهش مي‌يابد.

درجه حرارت خشك و مرطوب هوا: براي درك بهتر مفهوم اين دو فاكتور بهتر است به سيستم اندازه‌گيري اين دو فاكتور توجه شود. اين عمل داخل يك كانال كاملاً ايزوله از محيط اطراف انجام مي‌گيرد كه در داخل اين كانال در ابتداي مسير يك ترمومتر معمولي قرارداده شده و در ادامه كانال ترمومتر ديگري تعبيه شده كه اطراف حباب آن توسط يك پارچه كاملاً مرطوب شده و اشباع از رطوبت احاطه گرديده است. هواي مورد نظر با سرعت مشخصي به داخل كانال دميده مي‌شود. هنگاميكه اين هوا در مجاورت ترمومتر اول قرار مي‌گيرد پس از برقراري شرايط تعادلي دمايي را كه اين ترمومتر نشان مي‌دهد به نام درجه حرارت خشك هوا يا درجه حرارت حباب خشك يا درجه حرارتي كه توسط ترمومتري با حباب خشك اندازه‌گيري مي‌شود مي‌خوانند. هواي مورد نظر در ادامه مسير خود به ترمومتر دوم با حباب مرطوب مي‌رسد. بديهي است رطوبت موجود در پارچه تمايل به تبخير شدن به درون هوا را دارد و براي اين تبخير يا انتقال جرم نياز به انرژي حرارتي موجود دارد. باتوجه به ايزوله بودن سيستم اين انرژي حرارتي تنها بوسيله اجزاي سيستم يعني ترمومتر و هوا قابل تأمين شدن است. به دليل آنكه ترمومتر بخشي از انرژي حرارتي خود را در اختيار مي‌گذارد بتدريج با تبخير رطوبت دمايي را كه نشان مي‌دهد كاهش مي‌يابد و اين كار آنقدر ادامه مي‌يابد تا تبخير رطوبت از پارچه به درون جريان هوا به شرايط تعادلي خود برسد. يعني تعداد مولكول‌هاي تبخير شده از پارچه در واحد زمان با تعداد مولكول‌هايي كه از هوا به درون پارچه در واحد زمان وارد مي‌شود يكسان مي‌باشد. توجه به اين نكته حائز اهميت است كه ميزان رطوبت پارچه و هوا يكسان نخواهد شد بلكه صرفاً شرايط تعادلي برقرار مي‌شود. در اين شرايط ترمومتر دوم  دماي ثابتي را نشان خواهد داد كه اين دماي ثابت به نام درجه حرارت حباب مرطوب با به اختصار درجه حرارت مرطوب هوا خوانده مي‌شود. با توجه به توضيحات درجه حرارت مرطوب هوا همواره از درجه حرارت خشك آن كمتر خواهد بود و تنها در شرايطي كه هواي مورد نظر هواي اشباعي باشد به دليل آنكه تبخير رطوبتي نداريم، افت دمايي نيز نخواهيم داشت و اين دو فاكتور با هم مساوي خواهد شد.

حجم مخصوص هوا: اين فاكتور عبارتست از حجم هواي مرطوب به وزن ‌هواي خشك كه باتوجه به رابطه آن بر مبناي مترمكعب بر كيلوگرم مي‌باشد. اين فاكتور يكي از فاكتورهاي مهمي است كه همراه با دبي حجمي هوا كاربرد وسيعي دارد. بدين مفهوم كه فاكتور وزن هواي خشك در مخرج كسر در طول عمليات خشك كردن همواره ثابت است. در حاليكه رطوبت، درجه حرارت و ساير فاكتورهاي هوا در حال تغيير مي‌باشد. به همين دليل جهت سهولت انجام محاسبات معمولاً فاكتورهاي ترموديناميكي هوا را بر مبناي وزن هواي خشك كه عددي ثابت است، مي‌سنجند. گفته شد اين فاكتور كنار دبي هوا اهميت زيادي دارد. چون معمولاً براي دميدن هوا و تأمين هواي مورد نظر در سيستم‌هاي خشك كن از يك يا چند پنكه با ويژگي‌هاي معين استفاده مي‌شود. باتوجه به ويژگي‌هاي پنكه، دبي حجمي هوا يا مقدار حجم هوا كه در واحد زمان به داخل خشك كن دميده مي‌شود معلوم مي‌گردد. اين فاكتور را به اختصار GFM نشان مي‌دهند.

حاصلضرب دبي حجمي هوا برعكس مقدار حجم مخصوص آن، مقدار وزن هواي خشك را در واحد زمان بدست مي‌دهد. يعني دبي وزني هواي خشك را معلوم مي‌سازد.

آنتالپي: يكي ديگر از ويژگي‌هاي ترموديناميكي هواي مرطوب است و عبارتست از محتواي انرژي حرارتي هوا كه طبيعتاً مجموع آنتالپي هواي خشك و آنتالپي مولكول‌هاي بخار آب موجود در هواي مرطوب را در بر مي‌گيرد. اين فاكتور از نسبت انرژي حرارتي به وزن هواي خشك محاسبه مي‌شود و بر مبناي  هواي خشك و يا در سيستم انگليسي  هواي خشك سنجيده مي‌شود.

سيستم‌هاي خشك‌كن: اين طبقه‌بندي بر مبناي حالت فيزيكي ماده غذايي و نوع محيط حرارت دهنده انجام مي‌گيرد. هنگامي كه مواد غذايي به صورت مايع يا سوسپانسيون غليظ باشد از گروه خاصي از سيستم‌هاي خشك‌كن استفاده مي‌شود كه بيشترين آنها خشك‌كن‌هاي غلطكي drawn drier يا خشك‌كن‌هاي پاششي spray drier نظير خشك‌كردن شير، آب ميوه‌جات و خميرهاي نشاسته‌اي نظير سيب‌زميني.

اما اگر ماده غذايي به صورت جامد باشد از انواع ديگر جامدات كمك گرفته مي‌شود. نظير خشك‌كن‌هاي تونلي ـ نقاله‌اي و نظاير آنها. براساس محيط حرارت دهنده طبقه‌بندي ديگري براي خشك‌كن‌ها انجام مي‌گيرد. بطوري كه اگر از هواي گرم بعنوان انتقال حرارت دهنده استفاده شود، ازآنجا كه جابه‌جايي هوا باعث خشك كردن مي گردد، بنابراين انتقال حرارت از نوع انتقال حرارت جابه‌جايي يا كنوكسيوني مي‌باشد و اين خشك‌كن‌ها را Convection drier مي‌گويند. در صورتيكه از يك سطح داغ كمك گرفته شود انتقال حرارت از نوع هدايتي است و خشك‌كن‌ها را به نام خشك‌كن‌هاي هدايتي يا Conduction مي‌گويند كه نمونه بارز اين خشك‌كن‌ها خشك‌كن‌هاي غلطكي مي‌باشند.

بنابراين اگر از انرژي تابشي استفاده شود خشك‌كن را تشعشعي و يا Radiation drier مي‌گويند.

مهم‌ترين و بيشترين انواع خشك‌كن‌ در گروه اول و دوم طبقه‌بندي مي‌شوند.

مهم‌ترين انواع خشك كن‌هاي كنوكسيوني:

1ـ خشك‌كن‌هاي سيلويي.

2ـ خشك‌كن‌هاي كوره‌اي تا اتاقكي.

3ـ خشك‌كن‌هاي سيني‌دار.

4ـ خشك‌كن‌هاي تونلي.

5ـ خشك‌كن‌هاي نقاله‌اي.

6ـ خشك‌كن‌هاي با بستر شناور.

7ـ خشك‌كن‌هاي پاششي.

اين خشك‌كن‌ها بترتيبي كه نام برده شد، بتدريج پيشرفت مي‌كنند و عملاً هر يك براي جبران برخي نواقص خشك‌كن قبل ابداع شده‌اند. اين موارد تقريباً بتدريج رشد كرده‌اند. اما اين موضوع دليل بر اين نمي‌شد كه كاربرد خشك‌كن‌هاي اوليه محدود گردد. چون در انتخاب سيستم‌هاي خشك‌كن علاوه بر كارآيي، مسئله مقرون به صرفه بودن و صرفه هزينه كمتر بسيار حائز اهميت است. بنابراين در بسياري موارد متخصصين سعي دارند در هر سيستم خشك‌كن، طرح‌هاي ويژه‌اي انجام دهند تا نواقص را تا حد ممكن در آن سيستم خشك‌كن برطرف نمايند. بنابراين هر سيستم بطور مستقل مي‌بايستي مورد بررسي قرار گيرد و كاربردهاي ويژه آن حتي در صنعت پيشرفته امروز مشخص گردد.

1ـ خشك‌كن‌هاي سيلويي: اين نوع خشك‌كن‌ها بيشتر براي مواد غذايي كه درصد رطوبتشان در حد پاييني قرار دارد (20-10 درصد) يعني براي گروه غلات و حبوبات به طور مشخص مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در عين حال ساير مواد غذايي كه وجود دارند از انواع ديگري از خشك‌كن‌ها كه تا اين حد رطوبت دارند استفاده مي‌شود. مطابق شكل خشك‌كن‌هاي سيلويي از يك ساختمان پايداري تشكيل شده است. هوا از كانال پايين توسط پنكه‌اي دميده مي‌شود.

 اين هوا از نظر دما و رطوبت نسبي آن كنترل شده است. هوا از طريق منافذ صفحه مشبك به درون بستر دانه غله كه با ارتفاع قابل توجهي بر روي صفحه مشبك انبار شده راه مي‌يابد. از ميان خلل و فرج اين بستر كانال‌هايي را براي خود ايجاد كرده و به سمت بالا حركت مي‌كند. در طي حركت خود با دانه‌هاي غله تبادل حرارت و رطوبت نموده تا نهايتاً از سمت ديگر بستر خارج شده و توسط پنكه‌اي كه در قسمت بالا تعبيه شده به بيرون مكيده مي‌شود. درصد رطوبت نهايي محصول در چنين سيستمي در حدود 6 درصد بوده و مدت زمان عمليات در حدود 1 تا 3 روز به طور متوسط تنظيم مي‌گردد. فاكتور زمان خشك‌كردن در اين عمليات بر كيفيت محصول نهايي تأثير بسزايي دارد. اگر به مكانيزم خشك كردن در اين سيستم دقيق‌تر توجه كنيم، در مي‌يابيم كه همواره در هر مقطع زماني از اين عمليات لايه‌اي با عمق مشخص از بستر دانه غله در حال خشك شدن مي‌باشد كه آن را اصطلاحاً drying zone مي‌گويند. به طوري كه در آغاز عمليات دانه‌هاي غله‌ايي كه با ارتفاع مشخص بر روي صفحه مشبك قرار گرفته‌اند اين drying zone را مي‌سازند و بتدريج لايه‌هاي بالاتر دانه‌هاي غله در اين ناحيه واحد قرار مي‌گيرند تا نهايتاً كل بستر دانه غله به اين طريق خشك شود. بعنوان مثال در يك مقطع زماني مشخص مطابق شكل لايه در حال خشك شدن در يك ارتفاع معلومي از صفحه مشبك قرار مي‌گيرد. به اين ترتيب دانه‌هاي غله‌اي كه در زير اين لايه قرار گرفته‌اند تا رسيدن به اين رطوبت نهايي خشك شده و با هواي ورودي به تعادل رسيده‌اند. بنابراين در ناحيه 1 دانه‌هاي غله شرايطي مطابق M2 درصد رطوبت (رطوبت نهايي) و T1 درجه دما خواهند داشت. درحاليكه در ناحيه 2 يعني دانه هاي غله‌اي كه بالاي ناحيه خشك شدن واقع شده‌اند هنوز عمليات خشك شدن انجام نشده بنابراين، اين دانه‌ها در رطوبت اوليه خود M1 درصد قرار دارند و با هوايي در تماسند كه از لاية درحال خشك شدن پس از تبادل حرارتي و رطوبتي خارج مي‌شوند. يعني با هواي دماي نسبتاً پايين‌تر تماس دارند. به اين ترتيب دانه‌هاي غله‌اي كه در ناحيه 2 واقع‌اند شرايط مساعدي براي فساد ميكروبي از نوع كپك‌زدگي خواهند داشت و اگر مدت زمان نگهداري دانه غله در اين شرايط از حد معيني تجاوز كند احتمال كپك‌زدگي به طور قطع وجود خواهد داشت. اين حد معين را به طور استاندارد تعيين مي‌كنند و آن را توسط فاكتوري به نام زمان مجاز نگهداري مي‌سنجند. در ناحيه 1 همانطوري كه گفته شد دانه غله با هواي ورودي به حال تعادل مي‌رسد و براي هر محصول غذايي اين شرايط تعادلي مورد بررسي قرار مي‌گيرد و براساس آن منحني‌هايي به نام منحني‌هاي رطوبت تعادلي يا EMC ترسيم مي‌گردد. در اين منحني‌ها كه به صورت S شكل مي‌باشند محور عمودي مربوط به درصد رطوبت تعادلي محصول غذايي و محور افقي مربوط به ميزان رطوبت نسبي هوا است كه آن را خشك مي‌كند. هر منحني براي يك دما ترسيم مي‌شود. به گونه‌اي كه به سمت منحني‌هاي بالاتر دما كاهش مي‌يابد. در عين حال براي هر هوا با دما و رطوبت نسبي مشخص از طريق اين منحني‌هاي استاندارد مي‌توان ميزان رطوبت نهايي يا تعادلي محصولات غذايي را تعيين نمود. همچنين از روي اين منحني‌ها مي‌توان حداكثر رطوبت نسبي هواي ورودي را نيز تعيين نمود. بدين ترتيب كه با توجه به معلوم بودن درصد رطوبت محصول مورد نظر پس از اتمام عمليات خشك كردن و مشخص بودن درجه حرارت هواي ورودي  و در دست داشتن اين منحني‌ها مقداري براي رطوبت نسبي هوا تعيين مي‌شود كه همان حداكثر مجاز رطوبت نسبي هواي ورودي خواهد بود. چون اگر رطوبت نسبي هوا در شرايط موجود از اين حد بيشتر باشد مطابق شكل با ثابت ماندن دما ميزان رطوبت تعادلي محصول غذايي بيشتر خواهد شد. يعني محصول تا حد مورد نياز خشك نخواهد شد.

حداكثر زمان مجاز نگهداري را بر مبناي منحني‌هايي مورد بررسي قرار مي‌دهند كه در اين منحني‌ها براي هر دانه غله با درصد رطوبت اوليه مشخصي، منحني منحصر بفردي وجود دارد كه با درنظرگرفتن درجه حرارت هوايي كه پس از تبادل حرارتي و رسيدن به تعادل با آن در تماس است از طريق اين منحني‌ها مي‌توان حداكثر مقدار زمان خشك كردن را تعيين نمود. به عنوان مثال اگر درصد رطوبت اوليه دانه M1 درصد باشد و دماي هوا مطابق شكل T2 باشد نقطه آن بر روي منحني نقطه مورد نظر ما خواهد بود كه معادل 3 روز زمان مجاز نگهداري يا حداكثر مدت زمان خشك كردن است. بطوريكه اگر به هر علت عمليات خشك كردن طولاني‌تر شود، احتمال كپك‌زدگي بخشي از دانه غله وجود خواهد داشت، بنابراين در نقطه B احتمال كپك‌زدگي مطرح است و كلاً در ناحيه‌اي كه در بالاي منحني قرار مي‌گيرد، خطر كپك‌زدگي وجود دارد. بنابراين ناحيه بالا را با اصطلاح Mold مشخص مي‌كنيم. درحاليكه اگر عمليات خشك‌كردن سريعتر انجام شود مثلاً 2 روز خطر كپك‌زدگي منتفي مي‌شود و كاملاً زير اين منحني ناحيه‌اي است كه احتمال كپك‌زدگي خيلي كم مي‌باشد.

 هرچه به سمت منحني‌هاي بالاتر پيش مي‌رويم درصد رطوبت اوليه دانه غله كمتر خواهد بود، چون براي هوايي با دماي ثابت زمان مجاز طولاني‌تري را تعيين مي‌كند. اگر در يك عمليات خشك كردن به هر دليل زمان عمليات از زمان مجاز تعيين شده توسط منحني بيشتر شود شيوه‌هايي را جهت كوتاه‌كردن زمان عمليات بكار مي‌بندند كه مهم‌ترين آنها عبارتند از:

1ـ كاهش ارتفاع محصول انبار شده بر روي صفحه مشبك يا استفاده از چند سيلو بصورت موازي است. به اين ترتيب كل توده محصول را درون اين سيلوها با شرايط يكسان توزيع مي‌كنند بطوري كه در هر سيلو ارتفاع محصول كمتر باشد.

2ـافزايش دبي حجمي هوا كه توسط پنكه به داخل سيستم دميده مي‌شود.

3ـ كاهش درصد رطوبت: رطوبت اوليه دانه غله، به اين ترتيب كه اين مجموعه سري از سيلوها استفاده مي‌شود و عمليات به صورت چند مرحله‌اي انجام مي‌گيرد.

4ـ در صورت امكان به درجه حرارت هوا نيز توجه مي‌شود  و تا حد مجاز آن را افزايش مي‌دهند.

خشك‌كن‌هاي كوره‌اي و اتاقكي: اين سيستم‌ها مطابق شكل از واحدي تشكيل شده‌اند كه داراي دو قسمت است. در قسمت پاييني هواي دميده شده توسط منبع حرارتي گرم شده و اين هواي گرم از طريق صفحه مشبك به سمت بالا به درون بستر ماده غذايي راه مي‌يابد. عمق ماده غذايي انبار شده بر روي صفحه مشبك نسبت به سيستم سيلويي بسيار كمتر مي‌باشد. چون درصد رطوبت اوليه محصول كه در اين شيوه خشك مي‌شود بيشتر است و معمولاً در محدوده 30 تا 40 درصد قرار مي‌گيرد. چنين شيوه‌اي براي خشك كردن و توليد انواع برگه ميوه‌جات قابل استفاده است. از آنجائيكه ارتفاع محصول كمتر مي‌باشد مشكل طولاني شدن مدت زمان عمليات مشابه خشك كن سيلويي مطرح نيست. اما بدليل بالا بودن درصد رطوبت اوليه محصول در طي عمليات خشك كردن اختلاف رطوبتي بين لايه‌هاي فوقاني و تحتاني وجود خواهد داشت. چون هوايي كه از پايين به سمت بالا حركت مي‌كند با دريافت رطوبت از لايه‌هاي پاييني ظرفيت پذيرش كمتري براي رطوبت خواهد داشت. هنگاميكه به لايه‌هاي فوقاني مي‌رسد در عين حال دماي لايه‌هاي فوقاني معمولاً كمتر از دماي لايه‌هاي تحتاني است، بنابراين هواي مرطوبي كه به لايه‌هاي فوقاني سردتر مي‌رسد بخشي از رطوبت خود را بر روي اين لايه‌ها جا گذاشته و بستر محصول را ترك مي‌كند. براي برطرف نمودن اين اختلاف رطوبت دو راه حل پيشنهاد مي‌شود كه مي‌توانند به همراه يكديگر بكار برده شوند:

1ـ استفاده از جعبه‌هاي تبادل رطوبت يا جعبه‌هاي تعريق به اين ترتيب كه محصول خروجي از اين واحد خشك‌كن را وارد اين جعبه‌ها نموده و براي مدت زماني به حال خود مي‌گذارند به اين ترتيب قطعات مرطوب‌تر محصول با قطعات خشك‌تر آن تبادل رطوبت نموده تا نهايتاً به يك ميزان رطوبت متوسط برسد.

2ـ زير و رو كردن يا به هم زدن بستر محصول كه ممكن است بطور دستي انجام گرفته و يا بوسيله همزن‌هاي مارپيچي انجام گيرد كه در اين نوع همزن‌هاي مارپيچي آنها بر روي يك شفت افقي نصب شده‌اند و در محل قرار گرفتن خود لايه‌ها را زير و رو مي‌كنند. در طي عمليات اين مارپيچ بر روي شفت‌ جابه‌جا شده و در عين حال شفت نيز حركت دوراني خواهد داشت و به اين ترتيب كل توده محصول قابل زير و رو كردن مي‌باشد.

 خشك‌كن‌هاي سيني‌دار:

اين نوع خشك كن‌ها از سيني‌هاي كم عمقي تشكيل شده‌اند و ماده غذايي بصورت لايه نازك در درون سيني‌ها بطور يكنواخت پخش مي‌شود جريان هواي گرم از كانال پايين به درون واحد خشك‌كن دميده مي‌شود. اين جريان هوا بطور موازي از سطح سيني‌ها عبور كرده و باعث خشك كردن اين لايه يا لايه محصول مي‌شود. جهت تسريع عمليات مي‌توان سطح زيرين سيني‌ها را مشبك نموده تا امكان برقراري جريان هوا از سمت پائين به بالا نيز بصورت تقاطع‌دار با هر سيني فراهم شود.

 خشك‌كن‌هاي تونلي: نوع پيشرفته‌تر يا مداوم خشك‌كن‌هاي سيني‌دار هستند. به اين مفهوم كه هر واحد خشك‌كن سيني‌دار را درون يك واگن تعبيه مي‌كنند و تعدادي از اين واگن‌ها را در داخل يك تونل جابه‌جا كرده و محصول غذايي توزيع شده در درون سيني‌هاي متعلق به هر واگن را در معرض جريان هوا خشك مي‌كند. شرايط عمليات از نقطه نظر دماي هوا، طول تونل و سرعت حركت واگنها را بگونه‌اي تنظيم مي‌نمايند كه محصول غذايي در مدت زماني كه هر واگن تونل را طي مي‌كند از رطوبت اوليه به رطوبت نهايي رسانده شود. جريان هواي گرم در داخل اين تونل ممكن است بصورت هم‌جهت با حركت واگنها باشد كه در اين صورت خشك‌كن تونلي هم جهت داريم و ممكن است جريان هوا در خلاف جهت واگنها باشد كه آنرا خشك‌كن غير هم‌جهت گويند. اين دو شيوه از نقطه‌نظر كيفيت ماده نهايي و راندمان كار با هم متفاوت است. چون در سيستم خشك‌كن تونلي هم جهت اگر تغييرات درجه حرارت هوا و ماده غذايي را نسبت به طول تونل وصف كنيم، مشاهده مي‌كنيم كه ماده غذايي از ابتداي تونل‌ تا انتهاي آن بتدريج گرم مي‌شود. بنابراين مطابق شكل مسير 1 را طي مي‌كند درحاليكه جريان هوا از ابتداي تونل تا انتهاي آن بتدريج سرد مي‌شود. بنابراين مسير 2 را طي خواهد كرد. بنابراين طبق اين بررسي دو مشكل اصلي را كه در خشك‌كن‌هاي تونلي هم جهت وجود دارد را در مي‌يابيم. در ابتداي تونل هوا با ماده غذايي مرطوب اختلاف دماي بسيار زيادي داشته و اين موضوع باعث مي‌شود سطح محصول بسرعت رطوبت خود را از دست داده و بصورت يك لايه سخت و كاملاً خشك تبديل شود. اين لايه مانع از تبخير رطوبت‌هاي دروني  و انتقال حرارت به بخشهاي دروني هر قطعه غذايي مي‌شود. در نتيجه محصول سطحي خشك  و دروني مرطوب خواهد ماند. اين پديده را پديده خشك شدن سطحي مي‌گويند. مشكل دوم همانطوريكه در شكل مشاهده مي‌شود بتدريج در طول تونل اختلاف دماي هوا و ماده غذايي افت مي‌كند به عبارت ديگر قابليت خشك كردن هوا كاهش مي‌يابد و بنابراين بخشهاي انتهايي تونل عملاً بلا استفاده خواهد بود.

 درحاليكه در عمليات خشك كردن غيرهم جهت تغييرات دما نسبت به تونل به اين ترتيب مي‌باشد. ماده غذايي مشابه خشك‌كن‌هاي هم‌جهت يك روند صعودي را طي مسير 1 پيش مي‌گيرد. درحاليكه هوا كه در خلاف جهت طي مي‌شود يك روند نزولي را بطور تقريباً موازي در طي مسير 2 خواهد داشت. به اين ترتيب در تمامي تونل‌ هوا و ماده غذايي يك اختلاف درجه حرارت معقول و قابل استفاده را خواهند داشت و هيچگاه پديده خشك كردن سطحي روي نخواهد داد.

با اين توضيح به نظر مي‌رسد خشك‌كن‌هاي تونلي هم جهت، اساساً قابل استفاده نمي‌باشد، درحاليكه چنين نيست. خشك‌كن‌هاي تونلي هم‌جهت اولاً براي خشك‌كردن محصولات غذايي كه هر قطعه آنها ضخامت چنداني ندارد قابل استفاده مي‌باشد. چون در اين مورد پديده خشك شدن سطحي بروز نمي‌كند. از سوي ديگر اين نوع خشك‌كنها همراه با خشك‌كن‌هاي تونلي غير هم‌جهت بصورت سري قابل استفاده‌اند. به نحوي كه دماي هوا را در خشك‌كن‌هاي هم‌جهت چندان زياد مي‌كنند تا شك حرارتي شديد نباشد طول تونل را كمتر كرده و در عين حال توسط اين واحد بخاطر اختلاف دماي قابل توجه هوا و محصول افت رطوبت اوليه قابل توجهي را ايجاد مي‌كند. محصول خروجي اين واحد را وارد تونل خشك‌كن غير همسو كرده و توسط اين عمليات با ملايمت بيشتر رطوبت‌هاي نهايي محصول نياز به دقت بيشتري دارند و تبخير نموده و محصولي با كيفيت مطلوب توليد مي‌كند.

 

 خشك‌كن‌هاي پاششي (Spray drier): خشك‌كن‌هايي هستند كه بر مبناي انتقال حرارت كنوكسيون عمل نموده و از يك برج بلند تشكيل يافته‌اند. مخلوط غذايي از بالاي اين برج توسط يك سيستم اسپري كننده يا اتمايزر و بصورت قطرات بسيار ريز به درون برج پخش مي‌شوند. اين قطرات در معرض جريان هوا كه ممكن است بصورت همسو يا ناهمسو به درون برج دميده شود و بصورت ذرات پودري خشك مي‌شود. اين ذرات از بخش پاييني برج همراه با جريان هوا خارج شده و معمولاً به يك سيستم جداكننده تحت عنوان سيكلون منتقل مي‌شود. در اين واحد توسط اعمال نيروي سانتريفوژ هوا از بالا و ذرات پودري محصول از پايين خارج مي‌شوند. در جريان هواي خروجي از بالاي سيكلون معمولاً همراه با ذرات بسيار زير گرد و غبار محصول مي‌باشد كه با عنوان افت كمي عمليات محسوب مي‌شود. بديهي است جهت به حداقل رسانيدن اين افت كه يكي از فاكتورهاي مهم، يكنواخت نمودن قطر ذرات پودري است كه بواسطه عملكرد سيستم اتمايزر قابل تعميم مي‌باشد. بنابراين به منظور به حداقل رساندن افت كمي مي‌بايستي قطر قطرات ايجاد شده بوسيله اتمايزر افزايش يابد. از سوي ديگر مي‌دانيم كه عملكرد ويژه خشك كن پاششي و كيفيت مطلوب محصول بدليل قطرات ريزي است كه در معرض جريان هوا بسرعت خشك مي‌شود. يعني امكان انتقال حرارت بسيار سريع فراهم مي‌شود، بنابراين جهت تأمين انتقال حرارت بيشتر قطرات با قطر كمتر مطلوب مي‌باشند و بنابراين جهت طراحي اين سيستم يكي از فاكتورهاي بسيار مهم شناخت عملكرد سيستم اتمايزر و تنظيم آن بگونه‌اي كه بتواند قطرات با قطر اپتيمم به داخل برج پخش نمايد.

 

انواع سيستم اتمايزر كه در صنعت كاربرد وسيعي دارند به دو گروه اصلي تقسيم مي‌شوند:

1ـ اتمايزر نازلي

2ـ اتمايزر سانتريفوژ

اتمايزرهاي نازلي خود به دو گروه تقسيم مي‌شوند:

1ـ سيستم‌هاي نازلي تحت فشار

2ـ سيستم‌هاي نازلي دو سياله

سيستم‌هاي اتمايزر طبق اين طبقه‌بندي در صنعت استفاده مي‌شوند. در سيستم‌هاي نازلي تحت فشار  ماده غذايي تحت فشار بالا به داخل لوله‌اي پمپ مي‌شود.

  در مقطعي از اين لوله صفحه فلزي كه حفره كوچكي درون آن وجود دارد قرارداده شده. اين صفحه عملاً مسير جريان مايع را تنگ كرده و به اندازه حفره محدود مي‌كند. اين صفحه را معمولاً به نام اوري فيس مي‌خوانند و كل مجموعه را كه در آن قطر مسير جريان مايع بطور يك مرتبه كاهش مي‌يابد را به نام نازل مي‌شناسند. جريان مايع به محض عبور از حفره موجود بر روي اوري فيس به صورت قطرات ريزي شكسته شده و به درون برج پخش مي‌شود. در چنين سيستمي قطر قطرات مايع بوجود آمده به قطر حفره موجود و فشار اعمال شده بر روي مايع بستگي دارد و طبق روابط تجربي قابل محاسبه است. چنين سيستمي تنها براي مايعات زلال و رقيق نظير آب ميوه‌جات كاملاً صاف شده قابل استفاده است. چون هنوز ذرات سوسپانسيون درشت موجب گرفتگي حفره و سايش آن مي‌شود. به اين طريق در طولاني مدت قطر حفره تغيير كرده و در نتيجه قطر قطرات مايع در حد پيش‌بيني نخواهد بود. در عين حال مايعات غليظ از نظر پمپ نمودن مشكل خواهند داشت و عمل پمپاژ آنها اقتصادي نيست. برخي از مايعات غذايي تحمل فشار زياد را ندارند و در فشارهاي بالا بدليل افزايش دما تغيير ماهيت مي‌دهند. بخصوص از نظر پروتئيني كه نمونه بارز آن سفيده تخم مرغ است. بنابراين براي اين مايعات نيز سيستم نازلي تحت فشار مناسب نمي‌باشد.

اتمايزرهاي نازلي دو سياله: در اين سيستم از دو لوله تداخل يافته استفاده مي‌شود كه انتهاي لوله داخلي بطور يك مرتبه قطر كمتري داشته و جريان مايع با سرعت در حد قابل قبول بداخل لوله داخلي فرستاده مي شود. هواي فشرده در فضاي بين دو لوله دميده مي‌شود. در انتهاي لوله داخلي موقعي كه جريان مايع از بخش باريك شده لوله در حال خروج است، جريان فشرده هوا بدرون آن دميده شده و آن را به صورت قطرات ريز مي‌شكند. به اين طريق قطر قطرات تشكيل شده به قطر نازل يا قطر بخش انتهايي لوله داخلي و همچنين نسبت سرعت جريان مايع به سرعت جريان هوا بستگي دارد. در اين سيستم مشكل اعمال فشار بالا تا حدودي جبران شده اما مسئله گرفتگي حفره نازل و سائيدگي آن همچنان باقي است. بنابراين براي مايعات نسبتاً غليظ با ذرات سوسپانسيون ريز قابل استفاده است .

اتمايزر سانتريفوژ در اين نوع سيستم‌ها از ديسك‌هاي مشبكي استفاده مي‌شود كه در حال چرخش با سرعت بسيار بالا مي‌باشد. جريان مايع از بالا به سمت پايين برقرار مي‌شود و در اثر نيروي گريز از مركز كه در ناحيه دوران ديسك به آن منتقل مي‌گردد در سطح ديسك پخش شده و از درون حفره‌هاي آن بدرون برج پراكنده مي‌شود به گونه‌اي كه يك مسير چتر مانند را طي مي‌كند. در چنين سيستم‌هايي كه بيشترين نوع اتمايزرها مي‌باشند، عوامل موثر در قطر قطرات عبارتند از: سرعت جريان مايع ـ سرعت دوران ديسك ـ قطر ديسك ـ قطر منافذ موجود در روي آن.

تشكيل قطرات در اين سيستم بواسطه نيروي گريز از مركز  و همچنين حضور منافذ ريز بر روي ديسك مي‌باشد. از آنجائيكه سرعت دوران بسيار بالاست و قابل تنظيم با جريان مايع مي‌باشد مي‌توان قطر اين منافذ را در حدي انتخاب نمود كه با توجه به نوع ماده غذايي مسئله گرفتگي حفرات مطرح نباشد. يكي از نكات بسيار مهم در نحوه عملكرد اتمايزرها زاويه اسپري كردن است كه بايستي بگونه‌اي تنظيم شود كه قطرات پراكنده شده به ديواره برج كمترين برخورد را داشته باشد چون به اين ترتيب به ديواره برج چسبيده و لايه‌اي را بر روي آن تشكيل مي‌دهند كه هم صدمه حرارتي مي‌بينند و هم افت كمي سيستم محسوب مي‌شود.

دلايل حفظ كيفيت محصولات غذايي در سيستم‌هاي خشك‌كن پاششي نسبت به خشك‌كن‌هاي غلطكي: در سيستم‌هاي خشك‌كن پاششي نسبت به غلطكي شرايطي را برقرار كرده‌ايم كه بتوانيم كيفيت محصول را در حد مطلوبي حفظ نماييم. اين شرايط عبارتند از: تبديل جريان مايع به قطرات بسيار ريز كه منجر مي‌شود سطح زيادي با جريان هوا بوجود آيد. بنابراين سرعت انتقال حرارت بسيار زياد خواهد بود. زمان خشك كردن بسيار كوتاه است پس حداقل صدمه حرارتي را خواهيم داشت.

در اين نوع سيستم انتقال حرارت كنوكسيون است در حاليكه در خشك‌كن غلطكي هدايتي است. به اين مفهوم در خشك كن غلطكي درجه حرارت سطح غلطك با درجه حرارت لايه غذايي در حال خشك شدن تقريباً يكسان است و به همين دليل صدمه حرارتي زياد خواهد بود. اما در سيستم پاششي چون از هواي گرم و مرطوب استفاده مي‌كنيم، تا زماني كه قطره غذايي رطوبت قابل تبخير دارد درجه حرارت آن به درجه حرارت خشك هوا نخواهد رسيد بلكه در واقع عمليات خشك كردن در درجه حرارت مرطوب هوا انجام مي‌گيرد. بنابراين از دماي بالاي هوا، جهت تسريع انتقال رطوبت استفاده مي‌شود. اما دماي هر قطره در مدت زمان خشك نمودن در حد Twb يا درجه حرارت مرطوب هوا حفظ مي‌شود. از آنجائيكه رطوبت نسبي هوا در حد كمي است، پس اختلاف دماي خشك و مرطوب هوا نيز زياد خواهد بود و هر قطره در دماي بسيار كمتر از دماي واقعي هوا در حال خشك شدن خواهد بود و بدين ترتيب حداقل صدمه حرارتي را در اين سيستم خواهيم داشت. ارزيابي پودر توليد شده از يك سو بر مبناي ميزان صدمه ديدگي حرارتي از نقطه نظر كيفيت پروتئين، كيفيت رنگ و ارزش غذايي پودر توليد شده از نظر ويتامينها انجام مي‌گيرد و از سوي ديگر بر مبناي قابليت جذب مجدد آب توسط پودر توليدي بررسي مي‌شود. پودر توليد شده در اين سيستم عملاً بافت متخلخلي را دارد يعني از درون خلل و فرج زياد دارد. علت اين خلل و فرج سرعت بالاي تبخير رطوبت و انتقال رطوبت از بخشهاي دروني به سطح آن با سرعت بالا است كه باعث گسترش قطر قطره شده و خلل و فرج زيادي را در درون آن ايجاد مي‌كند. چنين پودري مي‌تواند به خوبي آب جذب نموده و محلول يكنواختي را توليد كند.

نكته: سيستم‌هاي خشك‌كن پاششي با جريان هواي همسو و ناهمسو هر يك كاربرد ويژه‌اي دارند. بطوريكه سيستم‌هاي همسو معمولاً براي محصولات غذايي كه حساس به حرارت هستند مورد استفاده قرار مي‌گيرند، چون بتدريج با خشك شدن قطرات غذايي و حساس‌تر شدن آنها نسبت به حرارت هوا نيز در همان مسير بواسطه تبادل حرارتي انرژي حرارتي كمتري دارند و بنابراين كمترين صدمه حرارتي به ذرات پودري حساس وارد مي‌آيند. در مورد مواد جاذب الرطوبه معمولاً سيستم‌هاي خشك كن‌ ناهمسو توصيه مي‌شود. چون اين مواد داراي دو ويژگي مي‌باشند:

1ـ درحاليكه به صورت پودر خشك هستند و قابليت جذب رطوبتي زيادي دارند. بنابراين در بخشهاي پايين برج كه قطرات خشك شده‌اند اگر از سيستم همسو استفاده شوند بواسطه بالابودن رطوبت هوا، ذرات پودري، رطوبت هوا را جذب مي‌كنند و به هم ديگر مي‌چسبند و گلوله گلوله مي‌شوند در حالي كه در سيستم ناهمسو ذرات پودري با هواي گرم با رطوبت نسبي پايين روبرو مي‌شوند و مشكل جذب رطوبت به حداقل مي‌رسد.

2ـ مواد جاذب الرطوبه، رطوبت‌هاي نهايي خود را به سختي از دست مي‌دهند. بنابراين در مراحل پاياني خشك كردن آنها، نياز به اعمال دماي زيادتري نسبت به مراحل ابتدايي آن خواهيم داشت. چنين شرايطي در سيستم ناهمسو فراهم مي‌باشد و هنگامي كه قطرات غذايي به ذرات نيمه خشك تبديل مي‌شوند با هواي گرم و تازه‌اي روبرو شده كه قدرت تبادل حرارتي زيادي دارند و قادر است رطوبت نهايي را به خوبي تبخير كند.

افزودني‌ها ونگهداری مواد غذایی

 

افزودني‌ها ونگهداری مواد غذایی

نگهدارنده‌ها Preservatives

از ميان تركيبات نگهدارنده سه اسيد آلي اسيدبنزوئيك، اسيد سوربيك و اسيد پروپيونيك مورد توجه قرار مي‌گيرند. اين 3 اسيد هر يك موارد كاربرد  و ويژگي‌هاي خاص خود را دارند ولي يك مورد مشترك بين آنها وجود دارد و آن مربوط به قابليت نگهدارندگي آنها در محيط‌هاي غذايي است. اين سه اسيد از دو طريق كه ممكن است به صورت توأم نيز بر سلول‌هاي ميكروارگانيزم‌ تأثير مي‌گذارند:

1ـ از آنجائيكه تركيبات چربي دوستي مي‌باشند پس در غشاء سلول ميكروبي جذب شده و موجب ايجاد تغييراتي صدمه زننده براي اين غشاء مي‌شوند.

2ـ از طرف ديگر به درون سلول ميكروارگانيزم نفوذ كرده و بر روي آنزيم‌هاي هدايت كننده واكنش‌هاي متابوليكي سلول، اثرات تخريبي باقي مي‌گذارند. بر مبناي اين مكانيزم و عملكرد و با توجه به آنكه غشاي سلولي نسبت به يون‌هاي مثبت و منفي اجازه نفوذ نمي‌دهد مي‌توان نتيجه گرفت، اين اسيدهاي آلي به شكل تجزيه نشده خود يعني مولكول اوليه مي‌توانند نقش نگهدارندگي داشته باشند. از سوي ديگر مي‌دانيم اين اسيدها، اين اسيدهاي ضعيفي بوده و در نتيجه يونيزاسيون يك واكنش تعادلي را ايجاد مي‌كنند. باتوجه به اين واكنش در مي‌يابيم كه PH محيط يكي از عوامل مهم تأثيرگذار بر درصد مولكول تجزيه نشده موجود در محيط خواهد بود. بطوري كه هر چقدر PH محيط بيشتر باشد يعني محيط قليايي‌تر است. بدليل كمبود غلظت يون هيدروژن در محيط واكنش به سمت جبران اين كمبود پيشرفت كرده و شدت يونش افزايش مي‌يابد. درحاليكه اگر محيط اسيدي باشد درصد مولكول تجزيه نشده در محيط زياد خواهد شد و واكنش در جهت برگشت پيشرفت مي‌كند. به همين سبب اين اسيدهاي آلي تنها در محيط‌هاي اسيدي قابليت نگهدارنگي دارند و از آنجا كه در اين محيط‌ها بخش اعظم آلودگي ميكروبي مربوط به كپك‌ها و مخمرها مي‌شود، معمولاً به عنوان ضد كپك شناخته مي‌شود. از نقطه نظر نوع اين اسيدها و محدوده كاربرد آنها و از نقطه نظر PH محيط مي‌بايستي به ثابت تجزيه شدن در واكنش‌هاي تعادلي آنها توجه نمود. تحقيقات انجام شده نشان مي‌دهد مقدار ثابت تعادلي و محدوده كاربردي آنها از نظر PH چنين تغيير مي‌كند.


PH = 5

PH = 4

PH = 3

PH = 2

Ka

 

13.4

60.7

83.9

99.3

10-5 × 6.64

اسيد بنزوئيك

42

88

99

100

10-5 × 1.4

اسيد پروپيونيك

36.6

85.4

98.3

99.8

10-5 × 1.73

اسيدسوربيك

با توجه به مقادير مي‌توان نتيجه گرفت كه هرچه ثابت تعادل براي اسيد آلي بالاتر باشد قدرت يونيزاسيون بيشتر و محدودة PH استفاده شده محدودتر مي‌شود. پس اسيد بنزوئيك تنها تا 4 = PH كارآيي خود را دارد. درحاليكه اسيدسوربيك تا 5 = PH و گاهي تا 6 = PH قابل استفاده است و اسيد پروپيونيك نيز تا 6 = PH نيز استفاده مي‌شود.

ويژگي‌هاي اسيد بنزوئيك:

اين اسيد به صورت پودر سفيد رنگي است و مي‌بايست معمولاً تا 5/99% خلوص داشته باشد. يكي از ناخالصي‌هاي خطرساز و سرطانزاي همراه با اسيدبنزوئيك، اسيد فتاليك است.

اسيد بنزوئيك از قابليت انحلال كمي برخوردار است پس از نمك‌هاي سديم آن استفاده مي‌شود مثل بنزوات سديم و موارد كاربرد آن بيشتر در ترشيجات و آبميوه‌جات است. حداكثر مجاز مصرف آن در محصولات غذايي 800 تا 1000 P.P.M مي‌باشد.

از مشتقات اين اسيد گروه ديگري از تركيبات هستند تحت عنوان پارابن‌ها. اينها استرهايي از پاراهيدروكسي‌ بنزوئيك اسيد هستند.

 تركيبات استريtيته شدن از پاراهيدروكسي بنزوئيك اسيد قابليت تجزيه كمتري دارند. بنابراين تصور مي‌شود تا PH وسيعتري قابل استفاده باشند اما به دليل ماهيت سرطانزايي و محدودشدن كاربرد اسيدبنزوئيك و مشتقات آن موارد كاربرد اين تركيبات استري نيز به ترشيجات و آبميوه‌جات محدود مي‌گردند. اما چون خاصيت نگهدارندگي بيشتري دارند مقدار مجاز مصرف آنها تا PPM 200 تعيين شده است. بويژه استرهاي پروپيلي از استرهاي اتيلي خاصيت نگهدارندگي بيشتر دارند.

ويژگي‌هاي اسيدسوربيك: اسيدسوربيك جزو اسيدهاي آلي است كه فرمول شيميايي آن به صورت زير مي‌باشد.

اين تركيب نيز مشابه به اسيد بنزوئيك قابليت انحلال كم دارد. معمولاً نمك‌هاي پتاسيم آن با قابليت انحلال بيشتر مصرف مي‌شود. كاربرد آن در انواع پنير و مربا مي‌باشد كه به عنوان ضد كپك به كار برده مي‌شود. در پنير معمولاً پوشش بسته‌بندي آن به محلول اسيد سوربيك آغشته مي‌شود و در مربا نيز از كاغذهاي آغشته به محلول اسيد سوربيك استفاده مي‌شود. اين اسيد براي جلوگيري از توليد سم، براي كپك‌ها نيز بويژه آسپرژيلوس فلاويس مؤثر است. همراه با تركيبات نيتريتي در فرآورده‌هاي گوشتي قابل استفاده مي‌باشد و در مقابل مخمرها، چون گونه‌هاي مخمري خود قادر به توليد اسيد سوربيك هستند، ميزان مجاز مصرف آن در انواع محصولات 200 تا 800 PPM مي‌باشد.

ويژگي‌هاي اسيد پروپيونيك: اين اسيد جزء بي‌ضررترين اسيدهاي آلي بوده. چون در بدن براحتي تجزيه شده و هيچ خطري را ايجاد نمي‌كنند. به همين جهت جزء GRAS Perservative شناخته مي‌شود. يعني مواد نگهدارنده‌اي كه بطور كلي سلامت محصول غذايي را به خطر نمي‌اندازد. اين اسيد در نوعي خاص از پنيرها به نام پنير سوئيس توسط پروپيوني باكتريوم توليد شده و همراه با آن گاز دي اكسيد كربن آزاد مي‌شود كه حباب‌هاي خاصي را در اين پنير ايجاد مي‌كند. از نظر كاربردي در فرآورده‌هاي نانوايي انواع كيك‌ها به عنوان ضد كپك كاربرد دارد. همچنين از بروز پديده‌اي به نام نخ نخي شدن يا راپينز جلوگيري مي‌كند چون از رشد باكتري با سيلوس سوبتيريز زير گونه مزانتوريكوس كه عامل بروز اين پديده مي‌باشد جلوگيري مي‌نمايد. مقدار مجاز مصرف آن در انواع كپك‌ها 1/0 % و در انواع پنير 2/0 تا 5/0 درصد تعيين شده است. در عين حال باتوجه به آنكه در فرآورده‌هاي نانوايي كاربرد وسيعي دارد مي‌توان دريافت كه بر مخمرها تأثير نخواهد گذاشت.

اثر تشعشع در نگهداری مواد غذایی

اثر تشعشع در نگهداری مواد غذایی

تشعشع:

به طور كلي در عمليات تشعشع، محصولات غذايي را در معرض تابش اشعه قرار مي‌دهند و به ويژه تغييراتي خاص به واسطه تابش اشعه در محصول ايجاد مي‌شود كه بعضي از اين تغييرات مطلوب بوده و باعث افزايش قابليت نگهداري محصول مي‌گردد. مهمترين اشعه‌هايي كه در صنعت غذا مورد استفاده قرار مي‌گيرند بر دو نوعند: اشعه گاما و اشعه بتا. آنچه كه مسلم است براي شناخت و تجزيه و تحليل نوع و ميزان تغييرات ايجاد شده ضروري است در درجه اول به ماهيت اين اشعه‌ها توجه بيشتري شود.

اشعه  بتا ـ يك اشعه الكتروني است. يعني از ذرات الكترون با انرژي جنبشي زيادي تركيب يافته است. براي توليد اين اشعه از شيوه‌هاي پيشرفته‌اي استفاده مي‌شود كه تحت عنوان شتاب دهنده الكتروني مشهورند. مبناي عملكرد اين سيستم‌ها لامپ اشعه كاتدي مي‌باشد يعني از يك كاتد و آندي كه در درون محفظه شيشه‌اي قرارداده شده‌اند تشكيل يافته. اين محفظه تحت خلاء و يا با فشار گازي بسيار كم قرار دارد. كاتد فلزي است كه ملتهب شده است. بنابراين در شرايط برانگيخته خود از خودش الكترون ساتع مي‌كند. الكترون‌هاي آزاد شده در درون فضاي تحت خلاء به سمت آند شتاب مي‌گيرند. ميزان انرژي جنبشي اين الكترون‌ها كه در اصل تعيين كننده ميزان انرژي تشعشعي اشعه الكترون مي‌باشد، به ميزان اختلاف پتانسيل اعمال شده در مدار بستگي خواهد داشت و به همين علت بر مبناي واحدي به نام الكترون ولت ev سنجيده مي‌شود. هر الكترون ولت انرژي معادل  ژول دارد و در واقع مقدار انرژي جنبشي هر الكترون است وقتي تحت تاثير اختلاف پتانسيل 1 ولتي شتاب بگيرد. مقدار اين انرژي جنبشي بسيار كوچك است به همين علت در محاسبه عمليات تشعشع از واحد ميليون الكترون ولت استفاده مي‌شود. باتوجه به احتمال راديواكتيو شدن ماده غذايي در عمليات تشعشع اولين محدوديتي كه در اين عمليات براي محصولات غذايي در نظر گرفته شده است مربوط به ميزان انرژي تشعشعي پرتو تابيده شده است. بر اين اساس حداكثر انرژي تشعشعي مجاز 5 ميليون الكترون ولت ev تعيين گرديده است. اشعه ديگري كه در صنعت غذا كاربرد وسيعتري دارد اشعه گاما است. اين اشعه ماهيتي از نوع انواع الكترومغناطيس دارد يعني از جنس نور مي‌باشد و از فوتون‌هاي پر انرژي تركيب يافته است. بنابراين باتوجه به مقدار طول موج بسيار كوچكي كه دارند قدرت نفوذ زيادي در محصولات غذايي خواهند داشت. اين اشعه بطور طبيعي در تجزيه‌هاي مكرر مواد راديواكتيو توليد مي‌شود ولي در صنعت معمولاً از تركيبات راديواكتيو مصنوعي كمك مي‌گيرند. اين تركيبات ايزوتوپ‌هايي از عناصر طبيعي هستند كه تحت تأثير بمباران نوتروني به صورت برانگيخته و ناپايدار در آمده‌اند. بنابراين قادرند تجزيه شده و به حالت پايدار خود نزديك شوند. ميزان تجزيه شدن يا تعداد دفعات تجزيه شدن در واحد زمان از نقطه نظر ميزان فعاليت راديواكتيو اين تركيبات مصنوعي حائز اهميت است به عبارت ديگر هرگونه ناپايدار شدن در عناصر موجب قابليت تجزيه شدن مي‌گردد. ولي هميشه به مفهوم راديواكتيو شدن نيست بلكه اگر قدرت تجزيه شدن در واحد زمان بسيار زياد باشد عنصر به عنوان عنصر رايواكتيو محسوب مي‌شود. به همين علت عناصري كه تحت تأثير بمباران نوتروني برانگيخته مي‌شوند و قدرت راديواكتيو پيدا مي‌كنند به نام راديو ايزوتوپ مي‌باشند. اين راديو ايزوتوپ‌ها قادرند در تجزيه‌هاي مكرر خود توليد اشعه گاما با ميزان انرژي تشعشعي مشخصي را بنمايند. يكي از بيشترين انواع راديوايزوتوپ‌ها كه در صنعت غذا كاربرد وسيعي دارد، راديوايزوتوپ كبالت با عدد جرمي 60 مي‌باشد.

 در اين لامپ فشار را كم و ولتاژ را بالا مي‌بريم و مي‌بينيم كه جرياني از طرف ـ كاتد به طرف آند + مي‌رود. وقتي اين اتفاق بيافتد يعني اشعه ما  است چون  منفي است .

Co (كبالت) 60 كه بدين ترتيب توليد مي‌گردد قادر است انرژي تشعشعي 2/1 تا 3/1 ميليون الكترون ولت از نوع اشعه  ساتع كند. اين عنصر را در شرايط مورد لزوم از محفظه و محل نگهداري آن خارج مي‌كنند. در مواردي كه از آن استفاده نمي‌شود جهت مهار نمودن اشعه ساتع شده خود به خودي در درون محفظه‌اي از سرب و در زير عمقي از آب نگهداري مي‌كنيم. بدين ترتيب اشعه گاما به محيط نفوذ نكرده و خطري را ايجاد نمي‌كند. در صورت نياز منبع را از محل خود خارج كرده، بسته‌هاي غذايي را بر روي نوار نقاله گرداني چيده و در معرض اشعه ساتع شده از كبالت قرار مي‌دهند. پايان اين عمليات را با توجه به ميزان دوز تشعشعي جذب شده تعيين مي‌كنند. بدين ترتيب كه با توجه به هر هدف از عمليات تشعشع حداكثر دوز تشعشعي مورد نياز به صورت استاندارد تعيين شده است و پس از آنكه مقدار اين دوز عمليات تامين شود عمليات به پايان خواهد رسيد. دوز تشعشعي جذب شده عبارتست از مقدار انرژي جذب شده را به ازاي واحد جرم ماده غذايي كه طبيعتاً بر مبناي ژول بر كيلوگرم قابل بيان است ولي واحدي كه به صورت بين‌المللي براي سنجش اين فاكتور مورد استفاده قرار مي‌گيرد گري Gray و با علامت اختصاصي Gy خوانده مي‌شود هر گري معادل يك ژول بر كيلوگرم است و در عمليات كاربرد بيشتر واحد  KGyمي‌باشد. واحد قديمي‌تري كه براي سنجش اين فاكتور مورد استفاده قرار مي‌گيرد RAD خوانده مي‌شود كه هر RAD معادل يك صدم ( 01/0 ) Gy است. براي تعيين و ارزيابي دوز تشعشعي جذب شده از شيوه دوزي‌متري استفاده مي‌شود. در اين شيوه نوارهايي از جنس مواد پليمري در قسمت‌هاي مختلف بسته قرارداده مي‌شود. اين مواد پليمري تحت تأثير تابش اشعه تجزيه شده از خود تركيبات غيراشباعي آزاد مي‌كند كه اين تركيبات غيراشباع جاذب اشعه ماوراء بنفش هستند. بنابراين با قراردادن بسته‌هايي به عنوان شاهد  و قراردادن اين شناساگرها در قسمت‌هاي مختلف بسته مي‌توان مقدار دوز تشعشعي جذب شده را در قسمت مختلف بسته تعيين نمود و طبيعتاً ميانگين آن را به عنوان معيار سنجش عمليات محاسبه نمود. با توجه به اين توضيح مقدار اشعه UV جذب شده معياري از ميزان تركيبات غيراشباع توليد شده كه در اسپكتروفتومتري UV در طول موج مشخصي قابل بررسي است. از سوي ديگر ميزان تركيبات غيراشباع مشخص كننده مقدار اشعه جذب شده در بخش‌هاي مختلف بسته توسط شناساگردها خواهد بود.

تغييرات حاصل از راديواكتيو شدن محصول:

اين تغييرات را از سه ديدگاه مورد مطالعه قرار مي‌دهيم:

1ـ احتما راديواكتيو شدن محصولات غذايي

2ـ تغييراتي بر روي سلول‌هاي ميكروبي بوجود مي‌آيد.

3ـ تغييراتي كه بر تركيبات مغذي محصول روي مي‌دهد.

احتمال راديو اكتيو شدن محصول غذايي: به طور كلي علت اصلي تغييرات بروز كرده از عمليات پرتوه‌اي به اين نكته مربوط مي‌شود كه اشعه گاما و بتا هر دو جزو اشعه‌هاي يون‌ساز محسوب مي‌شوند. به اين مفهوم كه هنگامي كه اين اشعه‌ها با اتم‌ها و مولكول‌هاي ماده غذايي برخورد مي‌كنند، تغييراتي را در حد ترازهاي الكتروني در اين اتم‌ها و مولكول‌ها ايجاد مي‌نمايد كه منجر به از دست دادن و يا جذب الكترون مي‌شود كه بدين ترتيب يون‌هاي مثبت يا منفي توليد مي‌گردد. همچنين اين اشعه‌ها قادرند بعضي از اتصالات شيميايي را شكسته و بدين ترتيب راديكال‌هاي آزاد را بوجود آورند. بنابراين مجموعه تغييراتي كه بواسطه چنين عمليات تشعشعي روي مي‌دهد همراه با آزاد شدن يون‌هاي مثبت يا منفي و راديكال‌هاي آزاد خواهد بود كه اين مجموعه تغييرات را به نام راديوليز مي‌خوانند. حال اگر ميزان انرژي تشعشعي اشعه‌هاي تابانده شده بر محصول غذايي از حد مجاز تجاوز كند، تغييرات حاصل از آن به جاي ترازهاي الكتروني مستقيماً بر هسته اتمها و مولكول‌هاي غذايي ايجاد خواهد شد و هرگونه تغيير در هسته اتم‌ها احتمال راديواكتيو شدن آنها را مطرح مي‌كند. بر همين اساس طبق مصوبه‌اي كه توسط اتحاديه مشترك FAO و WHO و آژانس بين‌المللي انرژي اتمي اعلام گرديده حداكثر دوز تشعشعي جذب شده مجاز در محصولات غذايي به منظور تامين هر هدف مورد نياز معادل 10 كيلوگري (HGy) تعيين شده است. به عبارت ديگر اهدافي كه در جهت نگهداري محصول نياز به دوز  تشعشعي بيش از اين حد مجاز داشته باشند در اصل غير مجاز شناخته شده و در صنعت غذا كاربرد نخواهد داشت.

تغييرات ناشي از تشعشع:

واكنش‌هاي راديوليز بخصوص بر روي متون‌هاي آب موجود در بافت‌هاي غذايي تأثير گذاشته و يكسري واكنش‌هاي زنجيري و پي در پي را ايجاد مي‌كند كه اين واكنش‌ها منجر به توليد پروكسيد هيدروژن و راديكال هيدروپراكسيد مي‌گردد. هر دو عامل اخير بسيار اكسيدكننده بوده و بويژه بر روي ميكروارگانيزم‌ها تأثير كشنده‌گي قوي باقي مي‌گذارد.

اثر تشعشع بر روي سلول‌هاي ميكروبي:

به طور كلي اثر تشعشع را از دو ديدگاه مورد بررسي قرار مي‌دهيم:

1ـ اثر مستقيم.

2ـ اثر غيرمستقيم.

در اثر مستقيم پرتوهاي تابيده شده بر هسته سلول ميكروبي يعتي اسيدهاي نوكلئونيك مورد توجه قرار مي‌گيرند. زيرا پرتو باعث تجزيه DNA و RNA سلول مي‌گردد. در اثر غير مستقيم، تأثير تركيبات ناشي از عمليات تشعشع و واكنش‌هاي راديوليز بر سلول‌هاي ميكروبي مطرح مي‌شود. به ويژه دو فاكتور پراكسيد هيدروژن و راديكال هيدروپراكسيد. آنچه از نظر فرآيند تشعشعي در مسير از بين بردن ميكروب‌ها در صنعت غذا اهميت دارد، ميزان مقاومت ميكروارگانيزم‌ها در مقابل تشعشع است. زيرا از نظر حداكثر اشعه جذب شده، طبق قوانين محدوديت‌هايي ذكر مي‌شود. حال اگر ميزان مقاومت ميكروارگانيزم‌هاي مختلف و عوامل موثر بر آنها مورد بررسي قرار گيرد مي‌توان شرايط مناسب براي از بين بردن هر نوع ميكرو ارگانيزم آلوده كننده محصول غذايي تامين گردد.

مهم‌ترين عوامل مؤثر بر مقاومت ميكروارگانيزم‌ها عبارتند از:

1ـ گونه ميكروب: ميكروب‌هاي گرم مثبت نسبت به ميكروب‌هاي گرم منفي مقاومت بيشتري دارند. به عنوان مثال مقدار Dvalue، اشريشياكلي كلي معادل 2/0 تا 5/0 كيلو گري تعيين شده در حاليكه Dvalue استرپتوكوكوس فگاليس معادل 8/2 كيلو گري مي‌باشد. همچنين ميكروب‌هاي اسپورزا نسبت به ميكروب‌هاي فاقد اسپور مقاومت بيشتري دارند. مثلاً گونه‌هاي سودوموناس معادل 03/0 تا 06/0 كيلو گري و كلستريديوم معادل 4/3 تا 4 كيلو گري تعيين شده. بنابراين باتوجه به اين روند مقاومت ميكروارگانيزم‌ها در مقابل تشعشع معادل مقاومت حرارتي آن سنجيده مي‌شود. درحاليكه يك مورد استثناء در اين مورد وجود دارد و آن مربوط به گونه ميكروب راديودرانس مي‌باشد. اين ميكروارگانيزم گرم مثبت بوده بنابراين كاتالاز مثبت است و قادر است عامل اكسيدكننده پراكسيدهيدروژن را تجزيه كند. پس تا حدي مي‌تواند اثر تخريبي عمليات راديوليز را كاهش دهد. از سوي ديگر نشان داده شده است اين ميكروب قادر است DNA تخريب شده خود را ترميم كند و مقاوم‌ترين ميكروارگانيزم در مقابل تشعشع شناخته شده است. بطوري كه مقدار Dvalue آن معادل 40 كيلو گري تعيين شده است.

2ـ شرايط محيطي: شرايط محيطي به اجزاي سازنده محيط غذايي مربوط مي‌شود كه مورد تشعشع قرار داده شده است. آنچه مسلم است حضور پروتئين‌ها مي‌تواند مقاومت ميكروارگانيزم‌ها را در مقابل تشعشع افزايش دهد. بطوري كه در محيط‌هاي پروتئيني نظير گوشت Dvalue ميكروب‌ها تا دو برابر افزايش مي‌يابد. همچنين حضور عوامل احياءكننده‌اي نظير اسيدآمينه سيسته‌اي و اسيدآسكوربيك يا ويتامين c مقاومت ميكروب‌ها را افزايش مي‌دهد. چرا كه اين عوامل آماده اكسيدشدن هستند. پس عوامل اكسيدكننده حاصل از واكنش‌هاي راديوليز به جاي آنكه بر سلول‌هاي ميكروبي اثر تخريبي باقي گذارند موجب اكسيدشدن اين عوامل مي‌شوند. همچنين تغييرات PH همگام با فرآيند تشعشع مي‌توانند بر مقاومت ميكروارگانيزم‌ها موثر باشد. به عبارت ديگر ميكروب‌هاي اسپورزا در PH بالاتر از 5/4 مقاومت بيشتري نسبت به يك دوز تشعشعي معين نشان مي‌دهند.

3ـ اكسيژن: از آنجايي كه اكسيژن در واكنش‌هاي راديوليز شركت داشته و موجب پيشرفت اين واكنش‌ها مي‌شود مي‌توان پيش‌بيني نمود كه حضور O2 مقاومت ميكروب‌ها را چه هوازي و چه بي‌هوازي كاهش مي‌دهد. به عبارت ديگر حضور O2 تأثير تشعشع را تقويت مي‌كند. به همين دليل در مواردي كه هدف كاهش تأثير فرآيند تشعشع باشد بخصوص بر تركيبات غذايي مي‌توان استفاده از بسته‌بندي‌هاي تحت خلاء را توصيه نمود.

4ـ حالت فيزيكي محصول غذايي: خارج نمودن آب بصورت انجماد محصول يا خشك كردن آن موجب كاهش تاثير فرآيند تشعشع مي‌گردد. بويژه عمليات انجماد باعث مي‌شود قابليت تحرك راديكال‌هاي آزاد كاهش يافته پس اثر تخريبي تشعشع كمتر مي‌شود. بهمين دليل در بعضي موارد از شيوه انجماد گوشت براي كاهش تأثير تشعشع بر تركيبات سازنده گوشت استفاده مي‌شود. اما در ارتباط با ميكروب‌ها، انجماد باعث مقاومت بيشتر آنها در مقابل تشعشع مي‌گردد و حتي در مورد  ميكروارگانيزم‌هاي حساسي مانند E.coli موجب مي‌شود كه مقدار Dvalue آن از 2/0 كيلو گري به 1 كيلو گري افزايش يابد.

تأثير تشعشع روي ماده غذايي:

1ـ كربوهيدرات‌ها: بطور كلي تشعشع باعث تجزيه كربوهيدرات‌ها و تبديل آنها به تركيبات سبك‌تر مي‌شود. نظير منوساكاريدهاي شش كربنه كه به تركيبات چهار تا 5 كربنه تبديل مي‌شوند. آنچه اهميت زيادي در صنعت غذا دارد يعني تجزيه پلي ساكاريدها، سلولز، واكتين (پكتين) به اجزاي سازنده آنها است. نشاسته موجود در سيب‌زميني و غلات تجزيه شده و توليد گلوكز مي‌كنند. در نتيجه سيب‌زميني پر تو داده شده طعم شيريني پيدا مي‌كند و نسبت به واكنش‌هاي قهوه‌اي شدن حساس‌تر مي‌گردد. اين موضوع در مورد غلاتي كه پرتو داده شده‌اند صادق است. در مورد ميوه‌جات و سبزيجات تجزيه پكتين و سلولز باعث نرم شدن بافت آنها مي‌شود. در عين حال اين عوارض نامطلوب تشعشع تنها در شرايطي روي مي‌دهد كه ميزان دوز تشعشعي جذب شده در محصول از حد مجاز تعيين شده براي هر هدف تجاوز كند. يعني اگر سيب‌زميني براي جلوگيري از جوانه‌زدن آن پرتو داده شود، حد مجاز دوز تشعشعي باتوجه به اينكه امكان تجزيه شدن نشاسته وجود دارد تعيين مي‌گردد و اگر ميوه‌جات و سبزيجات به منظور به حداقل رسانيدن تغييرات مختلف پرتو داده مي‌شوند، حد مجاز تعيين شده باتوجه به احتمال تجزيه شدن پكتين  و سلولز تعيين مي‌گردد. تحقيقات انجام شده نشان داده اگر دوز تشعشعي جذب شده از يك كيلو گري تجاوز كند اين تغييرات نامطلوب به حداقل خواهد رسيد. لازم به ذكر است كه تغيير پكتين و تجزيه آن در بعضي موارد مطلوب است بويژه در مورد افزايش بهره‌بري استخراج آب ميوه‌جات و بهبود كيفيت آنها. به همين علت حد مجاز دوز تشعشع براي اين اهداف بيشتر از يك كيلو گري تعيين مي‌گردد.

2ـ چربي‌ها: چربي‌ها نسبت به عوامل اكسيدكننده بسيار حساسند. بنابراين در نتيجه فرآيند تشعشع بيشتر از ساير تركيبات تحت تأثير قرار مي‌گيرند. دو عامل نور و اكسيژن اين تأثير نامطلوب را تشديد مي‌كند. به همين علت معمولاً به نوع بسته‌بندي محصولات چربي‌داري كه تحت فرآيند تشعشع قرارداده مي‌شوند، توجه ويژه‌اي مي‌شود و معمولاً براي گوشت قرمز، ماهي و مرغ از بسته‌بندي تحت خلاء چند لايه و مجهز به آلومينيم استفاده مي‌گردد.

3ـ پروتئين‌ها: پروتئين‌ها تحت فرآيند تشعشع تجزيه مي‌شوند. بخصوص اسيدهاي آمينه انتهايي، اسيدهاي آمينه گوگرددار و زنجيره جانبي پروتئين‌ها بيشتر تحت تأثير قرار مي‌گيرند. به همين دليل در صورتي كه دوز تشعشعي جذب شده از حدود 6 كيلو گري در محصولات گوشتي تجاوز كند مي‌تواند طعم نامطلوبي را به واسطه آزاد كردن تركيبات گوگردي  و همينطور تركيبات كربونيلي در محصولات ايجاد نمايد. معمولاً جهت كاهش تأثيرات نامطلوب فرآيند تشعشع از انجماد بافتهاي گوشتي و بسته‌بندي تحت خلاء استفاده مي‌شود.

4ـ ويتامين‌ها: از ميان ويتامين‌هاي محلول در آب ويتامين c و ويتامين B1 حساس‌ترين ويتامين‌ها نسبت به تشعشع مي‌باشند. بخصوص ويتامين‌ c در محصولاتي نظير سيب‌زمين (براي جلوگيري از جوانه‌زدن) همينطور توت فرنگي (براي افزايش shelflife) و آب ميوه‌جات نظير آب پرتقال از نظر افت ويتامين c بسيار در معرض خطر هستند. و حتي در شرايط بسيار مطلوب نيز افت نسبي ويتامين c حاصلمي‌شود.

ويتامين B1 يا تيامين در فرآورده‌هاي گوشتي مطرح است. چون اتصالات دوگانه دارد، پس مستعد براي اكسيد شدن مي‌باشد و به ميزان قابل توجهي (تا حدود 60%) در نتيجه تشعشع افت مي‌كند. شيوه انجماد و بسته‌بندي تحت خلاء جهت كاهش افت آن توصيه مي‌شود. از ميان ويتامين‌هاي محلول در چربي ويتامين A و E بسيار تحت تأثير قرار مي‌گيرند كه مشابه توضيحات گذشته شيوه‌هايي جهت كاهش تخريبي تشعشع بعمل مي‌آيد.

تأثير تشعشع بر آنزيم‌ها: فرآيند تشعشع بر روي آنزيم‌هاي مخرب غذايي به ويژه آنزيم‌هاي اكسيدكننده مثل پرواكسيداز و كاتالاز تأثير چنداني ندارد. يعني مقاومت آنزيم‌ها در مقابل تشعشع بسيار زياد بوده و حداقل Dvalue آن 50 كيلو گري ارزيابي شده. بنابراين شيوه تشعشع در جهت افزايش قابليت محصول روي آنزيم‌ها تأثيري ندارد. به همين علت توصيه مي‌شود محصول غذايي پيش از پرتودهي در حد بلانچينگ حرارت داده شود تا آنزيم‌ها غيرفعال شده و سپس در دماي بالاتر يعني دماي مربوط به بلانچينگ پرتو داده شوند. در اين دماي بالاتر فرآيند تشعشع تأثير بيشتري خواهد داشت. در عين حال عكس اين شيوه توصيه نمي‌شود چرا كه اگر ابتدا تشعشع اعمال گردد فرصت كافي براي فعاليت آنزيم‌هاي مقاوم وجود داشته و اثرات تخريبي آنها توسط حرارت دهي بعدي جبران نخواهد شد.

مقادير دوز تشعشعي مورد نياز براي اهداف گوناگون در صنعت غذا

گروه الف) كمتر از يك KGy:

1ـ جلوگيري از جوانه‌زدن: سيب‌زميني ـ پياز و سير. در اين موارد 1/0 تا 2/0 KGy براي ما مفيد است.

2ـ مبارزه با حشرات با انگلها: انبار كردن حبوبات و غلات و خشكبار  مورد استفاده قرار مي‌گيرد. دوز مجاز آن 15/0 تا 5/0 كيلو گري است.

3ـ به تأخير انداختن تغييرات در ميوه‌جات و سبزيجات جهت بهبود  و نگهداري در سردخانه 5/0 تا 1 كيلو گري.

ب) موارد دوز تشعشعي كه بالاتر از 1 كيلو گري تا 10 KGy باشد:

1ـ بهبود قابليت نگهداري محصولات فاسدشدني مثل ماهي و توت فرنگي (1 تا 3 KGy)

2ـ از بين بردن ميكروارگانيزم‌هاي مولد فساد مانند سالمونلا و شيگلا در فرآورده‌هاي گوشتي تازه و منجمد (3 تا 10 KGy).

3ـ بهبود راندمان استخراج در مورد آب ميوه‌جات (2 تا 7 كيلو گري دوز مجاز است) لازم به توضيح است كه اهداف ديگر بويژه استريليزاسيون محصول نياز به دوزهاي تشعشعي بسيار بالاتر داشته تا حدي كه از حد مجاز تجاوز مي‌كند. چون گفته شد Dvalue كلستريديوم در حدود 4 كيلو گري است، بنابراين اگر فرآيند D 12 به عنوان فرآيند استريليزاسيون مبنا در نظر گرفته شود، نياز به دوز تشعشعي در حدود 48 كيلو گري خواهد داشت كه بسيار بالاتر از حد مجاز است پس فرآيند تشعشع براي استريليزاسيون و از بين بردن آنزيم‌ها هيچگاه مورد استفاده قرار نمي‌گيرد.

کنسرو کردن مواد غذایی

 

کنسرو کردن مواد غذایی

پر كردن در بسته Filling:  پر كردن ماده اوليه در ظرف يا بسته مورد نظر يكي از مراحل مهم كنسروسازي است كه از جنبه‌هاي كمي و كيفي مورد توجه و اهميت مي باشد. لازم است ماده اوليه پر شده در بسته‌هاي مختلف يك مرحله توليد (batch) كاملاً يكنواخت باشد و بارم حرارتي آنها كاملاً حساب شده باشد. زيرا در غير اينصورت هنگام پخت و استريليزاسيون مقداري از محصول پر شده در قوطي ممكن است در اثر حرارت متلاشي شده و قسمت ديگر سفت و نپخته باقي بماند. بعلاوه حجم محصول پر شده در قوطي بايستي در حد معيني باشد. اگر قوطي‌ها بيشتر از حد پر شوند در مرحله فرآيند حرارتي موجب افزايش فشار داخل قوطي شده و افزايش فشار ممكن است بحدي برسد كه موجب باز شدن اتصالات قوطي گردد. از طرفي اگر قوطي‌ها كمتر از حد لازم پر شوند هنگام سرد كردن بخار آب موجود در فضاي خالي بالاي آنها ناگهان كندانسه شده و بعلت خلاء حاصل قوطي‌ها به داخل كج شوند كه چنانچه در محل درزها باشد به آنها آسيب رسانده موجب نشتي شدن قوطي مي‌گردد. در بيشتر موارد پر كردن در بسته شامل دو مرحله است. يكي پركردن مواد جامد يا نيمه جامد  و ديگري پر كردن مواد مايع. قسمت مايع براي جلوگيري از چسبيدن قطعات به جدار داخلي قوطي در هنگام فرآيند حرارتي اضافه مي‌شود و معمولاً از 3 نوع مختلف با توجه به فرآورده مورد نظر است:

1ـ براي فرآورده‌هاي گوشتي و ماهي قسمت مايع نوعي روغن است يا brain مخصوص.

2ـ براي فرآورده‌هاي سبزي قسمت مايع نوعي آب نمك يا brain است.

3ـ براي فرآورده‌هاي ميوه‌ها قسمت مايع نوعي شربت است كه نوع و فرمول هريك باتوجه به نوع ماده غذايي كم و بيش متفاوت است.

مجموع قطعات جامد و قسمت مايع بطور متوسط بايستي حدود 94% حجم بسته را پر كند و 6% حجم باقيمانده بايد براي جمع شدن بخار آب و تامين خلاء لازم خالي بماند.

تخليه هوا و گازها Exhusting: يكي از مراحل مهم كنسروسازي خارج كردن هوا و گازهاي موجود در بسته كنسرو قبل از انجام عمل درب‌بندي است. انجام اين عمل به دلايل زير ضروري است:

1ـ كم كردن فشار داخل قوطي كه در اثر حضور هوا و گازها در محتوي بسته ممكن است مقدار آن زياد شده و موجب آسيب مكانيكي به قوطي شود.

2ـ خارج كردن اكسيژن از محتوي قوطي كه در صورت ياقيماندن در محيط موجب تسريع اكسيداسيون محصول و زنگ‌زدگي بدنه داخلي قوطي مي‌گردد.

3ـ ايجاد خلاء نسبي پس از سرد شدن قوطي كه موجب مي‌شود انتهاي قوطي حالت كمي مقعر پيدا كرده متورم به نظر نرسيده و مشكوك به فساد قلمداد نشود. بعلاوه در مورد شيشه وجود همين خلاء موجب مي‌شود كه از شل شدن درب جلوگيري شود و راه نفوذ ميكروارگانيزم‌ها طي مراحل نگهداري بعدي مسدود بماند.

4ـ وجود خلاء در مواردي كه قوطي در مناطق حاره يا مرتفع نگهداري مي‌شود از متورم به نظر رسيدن آن جلوگيري مي‌كند.

5ـ خارج كردن هوا و گازها به حفظ ارزش غذايي محصول خصوصاً ويتامين C كمك مي‌كند. براي خارج كردن هوا و گازها از روش‌هاي مختلفي استفاده مي‌شود كه مهم‌ترين آنها عبارتند از:

الف) خارج كردن غذا با استفاده از حرارت:

1ـ حرارت دادن محتوي قوطي كمي قبل از بسته‌بندي كه موجب انبساط هوا و گازها و خروج آنها از داخل محصول مي‌شود و هواي آزاد شده در سطح قوطي هنگام درب‌بندي با بخار جايگزين مي‌شود. در اين روش حرارت عمل، موجب تسريع در عمل فرآيند حرارتي نيز مي‌شود.

2ـ حرارت دادن محصول قبل از پر كردن در قوطي Hot Filling

ب) خارج كردن هوا با استفاده از روش‌هاي مكانيكي: در اين روش مواد غذايي بصورت سرد در بسته وارد شده و توسط ماشين درب‌بندي تحت اثر خلاء قرار گرفته. هوا و گازهاي آن خارج شده در همين حالت درب‌بندي مي‌شود. اين روش بخصوص در مواردي كه انبساط گازها و هوا و خارج شدن آنها از بافت محصول توسط حرارت موجب تخريب بافت آنها مي‌شود مانند توت‌فرنگي (كه در بافت خود داراي مقادير زيادي هواست) مناسب است.

ج) خارج كردن هوا با استفاده از تزريق بخار: در اين روش همزمان با قرار گرفتن درب قوطي روي بدنه مقداري بخار آب به داخل محصول محتوي آن تزريق مي‌شود كه موجب خارج شدن هوا و گازها مي‌گردد و درون قوطي خلاء ايجاد مي‌شود. اين روش در مواردي كه محصول در داخل شربت يا آب نمك بسته‌بندي مي‌شود مناسب مي‌باشد.

درب بندي قوطي‌هاي كنسرو Seaming: در ابتداي پيدايش صنعت كنسروسازي عمل درب‌بندي بوسيله لحيم‌كاري درزها انجام مي‌گرفت. اين روش ابتدايي بعدها با روش درب بندي ساده و سرانجام روش درب‌بندي مضاعف Double Seaming به شكل امروزي جايگزين گرديد. درب‌بندي يكي از مهم‌ترين مراحل كنسروسازي است و چنانچه به نحو صحيح انجام نگيرد اثرات بسيار نامطلوبي بر روي كيفيت محصول خواهد داشت. عمل درب‌بندي قوطيهاي كنسرو در دستگاه مخصوص به اسامي والس و فارس و سمير Seamer ناميده مي‌شود كه بصورت دستي، نيمه اتوماتيك و تمام اتوماتيك كار مي‌كند، انجام مي‌گيرد.

فاكتورهاي زيادي در كيفيت يك درب‌بندي صحيح دخالت دارند و اين عمل در دو مرحله انجام مي‌گيرد. در مرحله اول در اثر فشار قرقره‌هاي مرحله اول ماشين درب‌بندي قلاب‌هاي بدنه وسر شكل گرفته و قلاب، سرقلاب بدنه را مي‌پوشاند در مرحله دوم قرقره هاي مرحله اول كنار رفته و قرقره‌هاي مرحله دوم وارد عمل شده و قلاب‌هاي در هم فرو رفته را تحت فشار قرار مي‌دهند و قلاب‌ها روي همديگر قرار مي‌گيرند.

عوامل مؤثر در درب‌بندي:

درب‌بندي تابع عوامل زيادي است كه مهم‌ترين آنها هنگام انجام عمل و پس از آن فهرست وار عبارتند از:

الف) عوامل اصلي شامل فرم لبه انتهايي درب و بدنه از نظر اندازه، طول، شعاع، ارتفاع، نوع و ضخامت درجه سختي ورق حلب، مقدار و نوع كامپاند و تنظيم صحيح دستگاه درب بندي كه در تشكيل صحيح درزها مؤثرند.

ب) عوامل غير فرآيندهاي مختلف مانند ميزان پر يا خالي بودن قوطي، درجه حرارت فرآيند، ميزان فشار اتوكلاو و نحوه سرد كردن قوطي‌ها كه در آسيب‌هاي بعدي درزبندي مؤثرند.

پ) عوامل پس از فرآيند مانند ضربات وارده به قوطي طي حمل و نقل و نگهداري در شرايط نامساعد جوي.

فرآيند حرارتي كنسروها: به دو منظور صورت مي‌گيرد:

1ـ پخت محصول:

براي پخت فرآورده‌هاي مختلف باتوجه به مقاومت آنها در مقابل حرارت از دو روش زير استفاده مي‌شود.

الف) حرارت دادن و پختن محصول قبل از بسته‌بندي: در اين مورد محصول خارج از بسته تا حدي حرارت داده مي‌شود كه پس از پر كردن در قوطي و حرارت استريليزاسيون پخت آن كامل گردد. از حرارت دادن بيش از حد محصول در اين مورد بايستي جلوگيري شود. زيرا اثرات سوئي بر روي ارزش غذايي محصول داشته و موجب اتلاف انرژي نيز مي‌گردد. براي پخت محصول معمولاً از ديگ‌هاي دوجداره مخصوص استفاده مي‌شود كه بخار آب بين دو جداره در جريان بوده و حرارت خود را به محصول منتقل مي‌كنند. براي تسريع عمل ديگ‌هاي پخت مجهز به همزن مي‌باشند.

ب) حرارت دادن و پختن محصول در داخل بسته: در اين صورت محصول بسته‌بندي شده و زمان پخت آن براساس درجه حرارت و زمان استريليزاسيون محاسبه مي‌گردد. چنانچه محصول در زمان و درجه حرارت استريليزاسيون به حد كافي پخته شود نيازي به حرارت اضافي نخواهد بود. در غير اينصورت لازم است علاوه بر زمان و درجه حرارت استريليزاسيون محصول براي مدت بيشتري حرارت داده شود. اين روش معمولاً در مواردي مورد استفاده قرار مي‌گيرد كه زمان و درجه حرارت پخت و استريليزاسيون اختلاف چنداني ندارد. حرارت دادن مواد غذايي در داخل بسته به منظور پخت بدليل كند بودن انتقال حرارت كمتر مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

2ـ حرارت دادن به منظور استريليزاسيون محصول: قوطي‌هاي كنسرو پس از توليد لازم است براي مدت‌هاي طولاني قابل نگهداري باشند براي اين منظور بايستي عاري از عوامل موثر در فساد و من‌الجمله ميكروارگانيزم‌ها باشند و حرارت استريليزاسيون بايستي تا حدي باشد كه مقاوم‌ترين ميكروارگانيزم‌هاي احتمالي موجود در محتواي قوطي‌ها را نابود سازد. مجموعه زمان و درجه حرارت در استريليزاسيون را بارم استريليزاسيون مي‌گويند كه در كنسروسازي معمولاً براساس مقاومت حرارتي اسپور كلستريدوم بوتولينيم (لنيم) محاسبه مي‌گردد. اما به طور كلي زمان و درجه حرارت پخت و استريليزاسيون در مورد هر محصول و هر نوع بسته لازم است جداگانه مورد محاسبه قرار گيرد. نحوه عمل به اين ترتيب است كه در نقطه سرد تعدادي از قوطي‌هاي كنسرو مورد آزمايش، ترموكوپل مناسب تعبيه نمود و آنها را همراه با ساير قوطي‌ها در نقاط مختلف اتوكلاوهاي مخصوص استريليزاسيون قوطي‌ها قرار داد. از شروع عمل تا رسيدن محصول به درجه حرارت استريليزاسيون را Come up time گويند كه اين زمان بايستي به زمان لازم براي از بين رفتن اسپورها در حرارت ثابت استريليزاسيون اضافه شود.

دستگاه‌ها و روش‌هاي حرارت دادن كنسروها:

1ـ پاستوريزاتور: از اين دستگاهها براي سالم سازي غذاهاي اسيدي مانند سس و ترشي‌جات كه نياز به استريليزاسيون در حرارت  سانتي‌گراد ندارند و فرآورده‌هاي گوشتي كه بطور كامل استريل نمي‌شوند و زمان نگهداري محدود دارند، استفاده مي‌شود. اين دستگاهها به اشكال مختلف ساخته شده‌اند كه تانك‌هاي فولادي و اتوكلاوهاي عمودي از آن جمله‌اند. قوطي‌ها يا شيشه‌هاي محتوي محصول درون سبدهاي مخصوص قرار گرفته وارد حمام آب گرم شده و پس از طي زمان لازم خارج مي‌شوند. عمل سرد كردن را مي‌توان در داخل همين دستگاهها با جايگزين كردن آب سرد با آب گرم انجام داد. اين دستگاهها به شكل پيوسته يا غيرپيوسته مورد استفاده مي‌باشند كه در روش پيوسته طول تانك حدود 30 متر و عرض آن 4 متر مي‌باشد و عمق آن يك متر است و در اين صورت با تنظيم سرعت حركت قوطي‌ها مي‌توان زمان و درجه حرارت براي پاستوريزاسيون را تنظيم نمود. در نوع ديگر اين دستگاهها آب گرم روي قوطي‌ها يا شيشه‌ها پاشيده مي‌شود و يا بسته‌ها در معرض آب گرم قرار مي‌گيرند.

در اين روش كه بيشتر بصورت پيوسته مي‌باشد كه سيستم نقاله قوطي‌ها يا بطري‌ها را حمل مي‌كند و در قسمتي از سيستم در معرض آب داغ يا بخار داغ قرار مي‌دهند. به منظور صرفه‌جويي در انرژي معمولاً قوطي‌ها يا شيشه‌هاي محتوي محصول ابتدا وارد آب مرحله سردكردن محصول پس از پاستوريزاسيون شده و ابتدا تا حدي گرم مي‌شود كه اين امر خصوصاً در مورد شيشه‌ها حائز اهميت است و از وارد شدن شك حرارتي و در نتيجه شكسته شدن آنها جلوگيري مي‌شود كه معمولاً در صورتي كه اختلاف درجه حرارت شيشه و محتوي آن با آب يا بخار آب بيش از 35 درجه باشد احتمال شكسته شدن شيشه وجود دارد.

2ـ ريتورت‌ها Retorts: اين دستگاه از سال 1876 به صنايع كنسرو معرفي شده و مورد استفاده قرار گرفت كه دو دسته از آنها بيشتر در صنايع كنسرو متداول است كه در گذشته بيشترين روش‌ها براي پخت و استريليزاسيون بوده كه هنوز هم در كشورهاي در حال توسعه وجود دارد.

دسته اول ريتورت‌ها با بستر ساكن Still Retorts: از اين دسته بيشتر براي استريليزاسيون مواد غذايي جامد كه در داخل قوطي فاقد حركت هستند استفاده مي‌شود اما براي ساير موارد هم قابل استفاده است. براي كاربرد آنها جهت موارد اول درجات حرارت بالاتر از  سانتي‌گراد كمتر مورد استفاده قرار مي‌گيرد زيرا داغ شدن زياد از حد جدار قوطي باعث مي‌شود كه مواد غذايي بخصوص مواد غذايي جامد به جدار قوطي بچسبد. در اين روش نقطه سرد قوطي خيلي دير به حرارت استريليزاسيون مي‌رسد. زيرا هدايت حرارت بايستي از طريق هوا با جسم جامد صورت گيرد كه در مقايسه با مايعات كندتر است. بنابراين زمان استريليزاسيون نسبتاً طولاني است. ريتورت‌هاي اين گروه ممكن بصورت افقي يا عمودي باشند.

معايب اين گروه:

الف) راندمان كار آنها كم مي‌باشد و همزمان لازم است از تعداد زيادي از آنها استفاده شود.

ب) احتمال اشتباه شدن و مخلوط شدن قوطي‌هاي فرآيند شده و نشده وجود دارد.

پ) مصرف بخار آب در آنها به مراتب بيشتر از روش پيوسته است.

ت) مصرف آب نيز در اين روش بسيار بالا است.

ريتورت‌ها با بستر متحرك: از سال 1950 مورد استفاده قرار گرفت. در اين دسته محتواي قوطي‌هاي در حال حرارت ديدن حركت مي‌كنند  و در نتيجه عمل نفوذ و هدايت حرارتي بداخل محصول بهتر و سريعتر انجام مي‌گيرد. استريليزاسيون در زمان كوتاه‌تري صورت گرفته و اثرات تخريبي حرارت در محصول كمتر است. فضاي خالي بالاي قوطي به حركت چرخشي و جابجايي محصول در قوطي كمك مي‌كند.

هيدروژن يا استريل كنندة هيدرواستاتيكي از سال 1966 براي استريليزاسيون كنسروها مورد استفاده قرار گرفت و نوعي روش استريليزاسيون پيوسته و بهترين نوع شناخته شده آنهاست. دستگاه از طرحي W شكل تشكيل شده و داراي ستون مرتفعي از آب به ارتفاع حدود 12 متر است كه فشاري معادل 15 psi بر پايه خود وارد مي‌كند و در اين صورت اگر از بخار استفاده شود در اثر اين فشار درجه حرارت آن به حدود  خواهد رسيد و بنابراين با تنظيم زمان تماس محصول با حرارت و فشار مناسب مي‌توان عمل استريليزاسيون را انجام داد. اما حداكثر درجه حرارت استريليزاسيون در اين روش  مي‌باشد. قوطي‌هاي پر شده توسط نقاله مخصوص از يك بازوي دستگاه كه محتوي آب داغ است وارد شده مرحله گرم شدن اوليه را تا رسيدن به درجه حرارت استريليزاسيون طي مي‌كند. بعد وارد اتاقك بخار در قسمت وسط دستگاه شده و ضمن حركت از پايين به بالا و بالعكس مدت معيني را در درجه حرارت استريليزاسيون طي مي‌كند. سپس وارد بازوي ديگر شده مرحله سردشدن اوليه را گذرانده و بتدريج سرد مي‌شود و در انتها از حوضچه آب گذشته و تا حد لازم يعني حدود  سرد مي‌شود و از آنجا وارد اتاق برچسب‌زني و انبار نگهداري مي‌شود. سيستم هيدروژن از نظر اقتصادي كاملاً مقرون به صرفه بوده و كاربرد آن تا حدود 50% در هزينه بخار و 70% در هزينه آب موجب صرفه‌جويي مي‌شود. بطور پيوسته كار مي‌كند و ظرفيت توليد مقادير بسيار زيادي از محصول را داراست.

استريليزاسيون بوسيله هواي داغ در فشار اتمسفر: در اين روش كه اولين بار در سوئد براي استريليزاسيون كنسرو شير بكار گرفته شد ابتدا شير قبل از بسته‌بندي مرحله گرم كردن مقدماتي را گذرانده سپس در قوطي بسته‌بندي شده با سرعت حدود  وارد اتاقك هواي داغ حدود  و با جريان ملايم مي‌گردد و در آنجا بعلت قرار گرفتن در معرض هواي داغ استريل مي‌شود. زمان استريليزاسيون در اين روش حدود 15 دقيقه است كه پس از آن قوطي‌ها سرد مي‌شوند. ظرفيت اين روش محدود بوده و در سيستم‌هاي جاري ظرفيت آن تنها به حدود 3200 قوطي در ساعت است.

استريليزاسيون خارج از بسته Aseptic Canning: محدوديت‌ قوطي‌هاي فلزي از يك طرف و حساسيت پاره‌اي از مواد غذايي در مقابل اثرات تخريبي حرارت بر روي آنها موجب شده كه روشهاي حرارتي زمان كوتاه در درجه حرارت بالاتر باشند كه روز به روز طرفداران بيشتري در صنايع غذايي پيدا مي‌كند كه حتي مي‌توان با پيشرفتهاي زيادي كه انجام گرفته زمان استريليزاسيون را به ثانيه و حتي به اعشار ثانيه رساند. در اين روشها ابتدا مواد آماده شده جهت توليد كنسرو خارج از بسته با دستگاه‌هاي تبادل حرارتي Heat exchanger تا حد درجه حرارت استريليزاسيون حرارت داده شده سپس در محوطه استريل به طريق استريل در بسته‌بندي استريل پر شده و آماده عرضه به بازار مي‌شود. براي ايجاد شرايط Aseptic هواي فشرده استريل وارد محفظه مي‌شود. به اين ترتيب زمان لازم براي نفوذ حرارت به داخل بسته‌ها و از آنجا به نقطه سرد قوطي حذف شده و در نتيجه زمان استريليزاسيون به مقدار زيادي كاهش مي‌يابد و كيفيت محصول تا حد زيادي محفوظ باقي مي‌ماند. به طور كلي مزاياي اين روش عبارتند از:

1ـ كاهش زمان استريليزاسيون و در نتيجه حفظ كيفيت محصول و صرفه‌جويي در مصرف انرژي.

2ـ عدم وابستگي به قوطي‌هاي فلزي و امكان استفاده از بسته‌هاي پلاستيكي و حتي نايلوني.

3ـ امكان استفاده از بسته‌هاي بسيار بزرگتر براي مصرف در مراكز تغذيه گروهي.

4ـ امكان استفاده از بسته‌هاي برگشت‌پذير و در نتيجه حجم زباله‌ها كم مي‌شود و كاهش آلودگي محيط‌زيست.

5ـ حذف قسمت عمده‌اي از هزينه‌هاي بسته‌بندي.

تعيين زمان ماندگاري كنسروها: Shelf life:  زمان نگهداري فرآورده‌هاي مختلف كنسروي با توجه به تركيب آنها و شرايط نگهداري تفاوت دارد. به همين جهت تعيين مدت زماني كه طي آن تغييرات نامطلوب در محصول ايجاد نمي‌شود از ديدگاه  مصرف كننده و توليدكننده حائز اهميت زيادي است. براي اين منظور لازم است بلافاصله پس از توليد هر محصولي كه براي بار اول توليد مي‌شود نمونه‌هايي از آن را انتخاب كرده و در شرايط مختلف دما و رطوبت قرار داده و در زمان‌هاي معين از نمونه‌هاي انتخاب شده نمونه‌هاي كوچكتري برداشته و مورد آزمايشهاي لازم قرار دهيم. مهمترين اين آزمايشها عبارتند از: آزمايش رنگ، بافت، طعم، مزه، بو، تغييرات فيزيكي، مقدار يون‌هاي فلزي، تغييرات جدار داخلي قوطي. اين آزمايشها بايستي حداقل براي مدت 3 سال در فواصل زماني معين انجام گيرد تا بتوان از نتايج حاصل از آنها دربارة زمان قابليت نگهداري محصول قضاوت كرد.

قوطي‌هاي فلزي: هر قوطي فلزي از سه قسمت بدنه، سر و ته تشكيل شده است. سر و ته قوطي بصورت درب‌بندي مضاعف بسته مي‌شود. يك طرف آن معمولاً توسط سازنده قوطي بسته مي‌شود كه ته مي‌گويند و طرف ديگر آن در كارخانه توليد ماده غذايي و پس از پر كردن قوطي بسته مي‌شود. شمش يا حلب ورق قوطي‌هاي كنسرو از جنس فولاد نرم با فرمول مخصوص و ضخامت حدود 1/0 تا 25/1 ميلي‌متر مي‌باشد.

قلع‌زني يا اندود قلع: تا قبل از جنگ جهاني دوم قلع‌زني به روش گرم يا فرو كردن ورق در قلع مذاب صورت مي‌گرفت. در اين روش مقدار زيادي قلع لازم است. با وجود اين هنوز در موارد خاصي كه ضخامت قلع بايستي در دو طرف يكسان باشد. از اين روش استفاده مي‌شود كه ابتدا چربي سطح حلب ورق با اسيد سولفوريك يا اسيد كلريدريك گرفته مي‌شود و وارد ظرف استوانه‌اي شكل مي‌گردد و سطح آن ابتدا با كلريد روي و سپس با قلع مذاب در تماس قرار مي‌گيرد و پس از آن با قشري از روغن پالم آغشته مي‌گردد كه از اكسيداسيون قلع گرم جلوگيري شود. باتوجه به محدوديت قلع در دنيا امروزه به جاي اين روش از روش‌هاي الكتروليتيكي استفاده مي‌شود كه در آن مي‌توان يك يا دو طرف سطح حلب را با مقدار دلخواه قلع اندود نمود.

لاك قوطي: لاك در قوطي‌هاي كنسرو‌ بايستي داراي شرايط زير باشد:

مقاوم به حرارت تا حدود  سانتي‌گراد به مدت دو ساعت.

مقاوم به اسيدها و بازها.

قدرت چسبندگي كافي.

مقاومت مكانيكي كافي.

بدون بو.

عاري از تركيبات سمي و مضر.

براي ميوه هاي اسيدي بي‌رنگ مانند هلو، گلابي، آناناس و غيره كه نياز به حضور قلع در قوطي دارند از قوطي با پوشش قلع استفاده مي‌شود. سر و كف اين قوطي‌ها ممكن است لاك‌دار باشند. اما قوطي‌هاي كنسرو قلع اندود براي بسته‌بندي پاره‌اي از مواد غذايي مناسب نيستند. زيرا ممكن است موجب تغييرات نامطلوبي در رنگ و طعم محصول بشود. بنابراين روي پوشش قلع يك لايه لاك از جنس رزين‌هاي:

رزين روغني، آلكيد رزين، وينيل سنتزي، اوگانوسول، وينيل آلكيد، فنوليك، اپوكسي فنوليك، اپوكسي آمين، استرو آكريليك، پوشش داده مي‌شود.

براي ابن منظور با استفاده از استوانه‌هايي كه سطح خارجي آنها با لاك مورد نظر آغشته مي‌شود و عبور ورق از بين آنها لاك روي سطح حلب ورق قرار مي‌گيرد. سپس حلب ورق لاك خورده در كوره قرار مي‌گيرد تا لاك پخته شده و حلال آن جدا شود.

در مورد ميوه‌هاي رنگي كه داراي آنتوسيانيد هستند مثل گيلاس، توت فرنگي، آلو قرمز و غيره از قوطي‌هايي كه سطح آنها از لاك پوشيده شده استفاده مي‌شود چون در غير اينصورت در اثر تماس قلع يا آهن با آب اين ميوه‌ها سبب بي‌رنگي آنها مي‌گردد. تجربه نشان داده است كه حتي دو قسمت در ميليون آهن در يك قوطي كنسرو توت فرنگي كافي است تا رنگ آنرا زايل كند. وجود منافذ ريز لاك نخورده در سطح قوطي موجب تماس بين آب و يا عصاره ميوه با قلع و آهن شده و به تدريج سبب جدا شدن لاك مي‌شود. براي مقابله با اين وضع بهتر است از دو پوشش لاك استفاده شود. به علاوه با استفاده از 2 پوشش لاك مي‌توان علاوه بر كمپوت ميوه‌هاي اسيدي براي بسته‌بندي ترشي‌ها خيار شور ـ خيار ترشي هم از قوطي فلزي استفاده نمود.

در مورد فرآورده‌هاي گوشتي لاك مناسب با توجه به وجود گوگرد در اسيدهاي آمينه گوگردي پروتئين در گوشت انتخاب مي‌شود. براي مواد گوشتي بدون مايع (روغن يا سس مايع) مانند گوشت چرخكرده و گوشت قطعه قطعه شده جهت جلوگيري از سياه شدن جدار داخلي قوطي در اثر گوگرد از لاك با رزين فنوليك و يا لاك توأم با اپوكسي فنوليك استفاده مي‌شود كه داراي اكسيد روي مي‌باشد. اين ماده با گوگرد تركيب شده تبديل به سولفور روي مي‌شود كه بي‌رنگ بوده و به علاوه در مقابل پلي فسفات‌ها و تركيبات مواد افزودني نيز مقاوم تر است.

با افزودن آلومينيم به لاك مي‌توان از سياه شدن جدار قوطي جلوگيري نمود. زيرا اين ماده نيز سولفور قلع را پوشانده مانع ديده شدن آن مي‌شود.

در قوطي‌هاي محتوي مواد گوشتي توأم با مايع مثل نخود ـ لوبيا ـ ماهي و انواع سوپ هنگام استريليزاسيون تركيبات گوگرددار به سطح آمده و هنگام باز نمودن قوطي بوي نامطبوع به مشام مي‌رسد. براي جلوگيري از اين نقيصه مي‌توان از لاك‌ها ائورزين كه حاوي اكسيد روي هستند استفاده نمود. اين نوع لاك موجب مي‌شود كه گوگرد با اكسيد روي تركيب شده و رسوب سفيد رنگي حاصل شود. لازم به ذكر است كه مواد اسيدي نبايسي با اكسيد روي در تماس باشند چون از تركيب آنها با روي، استات روي حاصل مي‌شود كه مضر است. همچنين از لاك‌هايي كه محتوي اكسيد روي هستند نبايد براي قوطي‌هايي كه داراي قطعات گوشت جامد هستند استفاده شود چون در اين حالت قطعات گوشت به لاك چسبيده و تغييرات نامطلوبي را موجب مي‌شود.

كنترل كيفي و بازرسي ظاهري قوطي: براي بازرسي ظاهري قوطي‌ها لازم است ابتدا برچسب كاغذي قوطي را جدا نموده تا بدنه قوطي و درزهاي آن كاملاً آشكار شود. سپس قوطي بدون برچسب را بايستي مورد معاينه قرارداد و به جستجوي معايب زير پرداخت.

1ـ زنگ‌زدگي: Rust: در اين حالت چنانچه پس از زدودن زنگ از سطح قوطي سوراخ ظاهر شود، در اين صورت احتمال فساد محتوي قوطي زياد است. اما چنانچه زنگ‌زدگي زياد باشد اما هنوز موجب باز شدن حفرات نشده باشد لازم است محتوي قوطي هر چه زودتر به مصرف برسد زيرا به زودي ممكن است قوطي‌ها نشتي يافته و فاسد شوند. لازم به تذكر است كه قوطي‌هاي مورد نظر براي عرضه در مناطق مرطوب با نگهداري طولاني مدت بايد يا دو طرفه قلع اندود شوند و يا سطح خارجي آنها با يك لايه لاك مقاوم شود. خصوصاً در مواردي كه محتوي داخل قوطي‌ خشك باشد. بايد توجه داشت كه زنگ‌زدگي در زير برچسب زيادتر است زيرا در اثر مرطوب شدن كاغذ برچسب و جاذب رطوبت بودن مواد محتوي چسب، زنگ‌زدگي اتفاق مي‌افتد كه با رنگ كردن كاغذ برچسب مي‌توان به وضوح بيشتر زنگ‌زدگي را مشاهده نمود.

2ـ تورم قوطي: Swell: حالتي است كه سر يا كف برآمده و تورم پيدا مي‌كند. تورم در قوطي‌ها در اثر يكي از عوامل زير است:

a ـ وجود ميكروب‌ها در قوطي و رشد و نمو آنها كه چنانچه منجر به توليد گاز شود، قوطي متورم مي‌شود كه اين نوع متورم را تورم بيولوژيك مي‌گويند.

bـ انجام فعل و انفعالات شيميايي بين آهن جدار قوطي با اسيدهاي آلي و اسيد فسفريك كه در اين حالت مقداري گاز هيدروژن ايجاد شده و منجر به تورم مي‌شود كه اين تورم را تورم هيدروژني يا تورم شيميايي مي‌گويند.

cـ افزايش فشار عمومي بر اثر يخ‌زدگي محتواي قوطي كه در اين حالت آنرا تورم سرد مي‌گويند.

dـ وجود گاز يا هوا در داخل سلول‌هاي گياهي و محتواي قوطي يا هواي محبوس شده در فضاي خالي قوطي كه در اثر عمل Exhust خارج نشده باشد.

eـ تغييرات جوي محل توليد و مصرف. مثلاً چنانچه محصول در كنار دريا يا مناطق پست توليد شده و به مناطق مرتفع انتقال يابد در اين حالت در اثر فشار كم هوا در ارتفاعات، قوطي به صورت متورم به نظر مي‌رسد (كنسرو كوهنوردان).

fـ عدم وجود يا كم بودن مقدار فضاي بالاي قوطي  و به عبارت ديگر پر بودن بيش از حد قوطي كه طي فرآيند حرارتي موجب تورم قوطي مي‌شود و ممكن است پس از سرد كردن قوطي تورم به حالت عادي بر نگردد. در هر حال تورم قوطي از هر نوع كه باشد داراي يكي از حالات زير است:

الف ـ Hard Swell يا تورم عمومي قوطي كه با فشار هم به حال اول بر نمي‌گردد و گاهي ممكن است منجر به انفجار قوطي شود. اين نوع تورم بيشتر در اثر رشد كلستريدوم و ايجاد H2 و Co2 و توليد هيدروژن سولفوره و بوي بد اتفاق ‌افتد.

ب ـ Swell Swell كه در آن دو طرف قوطي برآمده است و با فشار به طور كامل به حالت اول بر نمي‌گردد.

ج ـ Soft Swell كه با فشار به حالت عادي بر مي‌گردد اما پس از رفع فشار دوباره به حالت اول برگشته و متورم به نظر مي‌رسد.

دـ Springer عبارتست از تورم يك طرف سر و يا كف كه با وارد كردن فشار تورم به طرف ديگر منتقل مي‌شود.

ت ـ Flipper كه تورم يك طرفه قوطي است كه با ضربه سريع به حالت اول بر مي‌گردد. گاهي در اين حالت قوطي ظاهراً سالم به نظر مي‌رسد زيرا هنوز مقدار گاز ايجاد شده خلاء را خنثي نكرده است.

3ـ Panelling

10ـ اندازه‌گيري ميزان فشار يا خلاء قوطي

4ـ Peaking

11ـ پس از باز كردن قوطي

5ـ Bucking

12ـ تغييرات زنگ‌زدگي قوطي

6ـ Lip , Vee , Droop

13ـ Stack Burning

7ـ Wrinkle

14ـ تغيير رنگ Discoloration

8ـ نشت Leakage

15ـ رسوبات كريستال مانند

9ـ كنسرو كوهنوردان

16ـ آزمايش شيميايي قوطي كنسرو

4ـ Paneling: حالتي كه در آن بدنه قوطي در اثر تغييرات فشار داخل و خارج بطرف داخل شيب دار شود كه اگر شيب در قسمت درز بدنه باشد موجب باز شدن درز و نفوذ عوامل فساد به داخل قوطي مي‌گردد. چنانچه تورفتگي در محل برچسب باشد موجب خالي شدن پشت برچسب و در نتيجه پارگي آن مي‌شود. اين نقيصه بيشتر در قوطي‌هاي بزرگ ظاهر مي‌شود كه در آنها خلاء نسبتاً بالايي وجود داشته باشد. چون پس از رفع فشار اتوكلاو و سرد شدن محتواي قوطي خصوصاً اگر اين كار بسرعت انجام گيرد در اثر كم شدن فشار داخل قوطي، بدنه آن بداخل خم مي‌شود.

4ـ Peaking: اين نقيصه روي درب ظاهر مي‌شود و مربوط به تغييرات فشار است و در ضعيف ترين نقطه درب ظاهر مي‌شود و مربوط به تغيير فشار بوده و در اثر كاهش سريع فشار بخار اتفاق مي‌افتد. در اثر اين عمل فشار داخل قوطي كه در اثر حرارت افزايش يافته بالا مي‌ماند و موجب متورم باقي ماندن درب مي‌شود و گاهي به همان حال باقي مانده و پس از سرد شدن به حالت اول برنگشته و قسمتي از درب قوطي باد كرده به نظر مي‌رسد اما با فشار به حال اول بر مي‌گردد. با وجود اين امكان نشتي شدن قوطي در اثر اين حالت وجود دارد.

5ـ Bucking: در اين حالت شكل طبيعي قوطي از دست رفته و كج مي‌شود. اين حالت ممكن است در اثر پر بودن بيش از حد، فشار زياد ناشي از عوامل مختلف، عدم كفايت فرآيند حرارتي و در نتيجه فساد وارد شدن ضربات فيزيكي به قوطي و يا كمي مقدار محتوي قوطي اتفاق افتد.

6ـ Lip , Vee , Droop: در اثر نقص در ماشين درب‌بندي و افزايش فشار قرقره‌ها و يا بالابودن مقدار لحيم درزبندي، روي انتهاي بدنه قوطي امواج منفرد به شكل V و يا يك انحناي نسبتاً عميقي ظاهر مي‌شود كه نبايستي بيش از 20% دور قوطي باشد.

7ـ Wrinkle: گاهي در اثر نقص در ماشين درب بندي پس از ختم اين عمل در قلاب سر يا بدنه امواج تناوبي شكل ظاهر شود كه ممكن است قسمتي يا تمام طول آنرا در برگيرد كه آنرا Wrinkle مي‌نامند. در سيستم امريكايي برحسب شدت و ضعف اين نقيصه آنرا به ده قسمت تقسيم مي‌كنند. در درب‌بندي سالم ميزان wrinkle صفر و در درب بندي كه تماماً مواج است ميزان wrinkle = 10 مي‌باشد اين ارقام را برحسب درصد قلاب كه دچار نقص شده نيز نمايش مي‌دهند.

8ـ نشت قوطي Leakage: به هر يك از دلايل مربوط يا آزمايشات نشت‌يابي چنانچه در بدنه يا درزهاي قوطي منافذي وجود داشته باشد كه هنوز نشتي نشده و ميكروب به داخل آن راه نيافته باشد، اين حالت را Breather مي‌نامند. براي تعيين اين نقيضه با ابزارهاي مخصوص مانند تلمبه دستي روي سر يا كف قوطي را حفره ايجاد مي‌نمايند و مقداري هوا در آن مي‌دمند سپس قوطي را داخل آب قرار مي‌دهند. چنانچه در بدنه و درزهاي قوطي منفذي وجود داشته باشد، مايع محتوي قوطي يا هوا از آن خارج مي‌شود كه كاملاً مشخص خواهد بود. دو نوع ابزار براي انجام اين كار وجود دارد كه عبارتند از: الف) تلمبه دستي ـ ب) تلمبه نيمه اتوماتيك.

9ـ كنسرو كوهنوردان: باتوجه به اينكه در ارتفاعات فشار هوا كم مي‌باشد از ميزان خلاء داخل قوطي كاسته مي‌شود و ممكن است قوطي سالم باد كرده به نظر برسد.

10ـ اندازه‌گيري ميزان فشار يا خلاء قوطي: قبل از بازكردن قوطي بايستي ميزان فشار يا خلاء داخل آن اندازه‌گيري شود كه اين كار با دستگاه مانووكيومتر انجام مي‌گيرد كه همزمان مي‌تواند فشار خلاء داخل قوطي را اندازه‌گيري نمايد. پس از طي مراحل فوق بايستي قوطي را بازكرده و مراحل بازرسي را بشرح ذيل ادامه داد.

11ـ پس از بازكردن قوطي ممكن است مشاهده شود كه محتوي آن فاسد شده، در حالي كه قبل از بازكردن قوطي باد كرده نبوده است. اين نوع فساد را فساد بدون گاز يا Flat Sour يا ترش مسطح مي‌گويند كه در آن محتوي قوطي ترش و فاسد شده. اين نوع فساد بيش‌تر مربوط به ميكروب‌هاي ترموفيل مي‌باشد كه اغلب از طريق دستگاههاي آلوده، گرد و غبار و ادويه‌ها وارد محصول شده و آنها را فاسد مي‌نمايد. مشخصه اين نوع فساد PH پايين مربوط به فرمانتاسيون لاكتيك و بدون گاز و تورم است كه گاهي موجب سياه شدن بدنه قوطي نيز مي‌گردد. ميكروارگانيزم‌هايي كه مؤثرند: باسيلوس پوآپولانژ ـ باسيلوس استئاروترموفيلوس در اين فساد مؤثرند. اين باكتري‌ها گرما دوست بوده و بنابراين حين حمل و نقل و نگهداري در گرما رشد كرده و موجب فساد مي‌شوند. اين نوع فساد گاهي در اثر سرد كردن طولاني هم اتفاق مي‌افتد و همچنين ممكن است در اثر عدم فرآيند حرارتي استريليزاسيون باكتري‌هاي مربوطه و يا اسپور آن‌ها در محصول باقي مانده و پس از مدت زمان نگهداري فعال شده و موجب فساد شوند. براي تأييد اين نوع فساد لازم است اسيديته محصول با روش‌هاي مناسب اندازه‌گيري شود.

12ـ تغييرات زنگ‌زدگي قوطي: تغييرات از قبيل زنگ‌ز‌دگي سطح داخل قوطي كه در اثر عدم تناسب بدنه قوطي با محتواي آن يا حضور اكسيژن در محتواي قوطي اتفاق مي‌افتد. تغيير رنگ، بو و طعم محصول كه در اثر فعل و انفعالات ميكروبي و شيميايي اتفاق مي‌افتد و پس از بازكردن قوطي در اولين مرحله آشكار مي‌گردد، معرف باقي ماندن اكسيژن در محتواي قوطي هم هست كه با آهن بدنه قوطي وارد فعل و انفعال شده و موجب اكسيد شدن آن مي‌گردد. دستگاه مربوطه نوعي فشار و خلاءسنج است به نام بارووكيومتر كه مجهز به سوزن نسبتاً ضخيمي است كه در وسط آن سوراخي وجود دارد و در محل اتصال آن به بدنه قوطي واشر لاستيكي مخصوصي وجود دارد. هنگام آزمايش سوزن را با فشار وارد سر يا كف قوطي مي‌كنند. اگر در محتوي قوطي گاز وجود داشته باشد با فشار كم و يا زياد (بسته به مقدار آن) از طريق حفره سوزن وارد فشارسنج شده و عقربه مربوطه ميزان آنرا نشان مي‌دهد و اگر محتواي قوطي به ميزان لازم يا كمتر يا بيشتر خلاء داشته باشد،

با كشيده شدن هواي موجود در ابزار به داخل قوطي ميزان خلاء مربوطه قابل اندازه‌گيري است. قوطي سالم بايد فاقد فشار بوده و ميزان خلاء آن بسته به نوع محصول و اندازه قوطي تفاوت داشته باشد.

13ـ Stack burnning: در اثر سرد نكردن به موقع قوطي‌هاي كنسرو با درجه حرارت لازم كه حدود 37 درجه سانتي‌گراد است و بعلت باقي ماندن محتوي قوطي در حرارت بالا براي مدتي پيش از حد لازم ممكن است بافت انها نرم شده و متلاشي گردد. در اين حالت محتوي قوطي داراي بافت بدون شكلي بوده و حالت سوپ مانند و له‌شده‌اي به خود مي‌گيرد كه مطلوب نيست. همزمان تغييراتي در بو و طعم و رنگ محصول ايجاد مي‌شود. اين حالت بيشتر در فرآورده‌هايي كه داراي بافت كم مقاومتي در مقابل حرارت هستند مانند نخود و لوبيا سبز، كمپوت پاره‌اي از ميوه‌ها و گوجه‌فرنگي ديده مي‌شود.

14ـ تغيير رنگ Discoloration: تغيير رنگ قوطي‌هاي كنسرو در اثر عوامل مختلفي صورت مي‌گيرد مهمترين اين عوامل حضور يون‌هاي فلزي مانند آهن و مس است كه در اثر حرارت بالاي استريليزاسيون موجب تيره شدن محتوي قوطي مي‌گردد. زيرا در اثر حرارت گوگرد، از پروتئين‌هاي گوگردي آزاد شده و با آهن يا مس تركيب مي‌شود كه سولفور آهن يا مس ايجاد مي‌گردد كه حضور آنها در بعضي از فرآورده‌ها مانند كنسرو ذرت نامطلوب است و براي جلوگيري از تشكيل آنها لازم است از قوطي با لاك مخصوص (لاك c) استفاده شود. خصوصاً در فرآورده‌هاي پروتئيني مثل گوشت، مرغ و ماهي و … يون قلع برعكس موجب بي‌رنگ شدن تركيبات رنگي در پاره‌اي از فرآورده‌ها مثل كمپوت توت‌فرنگي، كمپوت گيلاس و آلبالو مي‌شود كه براي جلوگيري از آن لازم است از لاك R استفاده شود. تغيير رنگ محتوي قوطي‌هاي كنسرو ممكن است در اثر فعاليت ميكروارگانيزم‌ها نيز اتفاق افتد كه در فرآورده‌هايي مانند نخود و لوبيا سبز، ذرت، ماهي موجب سياه شدن آنها شود.

15ـ رسوبات كريستال مانند: در كنسرو بعضي از فرآورده‌هاي غذايي ممكن است كريستال‌هاي زرد رنگ يا شفاف تشكيل شود. اين كريستال‌ها در اثر كنستانتره شدن بعضي از تركيبات موادغذايي حاصل مي‌شود كه با اضافه كردن اسيدهاي آلي مي‌توان مانع تشكيل آنها شد. اين كريستال‌ها اغلب زرد رنگ هستند و در كنسرو لوبيا سبز و پياز بيشتر ديده مي‌شوند و در فرآورده‌هاي انگور اين كريستال‌ها شفاف هستند. اين رسوبات در كنسرو ميگو و ماهي سالمون هم ديده مي‌شوند و حالت دانه‌اي دارند.

16ـ آزمايش شيميايي قوطي‌هاي كنسرو: در اثر فرايند ناقص ممكن است گونه هاي باسيلوس و كلستريدوم و مخمرها و كپك‌ها در محصول باقي مانده پس از رشد و نمو و تكثير با تجزيه تركيبات محصول خصوصاً هيدراتهاي كربن، آنها تغييرات نامطلوبي در محصول ايجاد نمايند كه با اندازه‌گيري، متابوليت اين باكتري‌ها مشخص مي‌گردد. تغييرات شيميايي ناشي از ميكروارگانيزم‌ها عبارتند از:

سنتز اسيدهاي آلي ـ گاز كربنيك ـ هيدروژن سولفوره ـ مركاپتان ـ آمونياك و غيره به علاوه آلودگي محتوي كنسروها به فلزات سنگين مانند جيوه ـ سرب ـ مس و … ممكن است كه در مرحله‌اي از مراحل توليد اتفاق افتاده باشد يا از خود ماده اوليه و يا طي فرآيندهاي مختلف بوجود آمده باشد.

اصول نگهداري مواد غذايي

اصول نگهداري مواد غذايي

 فساد و ضايعات مواد غذايي

به طور کلي هدف از نگهداري مواد غذايي که از زمان هاي دور بشر را به فکر ابداع شيوه هاي مختلف نگهداري محصولات غذايي انداخت  جلوگيري از فساد و ايجاد تغييرات نا مطلوب در مواد غذايي بود که در زمان ها و مکان هاي مختلف مورد نياز بشر بوده اند. پديده فساد به مجموعه تغييرات نامطلوبي که باعث کم مصرف و يا غير قابل مصرف شدن محصولات غذايي اطلاق مي گردد و با اين مفهوم اين تغييرات ممکن است از جهات شيميايي فيزيکي و ميکروبي رخ دهند. به همين دليل پديده فساد انواع مختلفي دارد که مهم ترين آنها عبارتند از فساد شيميايي و بيوشيميايي،  فيزيکي و ميکروبي .

براي نگهداري هر محصول غذايي و انتخاب بهترين شيوه نگهداري آن محصول، در درجه اول به چند نکته اصلي که حائز اهميت است بايستي توجه داشت:

1-                       خصوصيات شيميايي و فيزيکي و فيزيولوژيکي آن ماده اوليه غذايي.

2-                       امکانات موجود از نقطه نظر صنعتي و ذائقه مصرف کننده.

3- عوامل فسادي که بطور مشخص آن ماده غذ ايي را تهديد کرده و هدف ما شيوه اي است که بتواند با آن عوامل فساد مقابله کند.

مهم ترين عوامل فسادي که محصولات غذايي را در معرض خطر قرار مي دهند عبارتند از:

ميکروارگانيزم ها – آنزيم ها – حشرات و جوندگان – درجه حرارت – درصد رطوبت – اکسيژن -   ميزان اسيديته (PH)- نور – زمان

زمان:

عامل زمان از يک سو فرصت زماني است که در اختيار هر يک از عوامل فساد قرار داده مي شود تا تغييرات نامطلوب خود را ايجاد کنندواز سوي ديگر بويژه در ارتباط با محصولات کشاورزي عامل زمان فاکتور برداشت محصول را که در قابليت فساد محصول نقش تعيين کننده دارد، مطرح مي نمايد . به اين مفهوم که کيفيت بسياري از محصولات غذايي که در صنعت توليد مي شود به طور مستقيم با ماده اوليه که در ابتداي خط توليد وارد شده، مرتبط مي باشد . از سوي ديگر کيفيت اين ماده اوليه بويژه در محصولات کشاورزي به زمان برداشت آن مربوط مي شود . همان طوري که مي دانيد محصولات کشاورزي در طي رشد تا زمان برداشت آن ها دچار تغيير و تحولاتي مي شوند که اين تغييرات بويژه منجر به تغيير درصد رطوبت ماده اوليه مي گردد . زمان برداشت محصول به گونه اي تعيين مي شود که اين درصد رطوبت به حد معيني رسيده باشد. به طوري که اولا" قابليت برداشت آن را به نحو احسن فراهم آورده و کمترين درصد صدمه به ماده اوليه وارد آيد و ثانيا" قابليت نگهداري آن را در انبارهاي نگهداري فراهم آورد . به عنوان مثال در دانه گندم معمولا" زمان برداشت زماني است که درصد رطوبت به محدوده 14-16 درصد برسد . در صورتي که دانه گندم زودتر از اين موعد برداشت شود درصد رطوبت آن بيشتر خواهد بود و در زمان برداشت دچار صدمات مکانيکي و حالت له شدگي مي شود و اگر ديرتر از اين موعد برداشت شود از آن جايي که دانه بيش از اندازه خشک شده، در اثر صدمات مکانيکي شکستگي داخلي در دانه بوجود مي آيد که اين شکستگي از يک سو محيط مساعدي براي رشد ميکروب ها مي باشد و از سوي ديگر باعث تسريع فعاليت تنفسي دانه گشته و با مصرف نشاسته ارزش غذايي و صنعتي دانه گندم افت مي کند . بنابر اين زمان برداشت بطور غير مستقيم فساد پذير بودن ماده اوليه و کيفيت محصول نهايي را مورد بررسي قرار مي دهد.

درصد رطوبت :

به طور کلي هنگامي که درصد رطوبت را به عنوان عامل فساد مورد توجه قرار مي دهيم معمولا" آن را در قالب فاکتور فعاليت آبي ياaw  بررسي مي کنيم. از نقطه نظر تئوريaw  عبارتست از نسبت فشار بخار آب ماده غذايي در يک درجه حرارت مشخص به فشار بخار آب خالص در همان درجه حرارت . فشار بخار آب ماده غذايي به اين ترتيب بررسي مي شود که اگر يک ماده غذايي را با درصد رطوبت معين در محيطي با درجه حرارت و رطوبت نسبي مشخص قراردهيم ماده غذايي با توجه به درصد رطوبتش و رطوبت نسبي محيط اطراف، يا رطوبت از دست ميدهد و يا از محيط اطراف رطوبت دريافت مي کند . در هردو حال در اثر ادامه تبادل رطوبت، زماني مي رسد که تعداد مولکول هاي تبادل شده در واحد زمان ثابت بوده و عملا" ماده غذايي با محيط اطراف خود به تعادل مي رسد در اين شرايط تعداد مولکول هاي بخار آبي که در محيط اطراف باقي مانده مقدار معين و ثابتي است که معرف فشار بخار آب ماده غذايي در دماي مورد نظر مي باشد.

حال اگر ماده غذايي آب خالص باشد شرايط مشابه وجود دارد و نسبت اين دو فشار بيانگر مفهوم فعاليت آبي خواهد بود. فاکتور فعاليت آبي به عنوان عامل فساد در قابليت رشد ميکروارگانيزم ها تاثير مهمي دارد. بطوريکه ميکروب ها را از نظر ميزان فعاليت آبي مورد نيازشان به اين ترتيب طبقه بندي مي کنند:

 ميزان فعاليت آبي بين 0-1 است .

باکتري هاي معمولي  

1-Normal bacteria       0.91-0.98  

مخمرهاي معمولي     

2-Normal yeast          0.88-0.91  

کپک هاي معمولي

3-Normal mold           0.8-0.88   

باکتري هاي نمک دوست 

4-Halophilic bacteria    0.74-0.75 

مخمر هاي غلظت دوست       (مربا)

5-Osmophilic yeast       0.6-0.65  

کپک هاي اسپورزا              (غلات)

6-Sporeforming mold      0.6-0.9   

محدوده هاي قيد شده براي مقادير فعاليت آبي مورد نياز گروههاي مختلف آبي تنها در شرايطي صادق است که دماي محيط متناسب با دماي اپتيمم رشد ميکروب ها تنظيم شده باشد . بنابراين اگر دماي محيط از دماي اپتيمم فاصله گيرد ميزان  awمورد نياز ميکروب با اين محدوده ها تفاوت دارد و از آنجا که شرايط با خارج کردن دما از محدوده اپتيمم براي رشد ميکروب نامساعد گشته بديهي است ميکروب براي قابل تحمل نمودن محيط به حداقل aw بيشتري نياز خواهد داشت .بنابراين اگر به نوعي دماي محيط معادل با دماي اپتيمم هر ميکروب نباشد حداقل awآن ميکروب از مقادير تئوري ذکر شده بيشتر خواهد بود. از اين نکته جهت بهبود قابليت نگهداري محصولات غذايي در سردخانه هاي بالاي صفر بهره مي گيرند. همانطوريکه مي دانيم در سردخانه هاي بالاي صفر، مواد غذايي مثل ميوه جات و سبزيجات در دماي پايين بدون انجماد براي مدت نسبتا" کوتاهي نگهداري مي شوند. يکي از مشکلات اصلي اين سردخانه ها که باعث افت کيفيت محصول مي شود تبخير رطوبت سطحي محصولات است که باعث پژمرده شدن و خشک شدن سطحي آن مي گردد. براي غلبه به اين مشکل ضروري است رطوبت نسبي محيط داخل سردخانه افزايش داده شود تا از تبخير رطوبت ماده غذايي جلوگيري گردد . اما با توجه به رابطه اي که بين رطوبت نسبي و فعاليت آبي ماده غذايي وجود دارد مي توان دريافت که با افزايش رطوبت نسبي عملا" فعاليت آبي و نسبي زياد مي شود که خود مي تواند عامل رشد ميکروب ها باشد. با توجه به نکته اي که از تاثير دما و ميزان aw مورد نياز ميکروب ذکر شد رفع اين مشکل نيز امکان پذير مي شود .بدين ترتيب که به عنوان مثال اگر دماي داخل سردخانه 10 درجه سانتيگراد باشد مي دانيم که با توجه به نوع ميکروب هاي سايکروفيل فعال حداقل aw مورد نياز اين ميکروبها معادل 8/0است .بنابراين حداکثر رطوبت نسبي که ممکن است در سردخانه فراهم گردد 75% مي باشد . چونکه رطوبت نسبي بيشتر خطر رشد ميکروارگانيزمها را خواهد داشت. اما اگر دما را از 10 درجه به 2 درجه سانتيگراد کاهش دهيم  از آنجا که شرايط را نامساعد ساخته ايم بنابراين حداقل   awمورد نياز تا 9/0 افزايش مي يابد.

اکسيژن:

اکسيژن به شکلهاي گوناگون با اجزاي غذايي مختلف وارد واکنش مي شود که عمدتا" به ايجاد و توليد محصولات نامطلوبي مي انجامد. در ضمن اکسيژن نظير رطوبت به منزله يک جزء لازم براي فعاليت اکثر ميکروارگانيزهاي مولد فساد محسوب مي شود که بدون وجود آن انجام چنين فسادي اساسا" ميسر نمي باشد. رشد و تکثير ميکروارگانيزمها در يک ماده غذايي بستگي به وجود عوامل اکسيد کننده و احياءکننده در اين ماده غذايي دارد.اين عوامل بترتيب شرايط را براي ميکروارگانيزم هاي هوازي و بي هوازي مناسب مي کنند.از وجود چنين حالتي در ماده غذايي تحت عنوان پتانسيل اکسيد و احياکنندگي آن ماده ياد مي شود. قرارگرفتن يک ماده غذايي در معرض اکسيژن هوا، باعث افزايش اين پتانسيل در سطح آن ماده مي گرددو برحسب ميزان توان اين ماده براي مقابله با اين اکسيژن، اکسيژن به درون ماده مزبور نفوذ مي کند. به عبارتي مي توان گفت که اين پتانسيل تعيين کننده نوع ميکروارگانيزم و همچنين شدت فسادي است که توسط ميکروارگانيزم مربوطه مي تواند ايجاد شود . البته در مواردي فعاليت يک نوع ميکروارگانيزم باعث تغيير اين پتانسيل تا آن حد مي شود که شرايط براي فعاليت انواع ديگري از ميکروارگانيزمها نامناسب گردد. مثلاً فعاليت ميکروارگانيزمهاي بي هوازي ممکن است اين پتانسيل را تا حدي تغيير دهد که ديگر امکان فعاليت براي ميکروارگانيزمهاي هوازي وجود نداشته باشد. گذشته از نقش مهم اکسيژن در رشد و تکثير ميکروارگانيزمهاي هوازي و هوازي اختياري شايد آنچه نقش اکسيژن را در واکنشهاي شيميايي به عنوان يک عامل برجسته در فساد موادغذايي بيشتر مطرح مي سازد، واکنش آن با بسياري از ترکيبات غيراشباع و مشخصا"با روغنهاي داراي پيوندهاي دوگانه زياد است که توليد مواد بدطعم و بدبويي را تاحد غيرقابل مصرف شدن ماده غذايي مربوطه به همراه دارد. واکنش اکسيژن با برخي از اجزاي غذايي مي تواند با ايجاد رنگ نامطلوب در ماده غذايي و همچنين کاهش ارزش تغذيه اي آن همراه باشد.

حرارت:

بي ترديد گرما يا حرارت نقش اساسي در فساد ماده غذايي مي تواند ايفا کند. گرما در درجه اول فراهم آورنده زمينه مساعد براي رشد و تکثير و به دنبال آن فعاليت بيشتر ميکروارگانيزمها مي باشد. از طرفي بسياري از واکنشهاي شيميايي تحت تاثير درجه حرارت محيط بوده و افزايش درجه حرارت سبب تسريع انجام اين واکنش مي شود. با اين تفاوت که برخلاف مورد آنزيمها که افزايش حرارت بتدريج مي تواند بر روي خود آنزيم اثر سوء داشته و از سرعت واکنش آن بکاهد، در خصوص بسياري از واکنشهاي شيميايي چنين اثر سوئي وجود ندارد و افزايش درجه حرارت همچنان سبب تسريع انجام چنين واکنشهايي مي شود. البته حرارتهاي پايين يا نسبتاً پايين نيز مي تواند سبب ايجاد صدماتي در بعضي اقلام غذايي بشوند که در مباحث بعدي به آن اشاره مي شود.

 آنزيمها:

ميکروبها عمدتاً با آنزيمهاي خود سبب کاهش کيفيت و فساد موادغذايي مي شوند. اما خود ماده غذايي هم داراي آنزيمهايي است که آنها نيز مي توانند سبب فساد و نابودي ماده غذايي شوند. در گياه يا حيوان نوعي توازن مثبت از نظر آنزيمي در جهت ادامه حيات وجود دارد . اما بعد از ذبح حيوان يا برداشت محصول از مزرعه اين توازن تقريبا" از بين مي رود و فعاليت آنزيمي به شکل مخربي بر بافتهاي غذايي اثر مي گذارد. البته در موارد يا شرايطي اين فعاليت آنزيمي مي تواند نقش مثبتي را ايفا کند. مثل رسيدن ميوه ها و يا ترد شدن گوشت تحت اثر آنزيمهاي پروتئاز پروتئوليک. ولي به طور کلي آنزيمها در رديف عوامل بسيار مهم فاسد و نابودکننده ماده غذايي محسوب مي شوندو بايستي با بکارگيري روش هاي مناسب آنها را بي اثر و نابود کرد. نظر به اينکه آنزيمها در اصل ماهيتي پروتئيني دارند بنابراين عواملي که بر ويژگي ساختماني پروتئين اثر مي گذارد مي تواند مانع فعاليت آنزيم شود. حرارت _ اسيدها_ بازها_ تابش يون ساز از جمله اين عوامل هستند. اگرچه بعضي از آنزيمها در زير نقطه انجماد ماده غذايي و يا در حرارت هاي بالا هنوز فعاليت در خور توجهي از خود نشان مي دهند ولي معمولا" درجه حرارت مناسب براي اکثر آنها 35 تا 40 درجه سانتيگراد مي باشد. البته بطورکلي بايستي توجه داشت که حرارت تا يک حد خاصي سرعت واکنش هاي آنزيمي را تشديد مي کند. اين رابطه درجه حرارت و سرعت واکنش که تحت عنوان ضريب درجه حرارت يا Q10 ناميده مي شود به صورت زير مي باشد:

اين ضريب معمولا" مابين 4/1 تا 2 است . بديهي است به ازاي افزايش هر 10 درجه سانتيگراد سرعت واکنش آنزيمي مي تواند تا دو برابر افزايش يابد. چنانچه درجه حرارت از حد خاصي تجاوز کند بتدريج از ميزان سرعت واکنش کاسته شده تا اينکه در حرارت هاي بالا به دليل دناتوره شدن آنزيم اساسا" واکنش بطور کامل متوقف مي گردد. بطورکلي مهمترين عامل فساد مواد غذايي ميکروبها بوده و از نظر فساد بعد از ميکروارگانيزمها در مقام دوم هستند. يک نکته در خور توجه اين است که معمولا" شرايطي که باعث نابودي و يا توقف رشد و فعاليت ميکروب ها مي شود تقريبا" داراي چنين اثري در مورد بسياري از آنزيم ها مي باشد.

اسيديته((PH:

اسيديته ماده غذايي نقش مهمي در کنترل فعاليت ميکروارگانيزمها –آنزيمها و انجام برخي از واکنش هاي خاص شيميايي ايفا مي کندو از نقطه نظر طبقه بندي مواد غذايي PH حائز اهميت است. بطوريکه به عنوان مثال شدت عمليات حرارتي در کنسرو کردن مواد غذايي با توجه به PH آن هاتنظيم مي گردد. بطورکلي مواد غذايي را ميتوان از اين نقطه نظر به چهار گروه تقسيم کرد:

1- مواد غذايي کم اسيد: PHاينها بين 8/6-5 است. انواع گوشتها و فرآورده هاي لبني و سبزيجات در اين گروه هستند.

2- مواد غذايي اسيدي: PHاين مواد بين 5/4-7/3 است. مثل هلو_ گلابي_ پرتقال _ گوجه فرنگي _ انجير و آناناس .

3- مواد غذايي بسيار اسيدي: اين گروه شامل موادغذايي باPH کمتر از 3/2 مي باشد. ترشي ها_ عصاره بعضي مرکبات و ريواس در اين گروه قرار دارند.       

4- مواد غذايي قليايي: اين گروه تعداد کمي از موادغذايي را در بر مي گيرند. موادغذايي دريايي که براي مدتي نگهداري شده اند و تخم مرغهاي کهنه جزو اين مواد مي باشند.

از نقطه نظر PH مناسب براي گروههاي مختلف ميکروارگانيزمها، بايد گفت که براي اکثر باکتري ها مقداراين PH در حدود خنثي يعني 7 مي باشد. در مورد بيشتر مخمرها اين رقم 4 تا 5/4 است. كپك‌ها محيط‌هاي اسيدي را به خوبي تحمل مي‌كنند و بسياري از آنها در PH كمتر از 4 نيز قادر به رشد و توليد مثل هستند. آنزيم‌ها در محدوده وسيعي از PH قادر به فعاليت مي‌باشند.

به طور كلي PH = 5/4 داراي اهميت خاصي است. زيرا در كمتر از اين PH رشد باكتري خطرناك كلستريديوم بوتولنيم متوقف مي‌شود. از نظر اهميت اين PH مي‌توان به عنوان مثال اسفناج با PH = 1/5 و كدوي قرمز با PH = 21/4 را در نظر گرفت كه PH آنها يكي كمتر از 5/4و ديگري بيش از 5/4 است.

زمان لازم براي از بين بردن اسپورهاي اين باكتري در اسفناج 200 تا 225 دقيقه درصورتي كه براي كدوي قرمز 45 دقيقه مي‌باشد يعني  زمان مربوط به اسفناج است. در بسياري از مواد غذايي يك سيستم يا ويژگي بافري وجود دارد. بدين معني كه در اين مواد بدليل وجود تركيبات خاصي از تغيير PH جلوگيري مي‌شود. اين ويژگي از نظر فعاليت ميكرو ارگانيزم‌ها مي‌تواند برحسب مورد، مفيد يا غير سودمند باشد. مثلاً در مورد برخي از فرآيندهاي تخميري كه عمل تبخير بايد در PH خاصي صورت گيرد تا محصول مورد نظر به بهترين شكل و در حد زيادي توليد شود. عدم تغيير PH بسيار ارزشمند و مفيد است.

ميكروارگانيزم‌ها: در ميان هزاران نوع ميكروارگانيزم‌ شناخته شده تعداد بسياري از آنها با مواد غذايي مرتبط هستند و سبب فساد ماده غذايي يا بيماري مصرف كنندة آن مي‌شود. البته بايستي توجه داشت كه گونه‌هاي زيادي از اين ميكروارگانيزم‌ها در توليد  و نگهداري برخي از اقلام غذايي داراي نقش سودمندي هستند و مشخصاً به منظور بهره‌گيري از چنين نقشي در فرآيندهاي غذايي از آنها استفاده مي‌شود. محصولات لبني نظير پنير و ماست مثالهاي مشخصي در اين خصوص مي‌باشند. باكتري‌ها ـ مخمرها ـ كپك‌ها ميكروارگانيزم‌هايي هستند كه سبب تغيراتي در مواد غذايي مي‌شوند. باكتري‌ها موجودات تك سلولي بوده كه بسياري از آنها را از نظر شكل ظاهري مي‌توان به 3 گروه كوكسي (كروي) - با سيل‌هاي ميله‌اي و باكتري‌هاي مارپيچي شكل طبقه‌بندي كرد. حركت بسياري از باكتري‌ها توسط تاژك‌ها يا فلاژن‌ها تأمين مي‌شود.

بعضي از باكتري‌ها، مخمرها و تمام كپك‌ها توليد اسپور مي‌كنند كه تحت شرايط مناسب جوانه‌زده و به سلول‌هايي با اندازة كامل به سلول رويشي تبديل مي‌شوند. اسپورها به شكل بارزي در مقابل حرارت، مواد شيميايي و ساير شرايط نامناسب مقاوم هستند. اسپور باكتري‌ها به مراتب از اسپور مخمرها و كپك‌ها مقاوم‌تر بوده و در اكثر فرآيندهاي نابودكننده ميكروارگانيزم‌ها از سلول رويشي مقاومت بيشتري نشان مي‌دهند. فرآيندهاي استريليزاسيون به گونه‌اي طراحي شده است كه مشخصاً اسپورهاي مقاوم باكتري‌ها را غيرفعال كند. باكتري‌ها از نظر اندازه بسيار كوچك هستند. اندازه قطر كوچكترين نوع گستردة آنها 15/0 ميكرون و 03/0 ميكرون مي‌باشد. از اين نظر است كه منافذ ريزي نظير منافذ پوسته تخم‌مرغ (بعد از جداشدن لايه موم مانند موسوم به كاتيكل از روي پوسته) يا منافذ بسيار ريز ايجاد شده روي قوطي‌هاي كنسرو شده مي‌توانند به درون آنها نفوذ كنند. بطور كلي طول اكثر باكتر‌ي‌هايي كه از نظر مواد غذايي مهم هستند، 2 تا 8 ميكرون و قطر آنها 5/0 تا 5/2 ميكرون مي‌باشند. سلول‌هاي مخمر به مراتب بزرگتر از سلول‌هاي باكتري‌ها بوده و طول و قطر آنها بترتيب حدود 20 و 7 ميكرون مي‌باشد. اكثر مخمرها كروي يا بيضي شكل مي‌باشند. كپك‌ها به صورت چند سلولي بوده و اجزاي سازنده آنها در كپك‌هاي مختلف متفاوت مي‌باشد. امروزه در حد وسيعي از كپك‌ها براي توليد موادي چون آنزيم‌ها استفاده مي‌شود.

باكتري‌ها، مخمرها و كپك‌ها مي‌توانند تمام اجراي مواد غذايي را مورد حمله قرار دهند. برخي سبب هيدروليز كربوهيدارت‌ها و قندها مي‌شوند. بعضي چربي را تجزيه و يا اكسيد مي‌كنند و پاره‌اي نيز با تجزيه پروتئين‌ها سبب ايجاد تعفن و گنديدگي در مواد غذايي مي‌شوند. بعضي‌ها هم با ايجاد اسيد باعث ترش شدن ماده غذايي شده و يا سبب تغيير رنگ و حالتي كف مانند در ماده غذايي مي‌شوند. فعاليت‌ برخي از اين‌ها همراه با توليد سم است كه در اين صورت ماده غذايي را سمي مي‌كند. باكتري‌ها، مخمرها و كپك‌ها شرايط گرم و مرطوب را دوست دارند. از نظر شرايط مناسب حرارتي باكتري‌ها به سه گروه سايكروفيل ـ ترموفيل ـ مزوفيل تقسيم مي‌شوند. حدود تغييرات حرارتي را براي اين سه گروه نشان مي‌دهيم. همانطور كه مي‌بينيم از نظر درجه حرارت رشد، رمز مشخصي را نمي‌توان براي اين باكتري‌ها عنوان كرد. مثلاً درحالي كه مناسب‌ترين درجه حرارت براي انواعي از مزوفيل‌ها 30 تا 35 درجه سانتي‌گراد است، اينها قادرند در حرارت 5 درجه سانتيگراد و يا كمتر نيز به كندي رشد كنند . چه اين ميكروارگانيزم‌هايي را مزوفيل‌هاي سايكروتروف مي‌نامند. بطور كلي اكثر باكتري‌ها جزو گروه مزوفيل‌ها مي‌باشند و بايستي توجه داشت كه اسپورهاي بعضي از باكتري‌ها مي‌توانند براي مدتي طولاني حرارت آب در حالت جوشيدن را تحمل كنند و سپس با كاسته شدن از درجه حرارت شروع به تكثير نمايند.

                                          درجه اپتيمم

ترموفيل

70 – 45

مزوفيل

45 – 30

سايكروفيل

35 - 20

بعضي از باكتري‌ها و تمام كپك‌ها براي رشد خود احتياج به اكسيژن دارند كه از اين نظر آنها را هوازي مي‌نامند. بعضي ديگر از باكتري‌ها نيز در صورت عدم اكسيژن قادر به رشد هستند كه اين گروه را بي‌هوازي مي‌نامند. بعضي نيز قادر به رشد در هر دو شرايط ذكر شده هستند كه به آنها اختياري مي‌گويند. توليد مثل باكتري‌ها از طريق تقسيم سلولي بوده و حالت نمايي دارند. مثلاً اگر يك باكتري كه زمان تقسيم يا توليد مثل آن 30 دقيقه باشد اين باكتري بعد از گذشت 10 ساعت، حدود  مي‌رسد. درصورتي كه زمان تقسيم اين باكتري 60 يا 120 دقيقه باشد تعداد باكتري‌هاي توليد شده برابر 1000 و 32 خواهد بود چنين وضعي دلالت دارد بر اينكه تعداد كم بودن ميكروارگانيزم‌ها در مواد اوليه و نگهداري مواد در شرايطي كه امكان تكثير براي ميكروارگانيزم‌ها هيچ و يا كم باشد داراي اهميت بسيار زيادي است.

نور: نور سبب نابودي برخي از ويتامين‌ها به ويژه C – A و B2 مي‌شود. اثر مشخص ديگر نور نابودي بعضي از اجراي رنگين مطلوب در مواد غذايي مي‌باشد، البته بايستي توجه داشت كه تمام طول موج‌ها در نور داراي اثر مخرب يكساني نمي‌باشند. به طور كلي در طول موج كوتاهتر به دليل انرژي بيشتر، نور مي‌تواند اثر سوء بيشتري در ماده غذايي ايجاد نمايد. مثل اكسيدشدن چربي‌ها در اثر تابش‌ ماوراء بنفش. براي حفاظت از آن دسته از مواد غذايي كه به نور حساس مي‌باشند به جاست از مواد بسته‌بندي غيرشفاف و تيره استفاده شود و يا حداقل موادي كه طول موج‌هاي مخرب را از خود عبور ندهند.

حشرات ـ انگل‌ها و جوندگان: حشرات مشخصاً به دانه‌هاي غلات، ميوه‌ها و سبزي‌ها آسيب جدي و سنگيني را وارد مي‌سازند. در برخي از نقاط جهان ميزان نابودي دانه‌هاي گياهي توليد شده در سال ممكن است به بيش از 50% برسد. حشرات نه تنها با حمله و خوردن دانه‌هاي غذايي بخشي از آنها را از بين مي‌برند. بلكه با ايجاد منافذي در دانه‌ها شرايط را براي نفوذ باكتري‌ها، مخمرها، كپك‌ها به درون دانه‌ها فراهم مي‌كنند كه طبيعتاً مي‌توانند صدمات و خسارات ديگري را به همراه داشته باشد. نكته‌ي مهم در مورد اثر حشرات بر دانه‌هاي غذايي اين است كه آنها علاوه بر نابودي كمي ماده غذايي در اثر فعاليت متابوليكي خود اثرات سوئي را در مادة غذايي بوجود آورده كه از كيفيت ماده غذايي نيز مي‌كاهد. اين اثرات سوء ممكن است روي پروتئين‌ها كربوهيدرات‌ها، ليپيدها و ويتامين‌ها صورت گيرد. ايجاد چنين اثرات بدكيفي به اين معني است كه مقادير زيادتري از چنين دانه‌هاي صدمه ديده بايستي مصرف شوند تا اثر آن نظير وقتي باشد كه دانه‌هاي آسيب نديده مورد مصرف قرار گيرند.

مشكل ناشي از جوندگان از دو جهت مطرح مي‌شود: يكي خوردن و نابودكردن ماده غذايي است و ديگري آلوده ساختن آن با فضولات ادرار خود كه زمينه را براي رشد و تكثير باكتري‌هاي ايجاد كننده بيماري در انسان فراهم مي‌كند. طاعون  و تب تيفوس از جمله چنين بيماري‌هايي هستند كه ممكن است توسط موش گسترش يابد.

استريليزاسيون: فرايندي است كه طي آن تمام ميكروارگانيزم‌ها اعم از بيماري‌زا و يا غير بيماري‌زا بايستي نابود شوند. معمولاً حرارت مرطوبي برابر  به مدت 15 دقيقه براي اين منظور كافي است. البته در مواردي به دليل خصوصيات ظرف و ماده غذايي درون آن حتي ممكن است تا چندين ساعت به عمل حرارت دادن احتياج باشد تا بتوان به طور كامل به عمل استريليزاسيون دست يافت. البته در اكثر موارد استريل كردن كامل ماده غذايي مورد نياز نمي‌باشد.

پاستوريزاسيون: فرآيند حرارتي نسبتاً ملايمي است كه معمولاً در حرارتي كمتر از 100 درجه سانتي‌گراد صورت مي‌گيرد. چنانچه اين عمل در مورد شير انجام شود مدت ماندگاري آن را در صورت نگهداري در يخچال تا چندين روز افزايش مي‌دهد اما در مورد مواد غذايي با اسيديته زياد مثل عصارة مركبات مدت ماندگاري ممكن است تا چندين ماه افزايش يابد. البته پاستوريزاسيون صرفاً در مورد تجزيه مايع انجام نمي‌شود و بعضي از مواد جامد نيز مي‌توانند تحت اثر اين فرآيند حرارتي قرار گيرند كه در اين صورت عمليات شبيه همان عمل به اصطلاح كنسرو كردن است. به طور كلي در اغذيه با PH بيشتر از 5/4 هدف اصلي از پاستوريزاسيون نابودي ميكروب‌هاي بيماري‌زاست. اما در مورد مواد با PH كمتر از 5/4 آنچه بيش از انجام پاستوريزاسيون مورد نظر مي‌باشد نابودكردن ميكروارگانيزم‌هاي ايجاد كننده فساد در ماده غذايي و آنزيم‌ها مي‌باشد. اساساً دستگاه‌هايي كه براي عمل پاستوريزاسيون به كار مي‌وند در مواردي شبيه و يا در اصل همان دستگاه‌هاي مورد استفاده براي انجام عمل استريليزاسيون مي‌باشد.

استريليزاسيون تجاري: در اين نوع استريليزاسيون تمام ميكروب‌هاي بيماري‌زا و كلية آنهائيكه تحت شرايط نگهداري و جابجايي ظرف حاوي ماده غذايي ممكن است ايجاد فساد كنند، نابود مي‌شوند. در اين حالت ممكن است ماده غذايي حاوي اسپور مقاوم بعضي از باكتري‌ها باشد اما اينها در شرايط عادي هيچگونه رشدي نخواهند داشت. مواد غذايي كه تحت چنين معيار و ضابطه‌اي استريل گفته مي‌شوند، داراي عمري معادل 2 سال يا بيشتر هستند و در صورت نگهداري براي مدت زمان بيشتر، چنانچه فسادي مشاهده شوند مربوط به تغييرات طعمي و بافتي است و ارتباطي با رشد ميكروارگانيزم‌ها ندارد. به طور كلي دليل انجام اين نوع استريليزاسيون حفظ بهتر كيفيت ماده غذايي از جهات خصوصيات مختلف حسي و ارزش تغذيه‌اي آن  و همچنين صرفه‌جويي در مصرف انرژي و برخي هزينه‌هاي ديگر است. از طرفي باتوجه به مدت باقيماندن ماده تهيه شده در بازار و قبل از مصرف كه چندان طولاني نمي‌باشد انجام عمليات سنگين استريليزاسيون كامل اساساً مناسب و منطقي نمي‌باشد.

طراحي فرآيند حرارتي: به طور كلي براي طراحي فرآيند حرارتي و انتخاب مناسب‌ترين فرآيند براي محصولات غذايي مختلف در درجه اول لازم است به نوع محصولات غذايي توجه شود. مهم‌ترين ويژگي محصول غذايي كه تعيين كننده نوع فرآيند حرارتي مورد نياز مي‌باشد PH آن است بطوريكه اگر PH محصول بالاتر از 6/4 باشد احتمال فعاليت ميكروارگانيزم‌هاي اسپورزاي بي‌هوازي مقاوم به حرارت يعني گروه كلستريدوم‌ها افزايش يافته و در نتيجه جهت مبارزه با ميكروارگانيزم‌هاي خطرساز فرآيند حرارتي شديدتري در حد استريليزاسيون مورد نياز است. درحاليكه محصولاتي با PH كمتر از 6/4 محيط مساعدي براي رشد اين ميكروارگانيزم‌ها نمي‌باشد و عملاً در اين PH ها اين ميكروارگانيزم‌ها در صورت وجود، مقاومت چنداني به حرارت نخواهند داشت. به همين دليل فرآيند حرارتي در حد پاستوريزاسيون براي كنسرو كردن محصولات كفايت مي‌كند. بر همين اساس محصولات غذايي را براساس PH به گروه‌هاي مختلفي تقسيم مي‌كنند كه قبلاً ذكر شد.

براي طراحي فرآيندهاي حرارتي پس از شناخت نوع محصول و به ويژه PH آنها ضروري است زمان و درجه حرارت عمليات را به نحو مطلوب تعيين كنيم. براي اين منظور شناخت مفهوم چند فاكتور اصلي ضرورت دارد:

ارزش استريل كنندگي – Dvalue – Zvalue – TDT curve – Leathal value

Dvalue: عبارتست از مدت زمان حرارت‌دهي يك محيط غذايي مشخص در دماي ثابت، براي آنكه جمعيت ميكروبي يك ميكروارگانيزم‌ معين موجود در آن محيط به اندازة 90 درصد كاهش يابد. مشخص بودن محيط غذايي بويژه از نظر PH حضور فعاليت و تركيبات ممانعت كننده از نظر ميكروارگانيزم‌ها حائز اهميت است. اين فاكتور بر مبناي دقيقه سنجيده مي‌شود و براي هر ميكروارگانيزم‌ در محيط معلوم و حرارت ثابت مقدار منحصر به فردي است كه از ويژگي‌هاي آن محسوب مي‌شود. مثلاً Dvalue براي ميكروارگانيزم كلسترويديوم بوتولينيم در دماي  معادل 1/0 تا 5/1 دقيقه در محيط‌هاي غذايي مختلف است. همچنين Dvalue براي باسيلوس استئاروترموفيلوس در دماي  معادل 4 تا 5 دقيقه است. همينطور Dvalue براي كلستريديوم نيگل فيكانس معادل 2 تا 3 دقيقه مي‌باشد. با مقايسه‌ مقادير مختلف Dvalue براي ميكروارگانيزم‌هاي مختلف مي‌توان اين ميكروارگانيزم‌ را از نظر ميزان مقاومت حرارتي با هم مقايسه نمود و به اين ترتيب در هر محيط غذايي كه احتمال حضور ميكروارگانيزم‌هاي خطرسازي وجود دارد مي‌توان بر مبناي Dvalue ميكروبي را كه شاخص طراحي فرآيند حرارتي است معلوم نمود. يعني آن ميكروارگانيزم كه بزرگترين دما را در آن محيط  و دماي عمليات دارا مي‌باشد..

Survivel curve

هرچه زمان بيشتر شود غلظت  ميكروب كمتر مي‌شود

 اين منحني براي و به نام منحني بقاء ميكروب ناميده مي‌شود و به طور تجربي براي هر ميكروارگانيزم يا اسپور آن رسم مي‌گردد. بر مبناي آن منحني مي‌توان مقدار Dvalue را محاسبه نمود كه معادل است با عكس شيب خط ترسيم شده . بر طبق همين منحني و مفهوم Dvalue مي‌توان رابطه رياضي براي محاسبه اين فاكتور به اين ترتيب بدست آورد. اگر محيط غذاي معيني را در دماي ثابت حرارت دهيم بطوريكه در مدت زمان t دقيقه ميزان جمعيت ميكروارگانيزم‌ مورد نظر يا شاخص از مقدار  به مقدار b تغيير پيدا كند رابطه رياضي محاسبه Dvalue به اين ترتيب خواهد بود. t = D (log a - log b) از اين رابطه مي‌توان چنين نتيجه گرفت كه صفر شدن ميزان جمعيت ميكروارگانيزم مورد نظر پس از پايان عمليات حرارتي هيچگاه امكان‌پذير نبوده ـ چنانكه اگر فاكتور b = 0 در نظر گرفته شود، log b مبهم بوده و عملاً به زمان بي‌نهايت نياز خواهد داشت. بنابراين فرآيندي به نام استريليزاسيون مطلق يعني به صفر رسانيدن جمعيت مورد نظر تنها در سطح تئوري است و از نقطه نظر علمي مفهوم نخواهد داشت.

Zvalue: عبارتست از ميزان افزايش دمايي كه موجب مي‌شود مقدار Dvalue در محيطي معين در محيط غذايي ثابت به اندازة 90 درصد كاهش يافته و يا سرعت از بين رفتن ميكرو ارگانيزم مورد نظر به اندازه 90 درصد زياد شود. اين فاكتور نيز مي‌تواند به صورت تجربي تعيين گردد. به اين ترتيب كه اگر محصول غذايي را تحت فرآيندهاي حرارتي با دماهاي مختلف قرارداده و در هر دما مقدار Dvalue را براي ميكرو ارگانيزم مورد نظر تعيين كنيم .

  بر اثر اين نتايج مي‌توان نموداري به اين ترتيب ترسيم كرد. منحني بدست آمده به نام منحني مرگ حرارتي يا TDT ناميده مي‌شود و بر مبناي اين منحني كه بصورت تجربي بدست آمده است مي‌توان Zvalue را محاسبه نمود چرا كه مشابه مفهوم Dvalue Zvalue, نيز در اين نمودار معرف عكس شيب خط ترسيم شده خواهد بود همچنين از نظر رياضي نيز مي‌توان مقدار اين فاكتور را از رابطه  محاسبه نمود. در اين رابطه  دماي عمليات مي‌باشند و  مقادير Dvalue براي ميكروارگانيزم مورد نظر در دماهاي فوق هستند. بديهي است  و در نتيجه  است.

با افزايش دما مقادير D كاهش مي‌يابد. از نظر مفهوم Zvalue القاءكننده حساسيت حرارتي هر ميكروارگانيزم مي‌باشد. چرا كه براي هر ميكروارگانيزم مانند Dvalue در شرايط تعريف شده مقدار منحصر بفرد مي‌باشد به عنوان مثال Zvalue براي كلستريديوم بوتولينيم 8 تا 10 درجه براي باسيوس استئاروترموفيلوس برابر 9 تا 12 درجه مي‌باشد اما براي اينكه مفهوم حساسيت حرارتي به طور دقيق‌تر مشخص شود لازم است فاكتوري را به نام  يا ضريب حرارتي بشناسيم.  بر مبناي فرمول مساوي است با  محاسبه مي‌شود. يعني نسبت ثابت سرعت انجام يك واكنش در دماي  به ثابت سرعت انجام همان واكنش در دماي T درجه سانتي‌گراد. به اين طريق  معرف ميزان تأثيرپذيري يك واكنش نسبت به افزايش دما خواهد بود و هر چقدر مقدار آن براي هر واكنش بزرگتر باشد به اين معني است كه افزايش  سانتي‌گراد در آن واكنش مي‌تواند مثمرالثمرتر باشد و سرعت انجام واكنش را بيشتر انجام دهد. هرچه Z يعني دماي محيط را بالا ببريم حساسيت ميكروب، در اصل مقاومت پايين مي‌آيد.  نتيجه حاصله يعني  مي‌توان چنين نتيجه گرفت كه فاكتور Zvalue با حساسيت حرارتي مرتبط است يعني اگر واكنش يا عمليات مورد بررسي، عمليات حرارتي باشد جهت غيرفعال نمودن يك نوع ميكروارگانيزم خاص به كار گرفته شده باشد مي‌توان دريافت هر چقدر مقدار Zvalue ميكروارگانيزم مورد نظر بزرگتر باشد، عملاً آن عمليات حرارتي با افزايش دما كمتر تسريع مي‌شود چرا كه مقدار  براي آن عمليات با بزرگتر شدن Z كوچك مي‌شود. پس بزرگ بودن مقدار Zvalue براي هر ميكروارگانيزم بيانگر آن است كه در عمليات حرارتي آن ميكروارگانيزم افزايش دماي بيشتري مورد نياز است براي آنكه سرعت انجام عمليات مورد نظر افزايش يابد.

Fvalue: عبارتست از مدت زمان حرارت دهي يك محيط غذايي معلوم در درجه حرارت ثابت براي آنكه جمعيت ميكروبي ميكروب مورد نظر در طي اين مدت در حد استريليزاسيون كاهش يابد. بنابراين Fvalue مانند Dvalue فاكتور زماني است و بر مبناي دقيقه سنجيده مي‌شود براي درك صحيح فاكتور Fvalue ضروري است مفهوم استريليزاسيون به طور دقيق مشخص شود. همانطوريكه گفته شد استريليزاسيون مطلق تنها يك جنبه تئوري است و آنچه در عمل مشاهده مي‌شود استريلزاسيون تجاري مي‌باشد و فرآيند استريليزاسيون تجارتي عمليات حرارتي است كه در گرماي ثابت انجام مي‌گيرد و براي آنكه جمعيت ميكروبي يك ميكروارگانيزم را كاهش دهد تا حدي كه اين جمعيت به صفر برسد و احتمال حضور ميكروارگانيزم مورد نظر در محيط وجود داشته باشد. اما اين احتمال در حدي است كه محصول توليد شده به عنوان يك محصول مطمئن با طول عمر قابل قبول محسوب گردد. فرآيند استريليزاسيون تجاري انواع مختلفي دارد و يكي از انواع آن فرآيندي است تحت عنوان فرآيند 12D كه عبارتست از عمليات حرارتي كه در دماي ثابت انجام مي‌گيرد و مدت زمان آن عمليات برابر 12D دقيقه بوده با اين شرط كه مبناي سنجش Dvalue مقدار اين فاكتور براي ميكروب كلستريديوم بوتولنيم در دماي مورد نظر باشد يعني اگر دماي عمليات دماي استاندارد يا  در نظر گرفته شود با توجه به آنكه مقدار Dvalue براي اين ميكروارگانيزم حدود نيم دقيقه است، زمان عمليات استريليزاسيون تجاري 12D معادل 6 دقيقه خواهد بود. با ارزيابي ميزان كاهش جمعيت ميكروارگانيزم موردنظر در طي اين عمليات مي‌توان مفهوم احتمال حضور ميكروارگانيزم را بهتر دريافت. به عنوان مثال اگر در يك محيط غذايي تعداد جمعيت اوليه ميكروب كلستريديوم بوتولنيم معادل  باشد پس از اعمال فرآيند 12D تعداد باقيمانده ميكروارگانيزم  خواهد بود يعني در هر ده هزار ميلي‌ليتر از اين محيط احتمال حضور يك ميكروب خواهد بود. يعني احتمال آنقدر كم است كه مي‌توان اين محصول را به عنوان يك محصول مطمئن پذيرفت.

اصول نگهداري صنايع غذايي

در صورتي كه در محيط غذايي مورد نظر ميكروارگانيزم مقاومتري را داشته باشيم مثل ياسيلوس استاروترموفيلوس مقدار Dvalue افزايش يافته و به همان نسبت مدت زمان عمليات باتوجه به مقدار 12D افزايش خواهد يافت. بطوريكه براي ميكروارگانيزم مورد نظر در دماي  با Dvalue 4 دقيقه زماني معادل 48 دقيقه مورد نياز است. (48 = 4 × 12) كه اين زمان طولاني براي عمليات حرارتي محسوب شده و احتمال صدمه‌ديدگي محصول زياد مي‌باشد پس نتيجه مي‌گيريم براي محصولات غذايي كه ميكروارگانيزم‌هاي مقاومتري در آنها خطرساز هستند لازم است فرآيندهاي حرارتي بيشتري به عنوان استريليزاسيون تجاري به كار گرفته شود. در حد فرآيندهايي نظير 8D يا 5D تا حداقل صدمه حرارتي به ارزش محصول وارد آيد. در عين حال براي آنكه ميزان بار ميكروارگانيزم باقيمانده در محصول نهايي در حدي باشد كه آن محصول را به عنوان محصول استريل يا مطمئن بشناسيم ضروري است به كليه عمليات مقدماتي و آماده‌سازي محصول پيش از مرحله فرآيند حرارتي دقت بيشتري معطوف گردد و بخصوص كيفيت محصول از نقطه نظر بهداشتي كنترل گردد. بدين ترتيب بار اوليه ميكروارگانيزم محصولي كه وارد فرآيند حرارتي مي‌شود در حدي خواهد بود كه عمليات حرارتي 8D يا 5D در كاهش آن به اندازه كافي مؤثر بوده و احتمال حضور ميكروارگانيزم را آنقدر كاهش دهد كه محصول را به عنوان محصول مطمئن بشناسيم.

از مفاهيمي كه تاكنون ياد گرفته‌ايم مي‌توان اولين رابطه رياضي را كه براي تخمين زمان عمليات حرارتي باتوجه به دماي آن مورد استفاده قرار گيرد را بدين ترتيب نوشت:

در اين رابطه t معادل زمان عمليات برحسب دقيقه و درجه حرارت عمليات برحسب سانتي‌گراد Zvalue ميكروب شاخص در محيط غذايي مورد نظر مي‌باشد.

 و Fvalue استانداردي است كه در دماي 121 سانتي‌گراد بر مبناي نوع استريليزاسيون تجاري انتخاب شده تعيين مي‌گردد. يعني در اصل مضربي از Dvalue ميكروب مورد نظر مي‌باشد  و وارتيه n ممكن است مقادير 12 و 8 و 5 باشد كه ضريب فرآيند خوانده مي‌شوند. باتوجه به اين رابطه  در مي‌يابيم كه اگر درجه حرارت عمليات دماي استاندارد يا 121 درجه سانتي‌گراد باشد، زمان عمليات معادل  خواهد شد. اما اگر دماي عمليات هر دمايي غير از 121 درجه باشد با استفاده از اين رابطه مي‌توان مدت زمان عمليات را به گونه‌اي تعيين نمود كه از نقطه نظر استريل‌كنندگي تأثيري معادل فرآيند  دارا باشد.

ارزش استريل‌‌كنندگي در فرآيند حرارتي: Lethal Rate مفهومي است كه براي هر ارزش استريل كنندگي با دماي مشخص و زمان معين با استفاده از اين فرمول قابل محاسبه است:

در اين رابطه t = زمان فرآيند عملياتي و T = درجه حرارت عمليات و L = ارزش استريل كنندگي آن عمليات حرارتي است كه بر مبناي دقيقه سنجيده مي‌شود. از اين مفهوم براي مقايسه نقش استريل كنندگي هر دو فرآيند حرارتي با دما و زمان مشخص مورد استفاده قرار مي‌گيرد. به عبارت دقيقتر معمولاً با استفاده از اين مفهوم نقش استريل كنندگي هر فرآيند حرارتي با دماي مشخص و غيرمساوي با دماي استاندارد يعني 121 درجه سانتي‌گراد با فرآيند حرارتي استاندارد مقايسه مي‌شود و با استفاده از فرمول مي‌توان تخمين زد كه هر يك دقيقه از يك فرآيندي با دماي غير از 121 درجه معادل چه زماني از فرآيندهايي با دماي 121 درجه عمل مي‌نمايد. به گونه‌اي كه اين دو فرآيند بر روي ميكروارگانيزم شاخص يك تاثير كشندگي داشته باشد و در عمل نقش استريل كنندگي يكساني را باقي بگذارد. به عنوان نمونه مي‌توان با استفاده از اين فرمول زمان فرآيند حرارتي با دماي 121 درجه را به گونه‌اي تعيين نمود كه معادل فرآيند حرارتي با دماي 115 درجه سانتي‌گراد و زمان يك دقيقه عمل نمايد.

طراحي عملي فرآيند حرارتي: به طور كلي طبق بخشهاي گذشته كه در مبحث طراحي فرآيند حرارتي انجام شد، مبناي اصلي كه در كليه محاسبات مورد توجه قرار گرفت ثابت بودن دماي عمليات در مدت زمان عملكرد آن مي‌باشد. درحاليكه آنچه درون اتوكلاو و در عمليات حرارتي واقعي روي مي‌دهد شامل مراحل مختلفي است كه اكثر آنها با تغيير دما روبرو هستند و در دماي ثابتي انجام نمي‌گيرد. مهمترين اين مراحل كه در محاسبات زمان واقعي فرآيند حرارتي مورد توجه قرار مي‌گيرد به اين قرار مي‌باشد:

1ـ زمان صرف شده براي گرم شدن اتوكلاو  و رسيدن آن دماي مورد نظر كه آن را به نام Come up time مي‌نامند.

2ـ زماني كه براي گرم شدن محتويات داخل قوطي و رسيدن آن به درجه حرارت مورد نظر صرف مي‌شود كه آن را Heating time مي‌نامند.

3ـ مدت زماني است كه محتويات داخل قوطي در دماي استريليزاسيون نگهداري مي‌شود كه آن را Holding time مي‌نامند.

4ـ مرحله سردكردن قوطي‌هاي كنسرو تا حد از بين بردن اثرات فرآيند حرارتي كه آن را Cooling time مي‌نامند.

باتوجه به اين مراحل تنها در مرحله سوم دماي عمليات ثابت بوده. درحاليكه در بقيه مراحل دماي عمليات در حال تغيير است. علت اصلي كه موجب تغييرات دما به خصوص در مرحله دوم و چهارم مي‌گردد قابليت نفوذ حرارتي به درون محتويات داخل قوطي مي‌باشد. به عبارت ديگر براي آنكه زمان واقعي فرآيند حرارتي به خصوص در مرحله سوم و چهارم محاسبه گردد ضروري است به سرعت نفوذ حرارت به درون قوطي توجه شود.

بريكس درصد غلظت محلول: براي اين منظور در درجه اول به عوامل كندكننده نفوذ حرارت به درون قوطي توجه مي‌شود يعني نوع و مشخصات محصول غذايي و جنس و ابعاد قوطي كنسرو. معمولاً به صورت استاندارد به گونه‌اي تنظيم شده‌اند كه بخصوص در محصولات مايع با ويسكوزيته كمتر حتي الامكان شعاع كمتري داشته باشند تا امكان نفوذ حرارت به درون قوطي تحصيل شود.

در ارتباط با نوع ماده غذايي، باتوجه به طيف وسيع محصولات غذايي كنسروي و ويژگي‌هاي مختلف آنها ضرورت دارد جهت ارزيابي سرعت نفوذ حرارت بدرون قوطي تغييرات دماي محتويات داخل قوطي در طي عمليات مورد توجه قرارداده شود. براي اين منظور نقطه‌اي را درون قوطي به عنوان مرجع سنجش تغييرات دما مورد استفاده قرار مي‌دهند كه به نام نقطه سرد يا Cold point مي‌نامند. محل قرار گرفتن اين نقطه در محصولات غذايي ويسكوز يا غليظ يا جامد در مركز هندسي قوطي مي‌باشد. درحاليكه براي محصولات غذايي رقيق و مايع بر روي محور مركزي و در فاصله  از سطح مقطع قوطي در نظر گرفته مي‌شود. در هرحال براي بررسي تغييرات درجه حرارت محتويات داخل قوطي، مبناي كار تغييرات دماي نقطه سرد مي‌باشد كه بوسيله قراردادن يك ترموكوپل در محل آن به طور تجربي تعيين مي‌گردد. نتايج آزمايشات درون جدولي درج مي‌شود كه تغييرات دماي نقطه سرد را نسبت به زمان در طي عمليات نشان مي‌دهد براي استفاده از اين نتايج، محاسبه زمان واقعي فرآيند حرارتي ضروري است.

  مقادير  معمولاً به صورت تجربي و با استفاده از اين نمودار براي هر سيستم غذايي و فرآيند حرارتي قابل پيش‌بيني مي‌باشد اما به صورت تئوري معمولاً مقدار  براي محصولات غذايي مايع با انتقال حرارت كنداكسيوني در محدوده 5 الي 20 دقيقه تغيير مي‌كند. درحاليكه براي محصولات غذايي جامد يا ويسكوزيته در محدوده 50 تا 200 دقيقه تخمين‌زده مي‌شود. در هر حال باتوجه به توضيحات داده شده  در اصل معياري از قابليت نفوذ حرارت به درون قوطي و تابعي از عوامل مختلف مي‌باشد.

بر مبناي اطلاعات كسب شده از بحث‌هاي گذشته زمان فرآيند حرارتي كه در عمليات حرارتي رخ داده‌ي درون اتوكلاو مورد توجه قرارداده مي‌شود بر مبناي فرمول نسبتاً پيچيده‌اي قابل ارزيابي خواهد بود. اين فرمول به صورت كاملاً ساده شده به اين صورت بيان مي‌شود.

 زمان فرآيند حرارتي در عمليات حرارتي درون اتوكلاو. در اين رابطه فاكتور  ضريب حرارتي است كه از منحني نفوذ حرارت به طور تجربي براي هر محصول غذايي تعيين مي‌گردد. فاكتور A خود از رابطه رياضي پيچيده‌تري قابل محاسبه است اما به صورت ساده شده مهمترين عوامل مؤثر بر اين فاكتور عبارتند از : درجه حرارت اوليه محصولات غذايي ـ درجه حرارت نهايي محصول ـ زمان عمليات حرارتي كه از مبناي منحني TDT و رابطه رياضي  تخمين زده مي‌شود. با استفاده از اين فاكتورها، مقدار A قابل محاسبه است. دو فاكتور بعدي در اين رابطه رياضي مربوط به اثر استريل كنندگي مرحله اول و مرحله چهارم از مراحل تغييرات دماي اتوكلاو است. بطوريكه معمولاً 40% از زماني كه در مرحله اول صرف گرم كردن اتوكلاو مي‌شود نقش استريل كنندگي دارد به همين علت 40% اين زمان مي‌بايستي از مدت زماني كه براي مرحله دوم و سوم در نظر گرفته شده است كسر كرد. يعني در اصل مي‌بايستي نقش استريل كنندگي مرحله اول كه صرف گرم كردن اتوكلاو شده در ارزيابي كل فرآيند محسوب شود. در مورد محصولات كنسروي مايع با ويسكوزيته كمتر زمان كوتاهي براي مرحله سردكردن صرف مي‌شود. به عبارت ديگر محتويات درون قوطي به سرعت سرد شده و مدت قابل توجهي در دماي بالاي خود باقي نمي‌ماند. بنابراين در مورد محصولات مايع مرحله سرد كردن چندان نقش استريل كنندگي ندارد اما محصولات غذايي غليظ و با ويسكوزيته بيشتر در مرحله سردكردن تا مدت قابل توجهي همچنان دماي بالاي خود را حفظ مي‌كنند. بنابراين در اين موارد مرحله سردكردن خود مي‌تواند نقش استريل كنندگي داشته باشد كه در ارزيابي زمان فرآيند حرارتي با قراردادن فاكتور 08/0 در رابطه رياضي آن مورد توجه قرارداده مي‌شود.

نگهداري مواد غذايي به كمك حرارت (صنعت كنسروسازي): هدف از اين عمليات از ديدگاه نگهداري مواد غذايي و افزايش طول عمر محصول به دو عامل اصلي مربوط مي‌شود:

1ـ اعمال حرارت كه باعث غيرفعال نمودن آنزيم‌ها، كاهش قابليت رشد و تكثير ميكروارگانيزم‌ها و خارج نمودن گاز اكسيژن محلول در مايع درون سلولي و محبوس در حفرات بين سلولي مي‌باشد. عامل سوم يعني خارج نمودن گاز اكسيژن بخصوص به عنوان عمليات كمكي براي مرحله تخليه هواي درون قوطي يا مرحله Exhusting بسيار حائز اهميت است. چرا كه در غير اينصورت يعني در صورتي كه اين گاز اكسيژن پيش از درب‌بندي قوطي تخليه نشود احتمال آزادشدن آن در مرحله فرآيند حرارتي وجود داشته و با آزادشدن آن عمليات عملاً خلاء ايجاد شده در درون قوطي از بين مي‌رود و احتمالاً قوطي متورم مي‌شود. علت خارج شدن گاز O2 به كمك حرارت‌دهي كاهش قابليت حلاليت آن در دماهاي بالا و افزايش فراريت آن مي‌باشد.

2ـ استفاده از بسته‌بندي هاي غيرقابل نفوذ به هوا كه از آلودگي‌ ثانويه به خصوص بوسيله آب سردكننده‌ي قوطي‌ها جلوگيري نموده و شرايط بي‌هوازي درون قوطي را حفظ مي‌كند. در عمليات صنعت كنسروسازي براي محصولات غذايي مختلف مراحل مختلفي به كار گرفته مي‌شود ولي در كليه اين مراحل توجه به دو نكته اصلي جهت دستيابي به فرآيندي اقتصادي و محصولي با كيفيت مطلوب ضرورت دارد:

الف) انجام هر مرحله به نحو مطلوب با در نظرگرفتن هدف اصلي از آن فرآيند

به حداقل رساندن عمليات انجام شده در هر مرحله جهت ايجاد حداقل صدمه‌ديدگي در محصول غذايي با در نظرگرفتن ان دو نكته كه مهم‌ترين عملياتي كه در صنعت كنسروسازي در هر مرحله بر روي محصولات غذايي مختلف پياده مي‌شود عبارتند از:

A ـ انتخاب ماده اوليه مناسب جهت كنسرو كردن

B ـ عمليات مقدماتي كه:

B1 ـ عمليات تميزكردن Cleaning

B2 ـ درجه‌بندي Grading

B3 ـ لكه‌گيري ـ جداكردن ـ سايزبندي Sorting

B4 ـ پوست‌گيري و هسته‌گيري Peeling and Coring با سود خشك

B5 ـ خرد كردن Cutting

C ـ آنزيم‌بندي يا blanching بوسيله بخار كه آنزيم‌ها از بين رفته و ميوه سياه يا قهوه‌اي نشود.

D ـ پركردن داخلي قوطي Filling

E ـ تخليه هواي داخل قوطي Exhusting

F ـ درب‌بندي Sealing

G ـ فرايند حرارتي heat proccessing

H ـ سرد كردن Cooling

I ـ كنترل كيفيت quality control

J ـ برچسب زدن و انبار كردن labeling and storing

انتخاب مواد اوليه: در مورد انتخاب گونه‌هاي مناسب مواد غذايي براي توليد كنسرو نكات زير را بايستي مورد توجه قرارداد:

الف) شناسايي كامل گونه مورد نظر، گونه‌هاي مختلف به علت دارابودن تركيب و حالت فيزيكي متفاوت تأثير بسيار مهمي در كيفيت فرآورده نهايي را دارند و براي هرگونه از محصول، فرآيندهاي متفاوتي لازم است.

ب) نحوه كاشت، داشت و برداشت محصول در تركيب و كيفيت محصول تاثير دارد.

پ) درجه خلوص و نوع ناخالصي‌ها، چه آن دسته كه در مزرعه به محصول اضافه شوند و چه آنهايي كه در طي مراحل نگهداري در انبار به آن اضافه مي‌گردند. در بعضي از كيفيت‌هاي محصول از قبيل طعم، مزه، رنگ و حتي حالت فيزيكي فرآورده‌ نهايي تأثير دارند.

ت) مواد افزودني كشاورزي  و صنعتي از قبيل سموم دفع آفات نباتي و موادي كه به عنوان اصلاح كننده يا نگهدارنده به محصول اضافه مي‌گردند.

ث) حالت فيزيكي يا texture يكنواختي، سفتي، نرمي، شكل، اندازه، ويسكوزيته، آسيب‌ديدگي، شكستگي دانه‌ها و قطعات ماده خام در كيفيت محصول اثر دارند.

ج) شرايط ميكروبي، نوع و تعداد ميكروارگانيزم‌هاي آلوده كننده ماده اوليه بخصوص از نظر ميزان پيشرفتگي فساد و تغييرات فيزيكي كه در اثر رشد و نمو و تكثير آنها در بافت محصول بوجود آمده كه در اثر فعاليت آنها در محصول باقي مانده است.

چ) وزن و سابقه بهداشتي محصول: از نظر آلودگي ميكروبي و وجود بقايا و فضولات دستگاه گوارش حشرات، جوندگان، پرندگان، حيوانات اهلي و وحشي و آفت‌زدگي كه پاره‌اي از آنها با چشم غيرمسلح قابل تشخيص مي‌باشند.

ح) شرايط نگهداري در انبارها از نظر درجه حرارت ـ زمان ـ رطوبت نسبي محل ـ تركيب هواي محل نگهداري كه از عوامل موثر در تشديد تنفس و فعل و انفعالات متابوليك است.

فرآورده‌هاي دامي: هنگام انتخاب اين مواد بايستي به عوامل زير توجه كافي داشت:

الف) در برخي دامداري‌ها گاهي براي رشد سريع دام‌ها از هورمون‌هاي مختلف استفاده مي‌كنند كه گاهي ممكن است باقيمانده آنها در فرآورده‌هاي دامي از حد مجاز فراتر باشد.

ب) در دامداري‌ها براي درمان بيماري‌هاي دامي از آنتي‌بيوتيك‌هاي متعدد استفاده مي‌شود كه تا چند روز پس از درمان با آنتي‌بيوتيك مقدار آن در اندام‌هاي مختلف  و فرآورده‌هاي دامي زياد مي‌باشد.

پ) اگر از غذاهاي فاسد براي تغذيه دام‌ها استفاده شود و يا مواد غذايي دامي در شرايط نامساعد نگهداري شده و آثار فساد آن هنوز ظاهر نشده باشد ممكن است مقدار مايكوتوكسين‌ها و ساير سموم ميكروبي در غذاي دام زياد شده و در نتيجه سم وارد غذاي دام  و از آنجا وارد فرآورده‌هاي دامي گردد.

ث) در مورد ماهي آلودگي به اشكال مختلف ممكن است باشد. به كرات اتفاق افتاده كه ماهي عوامل آلوده‌كنننده مانند جيوه، سرب، كادميم، و عوامل مشابه را از محيط زيست خود كسب نموده و مقدار اين مواد ممكن است به طور طبيعي در آب پاره‌اي از درياها و اقيانوس‌ها زياد باشد و يا از طريق فاضلاب‌هاي صنعتي وارد آب شده باشند كه در اين حالت جيوه، سرب و كادميم وارد بافت‌هاي گياهي و حيواني شده و چون اين موجودات منبع غذايي ماهي هستند، فلزات مذكور از اين طريق وارد بدن ماهي و از آنجا به طور غير مستقيم وارد بدن انسان مي‌شوند. بعضي از گونه‌هاي ماهي‌ها مقاديري سم يا toxin سنتزكرده و آنرا در بافت‌هاي خود ذخيره مي‌نمايند كه از طريق مصرف ماهي به غذاي انسان وارد مي‌شود و بالاخره اينكه ماهي ممكن است پس از صيد در شرايط نامساعد نگهداري شده و به سموم ميكروبي آلوده گردد كه در هر حال نوع و ميزان آلودگي بايستي مشخص گردد.

نشاسته در صنايع كنسروسازي: نشاسته براي حفظ قوام مواد غذايي و ثبات آنها در طي فرآيند حرارتي در درجات بالا مؤثر است. همچنين در بهبود كيفيت بافت ميوه‌ها و سبزيجات نقش مهمي دارد. از نشاسته گاهي براي حفظ طعم و مزة محصول نيز استفاده مي‌گردد.

استفاده از شكر در كنسروسازي: از شكر براي فرمولاسيون قسمت مايع قوطي‌هاي كمپوت و براي تغيير طعم و مزه آنها استفاده مي‌گردد. بعلاوه شكر موجب تشديد اثر مواد مؤثر در طعم و بو در محصول مي‌گردد. گاهي وجود شكر در فرمول موجب بهبود رنگ و تردي محصول مي‌شود. بعنوان مثال در مورد كمپوت گيلاس و آلبالو كه داراي مقاديري آنتوسيانيد هستند، اين نقش حائز اهميت است. در مورد كنسرو و سبزيجات نيز شكر موجب بهبود طعم و مزه محصول مي‌گردد. اما در فرآورده‌هاي گوجه‌فرنگي استفاده از شكر مناسب نيست. زيرا اولاً در مزه ترش و مطبوع محصول اثر منفي دارد و ثانياً رشد ميكروارگانيزم‌ها را در طي مراحل بعدي نگهداري تشديد مي‌كند.

استفاده از نمك در كنسروسازي: از نمك به عنوان چاشني در اغلب غذاها و خصوصاً فرآورده‌هاي گوشتي و سبزيجات به منظور افزايش پذيرش آنها توسط مصرف كننده استفاده مي‌شود. بايستي توجه داشت كه 3 طعم اصلي شوري ـ ترشي و شيريني اثرات مختلفي روي يكديگر دارند. نمك موجب كاهش ترشي اسيدها و افزايش شيريني قندها مي‌گردد و بنابراين مي‌توان از آن در فرمولاسيون محصول مورد نظر براي تغييرات و بهبود طعم بهره‌گيري نمود. از نمك در فرمولاسيون انواع brain مورد مصرف در كنسرو هم استفاده مي‌گردد كه كاربرد آنها به عنوان قسمت مايع قوطي‌هاي كنسرو سبزيجات  و پاره‌اي از فرآورده‌هاي گوشتي ضروري است. انواع نمك از معدن يا آب دريا داراي ناخالصي‌هاي متعددي است كه براي پاره‌اي از آنها استانداردها و محدوديتي خاص وجود دارد. زيرا وجود آنها موجب اثرات نامطلوبي بر روي رنگ  و يا طعم محصول مي‌گردد. بعنوان مثال وجود بيش از  M. P. P 2 مس و بيش از P. P. M 2 آهن و جمعاً P. P. M 5 فلزات سنگين در نمك مورد مصرف در صنايع كنسرو مطلوب نيست.

اسيدهاي آلي: اسيدهاي طبيعي مانند اسيد تارتاريك ـ ماليك ـ سيتريك ـ آبليموي تازه و اسيدهاي حاصل از تخمير مثل اسيد لاكتيك ـ اسيد استيك و اسيدهاي معدني مانند اسيد فسفريك و اورتوفسفريك به اشكال مختلف در كنسروسازي كاربرد دارند و بيشتر براي اعمال يك يا چند كيفيت زير مصرف مي‌شوند:

1ـ تعديل PH براي انتخاب فرآيند حرارتي

2ـ كاهش شيريني محصول ـ دادن طعم ترش متعادل به محصول  و تشديد طعم  و بوي آن.

3ـ شفافيت و پايداري آبميوه‌ها، آب سبزي‌ها و فراورده‌هاي تخميري.

4ـ از بين بردن يا محدودكردن رشد و نمو و تكثير ميكروارگانيزم‌ها از طريق كاهش PH.

5ـ تثبيت سيستم كلوئيدي محتوي پكتين ـ صمغ‌ها و پروتئين‌هاي مختلف.

6ـ تركيب شدن با فلزات سنگين كه ممكن است طي فرآيند حرارتي موجب تغييرات نامطلوب در رنگ و بو و تيره‌گي محصول شوند. حرارت در آب باعث مي‌شود بيكربنات‌ها به كربنات‌ تبديل شده ايجاد رسوب كند.

7ـ افزايش اثر بنزوات‌ها كه گاهي بعنوان ماده نگهدارنده بكار مي‌رود.

اسيدسيتريك: بطور طبيعي در بعضي از ميوه‌جات و سبزيجات وجود دارد. حلاليت خوبي داشته به بهبود طعم محصول كمك مي‌كند و با فلزات ناخواسته در مواد غذايي كمپلكس تشكيل داده و از فعاليت‌هاي ناخواسته انها جلوگيري مي‌كند و در واقع عامل chealate كنندة آنهاست.

از اسيد سيتريك در فرمول انواع سس سالاد ـ سس مايونز ـ و ژله ميوه‌ها استفاده مي‌شود و همچنين از نمك‌هاي اين اسيد در آبميوه‌ها و از سيترات سديم در ژله ميوه‌ها استفاده مي‌شود. در كنسرو سبزيجات بعنوان پايين آورنده PH محيط و در فرآورده‌هاي گوجه فرنگي، انجير ـ نوشابه‌هاي گازدار به عنوان طعم‌دهنده استفاده مي‌شود. اين ماده بطور كلي از تغييرات نامطلوب رنگ و طعم مربوط به يونهاي فلزي جلوگيري مي‌كند و اسيديته محصول را تعديل مي‌نمايد.

اسيد ماليك: در بسياري از صنايع غذايي بعنوان تعديل كننده PH محيط بكار مي‌رود. داراي طعم ملايم بوده و تثبيت كننده طعم و ممانعت كننده از قهوه‌اي شدن مي‌باشد. اسيد ماليك بطور طبيعي در بسياري از مواد غذايي مانند سيب ـ آلو ـ انگور ـ زردآلو ـ موز ـ انواع لوبيا ـ سيب‌زميني ـ گوجه‌فرنگي وجود دارد.

اسيد فسفريك: نوعي اسيد معدني كه بعنوان قوي‌ترين عامل اسيدي كننده محيط در صنايع غذايي كاربرد دارد. پايين‌ترين PH را ايجاد مي‌كند. داراي حلاليت زيادي در آب است. در توليد نوشابه‌هاي گاز دار براي تعديل PH و در روش پوست‌گيري ميوه‌ها بوسيلة سود بعنوان خنثي كننده سود در سطح ميوه‌ها از آن استفاده مي‌شود. به عنوان مثال از نمك سديم، اسيدهاي سيتريك ـ استيك و فسفريك استفاده مي‌گردد كه ضمناً داراي اثر بافري هم هستند.

نقش آب و اهميت آن در كنسروسازي: آب يكي از مهم‌ترين و بيشترين مواد مصرفي كارخانجات كنسروسازي بوده كه براي مقاصد مختلف مورد استفاده قرار مي‌گيرد. مثل 1ـ شستشوي مواد اوليه به منظور حذف قسمتي از آلودگي آنها. 2ـ انتقال و جابجايي مواد اوليه و در مراحل فرآيند از قسمتي به قسمت‌هاي ديگر. 3ـ خيس كردن پاره‌اي از مواد مانند لوبيا. 4ـ گرم كردن مقدماتي بلانچينگ و tempering و مشروط كردن و انتقال حرارت. 5ـ بعنوان جزيي از فرمول در فرآورده‌هاي مختلف آب نمك و شربت. 6ـ مصرف ديگ بخار. 7ـ مصارف عمومي. بديهي است ويژگي‌هاي آب مورد استفاده براي هر يك از مقاصد فوق متفاوت است و از طرف ديگر آب حاصل از منابع مختلف از نظر درجه خلوص و ميزان عوامل ناخواسته فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي تفاوت دارد و اغلب لازم است ويژگي‌هاي آب در دسترس با ويژگي‌هاي مورد نظر براي مقاصد مختلف به نحو مقتضي تنظيم و تطبيق گردد. در غير اينصورت:

1ـ ناخالصي‌هاي آلي بر روي قدرت تميزكنندگي آن اثر نامطلوب دارد.

2ـ يون‌هاي فلزي آب مانند آهن، مس، منگنز، بر روي رنگ و مزه محصول دخالت مي‌كنند. مثلاً كلسيم  و منگنز Mn در آب نمك خيارشور موجب تلخي مزه محصول مي‌شود.

3ـ عوامل سختي بر روي جدار ديگ بخار ـ لوله‌هاي انتقال ديگ‌هاي پخت به صورت رسوب كربنات سولفات تشكيل شده و بر روي آلومينيم و قلع اثر خورندگي دارند و به علاوه انتقال حرارت را مختل مي‌كنند.

4ـ در بسياري از حبوبات، سبزيجات و ميوه‌جات يون كلسيم موجب سفتي بافت مي‌شود. مثلاً در مورد فرآورده‌هايي مانند كنسرو لوبيا ـ نخود ـ عدس ـ خيارشور ـ نخود سبز و لوبيا سبز سختي بالاتر از P. P. M 100 موجب سفتي مي‌گردد. حد مطلوب سختي در اين موارد حدود PPM 70 است و اگر سختي آب كمتر از اين مقدار باشد براي جلوگيري از نرم شدن بافت محصول در صورت لزوم مي‌توان مقداري كلسيم به صورت دستي اضافه كرد كه كلسيم با مواد پروتئيني و پكتيك تركيب شده و موجب استحكام بافت مي‌شود.

5 ـ سختي زياد از حد بر روي زمان پخت مؤثر است و زمان پخت در آب با سختي زياد طولاني‌تر مي‌شود.

6ـ گازهاي موجود در آب اختلالات گوناگوني در فرآيند ايجاد مي‌كنند.

7ـ ميكروارگانيزم‌هاي موجود در آب ممكن است مشكلات بهداشتي عمده‌اي را براي محيط كار و فرآورده‌ها بوجود آورند.

ناخالصي‌هاي آب: عوامل ناخواسته موجود در آب كه براي كاربردهاي مختلف بايد يا حذف شوند و يا مقدار آنها تعديل شوند عبارتند از:

1ـ سختي آب كه عوامل سختي آب بر دو دسته‌اند:

الف) عوامل سختي موقت: مانند بي‌كربنات كلسيم و بي كربنات منيزيم كه در اثر حرارت تجزيه شده و به كربنات نامحلول تبديل شده و رسوب مي كند و آب نرم، ملايم يا سبك ايجاد مي‌شود.

ب) عوامل سختي دائم: مانند نمك‌هاي محلول كلسيم و منيزيم نظير سولفات كه در اثر حرارت قابل تجزيه شدن نيستند و براي حذف آنها لازم است روش‌هاي شيميايي استفاده شوند به عنوان مثال‌ مي‌توان از محلول‌هاي قليايي رقيق استفاده كرده و عوامل سختي دائم را رسوب داد.

2ـ عوامل قلياليت آب: مانند بي‌كربنات‌هاي كلسيم ـ منيزيم ـ سديم و پتاسيم گاهي موجب متمايل كردن رنگ قرمز بعضي از ميوه‌ها به رنگ آبي مي‌شود و بنابراين مقدار آنها در آب بايد خيلي كم باشد.

3ـ كلريدها: مقدار زياد آنها در آب موجب خورندگي شديد و افزايش مصرف دترجنت‌ها مي‌شود.

4ـ يون آهن: حتي مقادير كم اين عنصر موجب تغيير رنگ جداره ظروف و تغيير رنگ در مواد غذايي مي‌شود. يون آهن با قلياها رسوب مي‌كند و با كلراكسيده مي‌شود و بنابراين حضور آن در آب مطلوب نيست.

5ـ سولفات‌ها: موجب رسوب و كدورت مي‌شوند.

6ـ سولفيدها: موجب بوي گوگرد در محصول مي‌شوند.

7ـ عوامل موثر در وضع ظاهري آب از نظر رنگ  و كدورت.

8ـ عوامل موثر بر PH آب. PH آب خالص 7 مي‌باشد  و در غيراينصورت بايد عوامل موثر در آن شناسايي و حذف شوند. چون آب با PH اسيدي يا قليايي موجب خورندگي دستگاه‌ها مي‌شود.

9ـ ميكروارگانيزم‌ها كه انتقال آنها توسط آب به مواد غذايي موجب فساد بعدي آنها و مسموميت مصرف كننده مي‌گردد.

روش‌هاي حذف عوامل ناخواسته از آب: چون ناخالصي‌هاي آب تنوع دارند براي حذف آنها از روش واحدي نمي‌توان استفاده كرد و بايستي از روش‌هاي مناسب براي هر مورد استفاده شود كه مهم‌ترين آنها به طور خلاصه عبارتند از:

1ـ سبك كردن آب: اضافه كردن آب آهك سرد به آب كه در اين صورت آب آهك با بي‌كربنات‌هاي كلسيم و منيزيم و يا به عبارت ديگر عوامل سختي موقت تركيب شده و به صورت كربنات رسوب مي‌كند. از آب آهك گرم نيز استفاده مي‌شود كه معمولاً بيشتر با سود براي شيرين و سبك كردن آب مورد استفاده در ديگهاي بخار كاربرد دارد كه در اين صورت سختي تا حدود PPM 25 كاهش مي‌يابد. عوامل سختي دائم مانند سولفات‌ها و كلرورهاي كلسيم و منيزيم توسط روش آب آهك  و سود كاهش داده مي‌شود. كاتيون‌هاي كلسيم و منيزيم توسط رزين‌هاي تبادل يوني يا زئوليدهاي طبيعي از آب حذف مي‌شود.

2ـ خارج كردن گازهاي موجود در آب: آب حاصل از منابع مختلف داراي گازهاي مختلفي مانند اكسيژن، ازت، هيدروژن سولفوره و اكسيد دو كربن مي‌باشد كه توسط هوا، فتوسنتز، فعاليت آلك‌ها و ساير موجودات دريايي و فساد مواد آلي وارد آن مي‌شود. از طرفي گازهاي موجود در آب طي فرآيند مشكلات عديده‌اي بوجود مي‌آورند از جمله:

A ـ از عمل انتقال كامل حرارت در موارد مختلف جلوگيري مي‌كند. B ـ گاز كربنيك، اكسيژن و هيدروژن سولفوره بر روي جداره دستگاه‌ها اثر خورنده دارد. C ـ هيدروژن سولفوره با آهن دستگاه تركيب شده و تبديل به سولفات آهن مي‌شود كه يا بر روي جدار دستگاه‌ها رسوب مي‌كند و موجب خورندگي آنها مي‌شود و يا به صورت ذرات سياه رنگ وارد جريان آب مي‌شوند.

بنابراين لازم است قبل از كاربرد آب، گازهاي موجود در آن به نحو مقتضي خارج شود. مثلاً براي جداكردن هيدروژن سولفوره از گاز كلر استفاده مي‌شود: همچنين براي خارج كردن آمونياك و براي جدا كردن اكسيژن از سولفيد سديم و هيدرازين استفاده مي‌شود.

بهداشتي كردن آب: براي بهداشتي كردن آب و حذف ميكروارگانيزم‌هاي بيماري‌‌زا و ناخواسته موجود در آن مي‌توان از راههاي مختلف استفاده نمود. بعنوان مثال براي اين منظور از حرارت ـ اشعه‌ ماوراء بنفش ـ يد ـ انرژي مافوق صوت و نقره كلوئيدي استفاده شده اما در عمل براي ضدعفوني كردن آب در صنايع غذايي بهترين راه استفاده از كلرو تركيبات آن است. كلردار كردن آب موجب حذف ميكروارگانيزم‌ها ، ممانعت از تشكيل Slim روي جدار لوله‌ها و دستگاه‌ها ، ممانعت از بوگرفتن آب و تا حدودي مانع از خورندگي سطح لوله‌ها و دستگاه‌ها مي‌گردد.

درجه‌بندي مواد اوليه: يكنواخت بودن اندازه و شكل قطعات و دانه‌ها در كنسروسازي حائز اهميت بسيار زيادي است زيرا در طي عمليات مختلف پر كردن ـ در بسته و فرآيند حرارتي نقش مهم دارد. چون در مرحله پر كردن بسته قطعات و دانه‌هاي بزرگتر داراي وزن بيشتري هستند و استاندارد وزن بسته رعايت نخواهد شد و در مرحله فرآيند حرارتي قطعات و دانه‌هاي كوچكتر زودتر به درجه حرارت لازم براي فرآيند خواهند رسيد و چنانچه پس از اين زمان باز هم حرارت ببيند در اثر حرارت زياد بافت آنها متلاشي شده و از ارزش غذايي آنها كاسته مي‌شود درحاليكه در همين زمان و درجه حرارت ممكن است قسمت‌هاي مركزي  و عمقي قطعات  و دانه‌هاي بزرگتر حتي به درجه حرارت لازم براي فرآيند نرسيده و پس از اتمام عمليات اولاً بافت آنها سفت‌تر از حد لازم بوده و ثانياً ميكروارگانيزم‌هاي موجود در قسمت‌هاي عمقي زنده مانده و پس از سردكردن بسته‌ها در مراحل بعدي نگاهداري موجب فساد محتوي بسته شود. بديهي است براي درجه‌بندي مواد اوليه مختلف از روش‌هاي مختلفي استفاده شود مانند انواع غربال، الك، سرند، استوانه‌هاي گردان به اندازه‌هاي مختلف.

تميز كردن مواد اوليه: سبزيجات، ميوه‌جات، غلات و حبوبات و بطور كلي بيشتر مواد اوليه خامي كه براي توليد كنسرو مورد استفاده قرار مي‌گيرند، در مرحله ورود به كارخانه داراي مقادير زيادي از انواع ناخالصي‌ها هستند كه قبل از شروع عمليات لازم است آنها را از محصول جدا نمود. بسته به نوع ماده اوليه و نوع ناخالصي‌هاي موجود، روش‌هاي مورد استفاده تفاوت دارند. اما به طور كلي ناخالصي‌هاي مواد اوليه كنسروسازي عبارتند از: 1ـ تخم علف‌هاي هرز. 2ـ دانه‌هاي ساير مواد. 3ـ باقيمانده‌هاي گياهي مانند گل.
4ـ برگ، ساقه و ريشه. 5ـ باقيمانده‌هاي حيواني. 6ـ فضولات حيوانات وحشي. 7ـ آفات انباري. 8ـ مواد معدني. 9ـ مانند گل و لاي، خاك، سنگريزه‌ها.
10ـ قطعات فلزي گوناگون. 11ـ پارچه. 12ـ كاغذ. 13ـ اشياء پلاستيكي. 14ـ نخ و غيره كه ناخالصي‌هاي فوق همراه با دانه‌هاي غير يكنواخت آسيب ديده فيزيكي در اين مرحله بايستي از ماده اوليه جدا شود كه جدا كردن آنها از روش خاص خود مي باشد.

آماده كردن ماده اوليه:

جداكردن پوست ميوه:

الف) روش دستي: در اين روش جداكردن پوست ميوه بوسيله كارگر انجام مي‌شود. اين روش داراي دو عيب مي‌باشد: اول اينكه ضايعات ماده اوليه در مقايسه با پاره‌اي از روش‌ها بيشتر است. دوم اينكه به نيروي كار زيادي نيازمند است.

ب) جداكردن پوست بوسيله آب داغ يا بخار: بوسيله آب جوش و بخار مي‌توان پوست ميوه رسيده را در مدت كوتاهي جدا نمود و براي اين منظور آن را در آب جوش غوطه‌ور كرده و سپس آن را روي نقاله ريخته بوسيله دست پوست را جدا مي‌كنند.

ج) جداكردن پوست بوسيله سود داغ: (lye Peeling) ـ اين روش زماني بسيار رايج بود ولي امروزه بدليل مسائل زيست‌محيطي كاربرد آن محدود شده است در اين روش جداكردن پوست ميوه بوسيله سود يا پتاس انجام مي‌گيرد. نحوه عمل به اين ترتيب است كه ديواره سلولي ميوه در سود يا پتاس داغ حل شده و جدا مي‌گردد. سرعت عمل بستگي به غلظت سود و درجه حرارت دارد ضمناً بسته به نوع ميوه تفاوت دارد.

د) پوست‌گيري بوسيله سود خشك: در اين روش از انرژي مادون قرمز در حرارت بسيار زياد استفاده شده محصول مورد نظر مانند سيب‌زميني در معرض آن قرار گرفته و به اصطلاح مشروط مي‌شود Condition. سپس محلول غليظ سود حدود 20% روي آن اسپري مي‌شود (درجه حرارت سود 77-76 درجه و زمان بين 100 – 50 ثانيه). سرانجام سيب‌زميني از روي دستگاه عبور كرده و پوسته آن جدا مي‌شود. بعد از طي مرحله فوق مقداري آب روي سيب‌زميني اسپري مي‌شود.

ه) پوست‌گيري بوسيله انجماد: فرآيند انجماد پوست ميوه رسيده را سست كرده موجب سهولت جداسازي آن مي‌شود در اين روش ميوه مورد نظر را بوسيله انجماد سريع منجمد كرده تا حدي كه پوست ميوه در قسمتي از زير آن منجمد شود بعد به سرعت آن را از حالت انجماد خارج مي‌كنند. گوشت ميوه كه منجمد نشده پوست را آزاد مي‌كند. عيب اين عمل اين است كه در اثر آن آنزيم‌هاي محصول فعال شده و عمل browning تشديد مي‌شود.

و) پوست‌گيري بوسيله اسيد: در اين روش پوست‌گيري بوسيله محلول 1/0 درصد اسيد كلريدريك 05/0 درصد اسيد اوگزاليك و 1/0 درصد اسيدسيتريك و تارتاريك انجام مي‌شود. اسيد موجب از بين رفتن پوست ميوه مي‌شود.

Blanching:

اهداف اصلي از انجام اين عمليات: بطور كلي عمليات بلانچينگ به عنوان يك مرحله حرارت‌دهي مقدماتي مورد توجه قرار مي‌گيرد. هدف اصلي از انجام اين عمليات غيرفعال كردن آنزيم اكسيدكننده مي‌باشد كه بخصوص در مواد غذايي نظير ميوه‌جات و سبزيجات به عنوان عوامل مزاحم محسوب شده و كيفيت محصول را افت مي‌دهد. اما علاوه بر اين هدف اصلي، اهداف ديگري نيز در اين عمليات مدنظر مي‌باشد كه در مجموعه صنعت كنسرو مي‌تواند مثمرالثمر باشد. مهم‌ترين اين اهداف فرعي به اين قرار است:

1ـ باتوجه به آنكه درجه حرارت محصول غذايي تا حدودي افزايش مي‌يابد بنابراين گاز اكسيژن محبوس در بافت غذايي فراريت بيشتري يافته و در اصل عمليات بلانچينگ موجب تخليه هواي بين سلولي مي‌شود و از اين طريق به تثبيت خلاء ايجاد شده در درون قوطي كمك مي‌كند.

2ـ به واسطه حرارت‌دهي انجام گرفته، بافت محصول نرم مي‌شود و در نتيجه امكان جايگير شدن آن درون قوطي كنسرو بهبود يافته و همچنين بافت محصول غذايي قابليت جذب بيشتري براي محلول‌هاي پركننده نظير آب نمك يا شربت قند خواهد داشت.

3ـ به كمك اين حرارت‌دهي مقدماتي بار ميكروبي محصول تا حدودي كاهش يافته و در اصل عمليات بلانچينگ به عمليات استريليزاسيون نهايي از اين طريق كمك مي‌كند و باعث مي‌شود بتوان در مرحله استريليزاسيون تجاري فرآيند سبك‌تري را انتخاب نمود. در طراحي فرآيند حرارتي بلانچينگ باتوجه به هدف اصلي از انجام آن يعني غيرفعال نمودن آنزيم‌ها در درجه اول مي‌بايستي نوع آنزيم‌هاي مخربي كه در اين گروه‌هاي غذايي يعني ميوه‌جات و سبزيجات اهميت دارند شناخته شود. مهم‌ترين آنزيم‌هايي كه معمولاً مورد توجه قرار مي‌گيرند، عبارتند از پروكسيد آز ـ كاتالاز ـ پلي فنل اكسيد آز ـ ليپوكسيژناز.

براي طراحي فرآيند حرارتي آنچه كه مسلم است مي‌بايستي مقاوم‌ترين آنزيم بعنوان آنزيم شاخص، طراحي و انتخاب شود و طي بحث‌هاي گذشته مبناي اين انتخاب مقدار Dvalue آنزيم‌هاي مذكور خواهد بود. بنابر تحقيقات انجام شده Dvalue اين آنزيم‌ها به اين قرار مي‌باشد.

در  مدت زماني كه طول مي‌كشد پراكسيداز از بين برود.40-30 دقيقه مي‌باشد.

 D 80

نوع آنزيم

33-29

40-30

پراكسيداز

10-3/8

02/0

كاتالاز

6-5

82/0

پلي فنل اكسيداز

10-8

09/0

ليپوكسيژناز

باتوجه به نتايج اين جدول مي‌توان دريافت كه مقاوم‌ترين آنزيم در ميوه‌جات و سبزيجات آنزيم پراكسيداز است كه بزرگترين Dvalue را داراست. بنابراين شاخص طراحي فرآيند بلانچينگ، آنزيم پراكسيداز مي‌باشد و در عين حال شاخص ارزيابي صحت عمليات بلانچينگ نيز اين آنزيم خواهد بود. چون تشخيص عدم صحت يك عمليات بلانچينگ در خط توليد كنسرو بسيار حائز اهميت است و اگر محصول غذايي به طور كامل بلانچ نشده باشد نسبت به محصول غذايي كه تحت عمليات بلانچينگ قرار گرفته است دچار تخريب آنزيمي بيشتري خواهد شد. بنابراين محصول غذايي بلانچ شده همواره بايستي از نقطه نظر فعاليت آنزيمي باقيمانده در آن كنترل شود و از صحت عمليات بلانچينگ اطمينان حاصل گردد و شاخص اين كار نيز آنزيم پراكسيداز است. باتوجه به آنكه در طراحي فرآيندهاي حرارتي دو نكته همواره مدنظر مي‌باشد و مي‌بايستي طراحي به گونه‌اي انجام شود كه هم از غير فعال شدن عامل مخرب اطمينان حاصل شود و هم كمترين صدمه حرارتي به محصول غذايي وارد آيد. ضروري است در اين طراحي نيز به عواملي كه بر روي ميزان مقاومت حرارتي آنزيم مؤثرند توجه شود تا با استفاده از كنترل اين عوامل شرايط عمليات را به گونه‌اي تنظيم نمود كه حتي الامكان مقاومت حرارتي آنزيم كاهش يافته و بتوان در زمان كوتاهتري آن را غير فعال نمود و محصول غذايي را از نقطه نظر ارزش غذايي با كيفيت بالاتري تهيه نمود. مهم‌ترين عاملي كه بر فعاليت آنزيمي و ميزان مقاومت حرارتي آن موثر است PH يا اسيديته محيط است. تحقيقات انجام شده نشان مي‌دهد كه براي محيط غذايي، آنزيم پراكسيداز موجود در PH معيني حداكثر فعاليت خود را داراست در نتيجه بيشترين مقاومت حرارتي را دارا مي‌باشد. براساس اين PH مي‌توان شرايط محيط داخل بلانچر را به گونه‌اي تنظيم نمود كه از اين محدوده PH فاصله داشته باشد به عنوان مثال تحقيقات انجام شده بر روي محصول هويج ميزان مقاومت حرارتي آنزيم را نسبت به تغييرات PH چنين نشان مي‌دهد.

 

زمان min

درجه حرارت

PH

هرچه PH كمتر است زمان كمتري مي‌برد كه بلانچينگ انجام شود

3.5

80

4

7

80

5

23

80

6

هرچه دما بالا مي‌رود زمان نيز كاهش مي‌يابد

<1min

85

4

5 min

85

5

11 min

85

6

بر مبناي اطلاعات درج شده در اين جدول مي‌توان دريافت كه محيط غذايي هويج در 6 =PH شرايطي را براي آنزيم پراكسيداز موجود فراهم مي‌كند كه بيشترين مقاومت حرارتي را در بر دارد و زمان لازم براي غيرفعال نمودن آن طولاني خواهد شد. با در نظر گرفتن اين نكته مي‌توان دريافت كه همواره شرايط درون بلانچر بايستي از نظر PH با اين ميزان PH بدست آمده فاصله داشته باشد. در مورد محيط‌هاي غذايي مختلف يعني انواع سبزيجات و ميوه‌جات معمولاً محدوده PH بين 5 تا 5/6 معرف محدوده‌اي است كه آنزيم پراكسيداز در آن بيشترين مقاومت حرارتي را داراست. بهمين دليل با افزودن چند قطره اسيد به درون محلول بلانچر محيط را اسيدي نموده و PH را تغيير مي‌دهيم.

عامل ديگري كه در ميزان فعاليت آنزيمي و كوتاه شدن زمان عمليات حرارتي بلانچينگ و بهبود شرايط آن موثر مي‌باشد، نمك طعام يا Nacl است. معمولاً توصيه مي‌شود به ميزان يك درصد به محلول داخل بلانچر نمك طعام افزوده شود.

افزودن نمك دو اثر مثبت دارد:

1ـ با افزايش فشار اسمزي محلول داخل بلانچر و مقاوم نمودن بافت محصول از خروج مواد مغذي از بافت محصول تا حدودي جلوگيري مي‌كند و به اين ترتيب به حفظ ارزش غذايي محصول كمك مي‌كند. خروج مواد مغذي از درون بافت محصول يكي از مهم‌ترين عواملي است كه در افت ارزش غذايي محصول در طي عمليات بلانچينگ مورد توجه قرار داده مي‌شود و به اصطلاح Leaching شناخته مي‌شود.

2ـ افزودن نمك طعام به داخل محيط بلانچر باعث مي‌شود آنزيم هايي كه بافت غذايي پيوند يافته‌اند به صورت محلول آزاد شوند. چون نمك يكي از عوامل دناتوره كردن پروتئين است و آنزيم نيز ماهيت پروتئيني دارد. بنابراين مقدار يك درصد نمك باعث سست شدن اتصال آنزيم با بخش‌هاي مختلف بافت غذايي مي‌گردد. آنزيمي كه به صورت محلول درآمده نسبت به حالت پيوند يافته خود مقاومت حرارتي كمتري خواهد داشت و در زمان كوتاهتري غير فعال مي‌شود. لازم به تاكيد است كه مقدار نمك افزوده شده از ميزان مذكور نبايستي تجاوز كند چرا كه نمك خاصيت جذب رطوبت دارد و درصد بيشتر آن موجب خشك شدن بافت غذايي مي‌گردد و آنزيم همواره در محيط خشك‌تر مقاومت حرارتي بيشتري خواهد داشت. پس اگر درصد نمك از مقدار مذكور تجاوز كند نقش نمك بر روي ميزان مقاومت حرارتي آنزيم معكوس خواهد شد.

روش‌هاي عمليات بلانچينگ: بطو كلي دو شيوه اصلي براي ين فرآيند مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

1ـ استفاده از آب داغ Hot water blanching

2ـ استفاده از بخار آب Steam blanching

دستگاه هاي لازم براي هر دو روش بسيار ساده است و از تانك استيلي تشكيل يافته كه محصول را داخل تانك توسط سيستم نقاله‌اي از درون تودة بخار يا آب داغ عبور مي‌دهند. اين دو روش براي سبزيجات مختلف نسبت به يكديگر مزايا و معايبي دارند كه با بررسي آنها مي‌توان شيوة مناسب را براي هر نوع محصول انتخاب نمود. در اين مقايسه چهار نكته اصلي مدنظر قرار مي‌گيرد:

1ـ ميزان افت تركيبات مغذي.

2ـ قابليت نفوذ محيط حرارت دهنده به بخشهاي دروني بافت‌ ماده غذايي.

3ـ از نقطه نظر بهداشتي.

4ـ از نقطه نظر اقتصادي.

آنچه مسلم است بلانچينگ با بخار خود جنبه استريليزاسيون داشته و بار ميكروبي محصول را كاهش مي‌دهد. درحاليكه آب داغ ممكن است حاوي ميكروارگانيزم‌هاي ترموفيل بوده و باعث آلوده شدن محصول گردد. از نقطه نظر اقتصادي ضروري است به امكانات كارخانه از نقطه نظر هزينه توليد بخار و هزينه آب مناسب براي استفاده از درون تانك بلانچر توجه شود. موضوع قابليت نفوذ محيط حرارت دهنده درون بافت محصول غذايي اهميت زيادي دارد و هر چقدر اين قابليت نفوذ كمتر باشد بديهي است براي غيرفعال شدن كامل آنزيم‌ها به زمان طولاني‌تري نياز است. طولاني‌ شدن اين زمان موجب حرارت‌دهي بيش از اندازة بخشهاي خارجي محصول و صدمه ديدن اين بخشها بوسيله آنزيم‌هاي دروني آن كه همچنان فعاليت خود را به طور نسبي داراست، مي‌شود. بويژه يكي از تركيبات مغذي كه در نتيجه اين آنزيم‌هاي فعال در اين مدت زمان كوتاه تحت تاثير قرار مي‌گيرد، اسيد اسكوربيك يا ويتامين C موجود در بافت سبزي است كه بسيار مستعد اكسيداسيون مي‌باشد. بنابراين بخشي از افت ويتامين C كه در طي عمليات بلانچينگ برآورده مي‌شود، مربوط به اكسيداسيون آنزيم است. از نقطه نظر قابليت نفوذ سيستم بخار آب، ضعيف مي‌باشد و در نتيجه زمان طولاني‌تري را نياز خواهد داشت. براي جبران اين مشكل  و بهره‌مندي از ساير ويژگي‌هاي مطلوب فرآيند بلانچينگ با بخار از شيوة IQB استفاده مي‌شود. اين عمليات طي دو مرحله انجام مي‌گردد:

1ـ در مدت زمان بسيار كوتاه محصول مورد نظر را در تانكي تحت تأثير بخار تزريق شده قرار مي‌دهند. بدين ترتيب جريان بخار تنها لايه‌هاي سطحي قطعات محصول را گرم مي‌كند و به درجه حرارت مورد نظر مي‌رساند. اين مرحله به مرحله گرم كردن يا Heating معروف است.

2ـ در مرحله دوم جريان بخارزا قطع شده و محصول را به حال خود در حالت نيمه گرم باقي مي‌گذارند و فرصت مي‌دهند تا حرارت جذب شده در لايه‌هاي سطحي، بخشهاي دروني محصول كاملاً نفوذ كند. بدين ترتيب بدون حرارت‌دهي بيش از حد شرايطي فراهم مي‌آيد كه كليه آنزيم‌ها كاملاً غيرفعال شوند و پس از اين مرحله در صورت لزوم مرحله Cooling يا سرد كردن را داريم. در مرحله سرد كردن جهت به حداقل رسانيدن ميزان افت تركيبات مغذي در نتيجه حلاليت آنها از هواي سرد استفاده مي‌شود. اين هوا بايستي از رطوبت اشباع باشد تا از خشك شدن سطحي و پلاسيده شدن جلوگيري شود. در مورد سبزيجات برگي شكل قابليت نفوذ كمتر مطرح مي‌شود. اما جهت كوتاه‌ كردن زمان عمليات مي‌توان از شيوة دو مرحله‌اي استفاده كرد و در مرحله‌ اول سبزي را تحت تأثير هواي گرم تا حدودي گرم كرده و پس از آن بخار را تزريق كنيم. به اين ترتيب بافت گرم شده سبزي آمادگي بهتري جهت جذب بخار داشته و زمان كلي عمليات كوتاه خواهد شد.

افت تركيبات مغذي: بطور كلي افت تركيبات مغذي را از سه نقطه نظر بررسي مي‌كنند:

1ـ حلاليت تركيبات در آب داخل بلانچينگ يا افت تركيبات از طريق Leaching: همانطوريكه در بخشهاي گذشته ذكر شد بطور عمده افت تركيبات در اين طريق در بلانچينگ در آب داغ اهميت دارد و شيوة بخار آب از اين نقطه نظر بر شيوة آب داغ برتري دارد. براي به حداقل رسانيدن ميزان Leaching همانطوريكه اشاره شد از نمك به ميزان يك درصد مي‌توان اضافه نمود ولي آنچه كه مسلم است عوامل ظاهري كه در Leaching تأثير دارند اندازه قطعات محصول و نسبت وزني محصول به محلول داخل بلانچر مي‌باشد. اندازة قطعات مي‌بايستي در حد بهينه‌اي تأمين شود. بگونه‌اي كه ضمن به حداقل رسانيدن استخراج تركيبات مغذي، زمان عمليات را آنقدر طولاني ننمايد كه باعث فعاليت آنزيم‌هاي غيرفعال نشده در اين مدت زمان گردد. نسبت وزن محصول به وزن محلول نيز مي‌بايستي در حد مناسبي با توجه به نوع محصول و ميزان تركيبات محلول تعيين گردد.

2ـ عامل ديگر افت تركيبات مغذي اكسيداسيون آنزيمي اين تركيبات است كه همانطوريكه اشاره شد ويتامين C بخصوص در شيوه بخار آب بيشتر از ساير تركيبات در معرض خطر قرار دارد.

3ـ صدمه‌ديدگي حرارتي بعضي از تركيبات است. در اين مورد بويژه در مورد سبزيجات تركيب كلروفيل مورد بررسي قرار گرفته است. كلروفيل در نتيجة حرارت دهي و در PH كم به تركيب زيتوني رنگ فئوفيتيل تبديل مي‌شود. عامل اصلي اين تركيب نامطلوب جايگزيني يون H+ به جاي يون Mg در هسته مركزي تركيب كمپلكس كلروفيل مي‌باشد. حرارت عامل موثري است چون با نرم شدن بافت سبزي اسيدهاي طبيعي موجود در بافت سبزي، كلروفيل آنرا تحت تاثير قرارداده و واكنش مذكور روي مي‌دهد. بنابراين در عمليات بلانچينگ دو واكنش بطور همزمان روي مي‌دهد كه هر دو تحت تأثير حرارت قرار دارند:

واكنش اول: تبديل كلروفيل به فئوفيتيل

واكنش دوم: غيرفعال شدن حرارتي آنزيم.

در نتيجه شرايط عمليات بلانچينگ را از نظر دما و زمان مي‌بايستي به گونه‌اي تنظيم كنيم كه واكنش دوم به سرعت و واكنش اول به كندي انجام شود. براي اين منظور مي بايستي حساسيت حرارتي دو واكنش و ضريب حرارتي  مورد توجه قرار داده شود. مي‌دانيم كه  بوده و در اصل با فاكتور Z هر واكنش يا هر تركيب ارتباط دارد و هر چقدر Z هر تركيب بزرگتر باشد مقدار  كوچكتر خواهد داشت و اين نتيجه نشان مي‌دهد واكنش حرارتي آن تركيب با افزايش دما كمتر تحت تاثير قرار گرفته و سرعت انجام آن به ميزان كمتري افزايش مي‌يابد. بررسي‌هاي انجام شده نشان داده كه مقدار Z براي آنزيم شاخص عمليات بلانچينگ يعني پراكسيداز معادل 30-29 درجه سانتي‌گراد است. درحاليكه مقدار Z براي تركيب كلروفيل در حدود 50 درجه سانتي‌گراد تخمين زده مي‌شود. بنابراين كلروفيل با داشتن Zvalue بزرگتر نسبت به حرارت حساسيت كمتري داشته و در نتيجه افزايش دماي عمليات بلانچينگ واكنش آنزيمي را بيشتر تحت تأثير قرار مي‌دهد و بر مبناي اين بررسي توصيه مي‌شود عمليات با شيوه HTST دماي بالاتر و زمان كوتاهتر انجام گيرد High Temprature Short Time.

بیو پلیمرهای خوراکی

               بیو پلیمرهای خوراکی

 

هدف اصلی از بسته بندی مواد غذایی افزایش عمر نگهداری و محافظت آنها از اثرات نا مطلوب محیطی مثل نور رطوبت اکسیژن میکروارگانیزم ها و.... است که امروزه علاوه بر این هدف مسائلی از قبیل :آگاهی مصرف کننده از محتویات بسته و توزیع آسان ماده غذایی نیز مطرح است .به موازات پیشرفت صنعت بسته بندی مشکلات زیست محیطی مرتبط با آن هم افزایش یافته من الجمله افزایش وزن زباله های مربوطه .

امروزه عموما" از مواد پلاستیکی جهت بسته بندی استفاده می شود که غیر قابل تجزیه و بازیافت مجدد هستند .اما استفاده از فیلم های پلیمری خوراکی و قابل تجزیه زیستی این مشکل را تا حدودی برطرف کرده و می تواند جایگزین مواد پلاستیکی شوند .

فیلم پلیمری خوراکی

لایه بسیار نازکی از مواد قابل خوردن است که روی مواد غذایی تشکیل می شود و یا سطح اجزای آن را می پوشاندو بی رنگ ـ بو و طعم هستند .

 

هدف استفاده از بیوپلیمرهای خوراکی :

 

1-      ممانعت از نقل و انتقال رطوبت ـ اکسیژن ـ دی اکسیدکربن ـ مواد موثر در عطر و طعم چربی ها و غیره .

2-      حمل و نقل افزودنی های غذایی نظیر آنتی اکسیدان ها ـ ترکیبات ضد میکروبی و مواد معطر .

3-      بهبود خواص مکانیکی و خصوصیات حمل و نقل ماده غذایی

 

محلول سازنده فیلم خوراکی از طریق اسپری نمودن و غوطه وری یا پخش و توزیع در دیگ چرخان بر روی ماده غذایی پوشش می دهند و بدین ترتیب :

 

1-      هزینه مربوط به تجهیزات و ضایعات کاهش می یابد .

2-      سد مفیدی در مقابل نقل و انتقال رطوبت ـاکسیژن با مواد معطر و طعمی هستند.

3-      وزن و حجم بسته بندی کاهش می یابد.

4-      کیقیت ماده غذایی بعد از باز کردن بسته اصلی حفظ می شود .

5-      فیلم های پروتئینی قادر به افزایش ارزش غذایی محصول هستند .

 

تنها یک مورد قابل ذکر است که برخی مصرف کنندگان به دلیل بیماری سلیاک قادر به تحمل گلوتن گندم نیستند و برخی نسبت به پروتئین شیر حساسند . با توجه به میزان کم مصرفی چنین ترکیباتی این موارد بایستی به مصرف کننده اعلام شود .

 

مواد مصرفی در پوشش های خوراکی :

 

1-      مشتقات نشاسته : آمیلاز ـ نشاسته با آمیلاز بالا و یا همراه با هیدروکسی پروپیله که در برابر اکسیژن ممانعت کنندگی متوسط و در برابر رطوبت ضعیف هسنتد .

2-      مواد پروتئینی ـلیپیدی که اغلب از مواد طبیعی مثل ذرت ـ گندم ـ سیب زمینی و سویا هستند و در قطعات گوساله ـ خوک ـ طیور ـ ماهی ـ لاشه کامل بره استفاده می شود .

3-      عصاره علف های دریایی ( فلیم های آلژینات ) که مانع از دست رفتن رطوبت می شوند  و به دلیل مقاومت بالا در برابر ورود و خروج اکسیژن  اکسیداسیون را به تعویق می اندازند و برای میوه و سبزی ـ خرچنگ و میگو استفاده می شود.

4-       پروتئین زئین ذرت . زئین یکی از پروتئین های ذرت است که 6 – 12 درصد ترکیب ذرت را تشکیل می دهد و به عبارتی 70درصد گلوتن ذرت (پرولامین و گلوتنین ) را شامل می شود که طی فرآیند فیلم سازی توسط غلطک زنی و پرس داغ به فیلم بسته بندی تبدیل می شود . و در فرآورده هایی مثل سوپ آماده (جهت جلوگیری ار انتقال رطوبت و کلوخه ای شدن )و پفک و نان و شیرینی های مغزدار و شکلات کاربرد دارد .

 

 

                            فیلم های پلیمری و قابل تجزیه زیستی

 

طبق تعریف موادی هستند که در فرآیند کمپوست به وسیله میکروارگانیزم ها تحت شرایط محیطی مطلوب (گرم و مرطوب )و سویسترای پلیمری آسیب پذیر به طور کامل منحصرا" به ترکیباتی نظیر دی اکیسد کربن ـآب ـ متان ـ بیومس تبدیل می شوند که این عمل طی دو مرحله است :

 

-          پلیمرزدایی : که طی این مرحله زنجیره های پلیمری تجزیه می شوند .

-          معدنی شدن : مواد حاصل از مرحله قبل به دی اکسید کربن ـ آب ـ نمک و غیره تجزیه می شوند .

 

محاسن :

 

1-      کاهش استفاده از منابع تجزیه ناپذیر .

2-      کاهش ضایعات از طریق برگرداندن بیولوزیکی آنها به سیستم حیاتی

3-      حل مشکل ورود دی اکسید کربن ناشی از سوخت فسیلی پلیمر سنتزی به اتمسفر.

 

این مواد طی دوره نگهداری ماده غذایی پایدارند و تجزیه در مرحله بعد صورت می گیرد . به طور کلی در شرایط محیط خشک و ماده غذایی با رطوبت کمتر مدت نگهداری نیبتا" طولانی خواهد بود ولی برای محیط های مرطوب و مواد مرطوب مدت نگهداری محدود است .

اساسا" مشکل تمامی پلیمرهای بیولوژیکی این است که مانع خوبی برای رطوبت نیستند . ضمن اینکه ترموپلاستیک نیز نیستند یعنی در برابر حرارت غیر مقاومند به همین جهت اغلب با NC-W (موم نیترو سلولز ) پوشش می یابند .

 

مواد مصرفی در پلیمرهای قابل تجزیه زیستی :

 

1-      فیلم های پلی ساکاریدی : از مشتقات سلولزند مثل سلوفان که دارای خاصیت چاپ پذیری و مقاومت مکانیکی خوبی هستند و در رطوبت نسبی پایین مانع اکسیژن ـچربی ـروغن ـموادمعطر و طعمی نیز می باشند و  در  بسته بندی گوشت و پنیر کاربرد دارند .

2-      سلولز استات : ترموپلاستیک ـشفاف و محکم ـمانع گریس و روغن ولی در برابر رطوبت و گاز غیر مقاوم هستند .شفاف ـبی بو ـ فاقد طعم و در آب محلولند .

3-      مشتقات اتری سلولز : MC  متیل سلولز ـ HPMC هیدروکسی پروپیل متیل سلولز ـ CMC کربوکسی متیل سلولزـ EC

اتیل سلولز و HPC هیدروکسی پروپیل سلولز که خوراکی نیز هست و برای شکلات مصرف می شود .

 

 

                                                            منابع :

                                                                                     - ماهنامه خوشه بهمن 85

-          KHATAMPOLYMER.COM -                                                                                                                                                                                                                                                           

                                                                                                                گردآورنده : مینو شهرستانی

 

بسته بندی مواد غذایی

 

بسته بندي عبارتست از پوشش مناسبي كه محصول را به منظور جلوگيري از فساد و اسراف ماده غذايي در بر مي گيرد . در حقيقت نظام به هم پیوسته اي از آماده سازي كالا جهت حمل و نقل ، توزيع ، نگهداري ، فروش و مصرف نهايي مي باشد . ضمن اينكه ارتقاء اين صنعت مي تواند در پيشبرد اهداف تجاري توليد كننده و توانايي عرضه در بازار جهاني ، سهم بسزايي داشته باشد .

 در محصولات كشاورزي مورد بحث ( ميوه و سبزي ) روش هاي مديريت پس از برداشت به منظور حفظ كيفيت و ايمني محصولات مي بايست اعمال گردد :

1 . بسته بندي ميوه و سبزيجات

2 . مديريت دما و رطوبت نسبي

3 . روش هاي سرد كردن

4 . انبار كردن

 1 . بسته بندي ميوه و سبزيجات :

در ابتدا تميز كردن ، ضد عفوني كردن و بهداشت ، جداسازي براساس كيفيت و اندازه ، واكس زدن و ... جهت كاهش بار ميكروبي ، جلوگيري از فعاليت هاي متابوليكي ميكروارگانيزم ها ( بالا بردن Shelf life ) و كاهش تنش هاي فيزيكي انجام مي شود .

كم كردن تغييرات متابوليكي غير معمول كه به دليل گرمازدگي ، سرمازدگي ، كمبود اكسيژن يا تنش دي اكسيد كربن ممكن است باعث لك افتادن ، گود افتادگي ، نرم شدگي بيش از حد ، تغيير رنگ ، تغيير بافت و ... منجر شود ، نيز توسط بسته بندي صورت مي گيرد .

 براي انجام عمل بسته بندي ميوه و سبزي ابتدا بايستي خصوصيات مواد اوليه بسته بندي را به طور خلاصه به شرح ذيل در نظر گرفت :

1 . سمي نباشد

2 . از نظر ظاهري جذاب باشد

3 . مقاوم در برابر نور ، رطوبت ، چربي و گاز

4 . مقرون به صرفه اقتصادي

5 . مقاوم در برابر ضربات مكانيكي

6 . قابل بازيافت

7 . قابليت دوخت حرارتي

8 . در برابر حرارت ملايم چروك خورده و به سطح ماده غذايي نچسبد

9 . در ظروف كوچك ميوه و سبزي كاملاً قابل رويت باشد

 مواد بسته بندي مشتمل بر كاغذ ، كارتن ، چوب ، پلاستيك ، چرم ، سفال ، شيشه ، فلز ، انواع فيلم ( پلي پروپيلن PP ، پلي اتيلن PE ، پلي استيرن PS ، پلي وينيل كلرايد PVC .

 مواد بسته‌بندي و اهداف بسته‌بندي:

 اين موضوع جنبه‌هاي گوناگون دارد:

1ـ جنبه نگهداري غذا (افزايش طول مدت نگهداري Shelf life)

2ـ جنبه تبليغاتي و بازاريابي كالا. اين جنبه از كاربرد بسته‌بندي در سالهاي اخير باعث شده كه در اين صنعت گسترش زيادي پيدا كرده تا جايي كه تحت صنعتي مستقل به نام صنايع تكميلي مطرح شود. علت اين گسترش زياد تشويق توليد كننده به سمت استفاده از مواد بسته‌بندي به منظور جذاب كردن محصول خود و حصول سود بيشتر بوده است.

3ـ جنبه اطلاعاتي: هر ماده بسته‌بندي محيط مناسبي است براي آنكه توليدكننده بتواند اطلاعات مهمي را كه موظف است از نظر قوانين و استانداردهاي موادغذايي در اختيار مصرف كننده قرار دهد، بر روي اين محيط اين موارد را درج مي‌نمايد. بنابراين بسته‌بندي كالا هم عامل محافظت كننده از ماده غذايي در مقابل فساد است و هم محيطي براي درج اطلاعات مورد نياز.

نقش  بسته‌بندي در نگهداري مواد غذايي: يكي از عوامل مهم فساد مواد غذايي رطوبت مي‌باشد و در واقع تبادل رطوبت با محيط اطراف به اين مفهوم كه هر محصول غذايي با يك درصد رطوبت معيني تا زماني كه به خوبي نگهداري شده است، ميزان رطوبت موجود در آن حتي الامكان ثابت مانده باشد. مي‌دانيم هر محصول هنگامي كه بسته‌بندي شده باشد با ميزان رطوبت معيني در اطراف خود و در واقع در فضاي داخل بسته فشار بخار معيني را متناسب با ميزان رطوبت خود ايجاد مي‌كند. نقش ماده بسته‌بندي ثابت نگه داشتن اين ميزان فشار بخار آب است و اين كار را از طريق خصوصيت منحصر به فردي به نام خصوصيت ممانعت كننده ايجاد مي‌كند.

از اين طريق هر ماده بسته‌بندي با توجه به خصوصيت ممانعت كنندگي خود براي موارد خاصي از محصولات غذايي قابل استفاده خواهد بود.

بطوريکه با توجه به نوع محصول و شرايط نگهداري و توليد آن و شناخت خصوصيات مواد بسته بندي مي توان ماده مناسب را انتخاب نمود به عنوان نمونه براي فراورده هاي نانوايي که بلافاصله پس از توليد بسته بندي مي گردند معمولا" ماده بسته بندي مناسب است که بتواند امکان نفوذ رطوبت از درون بسته به محيط اطراف را فراهم آورد و به اين ترتيب از تجمع بخار آب تبخيرشده از محصول در درون بسته جلوگيري نمايد چراکه اگر اين رطوبت در داخل بسته تجمع يابد محصول قبل از فساد واقعي و اتمام زمان نگهداري کپک مي زند. نقطه مقابل اين مثال محصولات منجمد و نگهداري شده در داخل سردخانه هاي زير صفر است. در مورد اين محصولات ممکن است پديده اي نامطلوب به نام سوختگي انجماد ياFreeze Burning  در اثر تصعيد کريستال يخ از لايه سطحي روي دهد. علت واقعي اين پديده افت رطوبت هواي داخل سردخانه يا سيستم انجماد مي باشد. به هر دليل که اين علت روي دهد موجب مي شود محصول غذايي که در تماس با اين هوا است تمايل داشته باشد رطوبت خود را از دست بدهد. اما از آنجايي که دماي عمليات بسيار پايين است و هيچ منبع حرارتي ديگري موجود نيست و آب موجود در ماده غذايي به صورت کريستالهاي يخ مي باشد تنها راه از دست دادن رطوبت تصعيد کريستالهاي يخ از لايه هاي سطحي محصول به محيط اطراف است. با تصعيد شدن کريستالها جاي خالي آنها به صورت حفراتي در سطح محصول باقي مي ماند . وجود اين حفرات باعث تغيير زاويه انعکاس نور گشته و موجب مي شود در محل حفرات لکه هايي به صورت لکه هايي با رنگ متفاوت در سطح محصول ديده شود . يعني در محل حفرات به نظر مي رسد محصول تغيير رنگ داده است. اين پديده را به نام سوختگي انجماد مي شناسند و يکي از راههاي جلوگيري از بروز آن استفاده از مواد بسته بندي است که خصوصيت ممانعت کنندگي مطلوبي نسبت به نفوذ رطوبت دارد که در محصولات گوشتي منجمد کاربرد وسيعي دارد.

2- اکسيژن: جلوگيري از تبادل اکسيژن از ديگر عواملي است که قابليت نگهداري محصول را افزايش مي دهد و بنابراين خصوصيت ممانعت کنندگي ماده بسته بندي مقابل تبادل اکسيژن از ديگز عواملي است که در انتخاب آن براي محصولات غذايي مختلف مورد توجه قرار داده مي شود.

اکسيژن معمولا" براي مواد غذايي که درصد چربي تسبتا" زيادي دارند نظير محصولات گوشتي و همين طور براي جلوگيري از تخريب ويتامينها نظير ويتامين C از ديگر عوامل مهم محسوب مي شود. به عنوان نمونه بسته بندي گوشت تازه تحت سه سيستم ممکن است صورت گيرد:

1- بسته بندي تحت خلاء يا Vacuum Packaging (VAC)

2- بسته بندي تحت شرايط اصلاح شده يا Modified Atmosphere Pack (MAP)

3- Gas Packaging که در اصل نوعي از (MAP)مي باشد.

1- بسته بندي تحت خلاء(VAC):براي مواردي از توزيع گوشت مورد استفاده قرار مي گيرد که قطعات بزرگ گوشت در فواصل طولاني از محل کشتارگاه به محلي که عمليات برش زني گوشت انجام مي گيرد منتقل مي شود. در چنين مواردي استفاده از اين نوع بسته بندي در درجه اول از فساد اکسيداتيو محصول جلوگيري مي نمايد. اما همانطور که مي دانيم در شرايط تحت خلاء رنگ گوشت به صورت قرمز ارغواني به واسطه وجود ميوگلوبين خواهد بود درحاليکه از نظر مصرف کننده رنگ قرمز _ صورتي مناسب تر و مبين تازه بودن گوشت مي باشد. در مواردي که گوشت بين توليدکنندگان اصلي و توليدکنندگان جزء تبادل مي شود رنگ ظاهري گوشت چندان اهميتي ندارد . در حاليکه چون فواصل انتقال طولاني است نياز به تامين زمان ماندگاري بيشتري مي باشد که توسط بسته بندي تحت خلاء فراهم مي شود. در اين نوع تکنيک تحت خلاء از مواد بسته بندي استفاده مي شود که حتي الامکان از اين شرايط برخوردار باشند:

·                   حداکثر خصوصيت ممانعت کنندگي را در مقابل نفوذ اکسيژن دارا باشد.

·                   از مقاومت مکانيکي خوبي برخوردار باشد و در مقابل سوراخ شدن مقاوم باشد.

·                   در اثر حرارت دهي ملايم چروک خورده و کاملا" به سطح محصول بچسبد.(قابليت چين خوردگي يا Shrinkable)

براي اين منظور معمولا" قطعات بزرگ گوشت قرار داده شده در بسته بندي را از درون تونل هاي بخار عبور مي دهند يا بطور لحظه اي با آب داغ تماس مي دهند . به اين ترتيب ماده بسته بندي چروک خورده سطح محصول را مي پوشاند.

2- بسته بندي تحت شرايط اصلاح شده(MAP): دراين سيستم معمولا" محصول غذايي را در فضايي بسته بندي مي کنند که ترکيب گازي آن فضا کنترل شده و به گونه اي تنظيم شده که بهترين شرايط براي نگهداري محصول فراهم آيد. در مورد گوشت اين شيوه در دو موقع انجام مي شود:

1- در مواقع عرضه گوشت به صورت خرده فروشي.

2- در مواقع عرضه گوشت به صورت عمده فروشي.

3- GAS Packaging: براي انتقال گوشت  پس از برش زني از محل کشتارگاه به مکانهاي فروش مورد استفاده قرار مي گيرد. يعني شيوه اي است که کاربرد آن نظير Vacuum Pack است و براي مواردي که فواصل انتقال کوتاهتر باشد مناسب است .

شيوه MAP: شيوه بسته بندي در شرايط اصلاح شده و عرضه گوشت به صورت خرده فروشي معمولا" عمليات به اين صورت است که در فضاي بين ماده بسته بندي و محصول غذايي مخلوط گازي مرکب از اکسيژن _ نيتروژن و دي اکسيد کربن وارد مي شود. درصد اکسيژن در حدود 60-80 درصد و درصد دي اکسيد کربن 20-40 درصد است و مابه التفاوت اين دو درصد N2 مي باشد. فشار اکسيژن يا مقدار موجود آن مي بايستي در حدي باشد که در سطح گوشت با تشکيل اکسي ميوگلوبين رنگ قرمز صورتي ديده شود. درحاليکه نقش CO2 جلوگيري از فعل و انفعال باکتريهاي مولد فساد است . گاز N2 گاز خنثي است. از يکسو شکل بسته را حفظ مي کند و از سوي ديگر از جذب بيش از اندازه CO2 در محصول غذايي (گوشت) جلوگيري مي کند و به اين ترتيب مانع از اسيدي شدن گوشت و کاهش ظرفيت نگهداري رطوبت در آن مي گردد.

درسيستم MAP باتوجه به اين توضيح ماده بسته بندي موردنظر مي بايستي از خاصيت ممانعت کنندگي مطلوبي نسبت به نفوذ اين گازها برخوردار باشد.

در سيستم GAS PACK گوشت پس از کشتار و برش بسته بندي مي شود و قطعات آن در داخل کارتن هايي قرارداده مي شود که اين کارتن ها مخلوط گازي از اکسيژن و CO2 وارد کرده ايم با اين تفاوت که درصد CO2 بالا و درصد اکسيژن نسبت به سيستم قبل کم مي باشد. چنين بسته هايي را مي توان در فواصل نسبتا" کوتاه منتقل نمود. در محل فروش پس از باز کردن کارتن ها بسته هاي گوشت در معرض هوا قرار گرفته و چون ماده بسته بندي نسبت به اکسيژن نفوذپذير است رنگ آن رنگ قرمز ـ صورتي مطلوب مصرف کننده خواهدشد.

3- جلوگيري از نفوذ موادمعطر محصولات غذايي به محيط اطراف:

که در مورد مواد غذايي نظير ادويه جات _ قهوه و زعفران از اهميت زيادي برخوردار است. همچنين ترکيباتي که جهت طراحي و چاپ روي بسته بکار برده شده اند نبايستي به درون بسته و محصولات غذايي نفوذ نمايند. بنابراين مسئله فراريت اين ترکيبات و قابليت نفوذ ماده بسته بندي براي اين ترکيبات حائز اهميت است.

4- انتخاب و مواد بسته بندي: موادبسته بندي مختلف مي بايستي از نفوذ نور به داخل بسته جلوگيري نموده زيرا اين عامل از عوامل تشديدکننده اکسيداسيون حساس است. ساده ترين راه براي اين منظور استفاده از بسته هاي تيره است نظير ظروف شيشه اي تيره . در مورد مواد پليمري که کاربرد وسيعتري دارند از طراحي هايي که با رنگهاي مختلف روي بسته ايجاد مي شود براي اين منظور کمک گرفته مي شود. ضمن آنکه معمولا" ناحيه اي روي بسته بدون طرح و به صورت شفاف باقي مي ماند تا امکان ديدن داخل بسته فراهم آيد. اين ناحيه را معمولا" Window گويند و يکي از مقررات مورد نياز در صنعت بسته بندي است. در موارد بسته بندي مرکب که هزينه زيادتري دارند يکي از لايه ها آلومينيم فويل مي باشند. استفاده از اين لايه بطور مشخص جهت انعکاس نور مي باشد. نکاتي که بايد در اين انتخاب مدنظر قرار مي گيرند:

1- خصوصيت ممانعت کنندگي ماده بسته بندي در مقابل رطوبت و اکسيژن و مواد معطر.

2- مقاومت مکانيکي ماده بسته بندي در مقابل ضربه _ کشش و پارگي.

3- مقاومت حرارتي ماده بسته بندي : اين ويژگي بخصوص در مورد مواد غذايي آماده به مصرف يا ready to eat که پس از در اختيار گذاردن آن و خريد مصرف کننده نياز به يک حرارت دهي ملايم جهت آماده سازي نهايي خواهد داشت. همچنين در مورد محصولات غذايي که در درون بسته جوشانيده مي شوند نيز مقاومت حرارتي ماده بسته بندي حائز اهميت است . اين نوع محصولات اخير را اصطلاحا" Boil In Bag مي نامند. به اين ترتيب مواد بسته بندي مورد نظر بايستي در دماهاي بکار گرفته شده تغيير شکل نداده و در عين حال با محصول واکنش شيميايي نيز ندهد.

5-تداخل متقابل مواد بسته بندي بامحصولات غذايي Interaction:

اين مبحث بحث اصلي است که در تعيين قوانين و اصطلاحات کاربرد مواد بسته بندي در صنعت غذا مورد بررسي قرار مي گيرد و از چند جنبه مختلف قابل توجه است.:

الف) در مورد محصولات کنسروي معمولا" نوع محصول غذايي تعيين کننده نوع لاک يا پوشش داخل قوطي است. حضور اين پوشش باعث مي شود ترکيبات آزاد شده از ماده غذايي با فلز قوطي واکنش نداده و تغييرات نامطلوب به حداقل برسد. بنابراين يکي از نمونه هاي بارز واکنش شيميايي محصول غذايي با قوطي کنسرو تغييراتي است که به اين طريق بوجود آمده و با انتخاب نوع لاک مناسب مي توان از آن جلوگيري کرد.

ب) انتقال مواد شيميايي مختلف از مواد بسته بندي به درون ماده غذايي : اين موضوع را اصطلاحا" تحت عنوان مهاجرت ترکيبات يا Immigration مي شناسند که يکي از مباحث مهم تنظيم قوانين و استانداردها است .بطوريکه براي ترکيبات مختلف افزودني که جهت بهبود خصوصيات مواد بسته بندي در فرمولاسيون آن بکار برده مي شوند همواره حد مجازي به واسطه پديده مهاجرت در اين قوانين تعيين مي گردد. اغلب اين ترکيبات نظير ترکيبات نرم کننده يا Plasticizer_ پيگمانهاي رنگي و حلال هايي که جهت چاپ هاي رنگي انجام مي شود هستند.

ج) مهاجرت يکسري ترکيبات طبيعي ماده غذايي  به درون لايه هاي مختلف بسته بندي هاي مرکب يا Laminated layers .

6- قابليت چاپ پذيري ماده بسته بندي : در مورد مواد بسته بندي که به عنوان لايه خارجي مواد بسته بندي هاي مرکب مورد استفاده قرار مي گيرد بسيار حائز اهميت است.

7- قابليت دوخت حرارتي Heat Sealing .

8- پايين بودن وزن مخصوص : اين خصوصيت در ماده بسته بندي از نقطه نظر حمل ونقل بسيار حائز اهميت است.

9- در دسترس و ارزان بودن : که از دلايل اصلي جذب مشتري مي باشد و از بعد اقتصادي حائز اهميت است.

 تاثیرات دیگر بسته‌بندي در نگهداري مواد غذايي:

1 . خصوصيت :ممانعت كنندگي ( Barrier Property ) : به واسطه ي ثابت نگه داشتن ميزان فشار بخار آب محصول در بسته . لازم به يادآوري است كه ماده غذايي با محيط اطراف تبادل رطوبت مي كند و تا زماني به خوبي نگهداري مي شود كه رطوبت حتي الامكان ثابت بماند و اين خصوصيت مواد بسته بندي همين وظيفه را به عهده دارد . به عنوان مثال جلوگيري از كپك زدگي كه بر اثر تجمع بخار آب حادث مي شود و يا جلوگيري سوختگي انجماد كه بر اثر افت رطوبت سردخانه اي به وجود مي آيد .

2 . جلوگيري از تبادل اكسيژن : كه قابليت نگهداري محصول را افزايش مي دهد . خصوصاً در مواد چرب و همچنين جلوگيري از تخريب ويتامين ها نظير ويتامين C .

3 . جلوگيري از نفوذ مواد معطر غذايي به محيط اطراف : نظير قهوه ، چاي ، زعفران ، ادويه جات و ...

4 . جلوگيري از نفوذ نور به داخل محصولات حساس به نور.

 از روش هاي بسته بندي مي توان به موارد ذيل اشاره كرد :

1 . بسته بندي MAP ( اتمسفر تغيير يافته Modified Atmosphere Packaging ) : بسته بندي يك محصول فسادپذير در هوايي كه تركيبات آن با هواي عادي متفاوت است و حاوي اكسيژن ـ دي اكسيد كربن و نيتروژن است و به عنوان جايگزيني براي نگهداري محصولات از طريق انجماد و كاهش مصرف انرژي بدون اثر منفي بر كيفيت محصول در مراحل انبارداري و ...

 2 . بسته بندي CAP (اتمسفر كنترل شده Controlled Atmosphere Packaging‌) : بسته بندي در هوايي با مشخصات از پيش تعيين شده و كنترل شده بسته به ماهيت پويايي محصول از بعد ميكروبي و شيميايي مي باشد كه بسيار پر هزينه است .

 3 . بسته بندي Aseptic : اصولاً شامل استريل كردن محصول قبل از بسته بندي و پر كردن آن داخل ماده بسته بندي از قبل استريل شده در يك محيط استريل و عاري از ميكروب مي باشد . اين روش مدت هاست براي شير ، محصولات لبني ، آب ميوه و محصولات مايع به كار مي رود .

 4 . بسته بندي تحت خلاء ( Vaccum P‌ ) بيشتر در مورد گوشت مورد مصرف دارد ، در اين روش تنفس ماده غذايي و فعاليت ميكروبي درون بسته ، دي اكسيد كربن ايجاد كرده و خود بر رشد ميكروبي موثر است و بدون انجماد ماده غذايي از ماندگاري بالايي برخوردار خواهد بود .

در روش هاي فوق الذكر از فيلم هاي پلي مري استفاده مي شود.

انواع مواد بسته بندي:

مهمترين مواد بسته بندي در صنعت غذا عبارتند از فلزات در قوطي هاي کنسرو و انواع مقواهاي چند لايه شيشه و نهايتا" مواد پليمر.

مواد پليمري در بين اين مواد بسته بندي مختلف خصوصيات ويژه اي دارند که باعث مي گردد قابليت استفاده وسيعتري داشته باشند و عملا" در بسياري از موارد جايگزين شيشه و ظروف فلزي گردند. اين خصوصيت منحصر بفرد به اين قرار مي باشد:

1- پايين بودن وزن مخصوص آنها که معمولا" در محدوده 2/0-5/1 گرم بر سانتيمتر مکعب تخمين زده مي شود. اين موضوع از نظر حمل و نقل و انبارداري و کاهش هزينه بسيار مورد توجه است.

2- قابليت شکل پذيري: نازک تا 25/0 ميليمتر _ و با ضخامت بين 1 تا 3 ميليمتر.

از اين نظر مواد بسته بندي پليمري به دو گروه اصلي تقسيم مي شوند:

گروه اول: مواد پليمري هستند که به صورت لايه هاي بسيار نازک تحت عنوان فيلم Film تهيه مي شوند. ضخامت اين لايه ها کمتر از 25/0 ميليمتر است . اين گروه فيلهاي انعطاف پذيري هستند که کاملا" شکل ماده غذايي را به خود مي گيرند.

گروه دوم : مواد بسته بندي هستند که به صورت ورقه يا Sheet با ضخامتي در حدود 1 تا 3 ميليمتر تبديل مي شوند. اين گروه ورقه هاي سختي هستند که به شيوه هاي مختلف حرارتي و با استفاده از فشار هوا شکلهاي مختلفي نظير انواع بطري _ ليوان و سيني توليد مي نمايند.

از آنجايي که درجه حرارت عمليات شکل دهي اين مواد پليمري بسيار کمتر از عمليات شکل دهي شيشه است در نتيجه قابليت کاربرد اين مواد در بسياري از موارد از ظروف شيشه اي بيشتر مي باشد.

 در عين حال نسبت به فلزات داراي اين برتري هستند که حداقل واکنش شيميايي را با محصول غذايي ايجاد مي نمايند. به همين دليل کمتر دچار خوردگي مي شوند و اين از نظر توليد کنندگان مهم است .

برتري ديگر: اکثر مواد پليمري قابليت دوخت حرارتي دارند . بنابراين نيازي به درب بندي مجزا وجود نداشته و اين از نقطه نظر اقتصادي بسيار حائز اهميت است.

انواع مواد پليمري: امروزه با پيشرفت تکنولوژي روز به روز انواع جديدي از مواد پليمري به صورت منفرد يا مرکب به بازار عرضه مي شوند که هر يک ويژگي هاي جديدي را براي توليدکنندگان صنعت غذا و صنايع ديگر پيشنهاد مي نمايند. اما مهمترين مواد پليمري که در واقع ساير مواد مشتقات آن مي باشند اين موارد هستند:

1- سلوفان Cellophane

2- پلي اتيلن  :Poly Ethylene (PE)

A ـ  (HDPE) High Density.PE

(LDPE) Low Density.PE -B

3- پلي وينيل کلرايد Poly Vinyl Chloride (PVC)

4- پلي اتيلن ترفتالات Poly Ethylene Therphethalate (PET)

خصوصيات مواد بسته بندي پليمري :

1- سلوفان : اين ماده بسته بندي با فرآيند بيشتري از خمير کاغذ تهيه مي شود. بنابراين جزو فيلم هاي سلولزي است و به همين علت يکي از خصوصيات ويژه آن قابليت تاخوردگي آن است و اين موضوع براي بسته بندي هايي مثل شکلات و سيگار مناسب است . خصوصيت ديگر آن نفوذ پذيري نسبت به رطوبت است. يعني از ممانعت کنندگي خوبي براي رطوبت برخوردار نيست. بنابراين در فرآورده هاي نانوايي از تجمع رطوبت در داخل بسته جلوگيري مي کند. در مواردي که لازم است به نوعي از تبادل رطوبت جلوگيري کند معمولا" لايه هاي پوشش داده سلوفان مورد استفاده قرار مي گيرد. به اين مفهوم که لايه داخلي يا مرکزي را سلوفان تشکيل داده و بر روي آن لايه هاي ديگري از مواد بسته بندي ديگر نظير PE يا ماده PVDC (پلي ونيليدين کلرايد) استفاده مي‌شود.

از خصوصيت ديگر اين ماده بسته بندي مي توان به شفافيت آن و مقاومت آن در مقابل نفوذ روغن و قابليت دوخت حرارتي آن اشاره نمود.

2- پلي اتيلن (PE):

الف)LDPE  (پلي اتيلن با دانسيته پايين ) اين ماده بسته بندي جزو ارزان ترين ماده بسته بندي پليمري است و به لحاظ خصوصيت نسبتا" مطلوب و هزينه پايين آن کاربرد زيادي دارد . همانطور که از نامش پيداست دانسيته اين ماده بسته بندي نسبت به نوع ديگر PE کمتر بوده و معمولا" در محدوده 925/0-914/0 گرم بر سانتيمترمکعب است .

اين مواد بخصوص در لايه هاي مرکب مورد استفاده قرار مي گيرند. معمولا" لايه داخلي که با ماده غذايي در تماس است از اين جنس است . چراکه کمترين واکنش شيميايي و تاثير مطلوب را بر روي ماده غذايي به جا مي گذارد. در اين حال يکي از لايه هاي مرکزي نيز از اين  جنس است تا بتواند خصوصيت ممانعت کنندگي مطلوبي را در کل ماده بسته بندي ايجاد کند. همچنين آخرين لايه نيز ممکن است از اين جنس استفاده شود تا ضمن چاپ روي بسته باعث شفافيت آن شود. با ذکر اين نکته كه اين لايه‌ها ضخامت‌هاي مختلفي دارند و معمولاً PE داخلي و مركزي با ضخامت بيشتري استفاده مي‌شود. LDPE از مقاومت كششي خوبي برخوردار است و به همبن علت از قابليت انقباض و انبساط آن معمولاً جهت مواد بسته‌بندي غذايي منجمد كمك گرفته مي‌شود. چرا كه اين ماده از پايداري خوبي در دماهاي بسيار پايين برخوردار است. قابليت ممانعت‌كنندگي آن مقابل رطوبت مطلوب و در مقابل نفوذ اكسيژن و Co2 بعضاً مطلوب است.

ب) خصوصيات HDPE: 

اين ماده پليمري از نظر مقاومت مكانيكي مطلوب‌تر است و آن را به صورت ورقه جهت بطري، سيني، ليوان و ظروف ديگر تبديل مي‌كنند. برخلاف LDPE كه اكثر اوقات بصورت فيلمهاي انعطاف‌پذير يا Flexible films توليد مي‌شود. دانسيته اين ماده بسته‌بندي بين 94/0 تا 965/0 تغيير مي‌كند. از خصوصيات ممانعت‌كنندگي بهتري نسبت به رطوبت و گازها برخوردار است. مقاومت حرارتي آن مطلوب است تا حدي كه مي‌توان با بهبود ويژگي‌هاي آن از اين ماده بسته‌بندي براي حرارت‌دهي محصولات تا دماي پاستوريزاسيون استفاده نمود. اين ماده بسته‌بندي معمولاً نيمه‌شفاف يا كدر است. بنابراين نسبت به نفوذ نور نيز مقاوم است.

3) PVC (پلي وينيل كلرايد)

اين ماده بسته‌بندي دانسيته حدود 45/1-35/1 گرم بر سانتي‌متر مكعب داراست. مقاومت مكانيكي خوبي در مقابل ضربه دارد. سخت است و بصورت ورقه شكل‌دهي مي‌شود. قابليت نفوذ آن در برابر رطوبت نسبتاً زياد است، ولي از خصوصيت ممانعت‌كنندگي خوبي نسبت به گازها برخوردار است.

در مورد PVC دو نكته حائز اهميت است:

(نكته اول): قابليت شكل‌پذيري آن: اين ماده بسته‌بندي همان طور كه گفته شد سخت است، در نتيجه براي شكل‌دهي آن نياز به اعمال حرارت‌هاي بيشتر است. بطوريكه در اين دما احتمال دارد PVC تجزيه شده و از خود گاز اسيدكلريدريك آزاد كند و موجب صدمه ديدن ماشين‌آلات شكل‌دهي بشود. به همين علت جهت كاهش هزينه عمليات و قابليت بهتر شكل‌دهي، اين ماده بسته‌بندي معمولاً در هنگام توليد ورقه‌هاي PVC پودر آن را با مواد نرم‌كننده يا Plasticizer مخلوط مي‌كنند و پس از آن تحت غلطك‌‌زني داغ قرارداده و ورقه‌هاي آن را توليد مي‌كنند. اين تركيبات نرم كننده جزو تركيبات آروماتيك هستند (مشتقات بنزن) و يكي از تركيبات با كاربرد وسيع‌تر دي‌اكتيل فتالات (DOP) مي‌باشد.

به همين علت با اضافه كردن تركيبات نرم كننده PVC را مي‌توان نرم نمود تا حدي كه به صورت فيلم قابل استفاده باشد.

نرم شده  نرم كننده (آروماتيك) + PVC

(نكته دوم): به قابليت استفاده از آن در صنعت غذا يا Food grade بودن آن مربوط مي‌شود. اين ماده بسته‌بندي از پليمريزاسيون منومرهاي وينيل كلرايد تشكيل يافته است. بديهي است در طي پليمريزاسيون احتمال محسوب ماندن واحدهاي آزاد وينيل كلرايد بين زنجيره‌هاي پليمري وجود خواهد داشت. از آنجا كه اين منومر سرطانزا است، بنابراين اگر درصد آزاد موجود در ساختمان مانده پليمري از حد معيني تجاوز كند درصد مهاجرت آنها به درون محصول غذايي بسته‌بندي شده در اين ماده بسته‌بندي بيش از اندازه خواهد شد، تا حدي كه مصرف آن محصول براي مصرف كننده خطرساز خواهد بود. به همين علت FDA قوانيني را براي استفاده از اين ماده بسته‌بندي وضع نموده است، بطوريكه كاربرد كلي اين ماده بسته‌بندي بسيار محدود شده و در اغلب موارد به جاي آن از مواد پليمري ديگري مثل PET، مثل HDPE و همينطور پلي استايرن Polystyrene (PS) استفاده مي‌شود. از سوي ديگر مواد PVC براي صنعت غذا مجاز شناخته‌اند كه حداكثر وينيل‌كلرايد آزاد شده بر روي ماده غذايي در محدوده PPM 2-1 قرارداشته باشد و به همين لحاظ چنين PVC را Food grade مي‌خوانند. همچنين طبق قوانين وضع شده در موارد استفاده از PVC نبايست اين ماده بطور مستقيم با محصول غذايي تماس داشته باشد. بنابراين معمولاً بصورت لايه‌هاي مركب همراه با پلي اتيلن بكار برده مي‌شود.

4) خصوصيات PET (پلي اتيلن ترفتالات)

اين مادة بسته‌بندي توسط فرايند پليمريزاسيون پيچيده‌اي توليد مي‌شود و به همين علت معمولاً هزينه توليد بالاتري دارد. از شفافيت خوبي برخوردار بوده و مقاومت آن در مقابل مواد شيميايي، اسيدها و روغن مطلوب است. از مقاومت حرارتي بسيار خوبي برخوردار است و يكي از مشكلات آن عدم مقاومت آن در مقابل ضربه است، يعني به راحتي ترك بر مي‌دارد. جهت بهبود اين خصوصيت از فرآيندي تحت عنوان فرآيند خطي كردن يا Orientation استفاده مي‌نمايند. از اين فرآيند جهت افزايش نظم ساختمان مولكولي در شبكه پليمري ماده بسته‌بندي استفاده مي‌شود و در نتيجه آن از يك سو قابليت شكل‌دهي و مقاومت مكانيكي محصول يا ماده بسته‌بندي افزايش مي‌يابد و از سوي ديگر خصوصيت ممانعت كنندگي آن بهبود پيدا مي‌كند. از اين ماده بسته‌بندي بصورت سيني و بطري استفاده زيادي مي‌شود.

بطري‌هاي از جنس PET براي پركردن آب ميوه‌جات داغ پس از خروج از فرآيند پاستوريزاسيون مي‌تواند به كار برده شود.

همچنين براي پركردن نوشابه‌هاي گازدار كاربرد وسيعي دارد. درحاليكه سيني‌هايي از جنس PET براي بسته‌بندي مواد غذايي كه در ماكرو ويو قرار داده مي‌شوند، استفاده مي‌گردد. همينطور به علت مقاومت حرارتي بالا اين ماده بسته بندي از آن مي‌توان براي سيني‌هايي كه در درون فر تغيير شكل نداده و با محصول غذايي واكنش نمي‌دهند، استفاده نمود.

پلي استرها : اولين بار در سال 1928 فعاليت براي توليد آن آغاز شد . اين مواد در برابر كشيدگي مقاوم هستند و براي مواد غذايي كه نياز به پخت يا جوشاندن درون بسته را دارد از مقاومت شيميايي خوبي برخوردارند و هيچ نوع ماده نرم كننده درون آن ها استفاده نمي شود . نسبت به گازها نفوذپذيري كمي دارند .

پلي استرها پليمرهايي هستند با زنجيره بلندي از ترموپلاستيك كه مبناي تشكيل آن ها ترفتالات ( ماده اي با استحكام مكانيكي بالا ) مي باشد .

پلي اولفين ها : مواد اوليه غالب در بسته بندي پلاستيك هاي قابل انعطاف ، قابليت كشش ، قابليت دوخت حرارتي ، مقاوم در برابر بخار آب

1 . پلي اتيلن در دانسيته بالا و پايين LDPE , HDPE

2 . پلي پروپيلن

پلي اتيلن با دانسيته ي كم ( Low Density Poly Ethylen ) : گاز اتيلن تحت فشار PSI 60000 و حرارت حدود 149 درجه ي سانتي گراد با مقدار كمي پروكسيد آلي به عنوان كاتاليزور

بدون بو ، وزن سبك ، با دانسيته ي gr/cm3 935/0 ـ 916/0  

داراي سطح غيرقطبي است و چسبيدن چسب ها يا جوهر چاپ مستلزم عمل آوري سطح فيلم با شعله كم قبل از چاپ است .

پلي اتيلن با دانسيته بالا ( High Density Poly Ethylen‌ ) : داراي دانسيته بالا gr/cm3 96/0 ـ در اثر مولكول هاي پليمر نزديك به هم ماده حاصله سخت تر است . نقطه ي نرم بالايي دارد حدود 120 درجه ي سانتي گراد ـ سفت با شفافيت كم ـ به دليل داشتن نقطه نرم بالا مي تواند حرارت استريليزاسيون را تحمل كند .

پلي پروپيلن ( Poly Propylen‌ )

دانسيته gr/cm3 9/0 ـ سخت ـ نقطه ي ذوب 150 ـ 140 درجه ي سانتي گراد ـ مقاوم در برابر ضربه و تحت تأثير حرارت يعني در برودت زير صفر استحكام آن در برابر ضربه كمي كاهش مي يابدكه البته اين عيب با كوپليمريزه كردن پروپيلن با اتيلن برطرف مي شود ـ در برابر حرارت بالا منبسط شده و به نسبت 1 به 7 افزايش سطح مي دهد و در تهيه كيسه هاي مختلف كاربرد فراوان دارد . قابليت ارتجاع بالا ـ درخشنده ـ شفاف با خواص بصري خوب .

خانواده ي وينيل پلاستيك :

پلي وينيل كلرايد ـ كوپليمر هاي وينيل كلرايد ـ پلي وينيل استات ـ ساران

از پليمريزاسيون اتيلن هاي جانشين شده بدست مي آيد . كه مهمترين آن ها PVC ( Poly Vinyl Chloride )‌ است .

PVC ساكن است و حالت كريستالي كمتري نسبت به پلي اولفين ها دارد . سخت ـ شكننده ـ با دانسيته ي gr/cm3  03/1 ـ 04/1 ـ با مواد نرم كننده اصلاح مي شود ـ چروك پذيري حرارتي

لاستيك هاي هيدروكلرايد :

از مزاياي اين فيلم مي توان درخشندگي خوب ـ مقاومت در برابر اسيدها و الكل ، داشتن خاصيت استرچ و شرينگ و قابليت انتقال گازها را نام برد .

پلي استيرن ـ كوپليمرهاي استيرن

 پلي استيرن PS ( Poly Styrene )

بي رنگ ـ شفاف مثل شيشه ـ فوق العاده شكننده ـ ليوان هاي يكبار مصرف ميوه و سبزي

 2 . مديريت دما و رطوبت نسبي : كالاهاي باغي فاسد شدني داراي زمان نگهداري مناسبي حدود صفر درجه ي سانتي گراد هستند كه افزايش دما بر ميزان فساد مي افزايد ـ دماهاي پايين يا بالاتر از حد بهينه باعث اختلالاتي از جمله :

انجماد : به دليل آب زياد محصول

آسيب سرمايي : در دماي كمتر از يك درجه بحراني كه دماي آستانه سرما ناميده مي شود ، محصول دچار آسيب هايي مثل رنگ پريدگي ، آبكي شدن ، نقص در رسيدن ، نرسيدن ، بي مزگي ، ايجاد زمينه مساعد براي حمله پاتوژن ها مي كند .

آسيب گرمايي : تبخير بيش از حد باعث ايجاد لكه هاي سفيد حاصل از مرگ بافت ها ( آفت سوختگي ) يا تجزيه كلي آن ها

رطوبت نسبي : دامنه مناسب رطوبت نسبي براي انبار ميوه ها بين 85 تا 95 درصد است و براي سبزيجات اين ميزان بين 90 تا 98 درصد متغير مي باشد . رطوبت نسبي با روش هاي زير قابل كنترل است :

1 . اضافه كردن رطوبت ( استفاده از آب پاش بخار آب )

2 . منظم كردن حركت هوا و تهويه

3 . حفظ دماي سردخانه به اندازه انبار و وسايل حمل و نقل در حدود يك درجه ي سانتي گراد از دماي هوا

4 . فراهم نمودن عايق هاي رطوبتي

5 . اضافه كردن خطوط پلي اتيلن در ظروف بسته بندي و استفاده از ورق هاي پليمري مشبك جهت بسته بندي

6 . مرطوب كردن كف اتاق هاي انبار

7 . پاشيدن آب تميز و ضد عفوني شده به محصولاتي مثل سبزيجات برگي و سبزيجات ريشه اي در فصل خنك و سبزيجات ميوه اي نابالغ ( مثل لوبياي سبز ـ نخود ـ ذرت شيرين و كدو )

 3 .  روش هاي سرد كردن

·        اتاق سرد

·        هواي فشرده

·        خلاء

·        آب

·        يخ   

 4 . انبار كردن و حمل و نقل سردخانه اي :

·        عايق بندي ساختمان

·        حضور فضاي كافي جهت جريان هوا بين پالت ها

·        انبار كردن در حد ظرفيت انبار

·        توجه به مسافت هاي طولاني و امر كنترل دما

·        استفاده از اتيلن جهت آغاز دوره رسيدن ميوه و سبزيجات

·        به حداقل رسانيدن ارتعاشات جهت جلوگيري از صدمات فيزيكي

گزارش بازديد و بررسي آب وتصفيه پساب در كشتارگاه زياران

 

 عنوان تحقيق : گزارش بازديد و بررسي آب وتصفيه پساب در كشتارگاه زياران

  استاد : مهندس فرهاد نرجس پور

دانشجویان : مينو تقي شهرستاني - محمد رضا ملكي

                                 گروه : صنایع غذایی

                                سال تحصیلی ۸۴-۸۵                           

 فهرست مطالب :

بخش یکم

مقدمه...............................................................................................................................................2

بخش دوم

2- تاریخچه ...................................................................................................................................3

  1-2- تاریخچه تصفیه در جهان ............................................................................................3

 2 -2- تاریخچه تصفیه در ایران ..............................................................................................3

  3-2- تاریخچه تصفیه در کشتارگاه زیاران ..........................................................................3

 بخش سوم

3- مشخصات کشتارگاه زیاران ..................................................................................................4

  1-3- موقعیت جغرافیایی کشتارگاه زیاران ..........................................................................6

  2-3- بخش های پروسه تولید.................................................................................................6

 1-2-3- محوطه انتظار دام ..............................................................................................6

 2-2-3- سالن کشتار..........................................................................................................6

 3-2-3- اتاق های سرد......................................................................................................6

4-2-3- انبار پوست خام و پوست..................................................................................7

      5-2-3- سالن بار پاک کنی.............................................................................. ..............7

      6-2-3- دفاتر اداری و امکانات رفاهی............................................................................7

      7-2-3- آزمایشگاه کشتارگاه ..........................................................................................7

      8-2-3- اتاق آلایش خوراکی ..........................................................................................7

     9-2-3- بازار خرید و فروش دام ......................................................................................7

   10-2-3- سردخانه.................................................................................................................7

   11-2-3- کارگاه قطعه بندی و بسته بندی مجاز گوشت................................ ............7

   12-2-3- واحد تبدیل ضایعات...........................................................................................7

   13-2-3- بخش جمع آوری و سالم سازی فاضلاب ......................................................7

 بخش چهارم

4- بررسی مسائل زیست محیطی کشتارگاه ........................................................................8

1 -4- اقدامات زیست محیطی کشتارگاه..............................................................................8

2 -4- میزان مصرف آب در بخش های مختلف .................................................................8

3 -4- میزان تولید فاضلاب .....................................................................................................9

بخش پنجم

5- روش های تصفیه فاضلاب .................................................................................................9

1-  تصفیه مکانیکی یا فیزیکی ......................................................................................9

2-  تصفیه بیولوژیکی ......................................................................................................10

    3- تصفیه شیمیایی .........................................................................................................10

1-5- روش های تصفیه فاضلاب در ایران و جهان ........................................................11

2-5- روش تصفیه فاضلاب در کشتارگاه و طرح شماتیک............................................13

  1 -2-5-عملکرد سیستم تصفیه فاضلاب در کشتارگاه زیاران .................................13

3-5- نتایج و پیشنهادات .....................................................................................................16

بخش ششم

6- استاندارد های مربوطه ....................................................................................................17

1-6- استاندارد 2439 ویژگی های پساب صنعتی .........................................................17

2-6- استاندارد 2440 روش نمونه گیری پساب .............................................................17

بخش هفتم

7- مراجع .................................................................................................................................18

 1-  مقدمه:

 مطلبي كه ارائه مي گردد برمبناي درس مشخصات آب وپساب دركشتارگاه وكارخانجات فرآورده هاي گوشتي به ارزش دو واحد و با تدريس جناب مهندس نرجس پور مي باشد.اينجانبان مينو تقي شهرستاني و محمدرضا ملكي جهت انجام وظيفه به كشتارگاه زياران واقع در استان قزوين بخش آبيك مراجعه داشته ايم كه شرح بازديد ذيلا" تقديم مي گردد.

 2- تاريخچه :

تصفيه فاضلاب تاريخچه خيلي طولاني ندارد. فقط دركتب تاريخي گفته ها وفرمان هايي مبني بر پرهيز از آلودگي منابع طبيعي خصوصا" آب و رودخانه ها ، اشاره هايي شده است.

1-2- تاریخچه تصفیه فاضلاب در جهان :

فن پاكسازي آب هاي آلوده حدود يكصدسال پيش، يعني زماني كه باكتري ها وميكروب هاي بيماري زاء و واگير و شيوع بيماري ها شناخته شد، مطرح گشت و در واقع علم تصفيه آب وفاضلاب مرهون پيشرفت هاي علوم پزشكي وزيست شناسي است. درابتداي اين شناخت ممنوعيت ورود آب هاي آلوده به منابع طبيعي بخصوص رودخانه ها اعلام گرديد و به دنبال آن تصفيه فاضلاب وتكميل روش هاي آنها پي گيري شد. بعداز جنگ جهاني دوم وتوسعه شهرها وصنايع بتدريج خطرآلودگي محيط زيست بيشتراحساس شد و درنتيجه امرتصفيه فاضلاب وتحقيق وتوسعه آن به طور جدي تر دنبال گرديد. بطور خلاصه تاريخچه استفاده ازخاصيت كودي فاضلاب جهت آبياري كشاورزي به حدود100سال پيش واستفاده ازدرياچه هاي ثبيت وتصفيه فاضلاب به حدود20سال پيش در اروپا برمي گردد.

2-2- تاريخچه تصفيه فاضلاب درايران:

استفاده ازلجن فاضلاب به عنوان مواد کودی درايران از زمان هاي دور متداول بوده است. ولي تصفيه آن صرفا" به برخي نواحي شمال تهران قديم مثل صاحبقرانيه(1340)وياتصفيه خانه هاي اصفهان(1345)مربوط مي شده است. درسال 1376كارجدي ترتصفيه فاضلاب دراصفهان حدود70%  ودرتهران حدود4-3 %انجام شد. دراين سال دراصفهان وتوابع 5 تصفيه خانه باجمعيت زير پوشش حدوداً 1300000ودر تهران وشهرهاي ديگرايران جمعا تصفيه خانه باجمعيت زيرپوشش حدوداً  274000 مشغول به كار بودند.

3-2- پيشينه ی تصفيه فاضلاب در كشتارگاه زياران:

تصفيه فاضلاب دركشتارگاه زياران ازهمان ابتداي شروع كاركشتارگاه، يعني سال1352به همين شكل امروزي به صورت هوازي انجام مي شده است. طراحي سيستم تصفيه فاضلاب ودرياچه هاي تثبيت را آقاي دكترهاشميان ازاساتيد بنام دانشگاه صنعتي شريف عهده دار بوده اندكه اخيراً نيز طيِِِِِ مراجعاتي كه به محل داشته اند ايده هاي جديدارائه شده را بررسي كردند و قرارشد تغييرات عديده اي درتكميل وبهينه سازي بيشترتصفيه فاضلاب كشتارگاه زياران ايجاد نمايندكه شرح آن درادامه تقديم مي گردد.

 3- مشخصات كشتارگاه زیاران:

 كشتارگاه زياران درسال 1352با مساحت حدود150هكتارزمين احداث گرديد كه شامل دامپروري گوسفند، گاو، بز، گاوميش، گوزن و اسب نيز مي باشد. اين مجموعه شامل بخشهاي زير است:

 

ساختمان اصلي

تاسيسات جانبي

سالن كشتاردام بزرگ به مساحت 3000 متر مربع

تاسيسات سرد

سالن كشتاردام كوچك به مساحت 2000مترمربع

تونل 150 مترمربع

ارتفاع سقف سالن هاحدود 7-8 متر

سردخانه 900 مترمربع

تاسيسات كشتارگاه به مساحت 1200مترمربع

پيش سردكن 2000 مترمربع

قسمت صنايع تبديلي به مساحت 6000

اتاق بخار 500 مترمربع

تصفيه فاضلاب قبل ازورودبه درياچه هاي تثبيت شامل آشغالگير و تفكيك خون 3000مترمربع

باسكول ونگهباني 150 مترمربع

برق وژنراتور 150 مترمربع

ميدان دام 10000مترمربع

ساختمان اداري وآزمايشگاه 1800مترمربع

 

بسته بندي 1500 مترمربع

 كه روزانه دريك شيفت كاري 1500 دام سبك و350 دام سنگين كشتار مي شود.

 مجموعه زياران در بخش خصوصي وزارت جهادكشاورزي فعال است و دركل 130نفر مدير و پرسنل در بخشهاي زير مشغول مي باشد:

 

مدير

بهداشتي دامپزشك (1نفر) 

 

مديرمالي اداري (1نفر) 

 

مديرفني (1نفر)

 

دكتردامپزشك(5نفر)

بسته بندي

(10نفر)

 

تكنسين كاردان بهداشت

(8نفر)

 

پرستاران ومراقبان دامهاي زنده

(10نفر)

 

كاركنان مالي اداري

(20نفر)

 

ترابري

(10نفر)

 

سلاخهاو

كاركنان ساده وقصاب(20نفر)

(25نفر)

 

نگهباني

(9نفر)

 

نگهداري ساختمانها

(10نفر)

 

بخش فاضلاب

(8نفر)

 

تاسيسات بخاروگرمايش وسرمايش

(8نفر)

 

برق وژنراتورها

(8نفر)

  دراين مجموعه بخش جمع آوري ضايعات دامي مثل فضولات ويا محصولات جانبي مثل پوست وروده وهمچنين ارسال آنها به وسيله پيمانكاراني جدا از پرسنل كشتارگاه انجام مي شود كه شركت زياران با پيمانكاران طي قرار داد بطور سالانه كار مي كنند. دراصل خود شركت صرفاً فروشنده ضايعات يا محصولات جانبي دامهاي كشتاري است كه توسط مجموعه زياران توليد و پرورش يافته والباقي مربوط به چوبداراني است كه دامهاي خود را براي كشتاربه كشتارگاه آورده اند و خودشان يا جداگانه محصولات را مي برند ويا به همان پيمانكاران يادشده واگذار مي كنند.

 1-3- موقعيت جغرافيايي كشتارگاه زياران :

 كشتارگاه واقع دركيلو متر45 جاده كرج قزوين دربخش آبيك بنا شده است .

 2-3- بخش هاي پروسه توليد:

 1-2-3- محوطه انتظار دام  : محل  مجهز، بهداشتي و مناسب دركشتارگاه است كه درآن گوسفندها ،بره ها، گاوها يا گاوميش هاي زنده پذيرفته شده دركشتارگاه به مدت حداقل 24ساعت پيش ازكشتار باانجام مراقبت هاي لازم درشرايط بهداشتي نگهداري مي شوند و استراحت مي كنند تا براي كشتار آماده شوند.

2-2-3- سالن كشتار : اين ساختمان مهم دقيقاً يك كشتارگاه كوچك است كه داراي محوطه انتظاري به ظرفيت چند گاو، سالن كشتار واتاق آويزان كردن لاشه است. كليه مراحل كشتاردام هاي زنده مشكوك به بيماري يا دچار حادثه وسانحه شده به تشخيص وتاييد دكتردامپزشك مسئول بهداشتي كشتارگاه درداخل اين سالن انجام مي شود.

3-2-3- اتاق هاي سرد : فضاي سرپوشيده بهداشتي، محفوظ و مجهزي دركشتارگاه است كه لاشه و اندرونه خوراكي دام را پس ازكشتار و پيش از توزيع آن درشرايط دما ورطوبت مناسب ولازم، براي مدتي به منظورسردكردن درآنجا نگهداري مي كنند.

4-2-3- انبارپوست خام وپوست : اين قسمت نبايدخيلي وسيع باشد زيرا بايد آنرا به طور روزانه تميزكرد. پوست گوسفند درهواي گرم بايد به صورت صاف پهن شود تا دماي آن ازبين برود و سپس نمك سودگردد. درغيراين صورت بلافاصله فاسد مي شود. 

5-2-3- سالن بارپاك كني: فضائي سرپوشيده،  بهداشتي و مجهزي درمحوطه كشتارگاه  صنعتي دام است كه درآن روده ها، شكمبه، نگاري، هزارلا، شيردان واندرونه شكمي دامهاي كشتارشده تخليه، پاك  و شستشو مي شوند و پساب به وجودآمده طي عمليات بهداشتي به تصفيه فاضلاب هدايت مي گردد.

6-2-3- دفاتراداري وامكانات رفاهي: دفاتراداري بايد دركشتارگاه موقعيتي مركزي داشته باشند تا بتوانند تمامي قسمتهاي كشتارگاه را زير نظر بگيرند.

7-2-3- آزمايشگاه كشتارگاه: محلي است بهداشتي، مجهز و مجاز دركشتارگاه كه داراي امكانات و تجهيزات لازم آزمايشگاهي بوده ، درآنجا بررسي هاي علمي و آزمايشهاي لازم تشخيصي بر روي دامهاي زنده پيش ازكشتار ولاشه ها، اندرونه ها وضمايم آنها پس ازكشتاربراي تشخيص قطعي سلامت يا بيماري دام  وگوشت انجام مي شود.

8-2-3- اتاق آلايش خوراكي: اتاق ويژه اي دركشتارگاه است كه از آن براي نگهداري موقت و آماده سازي اندرونه شكمي وسينه اي خوراكي دامهاي كشتارشده پس از انجام بازرسي بهداشتي آنها، استفاده مي شود.

9-2-3- بازارخريد وفروش دام : بخشي ازكشتارگاه است كه درآن دامهاي مجاز وارده به كشتارگاه ، پس ازبازرسي بهداشتي وقرنطينه، به منظور كشتار به معرض خريد و فروش گذاشته مي شوند.

10-2-3- سردخانه : فضاي سرپوشيده بهداشتي ومحفوظي است كه مجهز به دستگاه هاي سرمازا و تهويه وداراي دما ورطوبت مناسب وشرايط فني و بهداشتي لازم براي حفظ كيفيت و نگهداري لاشه ، شقه ، نيم شقه ، گوشت واندرونه خوراكي دام درمدت مورد نظر مي باشد.

11-2-3- كارگاه قطعه بندي وبسته بندي مجاز گوشت : كارگاهي است كه پس از انطباق شرايط ، مكاني است  سرپوشيده ، بهداشتي ، محفوظ ، مجهز و مجاز كه درآن بهداشتي كارهاي قطعه بندي لاشه دام ، استخوان گيري ، بسته بندي و نشانه گذاري گوشت زير نظر مسئول فني بهداشتي انجام  مي شود.

12-2-3- واحد تبديل ضايعات : مكاني است سرپوشيده، بهداشتي و مجهز دركشتارگاه صنعتي دام كه كليه ضايعات به دست آمده ازكشتاردام ، لاشه هاي ضبطي و اندرونه ها و موادغيرقابل مصرف براي خوراك انسان، درآن درشرايط لازم وبهداشتي تبديل به روغن هاي صنعتي، پودرخون ، پودراستخوان و پودرگوشت براي مصرف درخوراك دام وطيور مي گردد.

13-2-3- بخش جمع آوري وسالم سازي فاضلاب : دفع بهداشتي و موثر فاضلاب كشتارگاها  و ساير آبها وجود دارد.كشتارگاه ها مقادير زياد آب مصرف مي كنند كه يكي ازعوامل مهم افزايش قيمت فرايند آماده سازي گوشت است که به تفصیل به آن خواهیم پرداخت .

4- بررسي مسائل زيست محيطي :

درساخت اين مجموعه كليه حريم ها وفواصل ازكشتارگاه رعايت شده است.كشتارگاه زياران به دور ازمناطق صنعتي آلوده و به دور از مناطق سكوني بنا گرديده است درخلاف جهت وزش باد از سمت كشتارگاه به شهرساخته شده ودرمسيرسيل وطوفان وزلزله واقع نگرديده است. نكات ايمني و بهداشتي به نحو مطلوبي دركشتارگاه رعايت مي گردد.

1-4- توضيحات اقدامات محيط زيستي :

بنا به اطلاعات واصله ، مسئولين زيربط درتكاپوي دريافت گواهينامه((ISO 22000 هستند واگر سيستم خط كشتار به صورت خطي بود و به صورت موازي (حالت كنوني) نبود ايشان موفق به دريافت HACCP نيز مي شدند.

2-4- ميزان مصرف آب دربخش هاي مختلف :

آب مورد مصرف ازچاه عميق تامين وپس ازسالم سازي به صورت قابل شرب وتميز درلوله هاي 20اينچي به داخل هدايت مي شود.عليرغم اينكه مشكل كم آبي وجود ندارد ولي بازهم محل هاي ذخيره آب به اندازه حداقل يك روز مصرف هم موجوداست. آب داغ بادماي 82درجه سانتيگراد درسرتاسرسالن هاي كشتار مرتب در جريان است. آب غيرقابل شرب جهت آتش نشاني ،آبياري اشجار وشستشوي خيابان ها توسط لوله هاي بارنگ مشخص ،قابل تشخيص است.

ميزان آب مصرفي برحسب مقادير كشتاري و مصارف ديگر درمجموع حدود700مترمكعب در روز مي باشد.

دام سنگين :                             10500= 3 × 350

دام سبك :                               2550= 1500 + 10500

آب سرد :                                382500 = 150 × 2550

آب گرم40 درجه :                      204000 = 80 ×2550  

آب داغ 60 درجه :                      38250 = 15× 2550           

آب داغ 82 درجه :                     76500  = 30 × 2550

 

جمع آب مورد نياز دريك شيفت كاري = 701250 ليتر است .

 

3-4- ميزان توليد فاضلاب :

 فاضلاب خروجي ازكشتارگاه قبل از تفكيك و پاك سازي بين 3500 الي 4500 BOD و    COD  بين 140الي 150متغیر است  و دبي فاضلاب خام حدود 230 مترمكعب برساعت است. فاضلاب هاي حاصله ازكشتارگاه و واحدهاي زهتابی  و سالامبور سازي وتبديل مازاد، پسآب جمع آوري شده ، به حوض هوازی + بی هوازی هدايت مي شوند كه در بخش 5 به تفصيل به آن مي پردازيم.

5- روش هاي تصفيه فاضلاب :

تصفيه فاضلاب به صورت مصنوعي يا طبيعي به سه شكل اصلي انجام مي گيرد:

1-   تصفيه مكانيكي يا فيزيكي

 *صاف كردن فاضلاب (آشغالگيری- صاف كردن با كمك ماسه)

*ته نشين كردن مواد معلق

*شناورسازی مواد معلق

2-  تصفيه بيولوژيكي

 *باكتري هاي هوازي شامل: (روش طبيعي تصفيه زيستي- روش نيمه مصنوعي تصفیه زیستی - روش مصنوعی تصفیه زیستی)

 *باكتري هاي بي هوازي  (روش تعفن) شامل: هضم لجن (تخميراسيد- تخمير قليايي) که باعث ایجاد گاز متان – گاز کربنیک و هیدروژن سولفوره می گردد.

* نيترات سازي توسط باکتری های هوازی

* نيترات زدايي توسط باکتری های بی هوازی

*فسفات زدايي توسط باکتری های فسفات زدا

 3-  تصفيه شميايي

* جهت تاثیر روي مواد خارجی محلول در فاضلاب توسط (خنثي سازي – اكسيداسيون – احيا – تعويض يوني)

* جهت تاثیر روي مواد خارجی نامحلول در فاضلاب توسط (انعقاد يا لخته سازي – شناورسازي – جذب سطحي)

*گندزدايي (با كلر – با اشعه ماوراء بنفش)

 1-5- روش های تصفیه فاضلاب در ایران و جهان :

کلیه روشهای فوق در جهان استفاده می شود . در ایران طبقه بندی روشهای تصفیه عبارتند از :

اولیه – آشغالگیری – ته نشینی و.... فرآیندهای فیزیکی

ثانویه – جداکردن مواد ریز و محلولهایی که به کار می رود و جداسازی مشکل تر است .

پیشرفته – رساندن کیفیت آب و پساب به استانداردهای بالا که در بخش 6 به آنها اشاره می گردد.

هر کدام از مراکزی که به نوعی ایجاد فاضلاب می کنند بسته به نیاز و امکانات مالی از روشهای فوق استفاده می کنند.  به عنوان مثال به دو نمونه از کار شرکتهای پیاده سازی سیستم های تصفیه آب و فاضلاب اشاره می کنیم:

الف -شرکت مهندسی وهنگ سازان  روش آب شیرین کن با اسمز معکوس RO (Reverse Osmosis)- و روش C_TECH سیستم سیکلی لجن فعال و دفع همزمان بیولوژیکی فسفر توسط ترکیبات کربنی و نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون ، همچنین از روش C_MEM سیستم کاهش فولینگ و فیبر زدایی را در کارخانجات متقاضی ، پیاده سازی می کند .

ب -شرکت صنایع پایدار از:

1-                       صافی های چکنده  – Trickling Filter

2-                        دیسکهای گردان بیولوژیکی (RBC) – Rotating Biological Contactors

3-                       فیلترهای بی هوازی _ Anaerobic filters

4-                       فیلترهای مستغرق _ Submerged filters

5-                       بسترهای شناور بیولوژیکی (BFB)_ Biological Fluidized Beds 

6-                       فیلترهای بیولوژیکی فعال شده (ABF)_ Activated Bio Filters

برای کارخانجات متقاضی استفاده می کنند.

در کشورهای پیشرفته از تمامی روشهای :

  Physical                                                                                          

Sedimentation                                                                           

Screening                                                                                 

Aeration                                                                                     

Filtration                                                                               

Floatation and skimming                                                        

Degasification                                                                         

Equalization                                                                           

Chemical                                                                                        

Chlorination                                                                            

Ozonation                                                                              

Neutralization                                                                        

Coagulation                                                                            

Adsorption                                                                            

Ion Exchange                                                                        

Biological                                                                                        

Aerobic                                                                                  

Activated sludge treatment methods                                 

Trickling Filtration                                                            

Oxidation ponds                                                              

Lagoons                                                                          

Aerobic Digestion                                                            

Anaerobic                                                                              

 Anaerobic Digestion                                                       

Septic tanks                                                                     

Lagoons                                                                          

استفاده می شود. ضمن اینکه هنوز برخی از روشها در ایران کاربرد ندارد و در کشورهای پیشرفته روش روتین است ، من الجمله روش  MBRکه تصقیه غشایی توسط میکروب است در این روش میکروب ها پشت غشاها می مانند و در فضای کم و راندمان بالا تصفیه انجام می گیرد . همچنین روش UASB رآکتورهای  (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) که خصوصا" در کارخانجات تولید محصولات غذایی کاربرد فراوان دارد و Biogas های حاصله در صنایع دیگر مصارفی چون سوخت های CNG و غیره دارد.

2-5- روش تصفیه فاضلاب در کشتارگاه زیاران و طرح شماتیک :

در کشتارگاه زیاران تصفیه به صورت بیولوژیکی(Wetland Treatment) و توسط 5 استخرانجام می پذیرد

 1-2-5- عملکرد سیستم تصفیه فاضلاب در کشتارگاه زیاران :

خون و خونابه ها توسط کانالهای مجزا جمع آوری شده و پس از عبور از صافی مشبک وارد حوضچه خون می گردد . آب آن گرفته شده و سپس به صورت پودر خون به مصارف دیگر می رسد.

 فاضلاب های تولیدی از کشتارگاه ،ساختمان اداری، بخش ضایعات روده پاک کنی و سالامبورسازی، پس از عبور از صافی اولیه از طریق کانال های مربوطه به استخر اولیه هدایت می شوند . زمان ماند این استخر  7 روز است روی سطح این استخر مملو از گیاه تیفالاکسامی و سنبل آبی ، عدسی آبی ، خزه و انواع آلکها ، نی ،کتایل و گردو غبار است که چون نور و اکسیژن کافی به سطح نمی رسد می بایست لایروبی شود و قرار است بزودی سیستم مارپیچ عمودی با مدیا های متصل تعبیه گردد ، که در این صورت شاهد قلیان و حباب های گاز در اثر تجزیه ، بخصوص در فصل تابستان خواهیم بود. مساحت این استخر حدود 3000 متر مربع و عمق آن 5/6 متر است .

 پساب از سطح این استخر توسط  لوله چدنی 10 اینچی  وارد یک حوضچه کوچک می گردد.

 سپس توسط کانالهای زیر زمینی پساب وارد استخر بعدی که در فاصله 500 متری از استخر اولیه بود  ، می شود.

 خاکریزهای  اطراف استخرها  با شیب 5/2: 1 بودند .گرمای فاضلاب در تابستان 30 تا 40 درجه سانتی گراد است .البته بسته به تغییرات دما عمل تصفیه به صور هوازی یا دوزیستی انجام  می شود . بعد از استخر اولیه 4 استخر متوالی دیگر وجود دارد که فاصله دومی تا سومی 250 متر و مابقی فواصل کمتری بایکدیگرداشتند و زمان ماند فاضلاب در مجموع آنها 15 الی 20 روز است . در اطراف استخر سوم به ابعاد 40x50 به دلیل حضور فضای سبز و نیزارها ، محیط به صورت زیستگاه طبیعی انواع پرندگان بالاخص غاز وحشی در آمده است که روی سطح اطراف استخر تخم گذاری و از محیط تغذیه می کنند .

 در این استخر شرایط نور و اکسیژن (به دلیل عدم حضور بیش از حد گیاه ) بهتر بود و فعل و انفعالات بهتری صورت می گرفت . پساب به صورت سرریز توسط کانال ها هدایت و وارد استخرهای سوم و چهارم و در نهایت به استخر آخر (پنجم ) می شوند.  در استخر آخر (کوچک ترین استخر) دو کانال تعبیه شده بود .کانال اول دارای فیلتر قلوه سنگ و کانال دوم حاوی فیلتر قلوه سنگ + شن بادامی بود  که سطح استخر مملو از گیاه نی بود که خود باعث تابش کمتر نور خورشید و در نتیجه کاهش کدورت آب می شد . آخرین مرحله تصفیه پساب در این استخر انجام می شود و نهایتا" آب خروجی با دبی 400 الی 450 متر مکعب بر ساعت و BOD پنج روزه  بین 100- 120 و COD بین 200- 250 و میزان اکسیژن برابر 5 میلی گرم در لیتر می باشد و به مصرف کشاورزی ، شرب دام و استخر حاوی ماهی کپور می رسد .

 

3-5- نتایج و پیشنهادات :

سیستم تصفیه کشتارگاه زیاران به دلیل وسعت زیاد و داشتن امکانات مالی و پوشش دهی وزارت جهاد کشاورزی می تواند بهتر از این باشد. به عنوان مثال می توان با بهره گیری از تکنولوژی روز  و پهناوری محیط لجن باقیمانده را به صورت  biosolid در آورد که کاربردهای بسیاری در صنعت کشاورزی خواهد داشت . یکی از محاسن سیستم کنونی این است که بعد از گذشت 34 سال از تاسیس هنوز up to date  است و بدون صرف انرژی خاص و هزینه ی گزاف به راحتی عمل تصفیه انجام می شود. همچنین همانطور که قبلا" اشاره شد بهتر آن بود که سیستم داخل سالن کشتار به صورت خطی تعبیه می شد که در این صورت تا کنون قطعا" کشتارگاه نایل به دریافت گواهینامه HACCP می گردید .

6- استانداردهای مربوطه:

1-6- استاندارد 2439- ویژگیهای پساب های صنعتی :

-       باید جهت مصارف کشاورزی و شرب دام مناسب باشد.

-  نباید حاوی لجن و مواد شناور بزرگتر از 8/0 میلیمتر و ترکیبات روغنی قابل روئت باشد.

-       PH  آن بسته به خاک پذیرنده بین 5/8 – 6 باشد.

-  اکسیژن محلول پساب نباید کمتر از 6 میلیگرم در لیتر طی حداقل 16 ساعت از شبانه روز بوده باشد.

-       مقدار BOD پنج روزه حداکثر باید 100 میلیگرم در لیتر باشد.

-       مقدار COD حداکثر می تواند تا 200 میلیگرم در لیتر باشد.

-  بر پایه حداقل پنج نمونه گیری ظرف 30 روز تعداد کلیفرم های مدفوعی نباید از 200 عدد در 100 میلی لیتر تجاوز کند.

-       حداکثر درجه حرارت پساب 30 درجه سانتی گراد می باشد.

-  غلظت مواد سمی باید در حدی باشد که در مدت 24 ساعت اثر نامطلوبی روی آبزیان نگذارد .

-  حداکثر مقادیر مواد شیمیایی طبق جدول مندرج در صفحه 4 جزوه موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران منعکس است .

2-6- استاندارد 2440- روش های نمونه گیری پساب های صنعتی :

-  نمونه ها باید نشان دهنده وضعیت موجود در نقطه ای باشد که از آن محل برداشت انجام گرفته است .

-  نمونه ها باید دارای حجم مناسب به نحوی باشد که امکان تجدیدپذیری آزمون فراهم گشته و بسته بندی و حمل ونقل آن تا مرحله تجزیه در آزمایشگاه امکان پذیر باشد .

-  نمونه باید با تناوب مشخص از کانال عمومی تخلیه پساب جمع آوری و همگن شود .نمونه گیری با تناوب یک ساعته توصیه می گردد .

-  ظروف نمونه برداری باید بدون شکستگی ، دهانه گشاد باشد و امکان سرریز شدن نداشته باشد و در حین انتقال دچار شکستگی نشوند .

-       نمونه نباید حباب داشته باشد .

-  محل نمونه گیری ، تاریخ و زمان نمونه گیری ، نام مواد شیمیایی محافظت کننده افزوده شده ، درجه حرارت نمونه در حین برداشت ، بر روی برچسب  نوشته شده باشد .

-  ...... ونمونه ها باید حداکثر طی 24 ساعت پس از زمان جمع آوری در معرض آزمون قرار گیرد.

-  به نمونه های  برداشت شده جهت آزمون روغن و چربی برای جلوگیری از فعالیت باکتری ها مقدار 5 میلی لیتر اسید سولفوریک به ازاء هر لیتر اضافه می شود .موارد دیگر که در جزوه مربوطه منعکس است .

 

7-                       مراجع :

 

-       تصفیه فاضلاب / تالیف محمدتقی منزوی / انتشارات دانشگاه تهران

-  درسنامه بهداشت و بازرسی گوشت / دکترآراسب دباغ مقدم – دکتر حمیدرضا توکلی – دکتر مهرزاد آقازاده مشکی – دکتر ذرا صادق زاده عراقی / انتشارات مرز دانش

-       www.elsevier.com

-       www.google.com

-  اطلاعات حاصله از آقای دکتر مطیعی پور رئیس بخش بهداشت کشتارگاه زیاران و آقای مهندس مجیدی پور مدیر فنی کشتارگاه  .

-       موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

با سپاس فراوان از آقای مهندس نرجس پور و کلیه عزیزانی که ما را در گردآوری این مجموعه یاری کردند .

 

بسته بندی قوطی

 

بسته بندی قوطی

یکی از موارد متداول بسته بندی  استفاده از قوطی های فلزی است که در صنایع نوشابه سازی – کنسرو – آرد – شیر خشک – روغن های صنعتی و بیسکویت و شیرینی و شکلات وحتی غذای حیوانات و... بسیار مورد مصرف قرار می گیرد. قدرمسلم آن که مصرف کننده باید ضمن آسودگی خاطر از کیفیت ماده داخله از امنیت کافی حین باز کردن درب قوطی نیز بر خوردار باشد و این مهم از مواردی است که به آن اخیرا" توجهی خاص می شود .حال به شرح بخش هایی از این صنعت می پردازیم:

 قوطي‌هاي فلزي: هر قوطي فلزي از سه قسمت بدنه، سر و ته تشكيل شده است. سر و ته قوطي بصورت درب‌بندي مضاعف بسته مي‌شود. يك طرف آن معمولاً توسط سازنده قوطي بسته مي‌شود كه ته مي‌گويند و طرف ديگر آن در كارخانه توليد ماده غذايي و پس از پر كردن قوطي بسته مي‌شود. شمش يا حلب ورق قوطي‌هاي كنسرو از جنس فولاد نرم با فرمول مخصوص و ضخامت حدود 1/0 تا 25/1 ميلي‌متر مي‌باشد.

قلع‌زني يا اندود قلع: تا قبل از جنگ جهاني دوم قلع‌زني به روش گرم يا فرو كردن ورق در قلع مذاب صورت مي‌گرفت. در اين روش مقدار زيادي قلع لازم است. با وجود اين هنوز در موارد خاصي كه ضخامت قلع بايستي در دو طرف يكسان باشد. از اين روش استفاده مي‌شود كه ابتدا چربي سطح حلب ورق با اسيد سولفوريك يا اسيد كلريدريك گرفته مي‌شود و وارد ظرف استوانه‌اي شكل مي‌گردد و سطح آن ابتدا با كلريد روي و سپس با قلع مذاب در تماس قرار مي‌گيرد و پس از آن با قشري از روغن پالم آغشته مي‌گردد كه از اكسيداسيون قلع گرم جلوگيري شود. باتوجه به محدوديت قلع در دنيا امروزه به جاي اين روش از روش‌هاي الكتروليتيكي استفاده مي‌شود كه در آن مي‌توان يك يا دو طرف سطح حلب را با مقدار دلخواه قلع اندود نمود.

لاك قوطي: لاك در قوطي‌هاي كنسرو‌ بايستي داراي شرايط زير باشد:

مقاوم به حرارت تا حدود  سانتي‌گراد به مدت دو ساعت.

مقاوم به اسيدها و بازها.

قدرت چسبندگي كافي.

مقاومت مكانيكي كافي.

بدون بو.

عاري از تركيبات سمي و مضر.

براي ميوه هاي اسيدي بي‌رنگ مانند هلو، گلابي، آناناس و غيره كه نياز به حضور قلع در قوطي دارند از قوطي با پوشش قلع استفاده مي‌شود. سر و كف اين قوطي‌ها ممكن است لاك‌دار باشند. اما قوطي‌هاي كنسرو قلع اندود براي بسته‌بندي پاره‌اي از مواد غذايي مناسب نيستند. زيرا ممكن است موجب تغييرات نامطلوبي در رنگ و طعم محصول بشود. بنابراين روي پوشش قلع يك لايه لاك از جنس رزين‌هاي:

رزين روغني، آلكيد رزين، وينيل سنتزي، اوگانوسول، وينيل آلكيد، فنوليك، اپوكسي فنوليك، اپوكسي آمين، استرو آكريليك، پوشش داده مي‌شود.

براي ابن منظور با استفاده از استوانه‌هايي كه سطح خارجي آنها با لاك مورد نظر آغشته مي‌شود و عبور ورق از بين آنها لاك روي سطح حلب ورق قرار مي‌گيرد. سپس حلب ورق لاك خورده در كوره قرار مي‌گيرد تا لاك پخته شده و حلال آن جدا شود.

در مورد ميوه‌هاي رنگي كه داراي آنتوسيانيد هستند مثل گيلاس، توت فرنگي، آلو قرمز و غيره از قوطي‌هايي كه سطح آنها از لاك پوشيده شده استفاده مي‌شود چون در غير اينصورت در اثر تماس قلع يا آهن با آب اين ميوه‌ها سبب بي‌رنگي آنها مي‌گردد. تجربه نشان داده است كه حتي دو قسمت در ميليون آهن در يك قوطي كنسرو توت فرنگي كافي است تا رنگ آنرا زايل كند. وجود منافذ ريز لاك نخورده در سطح قوطي موجب تماس بين آب و يا عصاره ميوه با قلع و آهن شده و به تدريج سبب جدا شدن لاك مي‌شود. براي مقابله با اين وضع بهتر است از دو پوشش لاك استفاده شود. به علاوه با استفاده از 2 پوشش لاك مي‌توان علاوه بر كمپوت ميوه‌هاي اسيدي براي بسته‌بندي ترشي‌ها خيار شور ـ خيار ترشي هم از قوطي فلزي استفاده نمود.

در مورد فرآورده‌هاي گوشتي لاك مناسب با توجه به وجود گوگرد در اسيدهاي آمينه گوگردي پروتئين در گوشت انتخاب مي‌شود. براي مواد گوشتي بدون مايع (روغن يا سس مايع) مانند گوشت چرخكرده و گوشت قطعه قطعه شده جهت جلوگيري از سياه شدن جدار داخلي قوطي در اثر گوگرد از لاك با رزين فنوليك و يا لاك توأم با اپوكسي فنوليك استفاده مي‌شود كه داراي اكسيد روي مي‌باشد. اين ماده با گوگرد تركيب شده تبديل به سولفور روي مي‌شود كه بي‌رنگ بوده و به علاوه در مقابل پلي فسفات‌ها و تركيبات مواد افزودني نيز مقاوم تر است.

با افزودن آلومينيم به لاك مي‌توان از سياه شدن جدار قوطي جلوگيري نمود. زيرا اين ماده نيز سولفور قلع را پوشانده مانع ديده شدن آن مي‌شود.

در قوطي‌هاي محتوي مواد گوشتي توأم با مايع مثل نخود ـ لوبيا ـ ماهي و انواع سوپ هنگام استريليزاسيون تركيبات گوگرددار به سطح آمده و هنگام باز نمودن قوطي بوي نامطبوع به مشام مي‌رسد. براي جلوگيري از اين نقيصه مي‌توان از لاك‌ها ائورزين كه حاوي اكسيد روي هستند استفاده نمود. اين نوع لاك موجب مي‌شود كه گوگرد با اكسيد روي تركيب شده و رسوب سفيد رنگي حاصل شود. لازم به ذكر است كه مواد اسيدي نبايسي با اكسيد روي در تماس باشند چون از تركيب آنها با روي، استات روي حاصل مي‌شود كه مضر است. همچنين از لاك‌هايي كه محتوي اكسيد روي هستند نبايد براي قوطي‌هايي كه داراي قطعات گوشت جامد هستند استفاده شود چون در اين حالت قطعات گوشت به لاك چسبيده و تغييرات نامطلوبي را موجب مي‌شود.

كنترل كيفي و بازرسي ظاهري قوطي: براي بازرسي ظاهري قوطي‌ها لازم است ابتدا برچسب كاغذي قوطي را جدا نموده تا بدنه قوطي و درزهاي آن كاملاً آشكار شود. سپس قوطي بدون برچسب را بايستي مورد معاينه قرارداد و به جستجوي معايب زير پرداخت.

1ـ زنگ‌زدگي: Rust: در اين حالت چنانچه پس از زدودن زنگ از سطح قوطي سوراخ ظاهر شود، در اين صورت احتمال فساد محتوي قوطي زياد است. اما چنانچه زنگ‌زدگي زياد باشد اما هنوز موجب باز شدن حفرات نشده باشد لازم است محتوي قوطي هر چه زودتر به مصرف برسد زيرا به زودي ممكن است قوطي‌ها نشتي يافته و فاسد شوند. لازم به تذكر است كه قوطي‌هاي مورد نظر براي عرضه در مناطق مرطوب با نگهداري طولاني مدت بايد يا دو طرفه قلع اندود شوند و يا سطح خارجي آنها با يك لايه لاك مقاوم شود. خصوصاً در مواردي كه محتوي داخل قوطي‌ خشك باشد. بايد توجه داشت كه زنگ‌زدگي در زير برچسب زيادتر است زيرا در اثر مرطوب شدن كاغذ برچسب و جاذب رطوبت بودن مواد محتوي چسب، زنگ‌زدگي اتفاق مي‌افتد كه با رنگ كردن كاغذ برچسب مي‌توان به وضوح بيشتر زنگ‌زدگي را مشاهده نمود.

2ـ تورم قوطي: Swell: حالتي است كه سر يا كف برآمده و تورم پيدا مي‌كند. تورم در قوطي‌ها در اثر يكي از عوامل زير است:

a ـ وجود ميكروب‌ها در قوطي و رشد و نمو آنها كه چنانچه منجر به توليد گاز شود، قوطي متورم مي‌شود كه اين نوع متورم را تورم بيولوژيك مي‌گويند.

bـ انجام فعل و انفعالات شيميايي بين آهن جدار قوطي با اسيدهاي آلي و اسيد فسفريك كه در اين حالت مقداري گاز هيدروژن ايجاد شده و منجر به تورم مي‌شود كه اين تورم را تورم هيدروژني يا تورم شيميايي مي‌گويند.

cـ افزايش فشار عمومي بر اثر يخ‌زدگي محتواي قوطي كه در اين حالت آنرا تورم سرد مي‌گويند.

dـ وجود گاز يا هوا در داخل سلول‌هاي گياهي و محتواي قوطي يا هواي محبوس شده در فضاي خالي قوطي كه در اثر عمل Exhust خارج نشده باشد.

eـ تغييرات جوي محل توليد و مصرف. مثلاً چنانچه محصول در كنار دريا يا مناطق پست توليد شده و به مناطق مرتفع انتقال يابد در اين حالت در اثر فشار كم هوا در ارتفاعات، قوطي به صورت متورم به نظر مي‌رسد (كنسرو كوهنوردان).

fـ عدم وجود يا كم بودن مقدار فضاي بالاي قوطي  و به عبارت ديگر پر بودن بيش از حد قوطي كه طي فرآيند حرارتي موجب تورم قوطي مي‌شود و ممكن است پس از سرد كردن قوطي تورم به حالت عادي بر نگردد. در هر حال تورم قوطي از هر نوع كه باشد داراي يكي از حالات زير است:

الف ـ Hard Swell يا تورم عمومي قوطي كه با فشار هم به حال اول بر نمي‌گردد و گاهي ممكن است منجر به انفجار قوطي شود. اين نوع تورم بيشتر در اثر رشد كلستريدوم و ايجاد H2 و Co2 و توليد هيدروژن سولفوره و بوي بد اتفاق ‌افتد.

ب ـ Swell Swell كه در آن دو طرف قوطي برآمده است و با فشار به طور كامل به حالت اول بر نمي‌گردد.

ج ـ Soft Swell كه با فشار به حالت عادي بر مي‌گردد اما پس از رفع فشار دوباره به حالت اول برگشته و متورم به نظر مي‌رسد.

دـ Springer عبارتست از تورم يك طرف سر و يا كف كه با وارد كردن فشار تورم به طرف ديگر منتقل مي‌شود.

ت ـ Flipper كه تورم يك طرفه قوطي است كه با ضربه سريع به حالت اول بر مي‌گردد. گاهي در اين حالت قوطي ظاهراً سالم به نظر مي‌رسد زيرا هنوز مقدار گاز ايجاد شده خلاء را خنثي نكرده است.

Paneling: حالتي كه در آن بدنه قوطي در اثر تغييرات فشار داخل و خارج بطرف داخل شيب دار شود كه اگر شيب در قسمت درز بدنه باشد موجب باز شدن درز و نفوذ عوامل فساد به داخل قوطي مي‌گردد. چنانچه تورفتگي در محل برچسب باشد موجب خالي شدن پشت برچسب و در نتيجه پارگي آن مي‌شود. اين نقيصه بيشتر در قوطي‌هاي بزرگ ظاهر مي‌شود كه در آنها خلاء نسبتاً بالايي وجود داشته باشد. چون پس از رفع فشار اتوكلاو و سرد شدن محتواي قوطي خصوصاً اگر اين كار بسرعت انجام گيرد در اثر كم شدن فشار داخل قوطي، بدنه آن بداخل خم مي‌شود.

Peaking: اين نقيصه روي درب ظاهر مي‌شود و مربوط به تغييرات فشار است و در ضعيف ترين نقطه درب ظاهر مي‌شود و مربوط به تغيير فشار بوده و در اثر كاهش سريع فشار بخار اتفاق مي‌افتد. در اثر اين عمل فشار داخل قوطي كه در اثر حرارت افزايش يافته بالا مي‌ماند و موجب متورم باقي ماندن درب مي‌شود و گاهي به همان حال باقي مانده و پس از سرد شدن به حالت اول برنگشته و قسمتي از درب قوطي باد كرده به نظر مي‌رسد اما با فشار به حال اول بر مي‌گردد. با وجود اين امكان نشتي شدن قوطي در اثر اين حالت وجود دارد.

Bucking: در اين حالت شكل طبيعي قوطي از دست رفته و كج مي‌شود. اين حالت ممكن است در اثر پر بودن بيش از حد، فشار زياد ناشي از عوامل مختلف، عدم كفايت فرآيند حرارتي و در نتيجه فساد وارد شدن ضربات فيزيكي به قوطي و يا كمي مقدار محتوي قوطي اتفاق افتد.

Lip , Vee , Droop: در اثر نقص در ماشين درب‌بندي و افزايش فشار قرقره‌ها و يا بالابودن مقدار لحيم درزبندي، روي انتهاي بدنه قوطي امواج منفرد به شكل V و يا يك انحناي نسبتاً عميقي ظاهر مي‌شود كه نبايستي بيش از 20% دور قوطي باشد.

Wrinkle: گاهي در اثر نقص در ماشين درب بندي پس از ختم اين عمل در قلاب سر يا بدنه امواج تناوبي شكل ظاهر شود كه ممكن است قسمتي يا تمام طول آنرا در برگيرد كه آنرا Wrinkle مي‌نامند. در سيستم امريكايي برحسب شدت و ضعف اين نقيصه آنرا به ده قسمت تقسيم مي‌كنند. در درب‌بندي سالم ميزان wrinkle صفر و در درب بندي كه تماماً مواج است ميزان wrinkle = 10 مي‌باشد اين ارقام را برحسب درصد قلاب كه دچار نقص شده نيز نمايش مي‌دهند.

8ـ نشت قوطي Leakage: به هر يك از دلايل مربوط يا آزمايشات نشت‌يابي چنانچه در بدنه يا درزهاي قوطي منافذي وجود داشته باشد كه هنوز نشتي نشده و ميكروب به داخل آن راه نيافته باشد، اين حالت را Breather مي‌نامند. براي تعيين اين نقيضه با ابزارهاي مخصوص مانند تلمبه دستي روي سر يا كف قوطي را حفره ايجاد مي‌نمايند و مقداري هوا در آن مي‌دمند سپس قوطي را داخل آب قرار مي‌دهند. چنانچه در بدنه و درزهاي قوطي منفذي وجود داشته باشد، مايع محتوي قوطي يا هوا از آن خارج مي‌شود كه كاملاً مشخص خواهد بود. دو نوع ابزار براي انجام اين كار وجود دارد كه عبارتند از: الف) تلمبه دستي ـ ب) تلمبه نيمه اتوماتيك.

9ـ كنسرو كوهنوردان: باتوجه به اينكه در ارتفاعات فشار هوا كم مي‌باشد از ميزان خلاء داخل قوطي كاسته مي‌شود و ممكن است قوطي سالم باد كرده به نظر برسد.

10ـ اندازه‌گيري ميزان فشار يا خلاء قوطي: قبل از بازكردن قوطي بايستي ميزان فشار يا خلاء داخل آن اندازه‌گيري شود كه اين كار با دستگاه مانووكيومتر انجام مي‌گيرد كه همزمان مي‌تواند فشار خلاء داخل قوطي را اندازه‌گيري نمايد. پس از طي مراحل فوق بايستي قوطي را بازكرده و مراحل بازرسي را بشرح ذيل ادامه داد.

11ـ پس از بازكردن قوطي ممكن است مشاهده شود كه محتوي آن فاسد شده، در حالي كه قبل از بازكردن قوطي باد كرده نبوده است. اين نوع فساد را فساد بدون گاز يا Flat Sour يا ترش مسطح مي‌گويند كه در آن محتوي قوطي ترش و فاسد شده. اين نوع فساد بيش‌تر مربوط به ميكروب‌هاي ترموفيل مي‌باشد كه اغلب از طريق دستگاههاي آلوده، گرد و غبار و ادويه‌ها وارد محصول شده و آنها را فاسد مي‌نمايد. مشخصه اين نوع فساد PH پايين مربوط به فرمانتاسيون لاكتيك و بدون گاز و تورم است كه گاهي موجب سياه شدن بدنه قوطي نيز مي‌گردد. ميكروارگانيزم‌هايي كه مؤثرند: باسيلوس پوآپولانژ ـ باسيلوس استئاروترموفيلوس در اين فساد مؤثرند. اين باكتري‌ها گرما دوست بوده و بنابراين حين حمل و نقل و نگهداري در گرما رشد كرده و موجب فساد مي‌شوند. اين نوع فساد گاهي در اثر سرد كردن طولاني هم اتفاق مي‌افتد و همچنين ممكن است در اثر عدم فرآيند حرارتي استريليزاسيون باكتري‌هاي مربوطه و يا اسپور آن‌ها در محصول باقي مانده و پس از مدت زمان نگهداري فعال شده و موجب فساد شوند. براي تأييد اين نوع فساد لازم است اسيديته محصول با روش‌هاي مناسب اندازه‌گيري شود.

12ـ تغييرات زنگ‌زدگي قوطي: تغييرات از قبيل زنگ‌ز‌دگي سطح داخل قوطي كه در اثر عدم تناسب بدنه قوطي با محتواي آن يا حضور اكسيژن در محتواي قوطي اتفاق مي‌افتد. تغيير رنگ، بو و طعم محصول كه در اثر فعل و انفعالات ميكروبي و شيميايي اتفاق مي‌افتد و پس از بازكردن قوطي در اولين مرحله آشكار مي‌گردد، معرف باقي ماندن اكسيژن در محتواي قوطي هم هست كه با آهن بدنه قوطي وارد فعل و انفعال شده و موجب اكسيد شدن آن مي‌گردد. دستگاه مربوطه نوعي فشار و خلاءسنج است به نام بارووكيومتر كه مجهز به سوزن نسبتاً ضخيمي است كه در وسط آن سوراخي وجود دارد و در محل اتصال آن به بدنه قوطي واشر لاستيكي مخصوصي وجود دارد. هنگام آزمايش سوزن را با فشار وارد سر يا كف قوطي مي‌كنند. اگر در محتوي قوطي گاز وجود داشته باشد با فشار كم و يا زياد (بسته به مقدار آن) از طريق حفره سوزن وارد فشارسنج شده و عقربه مربوطه ميزان آنرا نشان مي‌دهد و اگر محتواي قوطي به ميزان لازم يا كمتر يا بيشتر خلاء داشته باشد،

با كشيده شدن هواي موجود در ابزار به داخل قوطي ميزان خلاء مربوطه قابل اندازه‌گيري است. قوطي سالم بايد فاقد فشار بوده و ميزان خلاء آن بسته به نوع محصول و اندازه قوطي تفاوت داشته باشد.

13ـ Stack burnning: در اثر سرد نكردن به موقع قوطي‌هاي كنسرو با درجه حرارت لازم كه حدود 37 درجه سانتي‌گراد است و بعلت باقي ماندن محتوي قوطي در حرارت بالا براي مدتي پيش از حد لازم ممكن است بافت انها نرم شده و متلاشي گردد. در اين حالت محتوي قوطي داراي بافت بدون شكلي بوده و حالت سوپ مانند و له‌شده‌اي به خود مي‌گيرد كه مطلوب نيست. همزمان تغييراتي در بو و طعم و رنگ محصول ايجاد مي‌شود. اين حالت بيشتر در فرآورده‌هايي كه داراي بافت كم مقاومتي در مقابل حرارت هستند مانند نخود و لوبيا سبز، كمپوت پاره‌اي از ميوه‌ها و گوجه‌فرنگي ديده مي‌شود.

14ـ تغيير رنگ Discoloration: تغيير رنگ قوطي‌هاي كنسرو در اثر عوامل مختلفي صورت مي‌گيرد مهمترين اين عوامل حضور يون‌هاي فلزي مانند آهن و مس است كه در اثر حرارت بالاي استريليزاسيون موجب تيره شدن محتوي قوطي مي‌گردد. زيرا در اثر حرارت گوگرد، از پروتئين‌هاي گوگردي آزاد شده و با آهن يا مس تركيب مي‌شود كه سولفور آهن يا مس ايجاد مي‌گردد كه حضور آنها در بعضي از فرآورده‌ها مانند كنسرو ذرت نامطلوب است و براي جلوگيري از تشكيل آنها لازم است از قوطي با لاك مخصوص (لاك c) استفاده شود. خصوصاً در فرآورده‌هاي پروتئيني مثل گوشت، مرغ و ماهي و … يون قلع برعكس موجب بي‌رنگ شدن تركيبات رنگي در پاره‌اي از فرآورده‌ها مثل كمپوت توت‌فرنگي، كمپوت گيلاس و آلبالو مي‌شود كه براي جلوگيري از آن لازم است از لاك R استفاده شود. تغيير رنگ محتوي قوطي‌هاي كنسرو ممكن است در اثر فعاليت ميكروارگانيزم‌ها نيز اتفاق افتد كه در فرآورده‌هايي مانند نخود و لوبيا سبز، ذرت، ماهي موجب سياه شدن آنها شود.

15ـ رسوبات كريستال مانند: در كنسرو بعضي از فرآورده‌هاي غذايي ممكن است كريستال‌هاي زرد رنگ يا شفاف تشكيل شود. اين كريستال‌ها در اثر كنستانتره شدن بعضي از تركيبات موادغذايي حاصل مي‌شود كه با اضافه كردن اسيدهاي آلي مي‌توان مانع تشكيل آنها شد. اين كريستال‌ها اغلب زرد رنگ هستند و در كنسرو لوبيا سبز و پياز بيشتر ديده مي‌شوند و در فرآورده‌هاي انگور اين كريستال‌ها شفاف هستند. اين رسوبات در كنسرو ميگو و ماهي سالمون هم ديده مي‌شوند و حالت دانه‌اي دارند.

16ـ آزمايش شيميايي قوطي‌هاي كنسرو: در اثر فرايند ناقص ممكن است گونه هاي باسيلوس و كلستريدوم و مخمرها و كپك‌ها در محصول باقي مانده پس از رشد و نمو و تكثير با تجزيه تركيبات محصول خصوصاً هيدراتهاي كربن، آنها تغييرات نامطلوبي در محصول ايجاد نمايند كه با اندازه‌گيري، متابوليت اين باكتري‌ها مشخص مي‌گردد. تغييرات شيميايي ناشي از ميكروارگانيزم‌ها عبارتند از:

سنتز اسيدهاي آلي ـ گاز كربنيك ـ هيدروژن سولفوره ـ مركاپتان ـ آمونياك و غيره به علاوه آلودگي محتوي كنسروها به فلزات سنگين مانند جيوه ـ سرب ـ مس و … ممكن است كه در مرحله‌اي از مراحل توليد اتفاق افتاده باشد يا از خود ماده اوليه و يا طي فرآيندهاي مختلف بوجود آمده باشد.

استانداردهای 2509 و 2455

در سال 1384 آزمون های فوق تحت بررسی قرار گرفته و در حدی است که امکان صادرات هم دارد.

آزمون استاندارد 2509:

1- آزمون روی پوشش های مایع ( چگالی – ویسکوزیته – دانه بندی – نقطه اشتعال و...)

2-   پوشش های لاک شده و خصوصیات آنها چگونه باید باشد؟

 

آزمون های فیزیکی و مکانیکی:

 ضخامت سنجی : توسط دستگاه ضخامت سنج میکرونی و یا دستگاه الکترولیز

چسبندگی لاک: چسبندگی فیلم خشک توسط دستگاه برش چهارخانه و توسط نوا چسب مخصوص و رعایت زاویه 60 درجه و سپس بزگنمایی 6 برابر که در این صورت نباید هیچگونه کنده شدن یا چسبندگی روئت شود.  

آزمون نوچی: فیلم خشک اصلا" نباید در اثر فشار ناشی از انبارش چسبندگی پیدا کند .

آزمون ضربه: ضربه به سطح ورق خورده می شود و با بزرگنمایی 6 برابر نباید دچار هیچگونه سوراخ شدگی یا ترک خوردگی باشد.

آزمون کشش و پایداری لاک : پوشش لاک از داخل و خارج باید سخت و حالت سری داشته باشد.

آزمون تغییر رنگ: با بزگنمایی 25 برابر نباید رنگ مات یا ایری شود.

آزمون عدم لکه های سولفور: که فقط تا 10 درصد مجاز است .

آزمون جوش و تاول : برآمدگی و پراکندگی جوش و تاول تا سطح 7*15 میلیمتر بعد از بزرگنمایی 6 برابر مورد قبول است و بیشتر از این حد مردود اعلام می شود.

آزمون کنگره ای شدن : تا حدی که بعد از فرآیند های استریلیزاسیون  دچار اشکال نشود .

آزمون استون تا 10 بار رفت و برگشت .

آزمون عدم وجود نقاط بدون پوشش و خلل و فرج بعد از بزرگنمایی.

 

آزمون استاندارد 2455:

آزمون های شیمیایی:

آزمون قوطی خالی:

مقدار 2درصد اسید استیک – 1 تا 3 درصد اسید لاکتیک و سیتریک + نمک برای فرآیندهای استریلیزاسیون

آزمون قوطی همراه با ماده غذایی :

1- برای پاستوریزاسیون در دمای 90 -100 درجه به مدت نیم ساعت و یا برای استریلیزاسیون در دمای 120 درجه به مدت 60 دقیقه در اتوکلاو با فشار 15 پوند نگهداری می شود . سپس خارج شده به مدت 30 روز در دمای 45 درجه نگهداری می کنیم . در حالیکه نمونه شاهد نیز داریم  توسط خلاء سنج سنجیده می شود که باید میزان فشار منفی باشد.

2-   این آزمون در مورد نوشابه های گازدار باید دارای فشار مثبت باشد.

در صورت روئت بادکردگی پایدار بلافاصله آزمون رد است ولی اگر بادکردگی موقت باشد مانعی ندارد.

 رعایت موازین استاندارد در مورد تائید صلاحیت واحد تولید کننده  ماده غذایی که برای بسته بندی کالای خود از هر گونه قوطی فلزی استفاده می کنند الزامی است.

اثر چربی دم گوسفند روی القاء و زمان ریکاوری

Effects of tail fat on induction and recovery of sheep anesthetized with halothane

S. N. DehghaniCorresponding Author Contact Information and H. R. Varshowi
Department of Surgery, School of Veterinary Medicine, Shiraz University, Shiraz, Iran
Accepted 15 July 1994. ; Available online 28 December 1999.

Abstract

The study used 12 fat-tailed Iranian sheep, which were mask induced with halothane without premedication and maintained under anesthesia for 1 h. Fourteen days later, eight of these sheep were subjected to fat tail amputation using local epidural anesthesia. Finally, 20 days after tail amputation, all 12 sheep were reanesthetized similarly using the same protocol as the first anesthesia. Removal of stored fat in the tail induced a decrease (P < 0.05) in recovery time and required less halothane consumption during 1 h of general anesthesia. Activity of AST (aspartate aminotransferase) and ALT (alanine aminotransferase) in blood increased (P < 0.05) during the first 48 h after recovery in sheep with fat tail compared with sheep without fat tail. In this study fat tail sheep were used as animal model of human obesity. It was concluded that stored fat in fat tail sheep increased recovery time from anesthesia and increased halothane uptake during the anesthetic maintenance period. Therefore precautions should be taken when anesthetizing fat tail sheep.

ترجمه و چکیده مطالب فوق:

اثر چربی دم گوسفند روی القاء و زمان ریکاوری

 تحقیق توسط دکتر ورشویی و دکتر دهقانی – دانشگاه دامپزشکی شیراز

آزمایشات روی 12 گوسفند ایرانی انجام گرفت .گوسفندان توسط هالوتن و در مدت 1 ساعت بیهوش شده بودند و هیچ مراقبت ویژه  دامپزشکی روی آنها اعمال نمی شد .14 روز بعد چربی دم (دنبه ) 8 تا از گوسفندان را با بیهوشی موضعی قطع کردند . بعد از گذشت 20 روز هر 12 گوسفند را مجددا" بیهوش کردند . بررسی نشان داد در گوسفندانی که دنبه آنها قطع شده بود زمان ریکاوری 5/6درصد کاهش داشت . یعنی آنها نیاز کمتری به ماده بیهوشی داشتند . در واقع فعالیت آمینواسید اسپارتات . آمینواسید آلانین در خون افزایش یافته بود .

این اصل برای عمل جراحی و اعمال بیهوشی بسیار حائز اهمیت است و رعایت آن صرفه اقتصادی خواهد داشت .

 

شناسایی و بررسی خصوصیات تحرک اسپرم ترویج glycoprotein از سرم خون بوفالو

Identification and characterization of a sperm motility promoting glycoprotein from buffalo blood serum

 

Indian Institute of Chemical Biology, Jadavpur, Kolkata, India

email: Gopal Chandra Majumder (majumdergc@yahoo.com gcmajumder@iicb.res.in)

*Funded by:
 Department of Atomic Energy, Bhabha Atomic Research Centre, Trombay, Mumbai 400 085, India

 

Early investigators reported the occurrence of unidentified protein factors in biological fluids that may regulate sperm motility essential for fertility potential. This study reports for the first time purification of a forward motility stimulating protein (FMSF-I), to apparent homogeneity, from a biological fluid (buffalo blood serum) and its characterization. FMSF-I is the major motility protein of buffalo serum: a rich source of the factor. FMSF showed high protein specificity and affinity for activating forward motility of goat cauda epididymal spermatozoa. The motility promoter at 0.5 µM level showed maximal activity when nearly 60%-70% of spermatozoa expressed forward motility. It is a 66 kDa monomeric acidic protein rich in aspartate, glutamate, and leucine with isoelectric point of 3.7. FMSF: a Mg2+-dependent protein binds to concanavalin A-agarose and the glycoprotein nature of FMSF has been confirmed by PAS staining. The factor lost activity completely when treated with -mannosidase showing that the sugar part of the protein is essential for its biological activity. FMSF has no species specificity for its motility-activating potential. Sperm surface has specific receptors of FMSF, which is strongly immunogenic. The factor is present in testis and epididymis although liver is its richest source. Motility promoting efficacy of FMSF is markedly higher than the well-known non-protein motility activators: theophylline and bicarbonate or their combination. FMSF is a physiological activator of sperm motility and as a slaughterhouse byproduct it has potentiality for solving some of the problems of animal breeding, conservation of endangered species, and human infertility: a global social problem. J. Cell. Physiol. 209: 353-362, 2006. © 2006 Wiley-Liss, Inc.

FMSF : Forward Motility Stimulating Factor 

ترجمه و چکیده مطالب فوق :  

  شناسایی و بررسی خصوصیات تحرک اسپرم ترویج glycoprotein از سرم خون بوفالو                                                             

در کشور هندوستان 20 میلیون زوج عقیم  جهت باروری از روشهای مختلف با قیمت های گزاف مثل ICSI و یا IVF استفاده می کردند . مطالعات نشان می دهد که عوامل پروتئینی در مایعات بیولوژیکی مثل سرم خون بوفالو ، روند رشد اسپرم را برای توانایی تولید نسل ارتقاء می بخشد . سرم خون بوفالو منبع غنی از FMSF (محرک پروتئینی ) است که در اسپرماتوزوئید بز هم دیده می شود .سطح اسپرم پذیرنده شاخص FMSF است که کاملا" ایمن می باشد .منابع غنی آن در بیضه و کبد بوفالو است . این ماده یک محصول ترکیبی (by- product) کشتارگاهی است که هم اکنون مشکل نازایی را در جوامع بشری برطرف می سازد . اسپرم توسط  این ماده ، تحریک غیر ارادی می شود .در اصل یک گلیکوپروتئین است با نقطه ایزوالکتریک 7/3 و غنی از مواد قندی اسپارتات ، گلوتامات و لیوسین که عامل اصلی فعالیت بیولوژیکی هستند .

سرم خون  بوفالو توسط سولفات آمونیم می شکند و ......

 

محصولات پنیر فرآیند شده و فرآوری تولید آن

 

Processed cheese products and process for producing processed cheese

Processed cheeses with an antihypertensive effect greater than that of conventional cheese are provided in order to obtain a sufficient antihypertensive effect with a small intake. Specifically, processed cheeses with ACE inhibitory activity of 350 units per gram or more are manufactured using natural cheese such as cheddar cheese produced in New Zealand and Emmental cheese produced in Switzerland with ACE inhibitory activity of 420 units per grams or more. In addition, it is preferable to use low salt or unsalted natural cheese as a raw material, and use potassium salt as molten salt in order to make sodium content 990 mg or less per 100 g of processed cheese.

Agent: Wenderoth, Lind & Ponack, L.L.P. - Washington, DC, US
Inventors: Munehiro Oda, Sigeru Aizawa, Masayuki Uchida, Masayuki Suzuki, Manabu Sase
Class: 424439000 (USPTO), A23C009/12 (Intl Class)

Brief Patent Description - Full Patent Description - Patent Application Claims



FIELD OF TECHNOLOGY

[0001] This invention relates to processed cheeses, more specifically processed cheeses of which inhibition activity of angiotensin converting enzyme (ACE) is enhanced, and methods for manufacturing processed cheeses.

BACKGROUND OF INVENTION

[0002] High blood pressure is a risk factor for cerebral strokes and heart disease and is remedied by diet therapy, lifestyle improvement, and moreover, drug therapy by administering hypotensive drugs. However, since drug therapy always produces side effects, it is better not to rely on drug therapy. On the other hand, it has recently been found that peptides existing in food contain hypotensive peptides that have the effect of preventing high blood pressure and maintaining blood pressure within the normal range (for example, see reference publications 1 through 3). The mechanism is that the said hypotensive peptides inhibit the functions of the angiotensin converting enzyme (ACE). ACE is an enzyme that converts angiotensin I, a peptide in blood, to angiotensin II with a pressor function, inactivates kinin with a hypotensive function, and promotes a pressor effect. Furthermore, beverages that contain the same hypotensive peptides existing in food and have excellent an antihypertensive effect are commercially available (see reference publication 4).

[0003] Hypotensive peptides are also present in cheese. Animal tests using rats have proved that cheese fed to them prevents high blood pressure. It can be said that, if eating cheese daily is effective, then high blood pressure can be prevented more naturally than by ingesting beverages containing hypotensive peptides. Thus, the inventors have measured the ACE inhibitory activity of processed cheeses, which are commercially available, to obtain the results shown in table 1.

1TABLE 1 ACE inhibitory activity of processed cheeses available in the market ACE inhibitory activity (units per gram) 6P cheese manufactured by Company A 212 6P cheese (1) manufactured by Company B 223 6P cheese (2) manufactured by Company B 208 Sliced cheese (1) manufactured by 199 Company A Sliced cheese (2) manufactured by 189 Company A Sliced cheese (1) manufactured by 156 Company B Sliced cheese (2) manufactured by 230 Company B Sliced cheese manufactured by Company C 190

REFERENCE PUBLICATIONS OTHER THAN PATENT DOCUMENT

[0004] (1) T. Saito et al., Isolation and Structural Analysis of Antihypertensive Peptides That Exist Naturally in Gouda Cheese, Journal of Dairy Science, USA, Vol. 83, No. 7, 2000, p. 1434-1440

[0005] (2) H. Meisel et al., ACE-inhibitory activities in milk products, Milchwissenschaft, Germany, 52 (6) 1997, p. 307-311

[0006] (3) T. Ito et al., Angiotensin converting enzyme inhibitor in cheese, Medicine and Biology, Vol. 115, No. 6, 1987, p. 375-377

[0007] (4) Blood Pressure Seminar by Dr. Ameel, online, Calpis Co., retrieved on Aug. 14, 2002, Internet, URL: http://ameel.calpis.co.jp/as/i- ndex.html

[0008] However, in Japan where cheese consumption is not as high as in Western countries, it can be predicted that it may be difficult to make daily intake of a certain amount of cheese a custom. In addition, excessive consumption of cheese may adversely promote high blood pressure due to the salt in cheese. For example, daily intake of soft drinks for high blood pressure prevention is limited to 5000 units converted to the ACE inhibitory activity. In order to supply this amount by consuming the commercially available cheese shown in table 1, the daily target intake is 22-32 g. This amount is far larger than the Japanese average intake of approximately 5.5 g. From these situations, it can be said that it would be very difficult for the current consumption of processed cheese to contribute to the prevention of high blood pressure.

[0009] This invention is made considering these situations. The purpose of the invention is to provide processed cheeses with an antihypertensive effect greater than conventional cheeses so that a small intake brings a sufficiently large antihypertensive effect.

DISCLOSURE OF THE INVENTION

[0010] Processed cheeses according to this invention have a characteristic that angiotensin converting enzyme inhibitory activity is 350 units per gram or more. In addition, the processed cheeses according to the invention have a characteristic that the said cheeses use natural cheese having angiotensin converting enzyme inhibitory activity of 420 units per gram or more as raw materials. Moreover, the processed cheeses according to the invention have a characteristic that the sodium content of the said cheeses is 990 mg or less per 100 g of processed cheese. Furthermore, the processed cheeses according to the invention have a characteristic that the potassium content of the said cheeses is between 80 mg and 150 mg per 100 g of processed cheese.

[0011] A manufacturing method for the processed cheeses according to the invention, that is a manufacturing method for processed cheeses having angiotensin converting enzyme inhibitory activity of 350 units per gram or more, has a characteristic that the processed cheeses use at least one type of natural cheese with angiotensin converting enzyme activity of 420 units per gram or more as raw materials.

[0012] In addition, a manufacturing method for the processed cheeses according to the invention has a characteristic that the processed cheeses use low salt or unsalted natural cheese as natural cheese for a raw material in order to make the sodium content of the obtained processed cheese 990 mg or less per 100 g of processed cheese in the said manufacturing method.

[0013] Moreover, a manufacturing method for the processed cheeses according to the invention has a characteristic that the processed cheeses use potassium salt as molten salt in order to make the sodium content of the obtained processed cheese 990 mg or less per 100 g of processed cheese and, in these cases, to make the potassium content of the obtained processed cheese between 80 mg and 150 mg per 100 g of processed cheese in each of the said manufacturing methods.

BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

[0014] The purpose of this invention is to provide processed cheeses that demonstrate an excellent antihypertensive effect with ACE inhibitory activity of 350 units per gram or more and to achieve an antihypertensive effect with an amount of cheese that can be taken regularly. Total daily intake of ACE inhibitory activity is about 5000 units if the same amount as that of the said beverage is considered to be required. As said, the average cheese consumption of the Japanese public is approximately 5.5 g. If it is assumed that the total daily intake of ACE inhibitory activity is achieved by consuming cheese, a cheese product 5.5 g in size is too small, and small as an amount from the viewpoint of the balance of lactoprotein or calcium intake. On the other hand, although cheese of which the weight per piece is 20-25 g is commercially available, this amount is too large in comparison with the average daily consumption of the Japanese. Therefore, even taking an increase in cheese consumption in the future into consideration, daily cheese intake is considered to be around 10-15 g. Thus the ACE inhibitory activity (specific activity) of processed cheeses is required to be 333-500 units per gram. Therefore, in order to achieve the purpose of the invention, ACE inhibitory activity of at least 350 units per gram, preferably 500 units per gram or more, and more preferably 700 units per gram or more is required. It is a matter of course that the cheese consumption of Western people is greater than that of the Japanese, and this specific activity has a value that can produce a sufficient antihypertensive effect. The ACE inhibitory activity in this invention is defined by values measured in the method described in Embodiments.

[0015] The processed cheeses according to the invention are products using natural cheese in processed cheese, cheese food, cheese spread, cheese dip, and cheese dessert as a main raw material.

[0016] In order to manufacture processed cheeses having a strong antihypertensive effect, it is necessary to select raw material natural cheese from natural cheeses with a strong antihypertensive effect. In this case, when considering general composition examples and deactivation in the manufacturing processes, the calculated value of ACE inhibitory activity of product processed cheeses is 357 units per gram, namely approximately 350 units per gram if a raw material cheese with ACE inhibitory activity of 420 units per gram is used. Thus processed cheese of 350 units per gram or more is obtained using a raw material cheese with ACE inhibitory activity of 420 units per gram or more. Therefore, the ACE inhibitory activity of the raw material natural cheese used in the invention is 420 units per gram or more, preferably 500 units per gram or more, and more preferably 700 units per gram or more.

[0017] In addition, in manufacturing processed cheeses, a combination of multiple types of cheese is often used as the raw material cheese. The purpose is to adjust flavor, adjust the degree of ripening, alleviate quality variation of each raw material cheese, and so on. Also in this invention, multiple types of raw material cheese can be combined to make the ACE inhibitory activity of total raw material cheese 420 units per gram or more, preferably 500 units per gram or more, and more preferably 700 units per gram or more. The types of cheese to be combined have no special limitation. For example, cheddar cheeses, such as Cheddar, Cheshire, Colby and Monterey jack; gouda type cheeses, such as Gouda, Samson and Maribo; Edam cheeses; extremely hard cheeses, such as Parmesan, Romano and Granapadano; Swiss cheeses, such as Emmental and Gruyeres; white mold cheeses, such as Camembert and Brie; blue mold cheeses, such as Stilton, Roquefort, Gorgonsola and Dana blue; cheeses of which the surface is ripened by bacteria, such as limburger; unripened cheeses, such as cream cheese, Mascarbone, Cottage and Mozarella; and whey cheeses such as ricotta can be used.

[0018] An amount of hypotensive peptide in cheese is different in each cheese. It varies depending on the types of cheese and the curing time. According to the data for commercially available raw material cheese measured by the inventors, an amount of peptide contained in unripened cheeses fresh cheeses such as cottage cheese, cream cheese and quark, as well as unripened curd) is small because of the low degree of proteolysis, leading to a small antihypertensive effect. Not only that, it was found that the antihypertensive effect greatly varies depending on manufacturing methods (manufacturers) even if the type of cheese and the curing time are the same in ripened cheeses. The curing time, which is only a guideline, does not provide sufficient information for fully evaluating the strength of the antihypertensive effect. Thus it is necessary to select a raw material cheese after measuring the antihypertensive effect of each cheese. A part of the data of ACE inhibitory activity of natural cheese measured by the inventors is shown in table 2. Table 2 shows that cheddar cheese produced in New Zealand and Emmental cheese produced in Switzerland have a peculiarly large antihypertensive effect as examples. Therefore, in order to achieve the purpose of the invention, it is preferable to use cheddar cheese produced in New Zealand, Emmental cheese produced in Switzerland, or a combination of both, because these cheeses with a peculiarly large antihypertensive effect have ACE inhibitory activity of at least 420 units per gram. In addition, even when using these cheeses, it is preferable to use those having ACE inhibitory activity of 500 units per gram or more, and more preferably 700 units per gram or more.

 

  ترجمه مطالب فوق:

         محصولات پنیر فرآیند شده و فرآوری تولید آن:

   تولید پنیر به همراه اثرات آنتی هیپرتن می تواند در زمینه جذب نقش مؤثری داشته باشد. اثرات مذکور در فرآیند پنیر در بیش از 350 واحد پنیر در هر گرم یا بیشتر مثل پنیر چیدر که در نیوزلند تولید می شود باعث شده که در کشورهایی مثل سوئیس با فعالیت 420 واحد و استفاده از نمک پایین تولید شود و از نمک ذوب شده و سدیم 990 میلی گرم یا 1000 گرم استفاده می گردد.

   منشأ فناوری:

  در زمینه فناوری فرآیند تولیدات پنیر عواملی مثل آنژیوتنسین و آنزیم های تبدیل کننده بکار رفته است که در فرآیند پنیر نقش دارند.

   زمینه اختراعات:

 افزایش فشار بالا خطراتی برای ضربانهای مغزی و بیماریهای قلبی ایجاد کرده است و بهبود زندگی و استفاده از داروهای مفید می تواند اثراتی بر روی فشار خون و کاهش دادن آن داشته باشد همچنین از طریق مکانیزم معینی می توان پپتیدهای فشرده را بررسی نمود که باعث توقف فعالیت آنزیم ها شود و آنژیوتنسین بدست می آید. پپتید در کتاب بهمراه آنزیم ها وجود دارد و عملکرد آن در نوشیدنی ها باعث شده که پپتیدهای فعال وجود داشته باشد که اثراتی بر روی متغیرها می گذارد. همچنین آزمایش های حیوانی در همین زمینه برای جلوگیری از افزایش خون صورت گرفته است و پپتیدهای مذکور در این زمینه نقش دارند و می توان به آنها دست یافت.

   قرص های ACE بعنوان یک عامل بازدارنده در زمینه فعالیت باکتریهای تولید پنیر در بازار نقش عمده دارد. شرکت تولیدی آن نیز نقش عمده ای در تولیدات داشته است و قالب های پنیر بعد از بررسی بسته بندی شده و عرضه می گردد در ژاپن نیز مصرف کنندگان این پنیرها زیاد است و جذب روزانه این نوع مواد غذایی باعث شده که فشار خون افزایش یابد و 5000 واحد از ACE که در جدول 1 آمده باعث شده که در جذب آن نقش عمده ای داشته باشد و مصرف کنندگان باید از مصرف پنیرهایی که نمک بالا دارند پرهیز کنند زیرا که منجر به افزایش فشار خون می شود و هدف از آن بکارگیری شیوه هایی در زمینه مصرف پنیر بوده که اثرات بیشتری بر روی جذب در بدن داشته باشد.

    بررسی خصوصیات پنیر :

  ارزیابی تولیدات پنیر وخصوصیات مربوط به آن بصورت 350 واحد در گرم یا بیشتر از مواد آنزیمی باعث شده که بتوان از فعالیت بازدارنده عوامل آنزیمی جلوگیری شود و 420 واحد در گرم نیز مفید است. میزان سدیم بصورت 990 میلی گرم یا کمتر از 100 گرم بوده که بسیاری از پنیرها بین 80 و 150 میلی گرم در 100 گرم پنیر از این مواد دارند. شیوه های تولید پنیر از فرآیند خاص پیروی می کند لذا در زمینه تولید و استفاده از آنژیوتنسین و آنزیم های تبدیل کننده به میزان 350 واحد در گرم باعث شده که بتوان به فرآیندهای مذکور و مواد خام بصورت 420 واحد استفاده نمود.

  شیوه های دیگری برای ارزیابی خصوصیات این نوع پنیرها با نمک اندک یا بدون نمک ارائه شده است و میزان سدیم بدست آمده در 100 گرم نیز استفاده شده است و شیوه های تولیدی در ارزیابی  این گونه تولیدات با کاربرد نمک پتاسیم و میزان سدیم بصورت 990 میلی گرم یا کمتر از 100 گرم باعث بهبود پتاسیم در 150 میلی گرم در 100 گرم از پنیر شده است.

 

   روش مناسب برای تولید پنیر :

هدف از این مطالعه بررسی شیوه های ارزیابی تولیدات پنیر و اثرات مواد بازدارنده بهمراه ACE و فعالیت 350 واحد در گرم از آن بوده که گاهی 5000 واحد در همین مقدار از پنیر استفاده شده که در ژاپن مصرف دارد و جذب فراورده های مذکور و تولید 55 گرم باعث شده که از نقطه نظر توازن لاکتور پروتئین یا کلسیم به نتایجی دست یافت و در هر قطعه 20 تا 25 گرم از کلسیم استفاده نمود که مورد نیاز ژاپنی است. افزایش مصرف 10-15 گرم پنیر و فعالیت ACE در فرایند مذکور به صورت 333 تا 500 واحد در گرم باعث شده که به اهداف معینی دست یافت و 350 واحد در گرم و 500 واحد و 700 واحد در گرم باعث شده که مصرف پنیر در کشورهای غربی نسبت به ژاپن افزایش یابد و عوامل دیگری نیز در این زمینه نقش داشته اند و گسترش تولیدات غذایی در زمینه تولید مواد طبیعی می تواند مثال هایی در زمینه تولید فرایند باشد. لذا فعالیت عوامل بازدارنده بصورت 357 واحد در گرم و یا 350 واحد یا 420 واحد در گرم باعث شده که در پنیر خام نقش عمده ای داشته باشد و 500 واحد در گرم یا بیشتر و یا 700 واحد در گرم نیز در تولیدات نقش مهمی داشته است.

   به علاوه در زمینه تولیدات پنیر می توان با توجه به طعم آن اقدامات موثری در زمینه ترکیب مواد بعمل آورد و استفاده از 420 واحد از ACE در گرم و یا 500 یا 700 واحد نیز در تولیدات موثر بوده است.

   تولید پنیرهایی چیدر و چیشیر و کلبی و انواع دیگر مثل گودا و سالمون و ماری بو و پنیرهای سوئیسی مثل امن تال و پنیر سفید باعث شده که به کمک بسیاری از باکتریها به تولید آنها اقدام کرد و پنیر کرم و ماسکربن و کاتیج و موزارلا نیز استفاده شده است.

   مقادیری از پپتید در پنیر در انواع متفاوت آن وجود دارد و از طریق اندازه گیری مواد آن در پنیرهایی مثل کوتاگ و کرم و کوآرک می توان به کاهش اثرات فعالیت پروتولیز کمک کرده و این اثرات بستگی به تولید موادی داشته که در گسترش فعالیتهای باکتریایی نقش دارد و انتخاب مواد خام نیز در مواد طبیعی پنیرها موثر بوده است و فعالیت ACE و عوامل مربوط به آن در جدول 2 در پنیرهای نیوزلند و امن تال و سوئیسی نقش داشته است این پنیرها اثراتی بر روی عوامل بازدارنده به میزان 420 واحد در گرم گذاشته و این عوامل نیز بصورت 405 واحد در گرم در صورت لزوم 700 واحد در گرم بکار رفته است که برای اطلاعات بیشتر می توان فرایندهای تولید پنیر را مطالعه کرد و به ارزیابی عوامل آن پرداخت.

 

روش توليد فرآورده‌هاي ماكاراني و نودل با استفاده از خميرهاي غذايي داراي رطوبت كم

Method of making macaroni or noodle products using a low moisture content limentary paste

United States Patent 5462758
Link to this page:
http://www.freepatentsonline.com/5462758.html
Abstract:
A method for making shaped pasta products having a reduced moisture content. The drying requirements for these shaped pasta products are substantially reduced permitting a substantial savings in energy and time. Processing at reduced moisture levels is accomplished by operating at higher extrusion temperatures. The temperature is selected so as to avoid cooking the extruded alimentary pastes. Dried, uncooked pastas having a unique appearance are also provided
 
BACKGROUND OF THE INVENTION

This invention is directed to an energy efficient method for producing alimentary pastes. The terms "alimentary pastes" and "pastes", as used herein, refer to the flour and water mixtures commonly known as pasta, such as spaghetti, macaroni, noodles, ziti, etc.

Alimentary pastes are generally made from coarse, hard flours obtained from hard wheat such as the middlings of durum wheat, often referred to as "semolina flour" or "semolina". Semolina comprises a major portion of the flour in alimentary pastes because it is highly glutinous and provides a self-supporting pasta. Shaped products made therefrom will substantially maintain their original form after subsequent processing, such as cooking. The term "cooking", as used herein, refers to the process of gelatinizing the starch and denaturing the protein to form a firm, rigid matrix within the alimentary paste, which occurs upon heating the alimentary paste.

Pastas are commercially available in many forms including cooked, partially cooked and uncooked forms. Cooked pasta is defined herein to mean pasta wherein substantially all of the starch is gelatinized. Uncooked pasta is defined herein to mean pasta wherein a major portion of the starch is ungelatinized, i.e., greater than about 80% by weight of the total starch content is ungelatinized. The term "uncooked pasta" includes pasta wherein none of the starch is gelatinized. Starch gelatinization is generally accompanied by protein denaturation. Although protein denaturation is of greater concern, starch gelatinization can be quantified with greater accuracy and is therefore used herein to define cooked and uncooked pasta.

There are advantages to each of these types of pasta products; however, the most common form of pasta that is purchased at retail is dry and uncooked pasta. This form is the most versatile in that the product may be stored at room temperature for long periods of time. In addition, pasta in this form maintains its highly glutinous properties in that a substantial portion of protein is undenatured, providing a firm paste upon cooking. Partially cooked and cooked pastas provide the advantage of rapid preparation but often require special packaging, exhibit reduced firmness and product quality, and often have a shorter shelf life than uncooked pasta.

Processes for the commercial manufacture of dry, uncooked pasta are well known. In these processes, water and semolina flour are mixed within an extruder to provide the alimentary paste. This paste is forced through holes in the extruder die at a high pressure and at an elevated temperature, to obtain the desired cross-sectional shape. The extrudate is often cut to desired lengths. In a conventional pasta extrusion process, the alimentary paste exhibits a moisture level of about 30 weight percent and is maintained at a temperature of about 120.degree. F. (49.degree. C.). Moisture levels of about 30 weight percent are utilized to maintain the viscosity of the alimentary paste sufficiently low to prevent excessive pressure within the extruder and simplify the blending procedure. Temperatures of about 120.degree. F. (49.degree. C.) have been utilized to prevent cooking, i.e., gelatinization of the starch and denaturation of the protein within the alimentary paste. Utilizing high temperatures and low moisture pastes in extrusion processes to produce cooked alimentary pastes is known. For example, Bauman, U.S. Pat. No. 4,044,165, and Fulger, U.S. Pat. No. 4,568,550 , each disclose the production of pre-cooked pastas by extrusion techniques where temperatures above 120.degree. F. (49.degree. C.) are utilized. O'Keefe, Food in Canada, pages 16-19 (Jan. 1979), discloses the use of low moisture pastes in producing cooked pasta.

Drying is the most time consuming step in the preparation of uncooked pastas. The extrudate generally has a moisture level of about 28 weight percent or above which must be reduced to a value of about 12%-14% to permit storage of the product at ambient conditions. The drying step, or steps, may require from about 18-36 hours. Since the pasta is in its final extruded shape, drying is a very delicate operation. Accelerating the drying process may affect the integrity of the finished product in that the pasta may warp or crack.

Reducing this drying period without affecting the integrity of the pasta product is advantageous when producing dry, uncooked pasta, since the energy expended is significantly reduced, thus reducing the cost of production.

Craig et al., U.S. Pat. No. 3,762,931, disclose a method for processing low moisture alimentary pastes wherein modifying agents (flow modifiers) are added in significant quantities to reduce the pressure within the extruder. However, it is desirable to obtain shaped, low moisture alimentary pastes wherein the paste composition is not modified significantly to enhance processability. A product with these flow modifiers may not satisfy the definitions ("Standard of Identity") necessary to permit the pasta product to be marketed as "macaroni", "noodles", etc., under Food and Drug Administration Regulations, 21 CFR Chapter 1 .sctn..sctn.139.110-139.180
(Apr. 1, 1986)
 
SUMMARY OF THE INVENTION

The present invention involves selecting an extrusion temperature for the alimentary paste at or above 130.degree. F. (54.degree. C.), which is sufficiently low to prevent "cooking", i.e., to maintain gelatinization of the starch and denaturation of the protein at a minimum. Preferably, starch gelatinization is maintained below about 10 weight percent of the total starch content of the extruded alimentary paste.

The process of this invention is performed by feeding and blending a feedstock comprised of glutinous flour and water within an extruder to form an alimentary paste, the alimentary paste having a total moisture content at or below 28% by weight. This alimentary paste is forced through the holes in the extruder die by internal pressure. The temperature of the alimentary paste during extrusion is prescribed by the parameters defined above. These parameters will dictate different temperature values for pastes of varying moisture content.

When a reference is made in this application to the "extrusion temperature", it will be understood by those skilled in the art that the temperature referred to is, in fact, the temperature of the extruder barrel. It is almost impossible to measure the temperature of the paste as it is extruded from the die, and it is not feasible to measure the temperature of the paste within the bore of the barrel of the extruder. Consequently those skilled in the art ordinarily refer to the temperature at which the extruder barrel is maintained as the extrusion temperature. Generally this is close to or substantially the same as the temperature of the extruder die. Since the operation of the screw within the barrel of the extruder generates a good deal of heat by friction, it is common to control the barrel temperature by the use of a circulating water jacket. Somewhat similarly, the extruder die may be either heated or cooled, depending upon operating conditions, extrusion configuration, and the like. For the purposes of this invention, however, the extruder die is generally heated, preferably electrically heated.
 
 
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

In performing the process of this invention, a feedstock comprised of glutinous flour and water is utilized. The term "glutinous flour" as used herein is intended to include and describe flours which provide a self-supporting paste when mixed with water. Such a self-supporting paste, once shaped, will substantially retain its original form at ambient conditions or after subsequent processing, such as drying or cooking. Semolina flour, also referred to as "semolina" herein, is a common, hard, coarse, wheat flour obtained from durum wheat. The definition or "Standard of Identity" for semolina flour is generally a flour obtained from durum wheat which passes through a 20 mesh sieve and not more than 3% by weight passes through a 100 mesh sieve. There are different grades of semolina having different glutinous properties. Both high grade and low grade semolina are intended to be included in the glutinous flours suitable for this invention. Other coarse, glutinous flours, obtained from more uncommon grains may be used in place of semolina and are intended to be included within the scope of the term "glutinous flour". In addition, fine flours such as durum flour, wherein 98 weight percent passes through a 70 mesh sieve, are also suitable and are intended to fall within the scope of the term "glutinous flour" used herein. These fine flours may be preferred where it is difficult to obtain adequate blending with water from the equipment utilized. The only requirement for the flour is that it provide a self supporting paste upon admixture with water. The glutinous flour preferably comprises at least 75% by weight of the dry ingredients. Preferred glutinous flours are semolina and durum flour. Non-glutinous flours, which do not provide a self-supporting paste upon admixture with water, such as rice, may be added to the feedstock although they do not fall within the scope of the term "glutinous flour" as used herein. Other additives, including seasonings, vitamins, dyes, egg, flavorings, such as cheese, beef and chicken, and vegetable solids such as spinach, may be added for flavor, color, nutrition or other additive effect.

Water is a necessary part of the feedstock for the extrusion process of this invention since glutinous flours, such as semolina, do not have a water content sufficiently high to provide a low viscosity alimentary paste which can be processed without significant cooking of the paste. Preferred pastes exhibit a moisture content greater than about 18 weight percent. However, lower values for moisture content are suitable where flow modifiers are used. Semolina flour typically has a moisture content of 13-15 weight percent. In performing this invention, the quantity of added water provides a moisture level for the feedstock which does not exceed 28% by weight. This moisture level value for the feedstock includes the initial moisture content of the glutinous flour, which for semolina is about 13-15 weight percent, plus the moisture provided by added water.

The moisture contents of the glutinous flour, the alimentary paste feedstock, the extruded alimentary paste and the dried pasta product, respectively, may be determined by the procedures set forth in the 9th Ed. Association of Organized Agriculture Chemists (AOAC), Method 13.112, which is incorporated herein by reference. Other methods are also suitable but the procedures incorporated above are used to define the moisture values described herein.

The term "water", as used herein, refers to substantially pure forms of water, such as distilled water, well water, spring water and the like, and those liquids wherein water is a major component such as milk, broths, juices and the like. Furthermore, the term "water", as used herein, includes water in all physical states, such as steam, ice and liquid.

Special mention is made of the additives salt and glycerol monostearate. These are two ingredients commonly found in commercial pastas. Salt provides flavor while glycerol monostearate functions as an emulsifier or lubricant, i.e., flow modifier, which reduces the viscosity of the alimentary paste, making extrusion easier. The use of glycerol monostearate will reduce the pressure within the extruder. Also suitable are the flow modifiers or "modifying agents" disclosed by Craig et al. in U.S. Pat. No. 3,762,931, i.e. whey solids in conjunction with sulfhydryl reducing substances, such as L-cysteine, glutathione and sulfite salts (sodium bisulfite and calcium sulfite). The description of these "modifying agents" at column 6, line 57, to column 8, line 43, of Craig et al. is incorporated herein by reference. It is noted that much smaller quantities of these "modifying agents" (0.025-0.1 weight percent) provide effective results in this invention in comparison to the amounts used by Craig et al. The addition of flow modifiers or "modifying agents" is not essential to the performance of this invention.

The components of the feedstock may be separately introduced to the extruder or they may be premixed to form a preliminary paste. Commercial equipment is available for handling both types of feedstocks. To ensure a uniform product however, separate metering of the feedstock components is often preferred.

The term "extruder", as used herein, refers to those devices which generally comprise a threaded screw positioned within a barrel having a means for receiving components to be mixed, such as a feed hopper positioned at one end, a means for discharging mixed components at the opposing end of the device, and a means for rotating the screw within the barrel. An example of a discharging means is a die having holes for the passage of the mixed materials, positioned at the end of the screw. The temperature within an extruder may be controlled by the use of a water jacket which surrounds the barrel, if desired. Conventional extruders utilized in the preparation of alimentary pastes or plastics are well suited for this invention. These include both single screw and twin screw extruders. Examples of suitable extruders include those marketed by Brabender, Mapimpianti (GF 20 series), Buhler, DeMaco, and Braibanti.

The alimentary paste is forced through the holes of the extruder die to obtain the desired shape. The holes in the extruder die prescribe the profile of the paste. The paste passes through the die due to internal pressures generated by the rotating screw or screws. The extruded paste may be cut to desired lengths to provide a product in substantially final form. Cutting generally occurs at the extruder die and may be carried out in a conventional manner. Cutting is not essential to the practice of this invention since the alimentary paste may be formed into desired lengths by pulling the extrudate away from the die. All conventional pasta shapes are obtainable by this invention.

An important feature of this invention is selecting the temperature at which the alimentary paste is blended within the extruder. The temperature must be sufficiently low to maintain the paste uncooked, i.e., maintain more than 80% by weight of the total starch within the paste ungelatinized, preferably 90% or more. The upper temperature limit may vary in that starch gelatinization is dependent on many variables such as moisture level, paste composition, process equipment, etc. Because of this multiple dependency, at temperature values significantly below the upper limit, a minor change in temperature may not be accompanied by a corresponding change in starch gelatinization.

Some starch gelatinization and some protein denaturation always take place during extrusion, even under conventional or "standard" operating conditions. This is due to the high shear environment within the extruder, where heat and pressure are generated internally. Starch gelatinization below about 10 weight percent of the total starch content is normal for conventional extrusion processes. It is preferable to maintain the level of starch gelatinization below about 10 weight percent where dry, uncooked pastas are the desired end products in that such values are often accompanied by low levels of protein denaturation.

Protein denaturation during extrusion is preferably kept at as low a level as possible. The optimum temperature will vary with the level of moisture within the alimentary paste. Lower moisture values within the alimentary paste generally permit the paste to attain higher temperatures without significant protein denaturation. Temperatures as high as 190.degree. F. (88.degree. C.) have little effect on protein denaturation and starch gelatinization during extrusion of pastes having about a 20.8 weight percent moisture content. Protein denaturation prior to final cooking of the alimentary paste often leads to a weak protein matrix and infirm or mushy pasta upon final cooking. Premature protein denaturation is evidenced by a product loss upon cooking in boiling water due to the release of starch. A product loss below about 10 weight percent of the total pasta product after final cooking in boiling water is average for pasta products obtained by conventional extrusion techniques. It is desirable to maintain product loss at or below this level.

While the temperature of the alimentary paste should be sufficiently low so as to maintain the paste uncooked, it should also be sufficiently high to attain a value at or above about 130.degree. F. (54.degree. C.) during blending. The-larger the proportion of alimentary paste within the extruder which attains a temperature value at or above 130.degree. F. (54.degree. C.), the easier processing becomes. It may be desirable to maintain the temperature of the alimentary paste at a value at or above 130.degree. F. (54.degree. C.) throughout the extruder by pre-heating the feedstock to about 130.degree. F. (54.degree. C.). It is more convenient however, to heat the paste to temperatures at or above 130.degree. F. (54.degree. C.) within the extruder. Maintaining a substantial portion of the alimentary paste within the extruder, i.e., about 50% by weight and above of the total extruder contents, at a temperature at or above 130.degree. F. (54.degree. C.) is preferred. Maintaining the body of the alimentary paste that is adjacent the extruder die at a temperature at or above 130.degree. F. (54.degree. C.) is most preferred. Typically, the extruder is filled with alimentary paste during operation and the portion of alimentary paste which has a temperature at or above 130.degree. F. (54.degree. C.) generally corresponds to that portion of the extruder barrel which has a temperature at or above 130.degree. F. (54.degree. C.).

The temperature of the paste may vary within the extruder because the heat that is generated by friction at different points within the extruder varies. The temperature of the paste can also vary by passing through different cooling or heating zones within the extruder barrel. This may be desired where blending is intensified at separate locations in the extruder or components of the paste are added downstream of the feed hopper. However, the highest temperature experienced by the alimentary paste should be at or above 130.degree. F. (54.degree. C.) and should be sufficiently low so as to maintain the paste uncooked, preferably below 190.degree. F. (88.degree. C.). The process may be performed continuously, semi-continuously or batch-wise.

It is most preferable to utilize a temperature that is at or above 130.degree. F. (54.degree. C.) for the alimentary paste and which is sufficiently high to maintain the internal pressure on the extruder die below about 250% of the values experienced at standard conditions. The phrase "standard conditions", as used herein, refers to the combination of an extruder barrel temperature of 120.degree. F. (49.degree. C.) and an alimentary paste moisture content of about 30 weight percent. The pressures generated under such conditions are generally below 2000 psig in conventional commercial extruders. These pressure values will vary with the equipment utilized.

The process of this invention is capable of maintaining the internal pressure on the extruder die at levels below about 150% of those experienced at standard conditions for pastes having a moisture content of about 23%-24% by weight. At lower moisture levels, i.e., about 20%-21%, pressures below about 160% of those at standard conditions are obtained where emulsifiers/flow modifiers are additionally added. When performing the process of this invention within commercial equipment, maintaining the internal pressure on the extruder die below about 2500 psig is preferred. The lowest pressures obtainable are most preferred from the standpoint of energy consumption and equipment life.

It is difficult to measure the temperature of the paste directly since it is flowing within the extruder. The extruder barrel temperature is an acceptable approximation of this value for conventional extruders operating at conventional screw speeds. When measuring barrel temperature, a pyrometer may be affixed to the extruder barrel surface to provide temperature values or the temperature of the water (or other cooling fluid) within a surrounding water jacket may be monitored with a thermometer to provide such values. Other methods for measuring barrel temperature are also suitable.

It is expected that extreme extrusion conditions, such as very high screw speeds, or unconventional extrusion equipment, may not permit adequate temperature equilibration for the barrel temperature to reflect the temperature of the paste within. In such a situation, the extrudate temperature may be used as an acceptable approximation of the temperature of the paste within the extruder, unless significant heat transfer takes place at the extruder die. The temperature of the extrudate may also be taken for purposes of comparison with barrel temperatures. This will confirm the accuracy of barrel temperatures used to approximate the paste temperature during extrusion.

Where either the barrel temperature or extrudate temperature have a value of 130.degree. F. (54.degree. C.) or above, respectively, and these temperatures are attributed to the heat of friction within the extruder, it is presumed that the paste within the extruder attains a value of 130.degree. F. (54.degree. C.) or above. In such a case, it is irrelevant whether the barrel temperature or extrudate temperature is a good approximation of the paste temperature during extrusion, since the process falls within the scope of this invention where low moisture pastes are used.

Where the barrel temperature and extrudate temperature have a value below 130.degree. F. (54.degree. C.), an internal pyrometer may be inserted in the process equipment, at a convenient location, such as between the extruder barrel and extruder die, to determine if the paste attains a value at or above 130.degree. F. (54.degree. C.).

Alternatively, where insertion of a pyrometer is not convenient in the equipment utilized, a model of such equipment with a pyrometer internally inserted at a point or points along the extruder barrel may be used to determine if the paste within attains a value at or above 130.degree. F. (54.degree. C.). Other means for determining the temperature of the paste within the extruder are also suitable. It is important to note that obtaining temperature values for the paste within the extruder is not an essential step in the process of this invention.

As indicated above, it is preferable to maintain the level of starch gelatinization below 10 weight percent of the total starch content and product loss below 10 weight percent of the total pasta product after cooking. Those skilled in the art will be capable of obtaining a proper balance of alimentary paste moisture content and operating temperature to achieve these results. The paired values which appear in the accompanying Examples will serve as a guide. Different levels of gelatinization and denaturation may occur for different blends of alimentary paste and for different types of equipment utilized.

Where conventional equipment is utilized, preferred barrel temperatures fail in the range of about 130.degree.-190.degree. F. (54.degree.-88.degree. C.). Barrel temperatures much higher than 190.degree. F. (88.degree. C.) may cause significant gelatinization and denaturation unless other methods are used to ease extruder pressure, such as the use of flow modifiers. Examples of some preferred combinations of barrel temperatures and paste moisture levels are as follows:
150.degree.-160.degree. F. (66.degree.-71.degree. C.) for 23.0-23.7 weight percent H.sub.2 O

and
170.degree.-175.degree. F. (77.degree.-79.degree. C.) for 20.5-21.5 weight percent H.sub.2 O.

Heat generated by friction within the extruder is often more than sufficient to provide the necessary operating temperatures. Alternatively, the extruder barrel may be heated by external water jackets or an electrical resistance heater.

A further step in easing the pressure within the extruder is to heat the die head of the extruder to approximate the temperature of the extruder barrel and the paste within. This can be accomplished with a conventional electrical resistance heating element, disposed about the die head. Where the die head is heated, die pressures may be maintained within about 120% of the values for pressure at standard conditions of a barrel temperature of 120.degree. F. (49.degree. C.) and a paste moisture content of 30% by weight.

Upon performing the process of this invention, the alimentary paste is preferably dried to provide commercial pasta products. This drying procedure may vary significantly, being either a multi-step procedure, where the pasta is exposed to different drying conditions, or a simple air drying procedure, where the pasta is permitted to stand at room temperature. Whatever drying procedure is used, the time required for completion will be reduced by the practice of the present invention, since the extruded product has a substantially reduced moisture content. Drying times can be reduced by as much as 50%-80%, or to about 8 hours as opposed to 16-20 hours for pastes of higher moisture contents. Conventional drying equipment, i.e., either batch or continuous dryers, such as tray and drum dryers, may be used. The dried product so obtained should generally have a moisture content below about 13% by weight after 8 hours.

Embodiments of this invention include pasta products made by the processes described above. These pasta products have been found to retain a greater portion of the Beta-carotene and other carotenoids, such as alpha-carotene and gamma-carotene, originally present in glutinous flour, particularly semolina flour, which provides the natural yellow color of the flour. Also included in this invention are the dried pasta products having variegations as shown in FIGS. 1-3. This variegated appearance disappears upon cooking the dried pasta product, to provide a substantially uniform color. The dried pasta obtained by the practice of certain embodiments of the processes disclosed herein exhibit dark and light colorations, with a major portion of light colorations. Approximately at least 25% of the pasta surface area exhibits light colorations. At least about 5% of the surface area exhibits dark colorations. These variegated pastas often have a streaked appearance with portions showing uniform striations. The streaks of color, or striations, run in the direction of the extrusion of the paste from the extruder die. These variegated pastas typically have the natural color of the glutinous flour, such as semolina flour, but may be dyed with natural or artificial colors. These variegated pastas are easily obtained with an extruder having a variation in screw diameter. It is important to note that (1) the processes of this invention include the production of pastas having uniform coloration and (2) the dried pasta products of this invention with high natural color (Beta-carotene and other carotenoids) are not limited to variegated pastas. 

 

ترجمه مطالب فوق:

روش توليد فرآورده‌هاي ماكاراني و نودل با استفاده از خميرهاي غذايي داراي رطوبت كم

يك روش براي توليد فرآورده‌هاي خميري شكل‌دار كه داراي محتواي رطوبت كم مي‌باشند. ملزومات لازم براي خشك كردن چنين فرآورده‌هاي خميري شكل‌داري به طور قابل توجه كمتر مي‌باشد كه اين امر باعث صرفه‌جويي قابل توجه در انرژي و زمان مي‌شود.

براي فرآيند نمودن محصولاتي كه داراي سطح رطوبت كم مي‌باشند. بايد شرايط عمل به نحوي باشد كه دماي عمل اكستروژن بالاتر باشد. دما به نحوي انتخاب مي‌شود كه از پختن خميرهاي غذائي اجتناب شود. و همچنين خميرهاي خشك و نپخته با ظاهري بي‌نظير بدست آيد.

پس زمينه اختراع

اين اختراع معطوف مي شود به يك روش بسيار مناسب از لحاظ انرژي براي توليد خميرهاي غذايي.

واژة Alimentary Pastas (خميرهاي غذائي) و واژة Pastas همانطور كه در اينجا استفاده شده است، اشاره دارند به تركيبات آرد و آب كه معمولاً به عنوان پاستا شناخته مي‌شوند مانند اسپاگتي، ماكاروني، نودل، زيتي و …

پاستاهاي خوراكي به طور كل از آردهاي سخت و شني بدست آمده از گندم سخت مانند Middling گندم ديوروم كه اغلب با تام آرد سملينا يا سمولينا مشخص مي شود، توليد مي‌شوند. سمولينا قسمت اعظم آرد را در پاستاهاي خوراكي تشكيل مي دهد،  علت اين امر اين است كه سمولينا به شدت گلوتني است و پاستايي را توليد مي‌كند كه ثبات دارد و به خودي خود پايدار است.

فرآورده‌هاي شكل داده شده حاصل از سمولينا تا حد قابل توجهي فرم اصلي خودشان را پس از طي يك سري از فرآيندها مانند پخت، حفظ مي كنند. واژة Cooking همانطور كه در اينجا استفاده شده است اطلاق پيدا مي‌كند به فرايندي كه باعث ژلاتينه شدن نشاسته و دناتوره نمودن پروتئين به منظور تشكيل ماتريكس محكم و غيرقابل انعطاف درون پاستا خوراكي، كه اين عمل با حرارت داون پاستا خوراكي اتفاق مي‌افتد.

به صورت تجاري پاستاها به شكل‌هاي زيادي شامل پخته شده، تا حدي پخته شده و خام موجود هستند. پاستا پخته شده در اينجا به پاستايي اطلاق مي‌شود كه در آن تمام نشاسته تاحد قابل توجهي ژلاتينه شده است. پاستاي خام در اينجا  به پاستاي اطلاق مي شود كه در آن قسمت اعظم نشاسته ژلاتينه نشده است به عبارت دقيق‌تر بيش از 80 درصد وزني كلم محتوي نشاسته ژلاتينه نشده است. واژه Uncooked Pasta (پاستاي خام) شامل پاستايي مي شود كه در آن هيچ نشاسته‌اي ژلاتينه نشده است.

در كل ژلاتينه شدن نشاسته همراه با دناتوره شدن پروتئين انجام مي گيرد البته اهميت دناتوره شدن پروتئين بيشتر است. ژلاتينه شدن نشاسته را با دقت بيشتري (در مقايسه با دناتورده شدن پروتئين) مي‌توان اندازه‌گيري كرد و بنابراين در اينجا از اين فامتور براي مشخص كردن و تعريف پاستاي پخته و نپخته (خام) استفاده شده است.

در فرآيند تهيه پاستاهاي خام، عمل خشك كردن طولاني ترين مرحله است. ساده اكسترور شده در كل داراي 28 درصد وزني يا بيشتر رطوبت مي‌باشد كه اين رطوبت بايد به سطح 14 ـ 12 درصد برسد تا بتوان محصول را در شرايط (دمايي، رطوبتي و ..) اتاق ذخيره و نگهداري نمود. مرحله يا مراحل خشك كردن ممكن است احتياج به زماني بين 36 ـ 18 ساعت داشته باشد. به اين دليل كه پاستا داراي شكل نهايي اكسترور شدة خود مي‌باشد، خشك كردن مرحلة بسيار حساسي به حساب مي ايد.

شتاب نمودن در فرايند خشك كردن ممكن است پيوستگي و يكپارچگي  محصول نهايي را تحت تأثير قرار دهد و پاستا انحنا پيدا كند و يا ترك بخورد.

كاهش طول مدت دورة خشك كردن در صورتيكه پيوستگي و يكپارچگي فرآورده پاستايي صدمه نبيند، بسيار مطلوب و سودمند است (در مورد توليد پاستاي خشك و خام)، زيرا انرژي پخش شده و هدر رفته تا حد زيادي كاهش پيدا مي‌كند و بنابراين هزينه‌هاي (توليد) كم مي‌شود.

كرايج و همكارانش U.S Pat No 3, 762,931 روشي را براي فرآيند كردن پاستاهاي خوراكي با رطوبت كم فاش كردند كه در آن عوامل (مواد) اصلاح كننده (اصلاح كننده جريان) به مقدار زياد (به پاستا) افزوده مي‌شود تا فشار درون اكسترودر كاهش پيدا كند. با تمام اين اوصاف، مطلوب نظر اين است كه پاستاهاي خوراكي شكل داده شده، با رطوبت كم توليد شوند كه در آنها تركيب سازنده پاستا به منظور فرآيند پذير شدن بيشتر، دستخوش تغييرات و اصلاحات زيادي (توسط مواد اصلاح كننده) نشده باشد. محصولي كه داراي اصلاح كننده‌هاي جريان مي‌باشد احتمالاً و با توجه به قوامين FDA (مديريت غذا و دارو آمريكا) نمي‌تواند صلاحيت لازم را براي عرضه در بازار با نامهاي ماكاروني يا بودل پيدا كند.

FDA. Regulation 21CFR Chapter 1 Sctn _ Sctn 139. 110 _ 139 . 180
 (Apr _ 1. 1986)

خلاصه اختراع

اختراع حاضر شامل انتخاب دماي اكستروژن براي پاستاي خوراكي در حد 130 درجه يا بالاتر مي باشد (54 درجه C)، اين دما به اندازه كافي پائين مي‌باشد كه از پختن ممانعت كند به عبارت دقيق‌تر در اين دما (دماها) ژلاتينه شدن نشاسته و دناتوراسيون پروتئين در حداقل ممكن ميباشد. ترجيحاً بهتر است كه ژلاتينه شدن نشاسته كمتر از 10 درصد درصد وزني كل نشاسته موجود در پاستاي خوراكي اكسترور شده باشد.

هر يك از اين انواع فرآورده‌هاي پاستا داراي فوائدي هستند؛ با تمام اين اوصاف، معمول‌ترين پاستا كه در مغازه‌ها خريد مي شود از نوع پاستاي و خام است.

اين نوع داراي بيشترين مواد كاربرد مي باشد كه در آن محصول را مي توان در دماي اتاق به مدت طولاني ذخيره كرد. به علاوه اين فرم پاستا ويژگي‌هاي گلوتني بالاي خود را، كه در آن قسمت قابل توجهي از پروتئين به صورت دناتوره نشده مي‌باشد، حفظ مي كند و اين حالت باعث مي شود كه در زمان پخت يك پاستاي محكم و باثبات به دست آيد. پاستاهاي پخته و آنهايي كه تا حدي پخته شده‌اند اين مزيت را دارند كه آماده سازي آنها سريع مي باشد اما اغلب به بسته‌بندي ويژه احتياج دارند و از خودشان استحكام و كيفيت پائين‌تري را به نمايش مي‌گذارند و اغلب زمان ماندگاري كوتاه‌تري در مقايسهاي پاستاي خام دارند.

فرآيندهاي توليد تجاري پاستاي خشك و خام به خوبي شناخته نشده است.

در اين فرآينده آب و آرد سمولينا درون يك اكسترودر به منظور توليد يك پاستاي غذايي (خوراكي) با هم مخلوط مي‌شوند، اين پاستا در يك دماي بالا و با فشار بالا به درون سوراخهاي قالب اكسترودر رانده مي‌شود تا شكل قطعه قطعه‌هاي عرض دلخواه بدست آيد.

ماده اكسترود شده خارج شده از اكسترودر با اندازه هاي دلخواه بريده مي شود. در يك فرآيند اكستروژن پاستا كه موسوم است، پاستاي خوراكي داراي 30 درصد وزني رطوبت مي‌باشد و در دماي 120 درجه فارنهايت (49 درجه سانتيگراد) نگه داشته مي شود. علت حفظ سطح رطوبت 30 درصد وزني، پائين نگه داشتن و سيكوزيته تا حد كافي براي ممانعت از فشار اضافي درون اكسترودر و ساده كردن روش و روند مخلوط كردن، مي‌باشد. علت به كارگيري دماي 120 درجه فارنهايت (49 درجه سانتيگراد ممانعت از پخته شدن محصول مي‌باشد، به عبارت بهتر ممانعت از ژلاتينه شدن نشاسته و دناتوره شدن پروتئين درون پاستاي خوراكي. به كارگيري دماهاي بالا و پاستاهاي با رطوبت كم در فرآيندهاي اكستروژن به منظور توليد پاستاهاي خوراكي پخته شده شناخته شده است. به عنوان مثال Bauman, U.S. Pat. No 4,044, 165, Fulger. U.S. Pat. No 4, 568,550 هر يك فرآيند توليد پاستاهاي پيش پخته توسط تكنيك‌هاي اكتروژن را كه در آنها دما بالاي (49c0) 1200f است، را آشكار كردند (شرح دادند) Okeefe، غذا در كانادا، صفحات 19 ـ 16 (ژانويه 1979)، كاربرد پاستاهاي با رطوبت كم را در توليد پاستاي پخته شده، باز كرده و شرح داد.

فرايند اين اختراع توسط تغذيه و مخلوط كردن مواد خام اوليه متشكل از آرد گلوتن و آب، به درون اكسترودر براي تشكيل يك پاستاي خوراكي مي‌باشد. محتواي كلي رطوبت پاستاي خوراكي در حد 28 درصد وزني و يا كمتر مي‌باشد. پاستاي خوراكي (در طي اكستروژن) توسط فشار داخلي به درون سوراخ هاي (قالب) اكسترودر رانده مي‌شود. دماي پاستاي خوراكي در طي اكستروژن توسط پارامترهاي تعريف شده در بالا تعيين مي‌شود، اين پارامترها براي پاستاهايي كه ميزان رطوبت متفاوتي دارند، دماهاي متفاوتي را ديكته مي كند. وقتي در اين برنامه كاربردي (مقاله موردنظر است) به دماي اكتروژن اشاره مي‌شود، متخصصين فن متوجه خواهند شد كه دمايي كه ذكر مي شود در حقيقت دماي محفظه خمره اي اكسترودر (Extruder Barrel) مي‌باشد. اندازه‌گيري (خمير) اكسترودر شده كه از بين سوراخهاي اكسترودر خارج مي‌شود تقريباً غيرممكن است. و ممكن نيست كه بتوان دماي پاستا را درون منفذ محفظة اكسترودر اندازه‌گيري كرد. در نتيجه متخصصين فن دماي محفظة اكسترودر را (دمايي كه محفظه اكسترودر در آن دما نگه داشته شده است) به عنوان دماي اكستروژن در نظر مي گيرند.

در كل اين دما نزديك به و يا تا حد زيادي (مي توان گفت) همان دماي قالب اكسترودر است. به دليل اين كه عمل هليكس مار پيچ درون محفظه اكسترودر در اثر اصطكاك توليد مقادير زياد حرارت مي كند، معمولا براي كنترل دماي اين محفظه از ژاكت هايي كه درون آنها آب به گردش در مي‌آيد استفاده مي‌شود تا حدي مشابه وضعيت بالا، قالب اكسترودر بسته به شرايط عمل، اسكلت بندي اكستروژن و چيزهاي مشابه، ممكن است گرم يا سرد شود. با تمام اين احوال ، براي (تأمين) هدف اين اختراع ، قالب اكسترودر در كل گرم مي‌شود، ترجيحاً توسط انرژي الكتريكي اين گرم شدن صورت مي گيرد.

 توصيف اختراع همراه با جزئيات

در طي انجام فرآيند اين اختراع، يك ماده اوليه خام متشكل از آرد گلوتني و آب به كار گرفته مي‌شود. واژة آرد گلوتني به نحوي كه در اينجا استافده شده در برگيرنده و توضيح دهندة آردهايي است كه به تنهايي يك فرآوردة خميري و با ثبات و با استحكام را وقتي با اب مخلوط مي‌شوند به وجود مي آورند چنين پاستاهاي باثبات و استحكامي وقتي كه شكل داده مي شوند، در شرايط اتاق تا حد خيلي زيادي شكل اصلي خودشان را حفظ مي‌كنند اين فرآورده‌ها پس از تحمل فرايندهايي مانند خشك كردن يا پختن نيز تا حد زيادي شكل اصلي خود را حفظ مي‌كنند. آرد سمولينا كه در اينجا به صورت سمولينا ناميده مي‌شود يك آرد گندم معمولي، سخت و زبر بدست آمده از آرد گندم مي‌باشد، تعريف يا استاندارد مشخصات آرد سمولينا بر اين اساس است كه در كل آرد سمولينا، آردي است كه از گندم ديوروم بدست مي‌ايد و از الك با مش 20 عبور مي‌كند و كمتر از 30%  وزني ا“ از الك با مش 100 عبور مي كند (اين جمله بيانگر زبر بودن آرد سمولينا است). درجات مختلف سمولينا وجود دارند كه (هر يك) داراي ويژگي‌هاي گلوتني متفاوت هستند. هر دو نوع سموليناي درجه بالا و درجه پايين در ردة آردهاي گلوتني مناسب براي اين اختراع به حساب مي‌ايند. آردهاي زبر و گلوتني ديگر كه از دانه‌هاي كم معمولتر بدست آمده اند ممكن است كه به جاي سمولينا به كار گرفته شوند و آنها مي‌توانند در دامنة واژة آردهاي گلوتني قرار گيرند. به علاوه آردهاي نرم مانند آرد ديوروم، كه 98 درصد وزني آن از بين الك با مش 70 عبور مي‌كند، هم مناسب است و مي‌توان آن را در دامنه واژه آرد گلوتني كه در اينجا استفاده شده است، قرار داد. اين آردهاي نرم در جائيكه مخلوط كردن مناسب (آرد) و آب با تجهيزات به كار گرفته شده مشكل است، ترجيح دادند ( و مصرف آنها نسبت به آرد زبر بهتر است). تنها نياز به ارد (احتمالاً منظور آرد گلوتني است) به اين علت است كه اين آرد مي تواند در هنگام مخلوط شدن با اب يك فرآورده خميري (پاستا) با ثبات و با استحكام را بوجود آورد. آرد گلوتني ترجيحاً متشكل است از حداقل 75% درصد وزني مواد خشك.

آرد گلوتني برگزيده (براي اين مقصود) سمولينا و آرد ديوروم مي‌باشد. آردهاي غيرگلوتني كه نمي‌توانند در هنگام مخلوط كردن آنها با آب يك پاستا باثبات به وجود آورند، مانند (آرد) برنج، هم ممكن است به ماده اوليه خام (براي تهيه پاستا) اضافه شوند اما آنها در دامنه پوشش واژة آردهاي گلوتني كه در اين (مقاله) استفاده شده است قرار نمي‌گيرند. افزودني‌هاي ديگر شامل چاشني‌ها، ويتامين‌ها، رنگ‌ها، تخم‌مرغ، طعم دهنده ها، مانند پنير، گوشت گاو، گوشت مرغ، سبزيجات مانند اسفناج هم ممكن است به منظور تأمين طعم، رن، ارزش تغذيه‌اي يا تأثيرات ديگر افزودني‌ها، اضافه شوند.

آب جزء اساسي ماده اوليه (كه به دستگاه آكستروژن تغذيه مي شود) را در فرآيند اكستروژن اين اختراع تشكيل مي‌دهد. علت اين موضوع اين اس كه اردهاي گلوتني، مانند سمولينا، انقدر آب نداند كه بتوانند باعث بشوند كه ويسكوزيته پاستا خوراكي در حدي پائين باشد كه قابليت فرآيند شدن را بدون زياد پخته شدن داشته باشد. پاستاي مطلوب داراي سطح رطوبتي در حدود بيش از 18 درصد وزني مي‌باشد، با اين حال در صورتيكه از (مواد) اصلاح كننده جريان استفاده شود بهتر است ميزان آب كمتر باشد. آرد سمولينا به طور معمول 15 ـ 13 درصد وزني رطوبت دارد در انجام (فرآيند) اين اختراع، مقدار آبي كه به ماده اوليه (ورودي به اكسترودر) اضافه مي‌شود تا اندازه اي است كه كل محتواي رطوبتي ماده اوليه (انتقال به اكسترودر) بيش از 28 درصد نشود. اين 28 درصد رطوبت شامل رطوبت اوليه آرد گلوتني كه براي سمولينا 15 ـ 13 درجه بود به اضافة مقدار آبي كه به ان اضافه مي شود، مي‌باشد.

ميزان رطوبت آرد گلوتني، ماده اوليه پاستاي غذايي، پاستاي غذايي اكسترود شده،  و محصول پاستاي خشك شده به ترتيب ممكن است توسط روش‌هاي وضع شده در اين ارتباط در نهمين Ed (چاپ) سازمان شيميدانان علوم كشاورزي سازمان يافته (Association of organized Agriculture chemists) (AOAC) ، تعيين شود. روش 112 . 13 كه در اين جا همراه با منبع به كار گرفته شده است از اين چاپ است. روش‌هاي ديگر نيز مناسب هستند اما روش به كار گرفته شده در اين جا (در اين مقاله) براي تعيين رطوبت همين روشي است كه در بالا ذكر شده است.

واژة آب آنچانكه در اينجا  استفاده شده است به آبي اطلاق مي‌شود كه تا حد زيادي (تقريباً به طور كامل) خالص باشد، مانند آب مقطر، اب خوب، آب چشمه و مشابه اينها، و مايعاتي كه در آنها آب قسمت اصلي را تشكيل مي‌دهد مانند شير، آبگوشت، آب ميوه‌جات و مشابه اينها. به علاوه واژه اب آنچنان كه در اينجا استفاده شده است تمام اشكال فيزيكي اب را مانند بخار، يخ، مايع را شامل مي‌شود.

افزودني هاي نمك و گليسرول مونواستئارات به طور خاص مورد توجه قرار دارند. اين دو ماده اغلب در پاستاهاي تجاري يافت مي‌شوند. (Salt)، نمك ايجاد طعم ميكند در حاليكه گليسرول مونواستئارات به عنوان يك امولسينايريا لزج كننده (Lubricant)، به عبارت دقيق‌تر، اصلاح كننده جريان، به كار مي رود. اين ماده (گليسرول مونو استئارات) وسيكوزئيد پاستاي غذايي را كاهش مي دهد و باعث مي‌شود كه عمل اكستروژن ساده تر انجام شود. استفاده از گليسرول مونواستئارات باعث مي‌شود كه فشار درون اكسترودر كاهش پيدا كند. مقاله‌اي در ارتباط با مواد اصلاح كننده توسط Craig و همكارانش در ايالات متحده pat شماره 931 .762 .3 انتشار پيدا كرد كه در ارتباط با مواد جامد آب پنير همراه با مواد سولفيدريلي احيا كننده، مانند L سيستئين، گلوتايتون و نمك‌هاي سولفيت (سديم بي‌سولفيت و كلسيم سولفيت) بود. توصيف اين عوامل اصلاح كننده در ستون 6، خط 57 تا ستون 8، خط 43 مقاله Craig و همكارانش آمده است. مقاله Craig همراه با ذكر منبع در اين مقاله (مقاله حاضر) ذكر و به كار گرفته شده است. اين مطلب مورد توجه است كه مقادير خيلي كمتر اين عوامل اصلاح كننده (25% تا 1% درصد وزني) در مقايسه با مقاديري كه Craig و همكارانش به كار بردند، نتايج مؤثري را در اين اختراع در برداشت. افزودن مواد اصلاح كننده جريان براي انجام اين اختراع ضرورت ندارد. ممكن است اجزاء سازنده تركيب اوليه پاستا (Feed stock) به طور جدا  جدا به درون اكسترودر تغذيه شوند. تجهيزات تجاري براي كار با هر دو نوع تركيب اوليه (چه به صورت جدا جدا و چه به صورت يك پاستا اوليه) در دسترس است.

با اين حال به منظور اطمينان از يكنواخت بودن محصول بهتر است اجزاء و سازندة تركيب اوليه به صورت جدا جدا به اكسترودر تغذيه شوند.

واژه اكسترودر آنچنان كه در اينجا به كار رفته است، اطلاق پيدا مي كند به ماشين‌هايي كه در كل متشكل هستند از هليكس (مارپيچ) پيچ‌دار كه درون يك محفظه خمره‌اي قرار دارد و در يك انتهاي آن وسيلة جهت دريافت موادي كه قرار است مخلوط شوند وجود دارد (اين وسيلة شبيه ي قيف است) و در انتهاي مقابل آن وسيله‌اي ديگر جهت تخليه مواد تركيب شده وجود دارد. يك وسيلة نيز جهت چرخاندن مارپيچ پيچ‌دار درون محفظه اكسترودر وجود دارد. يك مثال براي وسيلة كه جهت تخليه مواد تعبيه شده است قالب اكسترودر مي‌باشد كه داراي سوراخ‌هايي به منظور عبور و بيرون رفتن مواد مخلوط شده، مي‌باشد اين قالب در انتهاي مارپيچ قرار مي‌گيرد. ممكن است در صورت نياز دماي درون اكسترودر با تغيير نمودن ژاكت آب (دور محفظة آن) كنترل شود. اكسترودرهاي معمولي كه براي تهيه پاستاهاي غذائي يا پلاستيك ها به كار مي روند براي كاربرد در اين اختراع نيز كاملاً مناسب هستند. براي اين اختراع هم مي توان از اكسترودرهاي تك كارپيچ و هم از نوع دو مارپيچ استفاده نمود. از نمونه‌هاي اكسترودر مناسب مي توان به انواع عرضه شده توسط Demaco, Buhler, (GF20) Mapimpianti, Brabender,Braibanti نام برد.

پاستاي غذايي (در هنگام خارج شدن از اكسترودر) به درون سوراخ‌هاي قالب اكسترودر رانده مي‌شود (با فشار) تا به شكل دلخواه درآيد. سوراخ‌هاي موجود در قالب اكسترودر تعيين كننده پروفايل (نمائيد) پاستا مي‌باشد. پاستا به خاطر نيروي فشار دروني از قالب عبور مي‌كند فشار دروني كه باعث عبور پاستا از قالب به طرف بيرون مي‌شود توسط مارپيچ يا مارپيچ‌هاي در حال چرخش تأمين مي‌شود پاستاي اكسترود شده (خارج شده از اكسترودر) ممكن است به اندازه‌هاي مختلف برش داده شود تا اينكه تا حد زيادي به شكل نهايي خود تبديل شود.

معمولابرش دادن در قالب اكسترودر صورت مي‌گيرد  و ممكن است به روش مرسوم صورت گيرد. در عمل به اين اختراع عمل برش دادن ضروري نيست زيرا ممكن است پاستاي غذائي با كشيدن مواد خارج شده از اكسترودر (از قالب اكسترودر) به سمت بيرون به اندازه دلخواه درآيد. تمام شكل معمول پاستا اين اختراع قابل دسترسي هستند.

يك مشخصه مهم در اين اختراع، انتخاب دمايي است كه در آن پاستاي غذائي درون اكسترودر مخلوط مي‌شود، دما بايد آنقدر پايين باشد (به اندازه كافي پايين باشد) كه در آن پاستا به صورت خام باقي بماند به عبارت بهتر، بايد بيش از 80 درصد نشاستة كل
(80 درصد وزني) پاستا به صورت ژلاتينه نشده باقي بماند. البته بهتر است 90 درصد يا بيشتر، ژلاتينه نشده باقي بماند. حد بالائي دما متفاوت است زيرا كه ژلاتينه شدن نشاسته وابسته به فاكتورهاي متفاوتي است مثلاً ميزان رطوبت، تركيب پاستا، تجهيزات فرآيند، و …. به خاطر اين وابستگي‌ها، در مقادير دمايي خيلي پايين‌تر از حد بالايي دما، تغييرات محدود در دما ممكن است باعث تغيير در ژلاتينه شدن نشاسته نشود.

د طي اكستروژن هميشه تا حدي نشاسته ژلاتينه مي شود و تا حدي پروتئين دناتوره مي شود و اين حالت حتي تحت شرايط عمل معمول (يا استاندارد) هم رخ مي‌دهد. علت اين امر شرايط برشي شديد درون اكسترودر است كه درون آن به شكل دروني حرارت و فشار توليد مي‌شود. براي فرايند اكستروژن معمولي ژلاتينه شدن نشاسته در حد زير 10 درصد وزني كل نشاسته نرمال است، بهتر ان است كه ميزان ژلاتينه شدن نشاسته در حد زير 10 درصد وزني نگه داشته شود در اين محدوده پاستاهاي خشك و خام (نپخته) محصول انهايي دلخواه مي‌باشند. در چنين محدوده‌اي (از درصد ژلاتينه شدن نشاسته) محصول انتهايي دلخواه مي‌باشند. در چنين محدوده‌اي (از درصد ژلاتينه شدن نشاسته) دناتوراسيون پروتئين هم در سطح پائيني قرار دارد.

ترجيحاً دناتوراسيون پروتئين در طي اكستروژن تا حد امكان در سطح پائيني نگه داشته مي‌شود. دماي اپتيم بسته به ميزان رطوبت درون پاستاي غذايي متفاوت است، ميزان رطوبت كم درون پاستاي غذايي (در صورتيكه رطوبت درون پاستاي غذائي كم باشد) در كل اين امكان به وجود مي‌ايد كه دما تا سطح بالاتري افزايش يابد بدون اينكه دناتوراسيون پروتئين در سطح قابل توجهي رخ دهد. دمايي به بزرگي 190 درجه فارنهايت (88 درجه c0) در صورتيكه ميزان رطوبت درون پاستا در حدود 8/20 درصد وزني باشد، تأثير محدودي روي دناتوراسيون پروتئين و ژلاتينه شدن نشاسته در طي اكستروژن دارد. اگر پروتئين قبل از پخت نهايي (پخت قبل از خوردن) پاستاي غذايي دناتوره شود اغلب در حين پخت اين موشوع منتهي مي‌شود به يك ماتريكس پروتئين ضعيف و يك پاستاي بي‌ثبات نرم و مرطوب. در صورتيكه پروتئين پاستا به صورت ناقص دناتوره شده باشد اين حالت در حين پخت در آب جوش به صورت افت در محصول (كاهش ميزان محصول پخته شده) كه به علت آزاد شدن نشاسته مي‌باشد، نمود پيدا مي كند (خودش را نشان مي‌دهد).

در فرآورده‌هاي پاستاي توليد شده توسط تكنيك‌هاي اكستروژن مرسوم پس از پخت نهايي محصول در آب جوش به طور ميانگين افت محصول در حد زير 10 درصد وزني كل محصول پاستا مي باشد. بهتر است (فرآيند به خوبي صورت گيرد) كه اين افت در همين حد (10 درصد وزني) و يا زير اين حد (10 درصد وزني) باشد.

اگرچه كه دماي پاستاي غذايي بايد به اندازة كافي پائين باشد تا پاستا نپخته باقي بماند، اما اين دما بايد به اندازة كافي بالا باشد تا دما در حين مخلوط كردن 1300 درجه فارنهايت (C0 54) يا بالاتر باشد. هرچقدر نسبت پاستاي غذايي كه درون اكسترودر به دماي
 1300 فارنهايت يا بالاتر مي رسد بيشتر باشد، فرايند كردن آسانتر مي‌شود. ممكن است نگه داشتن دماي پاستاي غذائي در 1300 فارنهايت (c0 54) يا بالاتر در سرتاسر اكسترودر مورد درخواست باشد كه به وسيلة پيش حرارت دادن تركيب مواد اوليه ورودي به اكسترودر تا 1300 فارنهايت يا بالاتر، اين هدف مهيا مي شود.

با اين وجود حرارت دادن پاستا تا دماي c0130  (c0 54) يا بالاتر درون (خود) اكسترودر روش مرسوم‌تري است. بهتر است كه قسمت قابل توجهي از پاستاي غذايي، به عبارت دقيق‌تر 50 درصد وزني يا بيشتر از كل محتوي اكسترودر در دماي 1300 درجه (c054) يا بالاتر نگه داشته شود. بسيار بهتر است كه، قسمتي از پاستاي خوراكي كه در كنار قالب اكسترودر قرار دارد در دماي F1300 (c0 54) يا بالاتر نگه داشته شود. به طور معمول اكسترودر در طي عمل اكستروژن توسط پاستاي غذايي پر مي شود و قسمتي از پاستاي غذايي كه دماي آن F1300 (c0 54) يا بالاتر باشد به طور كلي در ارتباط با آن قسمت از محفظة اكسترودر است كه دماي آن  F1300 (c0 54)  يا بالاتر مي‌باشد.

دماي پاستا درون اكسترودر ممكن است متفاوت باشد (قسمتي از آن با قسمت ديگر) كه علت اين وضعيت گرمايي است كه در اثر اصطكاك در نقاط متفاوت اكتسرودر به اندازه‌هاي متفاوت توليد مي شود. دماي پاستا در اثر گذر از مناطق متفاوت سرد كننده يا گرم كنندة درون محفظة اكسترودر، مي‌تواند تغيير كند. اين ممكن است در جائيكه مخلوط كردن در نواحي مجزاي درون اكسترودر شدت مي‌گيرد و يا اجزاء اوليه سازندة پاستا در حال اضافه شدن و حركت در امتداد قيف تغذيه كننده اكسترودر هستند، مطلوب باشد. اما با اين حال بالاترين دمايي كه پاستاي غذايي متحمل آن مي شود بايد F1300 (c0 54) يا بالاتر باشد و بايد اين دما به اندازة كافي پايين باشد تا پاستا به صورت خام (نپخته) باقي بماند و از پختن آن جلوگيري شود ترجيحاً بهتر است اين دما زير F1900 (c0 88) باشد. فرآيند موردنظر ممكن است به صورت مداوم، نيم مداوم و يا به صورت پيچ انجام گيرد.

بهترين حالت براي پاستاي غذايي به كارگيري دماي F0130 يا بالاتر مي باشد، اين دما به اندازة كافي بالا مي‌باشد كه (بتواند) فشار دروني روي قالب اكسترودر را در حد كمتر از 250 درصد مقدار متحمل شده (توسط پاستا) در شرايط استاندارد نگه دارد. شرايط استاندارد آنچنان كه در اينجا به كار گرفته شده اشاره دارد به شرايطي كه در آن دماي محفظة اكسترودر F1200 (c0 49) مي باشد. و ميزان رطوبت پاستايغذايي برابر 30 درصد وزني است. در چنين شرايطي در اكسترودرهاي تجاري معمولي، فشار توليد شده، در كل زير 2000 Psig مي‌باشد. (البته) اين مقادير فشار با توجه به تجهيزات به كار رفته تغيير مي‌كنند.

فرآيند اين اختراع قادر به نگه داشتن فشار داخلي روي قالب اكسترودر در سطحي زير حد 150 درصد در شرايط استاندارد براي پاستاهايي با رطوبت حدود 24 ـ 23 درصد وزني وجود دارد، مي‌باشد. در مقادير رطوبت كمتر، به عبارت بهتر رطوبت 21 ـ 20 درصد، فشاري در حد زير 160 درصد آن چيزي كه در شرايط استاندارد وجود دارد، در جائيكه (يا در صورتيكه) امولسيناير اصلاح كننده‌هاي جريان اضافه شوند، بدست مي‌آيد. در انجام (فرآيندهاي) اين اختراع درون تجهيزات تجاري، بهتر است فشار دروني روي قالب اكسترودر زير حد 2500 Psig نگه داشته شود. از نظر انرژي و عمر تجهيزات رسيدن به پائين‌ترين فشار ممكن ترجيح دارد (بهتر است)و اندازه يگري دماي پاستا به صورت مستقيم و بدون واسطه مشكل مي باشد زيرا پاستا درون اكسترودر در حال جريان است. دماي محفظة اكسترودر، در اسكترودرهاي معمولي كه مارپيچ دروني آنها با سرعت معمول مي‌چرخد، با تقويت قابل قبول مشابه دماي پاستاي درون اكسترودر است. در هنگام اندازه‌گيري دماي محفظه (اكسترودر) ممكن است يك پيرومتر به سطح محفظة اكسترودر وصل شود تا مقدار دماي سطح اكسترودر را مشخص كند يا اينكه توسط يك ترمومتر مي‌توان با اندازه‌گيري دماي آب (يا هر مايع خنك كنندة ديگر) درون ژاكت‌هاي آبي احاطه كنندة اكسترودر ( محفظة اكسترودر) مي‌توان اين دماها را بدست آورد. روشهاي ديگر اندازه‌گيري دماي محفظة اكسترودر هم مناسب هستند.

به انتظار مي‌رود كه شرايط سنگين اكستروژني مانند سرعت خيلي زياد مارپيچ درون اكسترودر، يا تجهيزات غيرمعمول اكستروژن، اجازه ندهد كه به صورت مناسب بتوان با استفاده از اندازه‌گيري دماي محفظة اكسترودر به دماي پاستاي درون آن پي برد (به عبارتي دماي محفظة اكسترودر احتمالاَ در شرايط سنگين اكستروژن نمي تواند به خوبي دماي پاستاي درون اكسترودر را منعكس كند). در چنين شرايطي دماي ماده اكسترودر شدة خروجي از قالب را اندازه‌گيري و بهعنوان مقدار تقريبي قابل قبول براي دماي پاستاي درون اكسترودر به كار مي‌برند اين كار عملي مي‌باشد مگر اينكه در قالب‌هاي اكسترودر انتقال حرارتي قابل توجهي رخ دهد كه د اين شرايط نمي‌توان از اين روش استفاده كرد.

ممكن است دماي ماده اكسترودر شده را به منظور مقايسه با دماي محفظة اكسترودر اندازه گيري كنند، اين كار دقت دماهاي محفظة كه به عنوان تقريب قابل قبول براي پاستا در طي اكستروژن به كار گرفته مي‌شود، را تأييد مي‌كند.

جائيكه دماي محفظة (اكسترودر) يا دماي مواد اكسترود شده (و خارج شده از قالب) به ترتيب F0 130 يا بالاتر مي‌باشد (c0 54 = F0 130) در چنين موارديمهم نيست كه آيا دماي محفظه يا دماي ماده اكسترود شده (خارج شده از قالب اكسترودر)معادل تقريبي مناسبي براي دماي پاستا در طي اكستروژن مي باشد (يا خير)، زيرا فرايند در دامنة (حيطة اين اختراع مي‌باشد كه در آن پاستاهاي با رطوبت كم مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

در جائيكه دماي محفظه و دماي مادة اكسترود شده كمتر از F1300 (c0 54) باشد، ممكن است يك پيرومتر داخلي در تجهيزات فرآيند در يك مكان مناسب، مثلاً بين محفظة اكسترودر و قالب اكسترودر نصب شود تا بدين وسيله تعيين شود كه آيا پاستا به دماي F1300 (c0 54) يا بالاتر مي‌‌رسد ( يا نه)

در صورتيكه نصب پيرومتر در تجهيزات به كار رفته با مشكل روبرو باشد، به طور جايگزين ممكن است يك مدل از چنين تجهيزاتي كه در آن پيرومتر از داخل در يك نقطه يا نقاط (متعدد) در طي مسير محفظة اكسترودر نصب شده است، به كار گرفته شود تا تعيين كند كه ايا پاستاي درون اكسترودر به دماي F1300 (c0 54) يا بالاتر رسيده است (يا خير). وسايل ديگر كه به منظور تعيين دماي پاستا درون اكسترودر به كار گرفته مي شوند نيز مناسب هستند. توجه به اين نكته مهم است كه در فرآيند اين اختراع رسيدن به مقادير دمايي براي پاستاي ديدن اكسترودر يك مرحله ضروري به حساب نمي ايد.

همانطور كه در بالا نشان داده شد، بهتر است ژلاتينه شدن نشاسته در سطح زير 10 درصد وزني كل نشاسته موجود در پاستا نگه داشته شود و بهتر است كه پس از پختن افت محصول در حد كمتر از 10 درصد وزني كل فرآورده نگه داشته شود. متخصصين فن (هنر) اين توانايي را خواهند داشت تا تعادلي مناسب را مابين ميزان رطوبت پاستاي غذايي (فرآورده خميري غذائي) و دماي عمل برقرار كنند تا به اين نتايج برسند (نتايج ذكر شده در بالا). دو مقدار عددي ذكرشده در مثال هاي بالا (زير 10 درصد) به عنوان راهنمايي مطرح شده‌اند. ممكن است مقادير متفاوت ژلاتينيزاسيون و دناتوراسيون براي مخلوط‌هاي متفاوت پاستاي غذايي و براي انواع متفاوت تجهيزات به كار رفته، اتفاق بيفتد (يا حاصل شود).

جائيكه تجهيزات مرسوم بكار گرفته مي‌شوند بهتر است دماهاي محفظه (اكسترودر) در دامنه F0 130 الي F0 190 (C0 88 ـ C0 54) باشد. (در صورتيكه) دماي محفظه خيلي بالاتذ از F0 190 باشد (F0 88 ـ C0 190) ممكن است باعث ژلاتينه شدن و دناتوريزه شدن قابل توجهي بشود مگر اينكه از روشهاي ديگر به منظور آسان نمودن (كمتر كردن) فشار داخلي استفاده شود مثلاً استفاده از اصلاح كننده‌هاي جريان. مثال‌هاي مناسب (ترجيح داده شده) تركيب‌هاي دماي محفظه و سطح رطوبت پاستا در زير آمده است:

درصد وزني آب

 %7/23 ـ 23    براي     (C0 71 ـ C0 66) F0 160 ـ F0 150

درصد وزني آب

5/21 ـ 5/20   براي      (C0 79 ـ C0 77) F0 175 ـ F0 170

 

دماي توليد شده توسط اصطكاك در درون اكسترودر اغلب بيش از مقدار دماي مورد نياز براي تأمين دماهاي ضروري براي عمليات است. (اگر اين حالت رخ ندهد) به نحو ديگري و  به جاي آن ممكن است محفظة اكسترودر توسط ژاكت‌هاي آبي خارجي و يا گرم كننده‌هاي مقاومت الكتريكي، گرم شود.

يك اقدام ديگر براي ساده كردن فشار درون اكسترودر اين است كه قسمت انتهايي اكسترودر كه قالب در آنجا قرار دارد را گرم كرد و دماي آن راتقريباً دماي محفظة اكسترودر و پاستاي درون آن رساند. اين كار را مي‌توان توسط يك المنت گرم كننده معمولي از نوع مقاومت الكتريكي، انجام داد. اين المنت نزديك به انتهاي اكسترودر كه قالب در آنجا قرار دارد نصب مي شود. جائيكه سر قالب حرارت داده مي‌شود. فشارهايقالب ممكن است در حدود 120 درصد فشار، در شرايط استاندارد دماي محفظه F1200 (c0 49) و ميزان رطوبت پاستا 30 درصد وزن، باشد. در حين انجام فرآيند اين اختراع، پاستاي غذائي ترجيحاً خشك مي شود تا فرآورده پاستاي تجاري تهيه شود روش اين خشك كردن ممنوع است به طور قابل توجهي گوناگون باشد. يا ممكن است يك روش  ماده خشك كردن با هوا باشد كه در آن پاستا در دماي اتاق قرار مي‌گيرد (يعني خشك كردن توسط حرارت انجام نمي‌گيرد).به هر حال هر نوع روش خشك كردني كه استفاده شود. زمان كامل شدن اين فرايند وقتي كه اختراع حاضر به كار گرفته مي‌شود، كاهش پيدا خواهد كرد. علت اين است كه در فرآورده اكسترود شده ميزان رطوبت به طور قابل توجهي كاهش پيدا كرده، زمان خشك كردن بين 80 ـ 50 درصد قابل كاهش است، يا مي‌توان گفت كه در مقايسه با زمان 20 ـ 16 ساعتي كه براي خشك كردن پاستاهاي با رطوبت بالا طول مي كشد (در اين اختراع براي پاستاهايي كه رطوبت كمتري دارند) تنها 8 ساعت زمان براي خشك كردن مورد نياز است. امكان استفاده از تجهيزات خشك كن معمولي به عبارت دقيق تر سيستم‌هاي پيچ يا مداوم، مانند خشك كن‌هاي سيني يا غلطكي، وجود دارد، فرآورده  خشك شده كه از اين طريق به دست مي‌آيد پس از گذشت 8 ساعت (كه در خشك كن خشك مي شود) در كل بايد رطوبت آن زير 13 درصد وزني باشد. تجسم از اين اختراع شامل محصولات پاستاي ساخته شده توسط فرآيندهاي توصيف شده در بالاست.

ثابت شده است كه اين فرآورده‌هاي پاستايي (كه با فرآيند اين اختراع توليد شوند) بتاكاروتن و كارتنوئيدهاي ديگرشان مانند  آلفا كاروتن، گاما كاروتن، كه از ابتدا درون آردهاي گلوتني بالاخص آرد سمولينا حضور دارند را حفظ مي كنند. اين رنگدانه‌ها رنگ زرد طبيعي آرد را تأمين مي كنند. همچنين همانطور كه در شكل‌هاي 3 ـ 1 نشان داده شده است فرآورده‌هاي پاستايي خشك شده كه داراي گوناگوني (مثلاً رنگ‌هاي مختلف) هستند هم مشمول اين اختراع مي‌شوند. اين ظاهر‌هاي (سيماهاي، يا شكل‌هاي) گوناگون در حين پختن فرآورده پاستا ناپديد مي شوند تا بدين وسيله تا حد زيادي رنگ فرآورده يكنواخت شود. پاستاي خشك شده بدست آمده توسط عمل به تجسم‌هاي فرآيندهاي ذكر شده در اينجا، (پاستايي خشك شده‌اي كه توسط فرآيند اين اختراع توليد مي‌شود)، رنگ‌هاي تيره و روشني را از خودش به نمايش مي گذارد البته قسمت اعظم آنها داراي رنگ روشن هستند. به طور تقريبي حداقل 25 درصد از سطح پاستا از خودش رنگهاي روشن را به نمايش مي گذارد. حداقل 5 درصد سطح پاستا از خود رنگ تيره به نمايش مي‌گذارد. خطهاي رنگ يا رگه هاي رنگي مسير بين اكستروژن پاستا تا قالب اكسترودر را طي مي‌كنند. اين پاستاهاي جورواجور (رنگارنگ) معمولا داراي رنگ طبيعي آرد گلوتني، مانند آرد سمولينا هستند. اما ممكن است بوسيلة رنگهاي طبيعي يا مصنوعي (هم) رنگ شوند. پاستاهاي رنگارنگ را مي توان به آساني توسط يك اكسترودر كه مارپيچ آن دگرگوني و تفاوت وجود دارد بدست آورده مهم است كه به اين مطلب توجه شود كه (1) فرايندهاي اين اختراع شامل توليد پاستاهايي مي‌شود كه رنگ آميزي يكنواخت هستند، و (2) محصولات پاستايي خشك شدة اين اختراع با رنگ طبيعي بالا (تبا كاروتن، كاموتنوئيدهاي ديگر) محدود به پاستاهاي رنگارنگ نمي‌شوند.


 

تاثیر فرآیندهای حرارتی درخواص تغذیه ای شیر

  The Effect of Heat Treatment on the Nutritional Value of Milk      

Erin Gillis

September 1, 2005

 Introduction

In the US as well as abroad, milk is a widely consumed beverage. Because it has been on the market for such a long period of time, the nutritional benefits have been well documented. Despite the wealth of information that is available regarding milk, there is a wide variety of research currently under way. As more milk products are introduced to the market, it is necessary to gain awareness regarding their nutritional qualities.

To give a general idea of how large a role that dairy plays in the nutrition of Americans, consider that dairy contributes 9% of total calories to US food supply. (Miller, 2000) With that 9%, dairy foods supply Americans:

􀂃 73% of calcium

􀂃 31% of riboflavin

􀂃 33% of phosphorus

􀂃 19% of protein

􀂃 16% of magnesium

􀂃 21% of vitamin B12

􀂃 17% of vitamin A

􀂃 10% of vitamin B6

􀂃 6% of thiamine

Given that milk is a rich source of many vitamins and minerals, it is necessary to monitor the effect that any processing techniques will have on these levels. Two common processing techniques are Pasteurization, and Ultra High Temperature (UHT) Sterilization. Both of these processing techniques involve heat treatment.

Heat treatment has been a common practice since the early 1900’s, when it was initially used for preservation purposes. (Lampert, 1975) Pasteurization is used on most dairy products in the US because it removes 95 – 99% of bacteria present in milk, and significantly extends shelf life. UHT products are heated to the point at which all living organisms are destroyed, thus leaving a product sterile. (Lampert, 1975) The FDA now

mandates that all fluid milk and milk products moved in interstate commerce for retail sale must be pasteurized. (Miller, 2000) As a result of legislation regarding pasteurization, milk and milk products are now associated with less than 1% of all disease outbreaks due to infected food and water, compared to 25% in 1938. (Miller, 2000)

Although the effects that pasteurization and UHT have on the general nutritional qualities in milk have been researched and known for some time, the effects that these treatments have on other nutrients in milk are still being researched. This paper will consolidate the available information on the effects of heat treatment on milk, as well as introduce forthcoming research areas and new data that are currently being studied

Processing Techniques

As processing techniques have developed over the years, they have also become increasingly standardized. The following is a description of common processing techniques employed in the market as described by Wong (1999). Table 1 summarizes the general flow of milk processing.

 Table 1: Milk Processing Flow Chart

 

Milking

Pumping

Cooling and Agitation

Transportation

Clarification

Separation and Standardization

Pasteurization

HTST

UHT

Homogenization

Packaging and Distribution

 

 

 

 

 

After machines milk the cows in a sterile environment, a pipeline system brings the milk to a refrigerated tank. This tank has the capability to use mechanical agitation, which allows the milk to quickly reach a cool temperature. The milk is generally stored on the farm for 1-3 days, transported to processing plant, and examined and tested upon arrival. If the milk is accepted, it is then stored in refrigerated tanks.

The next step is clarification, which consists of removing dirt, cells, and some bacteria. This is achieved by centrifuging the milk in a clarifier bowl to separate these foreign particles.

Separation begins by warming milk to 35-40 °C to melt milk fat. The milk is then centrifuged to remove the milk fat and milk solids. The milk is then standardized by

blending cream or skim milk with separated milk to achieve the appropriate proportion of fat and solids. Plants are now using infrared absorption measuring devices to screen and regulate the composition of the product to meet government labeling standards. (Wong, 1999)

The next step is pasteurization. For the purposes of this study, the definition provided by the Dairy Industry Technology Review will be used. (Dairy Management Inc. (DMI), December 2003) HTST pasteurization, the most common processing technique, is processing milk at greater than or equal to 161 °F for greater than or equal to 15 seconds. UHT product has received a thermal treatment adequate to assure the commercial sterility and packaged without contamination. This involves heating is in the range of 280 – 302 °F for 4 to 15 seconds. UHT processing typically extends the shelf life of milk from 19 days to 6 or more months without refrigeration. (DMI, December 2003)

Most plants also utilize vacuum removal of off-flavors to remove volatile, water-soluble flavor compounds. This is achieved through by steam injection/infusion as well as vacuum flash evaporation. Although this process removes compounds that could contribute to off-flavors, it does not otherwise affect milk composition. (Wong, 1999)

Homogenization uses pressure to decrease the milk fat globules to a uniform size and shape, generally about 0.1 to 3 μm. The final processing steps are packaging and distribution. This consists of cooling milk to 0-5 °C and packaging using modern filling machines. (Wong, 1999) With regard to packaging, the trend is to use materials which protect against light and use aseptic covering which protect the nutritional quality and taste of milk. (DMI, December 2003)

Literature Regarding Nutritional Changes During Processing

 There exists a great deal of literature regarding the nutrition changes in milk during the processing techniques of pasteurization and UHT treatment. For many years, the effect of these treatments on major vitamins and minerals has been studied and most research is now generally in agreement. The FDA contends that the major nutrients are left unchanged by pasteurization, and that thiamin, folate, B12 and riboflavin will experience losses from zero to 10%. This reduction is described as “marginal.” (Bren, 2004) Table 2 represents the data from the Dairy Industry Technology Review (December 2003), Wong (1999), and Miller et al (2000).

Milk is an outstanding source of riboflavin, therefore it is necessary to note that the vitamin is heat stable and that heat processing techniques do not affect riboflavin content. Interestingly, direct sunlight can produce a loss in riboflavin (up to 80%) and an off flavor in milk. This explains the move toward light blocking milk containers in recent years. (Lampert, 1975)

As for the fat-soluble vitamins and minerals, heat treatments have not been shown to affect the levels in milk. For this reason, the focus in this research will be on three fields in which more recent research is prompting interesting suggestions and       dilemmas with regard to heat processing of dairy products.

Milk is an excellent source of High Biological Value (HBV) protein because it contains, in varying amounts, all of the essential amino acids that human body cannot synthesize and in proportions resembling amino acid requirements. (Miller, 2000) Because milk is such a valuable protein source, it is necessary to evaluate the effect that heat processing will have on this nutrient and its bioavailability.

A study by AlKanhal (2001) showed that the nutritional quality of protein in UHT treated milk before storage was similar to that of pasteurized milk (no immediate adverse effect). The study suggested that the Maillard reaction was initiated during the heat treatment and continued during storage to causes degradation in protein quality. One example of this degradation is a loss of 14% of available lysine after six months of storage. The quality of the UHT milk decreased significantly during storage at three months and remained at the same level of quality after 6 months of storage. A study by Carbonaro (2000) supports these findings with the conclusion that the in vitro digestibility of proteins in UHT treated milk was significantly impaired compared to pasteurized milk. AlKanhal (2001) concluded that this reduction in nutritional quality might be significant for children who are solely dependent on this type of milk in their diet.

Milk is a source of folic acid, which is needed for red blood cell development, among other functions. It is estimated that about 10-15% of folate is gained from milk in Western countries. (Forssein, 2000) According to the FDA, pasteurization has little effect on the folic acid content, with less than 10% reduction. (Bren, 2004)

 

Research indicates that UHT sterilization can cause folate losses of up to 50%. Studies have shown that the addition of ascorbic acid to UHT milk prolongs the storage stability of folates. Additionally, package materials have a marked effect on the retention or loss of folate due to oxygen permeability. (Forssein, 2000)

Folate binding proteins (FBP) are present in raw milk and assist in the uptake of folate in the intestine (acting as an intrinsic factor for folate). (Forssein, 2000) A study by Gregory (1982) showed that pasteurization causes a significant reduction in the FBP of milk. Other studies suggest that others have shown little difference between raw milk and pasteurized milk in FBP effectiveness. These conflicting results are explained by the fact that the conditions used for pasteurization are very close to those at which denaturation of FBP takes place. Thus, small fluxuations in processing conditions may have a relatively large impact on the level of FBP. (Forssein, 2000)

Studies have shown that UHT milk has either low or trace amounts of FBP. For instance, Wigertz (1996) concluded that UHT processing significantly reduced the concentration of FBP. More studies are necessary to determine the exact role that FBP play in the body, and the implications that heat treatment may have on the folate bioavailability in the body.

Conjugated Linoleic Acid (CLA) is a fatty acid naturally present in cow’s milk and certain animal meats. (Haines, 2004) Although milk is one of the major sources of CLA in the diet, it is just a minor component of milk fat. One hundred grams of milk contains just 0.46-1.78g of CLA. Mattila-Sandholm, 2003) CLA is associated with health claims including heart disease, cancer prevention and weight control. (Shortt, 2004) CLA functions on a variety of mechanisms with various results that have been identified by scientists. Most current research has been done on animals, and no recommendation regarding daily intake for humans has been set. (Shortt, 2004)

Due to the fact that milk is considered a rich source of CLA, as well as the potential health benefits that it may provide, it is imperative to ascertain the effects that heat processing may have on CLA. Because of its chemical structure, CLA is more sensitive to oxidation or isomerization during heat treatment than linoleic acid. This could mean a decrease in CLA content due to oxidative damage. (Mattila-Sandholm, 2003)

The current research suggests that only heat treatment for at least 15 minutes, using temperatures higher than 200 °C caused the isomerization of CLA in milk. Moderate heating (including HTST pasteurization and UHT processing) had no detrimental effect. (Mattila-Sandholm, 2003)

Interestingly, CLA levels in milk are related to bovine feed, lactation and season. The changes to the CLA level during processing is insignificant compared to the changes noted each season (winter lowest due to higher PUFA levels in bovine feed in spring and summer) Research is currently underway to produce milk with higher levels of CLA by modifying dairy cow feed. (Mattila-Sandholm, 2003)

Industrial Information

 For the purposes of research regarding the industry, several individuals were contacted via phone and email. Responses were received from Tom Szalkucki, Wisconsin Center for Dairy Research, Marianne Smukowski, Safety/Quality Applications, WI

Center for Dairy Research, Sharon Gerdes, a DMI Technical Support Consultant, and Cary Frye, IDFA. Each of these professionals made suggestions as to where more information might be found, but did not offer insight into possible future trends within the dairy industry. Additionally, many individuals did not respond at all, which could be explained by several factors, including the summer vacation season. Despite the lack of industrial contact, the resources that these individuals suggested had a wealth of dairy industry information.

California (CA) is the leading state in agricultural production. (California Dairy Research Foundation, 2004) Additionally, CA is number one in milk production, followed by Wisconsin, New York, Pennsylvania, and Idaho. The average cow produces 6-8 gallons of milk a day, totaling over 2000 gallons of milk a year. (California Dairy Research Foundation, 2004)

In 2004, CA milk production reached 36.4 billion pounds, the highest annual recorded for CA; this figure represents 21% of the nations total milk production. In other words, approximately one out of five glasses of milk that are drank in the US is produced in CA. (California Dairy Research Foundation, 2004) In terms of milk regulation, CA has more stringent bacteriological standards and compositional standards than the federal government. (California Department of Food and Agriculture, 2005)

Between 1960 and 1997, total milk production in the US has increased from 123 to 156 billion pounds. (Miller, 2000) In the US, fluid milk and cream accounted for 37% of all sales in the dairy market, followed closely by cheese at 34.9%. (Miller, 2000) Throughout the world, sales in milk and cream generated $5.3 billion in 2004. (Miller, 2000) Noteworthy trends in the US include movement toward lower fat versions of dairy products and less use of whole milk. The use of whole milk dropped from 81% in 1970 to 35.9% in 1995. (Miller, 2000)

There are several trends evident in the dairy industry today. Milk is being marketed as a functional food, meaning that it makes claims based on health. (Haines, 2004) The functional food market has been estimated in the region of $48 billion worldwide. (Miller, 2000) This is one motive behind the research in progress regarding CLA content of milk.

 

ترجمه متن فوق :   

تاثیر فرآیندهای حرارتی درخواص تغذیه ای شیر

 در بسیاری از کشورهای دنیا شیر آشامیدنیی است که به طور گسترده مصرف می شود.و این امر به دلیل استناد مزایای تغذیه ای و مدت زمان طولانی است که در بازار عرضه می گردد .با وجود اطلاعات بسیاری که در    خصوص شیر  در دسترس می باشد، باز هم طیف گسترده ای از تحقیقات در مورد آن در راه است که برای کسب آگاهی بیشتر در مورد کیفیت تغذیه ای آن لازم است شیر با تنوع محصولات بیشتری به بازار معرفی گردد .

 برای ارائه ایده کلی از چگونگی نقش مهمی که محصولات لبنی در تغذیه دارند ، توجه به این مطلب که لبنیات 9% از کالری غذایی عمده کشورها را تامین می کند ، حائز اهمیت است .با موازین زیر :

 73 % کلسیم            16% منیزیم       21% ویتامین B12      6%  تیامین

          31% ریبوفلاوین      33% فسفر             10% ویتامین  B6

 19% پروتئین           17% ویتامین  A

 با توجه به اینکه شیریک منبع غنی از ویتامین ها و مواد معدنی بسیاری است ، نظارت به اثر  تکنیک های پردازش بر روی سطوح مختلف  آن امری ضروری است . دو روش   پردازش معمولی پاستوریزاسیون و استریلیزاسیون UHT می باشد که هردو روش شامل عملیات حرارتی هستند .

 درمان حرارتی به عنوان یک کار مشترک از سال 1900 با اهداف حفاظت ماده غذایی  انجام می پذیرفته است .در پاستوریزاسیون محصولات لبنی 95- 99 درصد از باکتری های موجود در شیر حذف می شوند و این امر مشخصا" عمر ماده غذایی را طولانی می کند .محصولات

UHT به گونه ای تحت حرارت قرار می گیرند که در نقطه ای تمام ارگانیزم های زنده منهدم شده و محصول استریل می شود .سازمان FDA هم اکنون پاستوریزاسیون تمام محصولات و مایعات شیری را در تجارت و خرده فروشی اجباری کرده است .به عنوان یک نتیجه از قوانین مربوط به پاستوریزاسیون ،هم اکنون شیر و محصولات لبنی با کمتر از 1% از شیوع بیماریها با 25% در سال 1938 قابل مقایسه است .

 با وجودیکه اثرات پاستوریزاسیون و UHT در کیفیت تغذیه ای شیر مورد تحقیق قرار گرفته و مدتی است که شناخته شده ، آثار این عملیات حرارتی روی خواص تغذیه ای دیگر در شیر هنوز در دست بررسی است . این مقایسه به اطلاعات موجود روی اثرات فرآیند حرارتی در شیرو زمینه تحقیقاتی آینده و همچنین اطلاعات جدید که در حال حاضر در دست مطالعه هستند ،تحکیم می بخشد .

 روش های  فرآوری : 

روش های پردازش در طول سالها بطور فزاینده توسعه یافته و استاندارد شده اند . در زیر توضیحی از روش های  مشترک پردازش بکار گرفته شده در بازار در سال 1999 ارائه می شود .

 نمودار جریان فرآوری شیر

 شیردوشی

پمپاژ

 حمل و نقل

 صاف کردن

 هموژنیزاسیون


شیردوشی 

  پمپاژ

خنک سازی و چرخش

 جداسازی و استاندارد کردن

  پاستوریزاسیون

HTST 

UHT  

 

 

 بعد از شیردوشی گاوها در محیط استریل ، یک سیستم خط لوله ، شیر را به درون مخزن یخچال می برد. این مخزن مجهز به سیستم چرخش مکانیکی است که شیر را به درجات خنک می رساند .

شیر عموما" در مزرعه برای 1-3 روز نگهداری می شود .سپس برای پردازش به کارخانه رفته و به محض ورود تحت بررسی و آزمایش قرار می گیرد که در صورت پذیرفته شدن در مخازن در یخچال ذخیره می شود .

گام بعدی صاف کردن شیر است که شامل از بین بردن کثافات ، بافت ها ،وبعضی از باکتری ها می شود . این کار توسط سانتریفیوژ کردن شیر در ظرف صافی و به منظور جداسازی ذرات خارجی صورت می پذیرد .

عمل جداسازی با گرم کردن شیر تا 35 الی 40 درجه سانتیگراد جهت ذوب کردن چربی شیر آغاز می شود. سپس شیر برای حذف چربی و مواد جامد شیر سانتریفیوژ می شود .سپس شیر توسط خامه زده شده یا شیر پس چرخ همراه با شیر جداسازی شده جهت رسیدن به نسبت مناسبی از چربی و مواد جامد در شیر استاندارد می شود . امروزه دستگاهها از ابزار اشعه مادون قرمز برای اندازه گیری و نمایش و تنظیم ترکیب محصول و رسیدن به استانداردهای  قانونی استفاده می کنند .

گام بعدی پاستوریزاسیون است . پاستوریزاسیون HTST رایج ترین روش پردازش  شیر در درجه حرارتی برابر یا بیشتر از 161 درجه فارنهایت و زمان برابر یا بیشتر از 15 ثانیه می باشد . محصول UHT   تحت فرآیند حرارتی کافی بااطمینان به استریلیزاسیون تجاری و بسته بندی بدون آلودگی می رسد . این عمل  شامل گرم کردن در محدوده 280 الی 302 درجه فارنهایت به مدت 4 تا 15 ثانیه انجام می شود. پردازش به روش UHT معمولا" عمر نگهداری شیر را از 19 روز به 6 ماه یا بیشتر بدون نگهداری در یخچال افزایش می دهد .

بیشتر دستگاهها نیز جهت حذف طعم های خارجی ، مواد فرار ، و ترکیبات طعم دار محلول در آب از خلاء استفاده می کنند . این عمل توسط تزریق بخار ،تزریقی به خوبی تبخیر در خلاء( یعنی با همان کیفیت ) حاصل می شود .گرچه این فرآیند ترکیباتی که می تواند به خروج طعم کمک کند را حذف می کند ، اما ترکیب شیر را تحت تاثیر قرار نمی دهد .

هموژنیزاسیون برای کاهش گلبولهای چربی شیر جهت متعادل کردن اندازه و شکل آنها که به طور کلی به حدود 1/0 تا 3 میکرومتر برسند ، از فشار استفاده می کند .

آخرین مرحله فرآیند بسته بندی و توزیع است . این مرحله شامل سردکردن شیر از 0 تا 5 درجه سانتی گراد و بسته بندی آن با استفاده از ماشینهای مدرن می باشد . روند عنایت به بسته بندی ، استفاده از مواردی است که با پوشش اسپتیک ، کیفیت تغذیه ای شیر و طعم آن را حفظ و شیر را در برابر نور محافظت می کنند  . 

مقالات فنی (علمی) راجع به تغییرات تغذیه ای حین فرآوری  

تعداد کثیری مقالات علمی – فنی راجع به تغییرات تغذیه ای در شیر حین اعمال روشهای فرآوری پاستوریزاسیون و فرآیند حرارتی UHT موجود است .طی سالیان دراز اثر این فرآیندها بر روی ویتامین ها و موادمعدنی مهم تحت مطالعه قرار گرفت و بیشتر تحقیقات در حال حاضر قابل قبول است .سازمان FDA مدعی است که مواد مغذی مهم توسط پاستوریزاسیون دست نخورده باقی می مانند و تیامین ، فولات ، B12 و ریبوفلاوین از 0 تا 10 درصد از بین می روند . این کاهش به عنوان کاهش حاشیه ای قابل توصیف است .                                     

  شیر یک منبع شاخص از ریبوفلاوین است .بنابراین لازم است توجه داشته باشیم که ویتامین پایداری حرارتی دارد و روش های فرآیند حرارتی روی محتوای ریبوفلاوین اثر نمی گذارد . جالب توجه است بدانیم که نور مستقیم خورشید می تواند زیان از دست رفتن تا 80% ریبوفلاوین و طعم شیر را به دنبال داشته باشد .این موضوع مبین مسدود سازی حرکت نور به سوی ظروف شیر در سالهای اخیر است .

در مورد ویتامین های محلول در چربی و مواد معدنی ، درمان حرارتی تاثیری در سطوح شیر از خود نشان نداده اند . به همین دلیل تمرکز در این تحقیق روی سه زمینه ای است که باعث کنکاش بیشتری در پیشنهادات جالب و معضلات ، با توجه به فرآیندهای حرارتی در محصولات لبنی خواهد بود .

شیر یک منبع عالی از پروتئین با ارزش بیولوژیکی بالاست (HBV) و این بدان دلیل است که حاوی مقادیر متفاوتی از تمام اسیدهای آمینه ضروری که بدن قادر به سنتز آنان نمی باشد و در ابعادی به شرایط اسیدهای آمینه شبیه هستند ، می باشد.

 از آنجا که شیر منبع ارزشمندی از پروتئین است ، ارزشیابی اثر فرآیندحرارتی روی این ماده مغذی و قابل دسترس بیولوژیکی از ضروریات است . یک مطالعه نشان می دهد که کیفیت تغذیه ای پروتئین در شیرهای تحت فرآیند UHT قبل از ذخیره سازی شبیه به شیر پاستوریزه می باشد (بدون اثرات جانبی فوری) .مطالعه نشان داد که واکنش میلارد حین فرآیند حرارتی آغاز میشود و در طول ذخیره سازی به علت تخریب کیفیت پروتئین ادامه می یابد . یک نمونه از تخریب از دست دادن 14% از لیزین قابل دسترس بعد از 6 ماه پس از ذخیره سازی می باشد . کیفیت شیرهای UHT طی ذخیره سازی  سه ماهه به طور قابل توجهی کاهش می یابد و بعد از 6 ماه نگهداری  نیز در همان سطح کیفی باقی می ماند .این یافته ها به نتایجی که در هضم آزمایشگاهی پروتئین ها در شیر فرآیند یافته UHT و اختلال آن نسبت به شیر پاستوریزه عنوان شده بود ،کمک می کند . این کاهش ممکن است در کیفیت تغذیه ای کودکانی که صرفا" به این نوع شیرها در رژیم غذایی خود وابسته اند ،تاثیر گذارد.

شیر یک منبع از اسید فولیک است که در میان فاکتورهای دیگر برای رشد سلول های قرمز خون ضروری است .گمان می رود که حدود 10 الی 15 درصد از فولات در کشورهای غربی توسط شیر تامین می شود .

طبق نظریه FDA  پاستوریزاسیون اثر جزیی در محتوای اسید فولیک با کاهش کمتر از 10% دارد. استریلیزاسیون UHT می تواند دلیل از دست رفتن اسید فولیک تا 50% باشد . افزودن اسید آسکوربیک به شیر UHT ثبات ماندگاری فولات ها را طولانی می کند .علاوه بر این مواد یسته بندی به دلیل نفوذپذیری اکسیژن یک اثر مشخص روی ماندگاری یا از دست رفتن فولات دارند. پروتئین هایFBP    یعنی پروتئین های متصل به فولات در شیر خام موجودند و به جذب فولات در روده کمک می کنند . مطالعات نشان می دهد که پاستوریزاسیون باعث کاهش چشمگیرFBP   در شیر می شود ولی فرآیندهای دیگر اثر کمتری دارند . این نتایج متناقض مبین این واقعیت است که شرایط استفاده از پاستوریزاسیون به دناتوراسیون FBP و جایگزینی آن کمک می کند . بنابراین فولوکولاسیون کم در شرایط فرآیند ممکن است تاثیر زیادی در سطوح و موجودیت  FBP داشته باشد . مطالعات نشان می دهد که شیر با پردازش  UHT کاهش چشمگیری در تجمع FBP دارد  و مقادیر بسیار کمی از این نوع پروتئین در شیر UHT موجود است .برای تعیین نقش دقیق FBP در بدن اثرات فرآیند حرارتی روی قابلیت بیولوژیکی فولات در بدن ضروری است .

اسید لینولئیک چندگانه (CLA) یک اسید چرب طبیعی است که در شیر گاو و گوشت بعضی از حیوانات موجود است . گرچه شیر یکی از منابع مهم CLA در رژیم غذایی است ، این فقط جزیی کمکی از چربی شیر می باشد .یکصد گرم شیر حاوی فقط 46/0 تا 78/1 گرم CLA است . CLA با موارد سلامتی که شامل ناراحتی های قلبی ، پیشگیری از سرطان و کنترل وزن می شوند همراه است . عملکردهای CLA بر روی مکانیزم های متفاوت با نتایج متنوع توسط دانشمندان شناخته شده اند .اکثر تحقیقات رایج روی حیوانات انجام شده و در مورد مصرف روزانه برای انسان و هیچ توصیه ای نشده است . با توجه به این واقعیت که یک منبع غنی CLA به عنوان پتانسیل سودمند برای سلامتی مورد توجه قرار می گیرد و ممکن است گسترش یابد ، مشخص شدن اثرات فرآیند حرارتی بر روی  CLAامری ضروری است .به دلیل ساختار شیمیایی آن ،CLA در مقابل اکسیداسیون و یا ایزومریزاسیون حین فرآیند حرارتی حساس تر از اسید لینولئیک است و می تواند به معنی کاهش مقادیرCLA به دلیل آسیب اکسیداسیونی باشد .تحقیقات امروزی مبین آن است که فقط فرآیند حرارتی برای حداقل 15 دقیقه و استفاده از درجه حرارت بالای 200 درجه سانتیگراد دلیل ایزومریزاسیونCLA در شیر است .

حرارت متوسط( شامل پاستوریزاسیون HTST و فرآیند UHT ) هیچ اثر مخربی ندارند .جالب توجه است بدانیم که سطوح  CLA در شیر به تغذیه گاو ، شیردهی و فصل بستگی دارد . تغییرات در سطوح CLAحین پردازش در مقایسه با تغییرات هر فصل ناچیز است . 

(PUFA کمترین مقدار را در زمستان نسبت به بهار و تابستان در غذای گاو دارد ).در جریان تحقیقات کنونی در تولید شیر با سطوح بالای CLA لازم است تغییرات در تغذیه دام مدنظر گرفته شود .

Abbreviations    

HTST : High Temperature Short Time       

UHT : Ultra High Temperature       

FDA : Food & Drug Association       

HBV : High Biological Value       

FBP : Folate Binding Proteins       

CLA : Conjugated Linoleic Acid       

PUFA : Poly Unsaturated Fatty Acid       

 

 

 

Iranian UF cheese

Contribution of rennet and starter to proteolysis

in Iranian UF white cheese

Javad HESARIa,d, Mohammad R. EHSANIb, Asghar KHOSROSHAHIc,

Paul L.H. MCSWEENEYd*

a Department of Food Science and Technology, Tabriz University, P.O. Box 51666, Tabriz, Iran

b Department of Food Science and Technology, Tehran University, Tehran, Iran

c Department of Food Science and Technology, Urmia University, Urmia, Iran

d Department of Food and Nutritional Sciences, University College, Cork, Ireland

Received 24 February 2006 – Accepted 12 May 2006

Abstract – The relative contributions of rennet and starter to proteolysis during the storage of ultrafiltered (UF) Iranian white cheese were investigated. In the experimental design used, starter and rennet were, in separate treatments, omitted and gluconic acid-δ-lactone was used for acidification of starter-free samples. The experimental treatments used did not have significant effects on composition. Omission of rennet in manufacture significantly reduced proteolysis during ripening of UF white cheese, and caused differences in peptide profiles determined by both urea-polyacrylamide gel electrophoresis and reversed-phase HPLC; omission of starter had a considerably smaller effect on these parameters. In cheeses made without rennet, noticeable casein degradation was not observed suggesting little contribution of indigenous proteinases to proteolysis during the ripening of UF Iranian white cheese. Both rennet and starter contributed indirectly or directly to production of free amino acids in UF white cheese and omission of either of these agents strongly reduced production of FAA during ripening.

Iranian white cheese / ultrafiltration / rennet / starter / proteolysis

 INTRODUCTION

Proteolysis is the most complex and important event that occurs during the ripening of a great number of cheese varieties and strongly affects the sensory properties of ripened cheeses . Proteolytic enzymes from the rennet and starter are the principal proteolytic agents acting during cheesemaking and ripening. Primary proteolysis of cheese proteins may be defined as those changes to αs1- and β- casein and peptides therefrom and is mainly the result of the action of residual coagulant and indigenous proteinases (i.e., plasmin,and perhaps cathepsin D or other somatic cell proteinases) [15] while the complex proteolytic and peptidolytic systems of microorganisms, both starter and nonstarter,are responsible for secondary proteolysis  Rennet is an enzymatic .preparation that coagulates milk and is a key factor for cheesemaking; the most common .enzyme in rennet preparations is chymosin. Its hydrolytic action at the 105–106 bond of bovine κ-casein results in the formation of the coagulum. Moreover, it is one of the main proteolytic factors involved in cheese ripening. The proteinases of rennet are mainly responsible for the initial proteolysis of the caseins in cheese and modify its texture by slowly degrading αs1- and, to a lesser extent, β-caseins, which are responsible for forming the framework of the cheese matrix, and produce precursors of sapid compounds  but make only a minor and indirect contribution to the liberation of free amino acid .Although starters are usually added to milk for acidification during cheesemaking,  their proteolytic activity during cheese ripening is well known .The main components of the proteolytic system of LAB are proteinases (mainly lactocepin, although intracellular proteinases have been reported;, amino acid and peptide transport systems, and a range of intracellular peptidases.The primary role of lactocepin is to degrade the caseins to provide short peptides to support the growth of the lactococcal cells in milk. However, its role in cheese ripening is different. Peptides isolated from Cheddar cheese, the N- or C-terminus of which corresponds to the specificity of lactocepin, do not contain a major chymosin or plasmin cleavage site, suggesting that chymosin or plasmin  ct first and that lactocepin then hydrolyses the resulting intermediate- sized peptides.In contrast to traditional cheeses, in which only a small part of the rennet activity added to the milk remains in the curd after manufacture ,in UF white cheese all the rennet is retained in the curd since it is added to the retentate. On the other hand, whey proteins are present in UF cheeses at high concentration and may inhibit chymosin, microbial rennets and probably other proteinases and peptidases .UF cheeses are characterized by slower proteolysis and production Proteolysis in Iranian UF white cheese 293 of amino acids during ripening  which influence the development of cheese flavor and texture. The available information about the rennet and starter activities in UF cheeses is very limited. Likewise the contribution of rennet and starter has not been studied in Iranian UF white cheese. In this study, an attempt was made to produce rennet- free and starter-free UF white cheeses;in the later case using gluconic acid-δ-lactone as an acidulant as described by Wiumet and proteolysis was studied during ripening.

2. MATERIALS AND METHODS

2.1. Cheesemaking

Experimental UF white cheeses were made in three trials on separate days. The retentate was prepared by Iran Dairy Industry Inc., Pegah Co (Tabriz, Iran) and used for production of Iranian UF white cheese. Raw milk of high microbial quality was standardized to 3.5% fat, and after bactofugation in two steps, pasteurized at 72 ºC for 15 s and then ultrafiltered at 50 ºC. The membrane cartridges were of the spiral wound type (no UFPH20 Invensys APV, Silkeborg, Denmark) and the membranead a nominal molecular weight cut-off of approximately 20 kg·mol–1 with a surface area of 16.9 m2. The ultrafiltration unit was operated at an inlet pressure of 5.3 bar and an outlet pressure of 1.7 bar. The retentate was pasteurized at 78 ºC for 60 s and then cooled to 35 ºC. Three types of cheeses were produced: control samples by adding starter (1%) and standard bovine rennet (Renco, Eltham, New Zealand) (30 mg·kg–1); samples without   arter acidified by gluconic acid-δ-lactone (GDL, 3.6%) but containing rennet (30 mg·kg–1); and samples without rennet but containing starter (1%). A mixture of mesophilic (G3 mix, composed of Lc. cremoris and Lc. lactis) and thermophilic (Joghurt 709, composed of Str. thermophilus and Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus) cultures (both prepared commercially by Laboratorium Visby, Tender Aps, Denmark) in the ratio 7:1, was used as starter. The retentate was adjusted with permeate to 340 g dry matter·kg–1 as described by Wium et al. and then immediately filled (450 g) into containers and left to coagulate at 30 °C room for 60 min. A parchment paper was placed on top of the coagulum and dry salt (3%) was added. The containers were sealed with  luminum foil. Salt gradually adsorbed moisture from curd and a layer of brine formed around cheeses in the containers. Cheese packs were held at 26–28 °C for 24 h and then transferred to a cool  oom (8 °C); the next day was considered as the first day of ripening and the samples were ripened for three months. One cheese of each trial was sampled at 1, 30, 60, and 90 days during ripening.

2.2. Analytical methods

2.2.1. Chemical composition

Cheeses were analysed for moisture by the oven drying method at 102 ± 2 °C salt by a  otentiometric method ,fat by Gerber method ُُ,total protein and pH 4.6-soluble nitrogen by the macro-Kjeldahl method .The pH of the cheese was measured by direct insertion of an electrode (PHC3031-9, Radiometer Analytical, Copenhagen, Denmark) into grated cheese. All analyses were performed in triplicate and results reported as mean ± standard deviation.

2.2.2. Assessment of proteolysis

The pH 4.6-insoluble and -soluble fractions of the cheese samples were obtained by a slight modification of the procedure of Kuchroo and Fox as described by Sousa and McSweeney .The pH 4.6- soluble fraction was fractionated into 70% ethanol-soluble (small, hydrophilic peptides) and -insoluble (large, hydrophobic peptides) fractions as described by Reville and Fox .Urea-polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) of the pH 4.6- insoluble fraction of the cheese was performed using a Protean II XI vertical slabgel unit (Bio-Rad Laboratories Ltd., Watford, UK) according to the method of Andrews  as modified by Shalabi and Fox.294 J. Hesari et al.The gels were stained directly with Coomassie Brillant Blue G250, as described by Blakesley and   ezi .Peptide profiles of the ethanol-insoluble and -soluble fractions of the pH 4.6-soluble extracts were determined by RP-HPLC using a Varian System (Varian Associates Inc., Walnut Creek, CA, USA), as described by Hayaloglu et al.  Total free amino acids (FAA) were determined by the trinitrobenzenesulphonic acid (TNBS) assay as described by Polychroniadou. Concentrations of individual free amino acids were determined using a Beckman model 6300 amino acid analyser equipped with a Beckman model P-N 338052 Na+ cation-exchange column (12 × 0.4 cm) according the method described by Fenelon

2.2.3. Statistical Analysis

A randomised complete block design which incorporated three treatments (control cheeses, cheeses made without starter and cheeses made without rennet) and three blocks (trials) was used and significance of differences in results was estimated by using 1-way ANOVA   significance level P < 0.05). The RP-HPLC chromatograms of ethanol (70%)-insoluble and -soluble fractions of the pH 4.6-soluble fractions were analysed by multivariate statistical analysis. Principal component analysis (PCA) was applied to the HPLC variables (peak heights) using a covariance matrix. The data for PCA were obtained by taking peaks heights as variables and preprocessed using a logistic function ; after this step, processed data consisted of classes of retention time (retention classes) wherein peak heights were accumulated using the distance from center of class as a weight. Hierarchical cluster analysis (HCA) was performed using the between-groups linkage cluster method. Statistical analysis was carried out using SPSS, Version 11 for Windows 98 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA).

3. RESULTS AND DISCUSSION

3.1. Composition

The compositions of 1-day old experimental Iranian UF white brined cheeses are shown in Table I. There were no significant differences between the gross compositions of the different cheeses. These results showed that changes to cheesemaking protocols used to give rennet-free and starterfree cheeses did not have significant effect on the gross composition of cheeses as reported by other workers for various cheeses .

3.2. Level of pH 4.6-soluble nitrogen

as % of total nitrogen (pH 4.6-

SN/TN)

The levels of pH 4.6-SN/TN in experimental UF Iranian white cheeses during ripening are shown in Figure 1. The levels of pH 4.6-SN/TN in the control UF cheese were significantly higher than the samples made without starter and rennet at 15, 30 and 60 days of ripening (P < 0.05). The level of pH 4.6-SN is an index of ripening  and produced mainly by the action of enzymes from ennet and plasmin .While formation of pH 4.6-SN in rennet-free

Table I. Composition of 1-day-old experimental ultrafiltered (UF) Iranian white cheeses, results re presented as average of data from three independent replicate trials ± standard deviations.Cheeses pH Moisture (%) Protein (%) Fat (%) NaCl (%) Control 4.52 ± 0.05 60.65 ± 1.01 11.27 ± 0.25 17.85 ± 0.35 3.13 ± 0.11

Starter-free 4.54 ± 0.02 59.67 ± 0.90 12.25 ± 0.32 17.92 ± 0.41 3.10 ± 0.08

Rennet-free 4.52 ± 0.03 59.71 ± 0.88 11.35 ± 0.51 18.25 ± 0.42 3.07 ± 0.15

L.S.D.1 0.061 2.321 1.74 1.88 0.30

1 L.S.D. = least significant difference. Proteolysis in Iranian UF white cheese 295 cheese occurred very slowly in the cheeses made without starter, levels of pH 4.6-SN increased through the action of residual rennet, although it occurred at a lower rate than that in the control cheeses. These results showed that rennet is mainly responsible for formation of pH 4.6-SN during ripening of Iranian UF white cheese, although starter also has a noticeable effect on its production. Mara and Kelly  reported that Quarg prepared without the addition of rennet had lower levels of proteolysis than was observed for control cheeses made with added rennet. This is also consistent with the findings of Zakrzewski et al.  and Shakeel-Ur-Rehman.

3.3. Urea-PAGE

Urea-PAGE electrophoretograms of the pH 4.6-insoluble fraction of experimental UF white cheeses of Trial 1 after 30 and 60 days of ripening are shown in Figure 2. Results of other trials were similar (not shown). There were some notable differences in electrophoretic patterns between the three cheese types. While degradation of β-casein was negligible, αs1-casein was hydrolysed to αs1-CN (f24-199). In starterfree cheese, degradation of αs1-casein was also seen, although to lower extent compared to the control samples. In samples made without the use of rennet, αs1-casein remained nearly intact and αs1-CN (f24- 199) was not produced after 1 and 2 months of ripening. These observations indicate that initial proteolysis of the caseins in Iranian UF white cheese is carried out mainly by enzymes from the coagulant; however, starter enzymes may contribute to a small extent to initial proteolysis. Many authors have reported the resistance of β-casein to hydrolysis during the ripening of many cheese varieties. When animal rennet is used as a coagulant in internal bacterially ripened cheese varieties, proteolysis of β-casein is less than that of αs1-casein .Alichanidis . reported that the high NaCl concentration and low pH of Feta cheese markedly reduced the degradation of β-casein by the coagulant and plasmin, but the hydrolysis

Figure 1. Formation of pH 4.6-soluble nitrogen as a percentage of total nitrogen (SN/TN) in control (􀁺), starter-free (􀂄) and rennet-free (􀁓) UF Iranian white cheeses during ripening.

Figure 2. Urea polyacrylamide gel electrophoretograms of experimental UF Iranian white brined cheeses after 30 and 60 days of ripening. Lane 1, 4: control; lane 2, 5: starterfree cheeses; lane 3, 6: rennetfree cheeses; lane 7: sodium caseinate. 296 J. Hesari et al. of αs1-casein was not inhibited. Vicente reported that the effects of the starter bacteria on primary proteolysis of Idiazabal cheese were dependent on the casein fractions and peptides produced by the coagulant. In our study, the lack of notable degradation of caseins in rennet-free cheeses confirms this hypothesis. Similar observations were reported by Moatsou  for Feta cheese. Primary proteolysis of caseins in cheese is generally due mainly to the activity of chymosin (on αs1- casein) and of plasmin (on β-casein) but they are not the sole active proteolytic agents .Wium observed degradation of αs1-casein in UF Feta cheese made without rennet and ascribed it to cathepsin D activity. The continued absence of αs1-I-casein in our rennet-free Iranian UF white cheese suggests little contribution of the milk acid proteinase cathepsin D, which should exert a chymosin-like action at the pH of white cheese. This is probably due to extensive inactivation of the enzyme by pasteurization, combined with the relatively short storage period of UF white cheese. These results are in agreement with the studies of Mara and Kelly  who reported the lack of degradation of αs1- casein in rennet-free Quarg.

3.4. RP-HPLC

RP-HPLC peptide profiles of the ethanol- soluble and -insoluble subfractions of the pH 4.6-soluble extracts from experimental UF white cheeses of Trial 1 after 60 days of ripening are shown in Figure 3; results of other trials were similar (not shown). Noticeable qualitative and quantitative differences were found between peptides profiles of (70%) ethanol-soluble and -insoluble fractions of control samples and cheeses produced without starter and rennet. In both subfractions, the early eluting peaks (retention times of 4–8 min) generally include many free amino acids. Using whey protein standards, it was confirmed that the peaks eluting at ca. 53 and 57 min corresponded to α-lactalbumin and β-lactoglobulin, respectively. As shown in Figure 3B, the main differences between peptide profiles of ethanol-insoluble fractions of control and starter-free cheeses were in the region of the chromatogram with retention time of 10–30 min. The concentration of peptides eluting in this region for starter-free samples were lower than that in the control cheeses. The peaks that elute early in the RP-HPLC chromatograms are comprised mainly of hydrophilic peptides and those that elute later are hydrophobic peptides. Hence, it appeared that starter was mostly effective in the production of hydrophilic peptides. Cheeses prepared without rennet yielded the simplest chromatograms with peptides at lowest concentration (Fig. 3B) most notably in the region with retention time of 10–50 min. To investigate differences between the chromatographic profiles of ethanol-insoluble subfractions of experimental UF white cheeses, PCA was performed on peak height data  and the results are shown in Figure 4. The first three principal components (PCs) explained 84.22% of the total variance (TV). The peak categories, identified by their retention time, most correlated with PC1 (that accounted for the 59.79% of the TV) and their factor loadings (between brackets) were peak categories 14 (0.956), 43 (0.953), 36 (0.952), 38 (0.946), 49 (0.917) and 7 (0.916). PC2 explained 14.46% of the TV and the peaks categories most correlated with this PC and their factor loadings were 56 (0.942), 46 (0.931) and 57 (0.931). HCA highlighted closely related clusters which were indicated as ovals on the score plots (Fig. 4A). Samples appeared to be distributed in two main groups, one including control samples (C) and the other one comprising starter-free cheese (S) and rennet-free cheeses (R), separated based on the peptide profiles of their ethanol (70%)- insoluble fractions. The second group was almost divided to two subgroups including starter-free and rennet-free cheeses, suggesting that the activities of enzymes from both starter and rennet affect the ethanolinsoluble peptide profile of UF white cheese. PCA was also applied to the RPHPLC data from the 70 mL·100 mL–1 ethanol- soluble fractions from the 60-day old cheese samples in order to explore the distribution of the samples according to their Proteolysis in Iranian UF white cheese 297 peptide profiles; the score plot from the PCA is shown in Figure 4B. The first three PC explained 81.61% of the TV. PC1 explained 48.613% of the TV and the peak categories most correlated with this PC and their factor loadings were 34 (0.955), 7 (0.936), 27 (0.933) and 32 (0.918). PC2 accounted for 18.95% of TV and the peaks most correlated with this PC and their factor loadings were 33 (0.97), 52 (0.965) and 50 (0.955). As is shown in Figure 4B, HCA distributed the samples in three main groups, including control samples (C), starter free cheeses (S) and rennet free cheeses (R). As PC1 explained most the variation between the control and experimental cheeses, suggesting that the peptides which contributed to the variation between these samples mostly eluted in the chromatogram at retention times shorter than 35 min and thus could be considered hydrophilic [14, 30, 38].

Figure 3. Reverse phase-HPLC profiles of (70%) ethanol-insoluble (A) and (70%) ethanol- oluble (B) fractions of experimental control (C), starter-free (S) and rennet-free (R) UF Iranian white cheeses of Trial 1 at 2 months of ripening. 298 J. Hesari .

3.5. Total and individual free amino

acids

As is shown in Table II, the total free amino acid content of UF white cheeses made without starter or rennet was significantly lower than in control samples after 1, 2 and 3 months of ripening (P < 0.05). Although there was no significant difference between total free amino acid levels of 30 day-old starter-free and rennet-free cheeses, after 2 and 3 months of ripening, the total free amino acid content of rennetfree cheeses were significantly lower than that of starter-free cheeses (P < 0.05). Figure 5 shows levels of individual free amino acids in experimental Iranian UF white cheeses of Trial 1 at 2 months of ripening; results of other trials were similar (not shown). Levels of all individual amino acids were also higher in control cheese than in starter-free and rennet-free samples. The data obtained from analysis of individual free amino acids in 60 day-old samples were used as variables for PCA and the results are shown in Figure 6. Also illustrated on the score plots are clusters obtained from HCA of free amino acid data. The samples were grouped into two main clusters: one including control samples (C) and the other one comprising starter-free cheese (S) and rennet-free cheeses (R). The first two principal components (PCs) explained 94.51% of the total variance (TV). PC1 explained 75.5% of the TV and the amino acids most correlated with this PC and their factor loadings were histidine (0.997), threonine (0.996), leucine (0.996), aspartic acid (0.991), valine (0.984) and lysine (0.968). In control UF white cheeses,

Figure 4. Score plots obtained from principal component analysis and results of hierarchical cluster analysis (dotted lines) of data from reverse phase-HPLC profiles of ethanol-insoluble (a) and -soluble (b) subfractions of three replicate experimental UF Iranian white cheesemaking trials including control (􀁺), starter-free (􀁻) and rennet-free (􀂅) cheeses at 2 months of ripening.

Table II. Total levels of free amino acids during the ripening of experimental UF Iranian white cheeses determined by the the trinitrobenzenesulphonic acid (TNBS) assay. The results are means of data from three independent replicate trials ± standard deviations. Cheeses mg Leucine·100 g–1 DM 1 month 2 months 3 months

Control 4.96 ± 0.34a 7.21 ± 0.60 a 9.07 ± 0.33 a

Starter free 2.09 ± 0.12 b 3.24 ± 0.10 b 4.68 ± 0.18 b

Rennet free 1.96 ± 0.19 b 2.82 ± 0.08 c 3.94 ± 0.11 c

a,b,c Values within a column not sharing a common letter differ, P < 0.05. Proteolysis in Iranian UF white cheese 299 the dominant free amino acids were leucine,  phenylalanine, valine and histidine, while in starter-free cheeses, dominant free amino acids were histidine, phenylalanine, tyrosine and valine, while in rennet-free cheeses histidine, tyrosine, glutamic acid and valine were dominant (Fig. 5). The composition of the amino acid fraction and the relative proportions of individual amino acids are thought to be important for the development of cheese flavour , Certain amino acids (e.g., methionine) have been considered indices of cheese ripening Several authors have reported that proteinases from rennet mainly hydrolyze caseins yielding high molecular weight fractions and essentially no free amino acids [36]. Pitchard and Coolbear [40] reported that the high molecular weight peptides released first by the rennet proteinases were the substrates for the proteolytic activity of the starter proteinases, leading to low molecular weight peptides and free amino acids. On the other hand, addition of lactic acid bacteria (LAB) as a starter produced a higher content of short-chain peptides and free amino acids during cheese ripening .Vicente reported that the release of the free amino acids during ripening was strongly affected by the type of

Figure 5. Levels of individual free amino acids in experimental UF Iranian white cheeses of Trial 1 at 2 months of ripening.

Figure 6. Score plots obtained from principal component analysis and hierarchical cluster analysis (dotted lines) of data of individual free amino acids of experimental UF Iranian white cheese including control (􀁺), starterfree (􀁻) and rennet-free (􀂅) cheeses of Trial 1 at 2 months of ripening 300 J. Hesari et al. starter added to the cheeses, and that this effect varied markedly with the rennet used for cheesemaking.

4. CONCLUSION

In the UF white cheese made in this study, the proteolytic agents during ripening including rennet and starter enzymes were effective in proteolysis during ripening. The results indicated that rennet is the principal ripening agent in primary proteolysis of UF white cheese, while starter enzymes contributed to a lesser degree to the formation of pH 4.6-soluble nitrogen and degradation of αs1-casein. Both factors had notable effect on secondary proteolysis as studied by ethanol-soluble and -insoluble peptide profiles and levels of free amino acids of UF white   eeses.  mission of rennet or starter causes an obvious reduction in the levels of peptide and free   ino acids produced during ripening.

 

ترجمه مطالب فوق :

مشارکت مایه پنیر و استارتر با پروتولیز در پنیر سفید UF ایرانی

چکیده

همکاری نسبی مایه پنیر و استارتر با پروتولیز در طول نگهداری پنیر سفید ایرانی اولترافیلتر شده UF بررسی شدند. در طرح آزمایشی به کار رفته، استارتر و مایه پنیر در تیمارهای جداگانه حدف شدند و اسید گلوکونیک 12δ'>- لاکتون برای اسیدیفیکاسیون نمونه های بدون استارتر به کار رفت. تیمارهای آزمایشی به کار رفته به تاثیرات چشمگیری بر ترکیب نداشتند. حذف مایه پنیر در تولید به طور چشمگیری پروتولیز را در طول رسیدن پنیر سفید UF کاهش داد و باعث اختلافاتی در وضعیت پپتید توسط کستروفریز ژل اوره پلی اکریل امید و HPLC فاز معکوس مشخص گردید.

حذف استارتر به طور قابل ملاحظه ای تاثیر جزئی بر این پارامترها داشت در پنیرهای تولید شده بدون مایه پنیر، تجزیه ی قابل ملاحظه ای کازئین با توجه به همکاری اندک پروتئیناز داخلی تا پروتولیز در طول عمل آوردن پنیر سفید ایرانی UF قابل مشاهده نبود. هم مایه پنیر و هم استارتر به طور مستقیم و غیرمستقیم برای تولید اسیدهای آمینه ی آزاد در پنیر سفید UF و حذف این عوامل به شدت کاهنده ی تولید FAA در طول عمل آمدن به کار رفتند.

  

مقدمه

پروتولیز، پیچیده ترین و مهمترین واقعه ای است که در طول عمل آوردن تعداد زیادی گونه های پنیر رخ می دهد و به شدت بر خواص حسی پنیرهای عمل آمده تاثیر می گذارد. آنزیم های پروتولیتیک مایه پنیر و استارتر، عوامل پروتولیتیک اصلی به کار رفته در طول تولید پنیر و عمل آوردن به شمار می آیند. ممکن است نخستین پروتولیز پروتئین های پنیر به عنوان تغییرات کازئین β و s1 α و پپتیدها عمدتاً نتیجه ی عملکرد منعقد کننده ی باقیمانده و پروتئینازهای داخلی (یعنی پلاسمین و شاید کاتپسین D یا پروتئینازهای سوماتیک) به شمار می آید، در حالیکه کمپلکس پروتئلیتیک و سیستم های پپتیدولیتیک میکروارگانیسم ها هم استارتر و هم غیراستارتر، مسئول پروتولیز ثانویه اند.

مایه پنیر آماده سازی آنزیمی است که شیر را منتعقد می کند و عامل اصلی برای تولید پنیر به شمار می اید. رایج ترین آنزیم در آماده سازی مایه پنیر کیموسین به شمار می آید. عملکرد هیدرولیک اش در پیوند 106-105 کازئین K گاوی منجر به تشکیل ماده ی منعقد کننده می شود. علاوه بر این، این امر یکی از عوامل اصلی پروتولیتیک درگیر در عمل آوردن پنیر به شمار می آید. پروتئینازهای مایه پنیر مسئول اصلی برای آغاز پروتولیز کازئین ها در پنیر به شمار می آیند و بافتش را با تجزیه ی آهسته s1 α تا مقدار کمتر، β-کازئین ها تغییر می دهند که مسئول تشکیل چارچوب ماتریس پنیراند و صورت اولیه ی ترکیبات ساپیدرا تولید می کنند اما و تنها همکاری جزئی و غیرمستقیم را برای آزادسازی اسیدهای آمینه ی آزاد ایجاد می کنند.

اگرچه استارترها معمولاً به شیر برای اسیدیفیکاسیون در طول تولید پنیر اضافه می شوند، فعالیت پروتولیتیک شان در طول عمل آوردن پنیر مشهور است. اجزای سازنده ی اصلی سیستم پروتولیتیک LAB، پروتئینازها (عمدتاً لاکتوسپین، اگر چه پروتئینازهای درون سلولی گزارش شده اند)، اسید آمینه و سیستم های انتقال پپتید و دامنه ی پپتیدازهای درون سلولی به شمار می آیند. نقش نخستین لاکتوسبین تجزیه ی کازئین هاست تا پپتیدهای کوتاه را ایجاد کرده و رشد سلول های لاکتوکوکال شیر را حمایت کند. به هر حال نقشش در عمل آوردن مختلف است. پپتیدهای مجزا از پنیر چدار که مطابق با لاکتوسپین خاص اند حاوی کیموسین اصلی یا محل شکاف پلاسمین نیست و این امر نشان می دهد که کیموسین یا پلاسمین نخست عمل کرد. سپس لاکتوسپین پپتیدهای اندازه ی میانی حاصله را هیدرولیز می کند.

در مقایسه با پنیرهای سنتی که تنها بخش کوچک فعالیت مایه پنیر افزوده شده به شیر در لور پس از تولید باقی می ماند در پنیر سفید UF تمام مایه پنیر در لور باقی می ماند وقتی به رتنتات افزوده می شود از طرفی دیگر، پروتئین های آب پنیر در پنیرهای UF با غلظت بالا وجود دارند و ممکن است از کیموسین، مایه پنیرهای میکروبی و احتمالاً پروتئینازها و پپتیدازهای دیگر جلوگیری کنند. پنیرهای UF توسط پروتولیز آهسته تر و تولید اسیدهای آمینه در طول عمل آوردن مشخص می شوند که بر توسعه ی طعم و بافت پنیر تاثیر می گذارد. اطلاعات در دسترس در مورد مایه پنیر و فعالیت های استارتر در پنیر  UF بسیار محدود است. همچنین همکاری مایه پنیر و استارتر در پنیر سفید UF ایرانی مطالعه شده است. در این مطالعه، اقدام تولید پنیرهای سفید UF بدون مایه پنیر و بدون استارتر به شمار آمد. در حالت بعد استفاده از اسیدگلوکونیک 12δ'>-لاکتون به عنوان عامل اسیدی توسط ویوم توصیف شد و پروتولیز در طول عمل آوردن مطالعه شد.

2-ابزار و روش ها

1-2 تولید پنیر

پنیرهای سفید UF آزمایشی در سه آزمایش در روزهای جداگانه ایجاد شدند. رتنتات توسط صنعت لبنی ایران، شرکت پگاه آماده شد و برای تولید پنیر سفید UF ایرانی به کار رفت. شیر ناخالص با کینفیت میکروبی بالا تا 5/3% چربی استاندارد شد و پس از باکتوفوژاسیون در دو مرحله در دمای C72 به مدت 15 پاستوریزه شد و سپس در دمای C50 اولترافیلتر شد. غشای نوارها نوع زخم مارپیچی به شمار می آیند و این غشاء وزن مولکولی ناچیز داشت یعنی تقریباً 1-kgm.l 20 با سطح منطقه ی 2m 9/16. واحد اولترافیلتراسیون در فشار ورودی 3/5 بار راه اندازی شد. رتنتات در دمای c78 به مدت 60 پاستوریزه شد و سپس تا دمای c35 سرد شد. سه نوع پنیر وجود داشت: نمونه های کنترل با افزودن استارتر (1%) و مایه پنیر گاوی استاندارد و نمونه های بدون استارتر اسیدی شده توسط اسید گلوکونیک 12δ'>- لاکتون اما حاوی مایه پنیر و نمونه های بدون مایه پنیر اما حاوی استارتر (1%). مخلوط مزوفیلیک و ترموفیلیک، کشت ها با نسبت 7:1 به عنوان استارتر به کار رفتند. این رتنتات با نفوذ g 340 ماده ی خشک 1-kg سازگار شد همان طور که توسط ویوم توصیف شد و سپس کانتینرها پر شوند و مواد منعقد شده در دمای c30 اتاق به مدت 60 دقیقه بر جای ماندند. کاغذ روغنی در بالای ماده ی منعقد شده قرار دارند و (3%) نمک خشک اضافه شد.

کانتینرها را با فویل آلومینیوم پوشاندند. نمک به تدریج رطوبت را از لور جذب کرد و لایه ی اب نمک در اطراف پنیرها در ظرف ها تشکیل شد. بسته های پنیر را در دمای c28-26 به مدت 24 ساعت نگه داشته و سپس به اتاق سرد در دمای (c8) انتقال دادند. نخستین روز عمل آمدن به شمار آمد و نمونه ها به مدت 3 ماه عمل آوردند. یک پنیر هر آزمایش در روزهای 1-30-60-90 در طول عمل آوردن نمونه گیری شد.

جدول 1: مقایسه ی پنیرهای سفید ایرانی UF آزمایش 1 روزه، نتایج به صورت میانگین داده های 3 آزمایش تکراری مستقل ± انحرافات معیار نشان داده می شوند.

3-نتایج و بحث

1-3 ترکیب

ترکیبات پنیرهای شور سفید UF ایران آزمایشی 1 روزه در جدول 1 نشان داده می شوند. هیچ اختلافات چشمگیری میان ترکیبات ناخالص پنیرهای مختلف وجود نداشتند. این نتایج نشان دادند که تغییرات تولید پنیر به کار رفته تا پنیر بدون مایه پنیر و بدون استارتر را ارائه دهند که تاثیر چشمگیری بر ترکیب ناخالص پنیرها ندارند همان طور که توسط کارگران دیگر برای پنیرهای گوناگون گزارش شد.

 

 2-3 سطحpH 6/4  نیتروژن قابل حل % نیتروژن کل

سطوح SN/TN 6/4 pH در پنیرهای سفید ایرانی UF در طول عمل آوردن در شکل نشان داده می شوند. سطوح SN/TN 6/4 pH در پنیر UF کنترل به طور چشمگیری بیشتر از نمونه ای ایجاد شده بدون استارتر و مایه پنیر در 15ريال 30 و 60 روز عمل آوردن بودند. سطح SN/TN 6/4 pH شاخص عمل آوردن به شمار می آید و عمدتاً توسط عملکرد آنزیم ها از مایه پنیر و پلاسمین تولید می شود در حالیکه تشکیل SN 6/4 pH در پنیر بدون مایه پنیر در پنیرهای تولید شده ی بدون استارتر به آهستگی رخداد و سطوح SN 6/4 pHبا توجه به عملکرد مایه پنیر باقیمانده افزایش یافت اگر چه، در مقدار کمتر از پنیرهای کنترل روی داد. این نتایج نشان دادند که مایه پنیر عمدتاً برای تشکیل SN 6/4 pH در طول عمل آوردن پنیر سفید UF ایرانی مسئول است، اگر چه استارتر تاثیر قابل توجهی بر تولیدش دارد. بنا به گزارش ماراوکیلی کوارگ بدون افزودن مایه پنیر سطوح پروتولیز کمتر داشت و برای پنیرهای کنترل تولید شده با مایه پنیر اضافه شده مشاهده شد. همچنین این امر با یافته های زارکرزوسکی و دشاکول U رحمان سازگار است.

شکل 1: تشکیل 6/4pH نیتروژن قابل حل به عنوان درصد کل نیتروژن.

شکل 4: طرح های نمره ی بدست آمده از آنالیز جزء سازنده ی اصلی و نتایج آنالیز گروهی سلسله ای (خطوط نقطه چین) داده های وضعیت HPLC فاز معکوس اتانول غیر قابل حل و قابل حل بخش های زیر مجموعه ی 3 آزمایش تولید پنیر ایرانی UF آزمایشی تکراری شامل کنترل (•)، بدون استارتر (○) و بدون مایه پنیر (□) در 2 ماه عمل آوردن.

5-3 اسیدهای آمینه ی آزاد تک و کل

همان طور که درجدول 2 نشان داده می شود، محتوای کل اسید آمینه ی آزاد پنیرهای سفید UF تولید شده بدون استارتر یا مایه پنیر به طور چشمگیری کمتر از گروه های کنترل پس از 1 و 2 یا 3 ماه عمل آوردن به شمار آمد. اگر چه هیچ اختلاف چشمگیر میان سطوح اسیدآمینه کل 30 روزه ی پنیرهای بدون استارتر و بدون مایه پنیر به طور چشمگیری کمتر از پنیرهای بدون استارتر به شمار آمدند. محتوای کل اسیدهای آمینه ی آزاد، پنیرهای بدون مایه پنیر اسیدهای آمینه ی آزاد تک در پنیرهای سفید UF ایرانی آزمایشی، آزمایش را در 2 ماه عمل آوردن نشان می دهد. نتایج آزمایشات دیگر مشابه بودند. سطوح همه ی اسیدهای آمینه ی تک در پنیر کنترل بیشتر از نمونه های بدون استارتر، نمونه های بدون پنیر به شمار آمدند. داده های بدست آمده از آنالیز اسید آمینه های تک در نمونه های 60 روز به عنوان متغیرهای PCA استفاده شدند و نتایج در شکل 6 نشان داده می شوند. همچنین طرح های نمره گروه های بدست آمده از HCA داده های اسید آمینه آزاد گروهی اند. نمونه ها به دو گروه اصلی طبقه بندی شدند. یکی شامل نمونه های کنترل CC و دیگری پنیر بدون استارتر تشکیل دهنده S و پنیرهای بدون مایه پنیر R دو جزء سازنده ی اصلی نخست PCS 51/94% واریانس کل را توضیح داد. PCC، 5/75% TV را توضیح داد و اسیدهای آمینه رابطه ی بیشتری با PC داشتند و عامل بارگیرشان عبارت بودند از: هیستیدین، ترونین، لوسین، اسید آسپارتیک، والین و لیسین.

جدول 2: سطوح کل اسیدهای آمینه در طول عمل آوردن پنیرهای سفید ایرانی UF آزمایشی مشخص شده با اسید تری نیتروبنزن سولفونیک نتایج میانگین ها و انحراف معیار 3 آزمایش تکراری مستقل به شمار می اید.

در پنیرهای سفید UF کنترل اسیدهای آمینه ی ازاد غالب عبارتند از: لوسین، فنیل آلانین، والین و هیستیرین، در حالیکه در پنیرهای بدون استارتر، اسید آمینه های غالب عبارت بودند از: تیروسین، هیستیدین، اسید گلوتامیک و والین که غالب بودند. ترکیب بخش اسید آمینه و نسبت های نسبی اسید آمینه ی تک برای توسعه ی طعم پنیر مهم تراند. اسیدهای آمینه ی خاص (متیونین) به عنوان شاخص های عمل وردن پنیر بوده اند. بنا به گزارش چند مولف پروتئیناز مایه ی پنیر عمدتاً کازئین بخش هایی با وزن مولکولی بیشتر و ضرورتاً نه اسیدهای آمینه ی آزاد را هیدرولیز می کنند.  بنا به گزارش پیچارد و کولبیر پپتیدهایی با وزن مولکولی بیشتر رها شده توسط پروتئینازها، بخش زیر مجموعه ی فعالیت پروتولیزیک، پروتئینازهای استارتر به شمار آمدند و پپتیدهایی با وزن مولکولی کم و اسیدهای آمینه ی آزاد را ایجاد کردند. از طرفی دیگر، افزودن باکتری های اسید لاکتیک LAB استارتر محتوای بیشتر پپتیدهای زنجیره ی کوتاه و اسیدهای آمینه ی آزاد در طول عمل آوردن پنیر را تولید کرد. بنا به گزارش ویسنت رها کردن اسیدهای آمینه ی آزاد در طول عمل آوردن به طور چشمگیری تحت تاثیر نوع استارتر اضافه شده به پنیرها به شمار آمد و این تأثیر به طور قابل ملاحظه ای با مایه پنیر به کار رفته برای تولید پنیر گوناگون بود.

 

4-نتیجه گیری

در پنیر سفید UF بدست آمده در این مطالعه، عوامل پروتولیتیک در طول عمل آوردن عبارتند از مایه پنیر و آنزیم های استارتر که برای پروتولیز در خصوص عمل آوردن موثر بودند. نتایج نشان دادند که مایه پنیر عامل عمل آوردن اصلی در نخستین پروتولیز UF پنیر سفید به شمار می آید در حالیکه آنزیم های استارتر با مقدار کمتر برای تشکیل 6/4 pH نیتروژن قابل حل و تجزیه ی کازئین  s1 α به کار می روند. هر دو عامل تاثیر چشمگیری بر پروتولیزهای ثانویه داشتند وقتی توسط وضعیت پپتید قابل حل در اتانول و غیرقابل حل در اتانول و سطوح اسیدهای آمینه ی آزاد پنیرهای سفید UF مطالعه شدند. حذف مایه پنیر یا استارتر باعث کاهش آشکار سطح پپتید و اسیدهای آمینه ی آزاد تولید شده در طول عمل آوردن می شود.

 

بسته بندی هوشمند مواد غذایی

SMART FOOD PACKAGING

Semih Otles, Buket Yalcin
Ege University, Bornova-Izmir, Turkey

 ABSTRACT

Nanotechnology is used for food packaging in food industry. Smart packaging can be defined as a new approach for food packaging system. This packaging system can arranged its condition according to environmental changes (like temperature and moisture) and it can be warned consumer when food is contaminated. In this paper nanotechnology, developments on packaging system are defined briefly and than depending on this knowledge smart packaging system is defined. Smart materials and smart package devices are defined for better understanding how smart packaging system is working. Finally food packaging samples are given.


Key words: nanotechnology, packaging, biosensors, indicators.

INTRODUCTION

In recent years nanotechnology applications on food packaging have been introduced. After this development actively exploring the potential of nanotechnology for use in food or food packaging is reported by some largest food companies. According to this definition for understanding smart packaging, nanotechnology and developments on packaging systems are briefly defined.

Fig. 1. Development of nanotechnology, scale for nanometers

Nanotechnology can be defined as, an innovative technology which is used to create materials and change structure, enhanced quality and texture of foodstuffs at the molecular level. This technology has a major impact on production, processing, transportation, storage, traceability, safety and security of food.

The  basic functions of packaging can be classified into 4 categories: protection, communication, convenience, and containment. In decade traditional packaging systems give place to new packaging systems which include nanomaterials on package, smart packaging system. Packaging in which subsidiary constituents have been included in or on either the packaging material or the package headspace to enhance the performance of the package system can be defined as active packaging. Another definition for active packaging; when packaging performs some desired role in food preservation other than providing an inert barrier to external conditions, packaging can be termed active. Active packaging can be classified as a subset of smart packaging and referred to as the incorporation of certain additives into packaging film or within packaging containers for maintaining and extending product shelf-life.

Smart packaging is being developed through the application of nano-sensors able to detect the release of particular chemicals. The  packaging can be engineered to change colour to warn the consumer about food spoilage or contamination by pathogens. Electronic 'tongues' and 'noses' will be designed to mimic human sensory capacities, enabling them to 'taste' or 'smell'. Smart packaging can be considered an all-embracing term used to encompass both intelligent and active packaging, in addition to this packaging design functional and emotional packaging.

Fig. 2. Food packaging today
 

SMART MATERIALS

A smart Material is does something to change its environment, and the change triggering the response may be anything from temperature to light levels. Many new, smart materials are being developed and many of them based on plastics and have considerable potential to be used in packaging applications. Materials responsive to: pH, pressure, temperature, gases, liquids, shelf life, biological indicators, contamination.

Fig. 3. Ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH) used in shrinkable films and plastic containers

SMART MATERIALS FOR PACKAGING

  • Microwave smart windows
  • Self-monitoring and healing composites
  • Microgels for controlled release
  • Techniques for monitoring conformational changes
  • Methods for drug release
  • Gas and bio-sensors
  • Self-assembled monolayers

SMART PACKAGE DEVICES

Smart package devices can be defined as small, economical labels or tags that are attached onto primary packaging (for example, bottles), or onto secondary packaging (for example, shipping containers), to facilitate communication throughout the supply chain so that appropriate actions may be taken to achieve desired benefits in food quality and safety enhancement. 2 basic types of smart package devices are existed: data carriers that are used to store and transmit data, and package indicators that are used to monitor the external environment and, whenever appropriate, issue warnings. A communication channel between the external environment and other components is provided in the system. Multiple smart package devices are employed in an intelligent packaging system at several strategic locations throughout the supply chain.

DATA CARRIERS

Barcodes

Barcodes are cheap and most popular form of data carriers. The  UPC (Universal Product Code) barcode was introduced in the 1970s and to be present at the grocery store for facilitating inventory control, stock reordering, and checkout. Very limited information could be containment with meager storage capacity such as manufacturer identification number and item number, leaving no room for encoding additional information. A new barcode symbologies called the Reduced Space Symbology (RSS) is being introduced to address the growing demand for encoding more data in a smaller space. Some of members are particularly well suited for product identification at point-of-sell and for product traceability in the grocery industry.

The  RSS-14 Stacked Omni-directional barcode could be used for loose produce items such as apples where space limitation requires a narrow symbol and encodes the full 14-digit Global Trade Item Number (GTIN). The  RSS Expanded Barcode encodes up to 74 alphanumeric characters, and it could be used for variable measure products (such as meat and seafood that are sold by weight) where larger data capacity is required to encode additional information such as batch/lot number, packed date, and package weight.

The  PDF 417 (Portable Data File) is a 2 dimensional symbol that carries up to 1.1 kilobytes data in a space of a UPC barcode. Additional information is encoded which is not possible with linear barcodes, such as cooking instructions, nutritional information, web site address of food manufacturer, and even graphics. Portable data's advantage is that they are available immediately, without having to access an external database.

Radio frequency identification tag (RFID) is an advanced form of data carrier for automatic product identification and traceability. Its application in packaging has only begun in recent years. In a typical RFID system, a reader emits radio waves to capture data from an RFID tag, and the data is then passed onto a host computer for analysis and decision making.

A RFID tag could also be integrated with a biosensor or a time-temperature indicator to carry time-temperature history and microbiological data.

This technology is still at its early stages of implementation, the focus is on simple tasks such as product identification and tracking, and not on complicated matters that involve the application of scientific food principles. When RFID technology becomes more established, to develop the necessary decision support system for enhancing food safety and quality; the integration of food science knowledge will be required.

PACKAGE INDICATORS

Time-temperature indicators

Temperature is generally the most important environmental factor influencing the kinetics of chemical and physical deteriorations, as well as microbial growth in food products. Time temperature indicators (TTIs) are typically small, self-adhesive tags attached onto individual consumer packages or shipping containers. The se tags provide visual indications of temperature history during storage and distribution, which is particularly useful for warning of temperature abuse for chilled or frozen food products. The y are also used for estimating the remaining shelf life of perishable products and called freshness indicators. Some visually distinct changes are usually the responses of these tags that are temperature dependent, such as diffusion of a dye along a straight path and an increase in color intensity. 3 basic types of commercially available TTIs are existed: partial history indicators, full history indicators and critical temperature indicators. Today, affordable and powerful wireless and scanner technologies have provided a more favorable environment for companies to develop advanced TTI systems for controlling and tracking the quality of perishable food products. For example, A TTI/ barcode system has been developed in which data may be read by a hand-held scanner, displayed on a computer monitor, and downloaded into a database for analysis. A battery-powered TTI/RFID tag has been developed and this tag using a technology in which thin-film batteries are printed onto a flexible substrate. Another battery powered TTI/RFID tag has been developed. The  TTI/RFID tag uses a microchip to sense and integrate temperature over time to determine the shelf life of a product which is different from the traditional TTI that is based on diffusion or a biochemical reaction.

Gas indicators

The  gas composition often changes as a result of the activity of the food product, the environmental conditions or the nature of the package in the package headspace. A package label or printed on packaging films gas indicators can monitor changes in the gas composition, by this way monitoring the quality and safety of food products is provided. The  most common gas indicators are the oxygen indicators for food packaging applications, because oxygen in air can cause color change, oxidative rancidity, and microbial spoilage. Many oxygen indicators are designed to show color changes due to leaking or tampered packages. Oxygen indicators are used to detect improper sealing and quality deterioration of modified atmosphere packages which is containing cooked beef or pizza.

A carbon dioxide indicator is used consisting of a carbon dioxide absorbent and a chemical dye in a polymeric film to measure the degree of fermentation in kimchi products during distribution and storage.

The  future integration of gas indicators into RFID tags or barcode labels; willenable gas indicator signals to be transmitted also electronically not only visually, is expected. Advances in printing and smart ink technology will also allow gas indicators to be read automatically from a distance using optical systems.

Fig. 4. Smart packaging sample

Biosensors

A biosensor is usually a compact analytical device that records, detects, and transmits information pertaining to biochemical reactions. 2 primary components consist of: a bioreceptor that recognizes a target analyte and a transducer that converts biochemical signals into a quantifiable electrical response. The  bioreceptor is a biological or organic material such as an antigen, enzyme, hormone, microbe, or nucleic acid. The  transducer may assume many forms (such as optical, electrochemical) depending on the parameters being measured. Some important biosensor characteristics are its sensitivity, specificity, portability, reliability, and simplicity. Presently, although several prototypes are being developed, commercial biosensors for intelligent packaging are not available. For example, a biosensor/barcode called Food Sentinel System is being developed to detect pathogens in food packages. A specific-pathogen antibody is attached to the barcode's membrane-forming part; the presence of contaminating bacteria will cause the formation of a localized dark bar, rendering the barcode unreadable upon scanning. A diagnostic system called Toxin Guard is being developed that incorporates antibodies into plastic packaging films to detect pathogens. When the antibodies encounter a target pathogen, to alert the consumer, inspector, or retailer the packaging material displays a clear visual signal. This system is planned for detecting gross contamination, because it is not sensitive enough for detecting very low levels of pathogens that can cause disease.

Fig. 5. NutriSystem'sAquaescentswater bottle uses an aroma-enhanced cap to provide noncaloricflavor to plain drinking water

FOOD-PACKAGING SAMPLES

Meat Packaging: A new synthetic material has been developed with silver particles for meat packaging. This material is allowing a longer shelf life for meat and anti-bacterial. Longer product shelf life is the main advantage. The  uncertainty about whether the silver particles might migrate from the packaging material into the meat is the disadvantage. Negative impacts on health and the environment may also be possible during the disposal process.

Bread: Containing fish oil nanocapsules (a source of omega-3 fatty acids) are integrated in bread. The  nanocapsules break open only when they have reached the stomach. The refore, the unpleasant fish oil taste can be avoided. The  advantage is omega-3 fatty acids, which are important for human health is existed in bread. A disadvantage is that much about the effect of these nanocapsules on human health are not known.

Juice: Beta-carotene converts into vitamin A, which is important for the human body. Beta-carotene may be split in small particles, and then it may be encapsulated in starch. This new material can be added to juices. Advantages; the body can better absorb beta-carotene, it can be better dissolved in water,, and the shelf life of juices is longer with beta-carotene. A disadvantage is much about the effect of this product on human health is not known.

Fig. 6. Carbon Nanotubes, Patent to improve color of meat in packaging

CONCLUSION

Smart packaging system on foods is an innovative technology which is developing in recent years. Development of the system enhanced the performance of package systems.

Packaging that incorporates nanomaterials can be "smart," which means that it can respond to repair itself or environmental conditions or alert a consumer to contamination and the presence of pathogens. Benefits of the system could be classified; extending product shelf-life, enhanced food quality and safety, less use of fat, enhanced absorption of nutrients, improved packaging, traceability and safety of food products for the food sector and also controlling of internal and external conditions of package on marketing level. On the other hand the main risk of consumer exposure to nanoparticles from food packaging is likely to be through potential migration of nanoparticles into food and drinks.

 Ege University
Engineering Faculty
Food Engineering Department
35100, Bornova-Izmir, Turkey
e-mail: semih.otles@ege.edu.tr

 

ترجمه متن فوق:

بسته بندی هوشمند موادغذایی

فناوری نانو برای بسته بندی موادغذایی در منابع غذایی استفاده می شود . بسته بندی هوشمند می تواند یک راهبرد جدید برای سیستم بسته بندی مواد غذایی تعریف شود . این سیستم بسته بندی می تواند وضعیت خود را با توجه به تغییرات زیست محیطی (مثل دما و رطوبت ) مرتب کرده و مصرف کنندگان مواد غذایی را هشدار دهد .فناوری نانو در این مقاله تحولات در سیستم بسته بندی تعریف شده هستند و به طور خلاصه بسته بندی هوشمند بر طبق این دانش تعریف شده است .مواد و دستگاه های بسته بندی هوشمند برای درک بهتر چگونگی کار سیستم بسته بندی هوشمند تعریف می شوند .ودر نهایت نمونه بسته بندی مواد غذایی داده می شود .

کلید واژه ها :

 فناوری نانو ،بسته بندی ،بیوسنسور، شاخص

معرفی

در سالهای اخیر کاربردهای فناوری نانو در بسته بندی موادغذایی معرفی شده اند .بعد از این توسعه بعضی از بزرگترین شرکت های موادغذایی فعالانه به کاوش  پتانسیل نانوتکنولوژی برای استفاده در موادغذایی یا در بسته بندی آنها پرداخته و گزارش داده اند .با توجه به این معنی برای درک بسته بندی هوشمند ، نانو تکنولوژی و تحولات   در سیستم های بسته بندی به طور خلاصه تعریف شده اند .

 توسعه فناوری نانو ،مقیاس برای نانومترها  

نانو تکنولوژی می تواند در ایجاد مواد و تغییر ساختار ، کیفیت و بهبود بافت موادغذایی در سطح مولکولی به صورت تکنولوژی نوین معنی شود .این تکنولوژی تاثیر عمده ای بر تولید، پردازش، حمل و نقل ، نگهداری ، قابلیت ردیابی ، ایمنی و امنیت غذایی دارد .

وظایف اولیه بسته بندی را می توان به  چهار مقوله طبقه بندی کرد : حفاظت ، ارتباط، آسایش، محدود کنندگی . در دهه ، سیستم های سنتی بسته بندی جای خود را به  سیستم های جدید بسته بندی که شامل نانو مواد در بسته و سیستم بسته بندی هوشمند می باشند ، داده اند . بسته ای که ترکیبات فرعی در مواد بسه بندی یا حتی بر فضای بالایی مواد بسته بندی وارد می شود می تواند به عنوان بسته بندی فعال معنی شود . تعریف دیگر برای بسته بندی فعال زمانی است که بسته بندی نقش مورد نظر را در حفظ موادغذایی بیش ازبی تاثیر سازی موانع عوامل خارجی اعمال کند .بسته بندی فعال می تواند به عنوان یک زیر مجموعه ای  از بسته بندی های هوشمند و آمیزه ای  از افزودنی های خاص به فیلم های بسته بندی یا به محتویات  درون بسته جهت نگهداری و افزایش طول عمر محصول طبقه بندی شود .

بسته بندی هوشمند با استفاده از فناوری نانو سنسورهای قادر به کشف مواد شیمیایی خاص ،توسعه یافته است . بسته بندی می تواند با تغییر رنگ ، جهت هشدار آلودگی یا فساد ماده غذایی توسط آلوده کننده ها به مصرف کننده،  طراحی شود  .  حس گرهای الکترونیکی چشایی و بویایی می تواند شبیه به ظرفیت های حسی  انسان که قادر به چشیدن و بوییدن هستند طراحی شوند .ُبسته بندی هوشمند می تواند در برگیرنده تمام بسته بندهای  حسی و فعال باشد .

مواد هوشمند

یک ماده هوشمند محیط زیست خود را تغییر می دهد و شروع تغییر می تواند بر درجه حرارت تا سطوح روشن موثرباشد . خیلی از مواد هوشمند جدید توسعه یافته اند و برخی از آنها به پلاستیک ها و پتانسیل قابل توجه کاربردی آنها در بسته بندی بستگی دارند .مواد به PH ، فشار، دما، گازها، مایعات، عمر ماندگاری، شاخص های زیستی و آلودگی حساسند .

شکل 3- کوپلیمر اتیلن وینیل الکل (EVOH) بکار رفته در فیلم های  قابل شرینک و ظروف پلاستیکی  

مواد هوشمند برای بسته بندی :    

- شکافهای هوشمند میکروویو  

- ترکیبات خودگردان و التیام بخش 

- میکرو ژل ها برای ترخیص  کنترل شده

- تکنیک هایی برای نظارت تغییرات ساختاری

- روش هایی برای ترخیص  دارویی

- گاز و سنسورهای بیولوژیک

- تک لایه های خودمونتاژ

 دستگاههای بسته بندی هوشمند

دستگاههای بسته بندی هوشمند می تواند به عنوان برچسبها یا تگ های  اقتصادی  کوچک که متصل به بسته بندی اولیه مثل بطری ها یا بر روی بسته بندی ثانویه مثل ظروف حمل ونقل و ترابری عمل کند و برای تسهیل ارتباطات در سرتاسر زنجیره تامین و اقدامات مناسب جهت  رسیدن به منافع مورد نظر در کیفیت غذا و افزایش ایمنی تعریف شود .دو نوع اصلی از دستگاههای بسته بندی هوشمند موجود می باشد : حمل کننده اطلاعات که جهت نگهداری و انتقال اطلاعات استفاده می شود ،و شاخص های بسته بندی جهت نظارت بر محیط خارجی و در زمان مناسب اعلام خطر مورد مصرف قرار می گیرد . کانال ارتباطی بین محیط خارجی و سایر اجزای تشکیل دهنده در سیستم فراهم شده است .

دستگاههای بسته بندی هوشمند چند منظوره  در یک سیستم هوشمند بسته بندی در نقاط متعدد استراتژیک در زنجیره عرضه ، بکار گرفته می شوند .

حمل کننده اطلاعات

 بارکدها

بارکدها ارزان و مورد مصرف ترین گونه ی حمل اطلاعاتند .کد محصول عمومی (UPC )در سال 1970 معرفی و برای تسهیل کنترل موجودی و گزارش انبار و وارسی استفاده شد .اطلاعات بسیار محدودی با ظرفیت ذخیره سازی مهارمی  شود مانند شماره شناسایی و شماره عنوان که بدون تغییر مکان برای اطلاعات اضافه شده، قابل دسترسی باشد. نشانه  جدید بارکدها (RSS ) به نام کاهش فضای نشانه برای افزایش پذیرش اطلاعات در فضایی کمتر از نسل قبل ،معرفی شد .برخی از اعضا خصوصا"برای شناسلیی محصول در نقطه مناسبی از فروش و برای قابلیت ردیابی محصول در صنعت غذا از این سیستم استفاده می کنند .

در جایی که فضای بارکد گذاری محدود است مثل محصول سیب از بارکد 14 کاراکتری استفاده می شود .و برای فضاهای بیشتر از بارکد 74 کاراکتری الفبایی نیز می توان استفاده کرد .که اطلاعات مربوط به اندازه محصول( مانند گوشت و غذاهای دریایی که با میزان وزنی فروخته می شوند ) فضای بیشتری را نیاز دارند ،همچنین اطلاعات اضافی دیگر مثل دسته ،تعداد، تاریخ و وزن  بسته بندی نیز مد نظر است .

 PDF 417  فضایی  از 2 تا 1.1 کیلوبایت از   UPC اشغال می کند و اطلاعاتی مانند دستورالعمل آشپزی ،اطلاعات تغذیه ای ،آدرس وب سایت تولیدکننده موادغذایی و غیره را شامل می شود که در بارکدهای خطی امکان پذیر نیست .

 تگ های شناسایی فرکانس های رادیویی (RFID) فرم های پیشرفته انتقال اطلاعات برای شناسایی اتوماتیک محصول و ردیابی است .کاربرد آن در بسته بندی در سالهای اخیر آغاز شده است . در یک سیستم معمولی RFID دستگاه خواننده امواج رادیویی ، اطلاعات را از یک تگ RFID گرفته و آنها را به کامپیوتر میزبان جهت تجزیه و تحلیل منتقل می کند . همچنین می تواند با بیوسنسور  یا نشان دهنده زمان – درجه حرارت  جهت اطلاع یابی میکروبیولوژیکی و درجه حرارت و زمانی محصول ،همسو شود .

این تکنولوژی هنوز در مراحل اولیه پیاده سازی و تمرکز در کارهای ساده ای چون شناسایی و ردیابی محصول است .و در مورد مسایل پیچیده ای نیست که مستلزم استفاده از اصول علمی خاص در مواد غذایی باشد . زمانی که این فناوری در ادامه برای توسعه سیستم پشتیبانی و تصمیم گیری جهت بالا بردن ایمنی موادغذایی و کیفیت  مورد استفاده قرار گیرد ،ادغام دانش و علم مواد غذایی اجتناب ناپذیر خواهدبود .

شاخص های بسته

شاخص های زمان – درجه حرارت (T T I)

به طور کلی درجه حرارت مهم ترین عامل محیطی موثر در واکنش های شیمیایی  و فسادهای فیزیکی  و نیز رشد میکروبی در محصولات غذایی است . شاخص های زمان- درجه حرارت (T T I s ) معمولا"کوچکند وبه صورت تگ های خود چسبان بر بسته های مصرف کنندگان یا ظروف ترابری می باشند .این برچسب ها نشانه بصری سابفه دمای هوا در طول ذخیره سازی و توزیع است که به ویژه برای هشدار از مصرف مواد غذایی یخ زده یا منجمد شده می باشد .آنها همچنین برای برآورد عمر مفید باقیمانده از محصولات فاسدشدنی است و به عنوان شاخصی به نام تازگی محصول می توان از آن یاد کرد .برخی از تغییرات بصری متفاوت هستند که معمولا" عکس العمل بر چسب های حساس به درجه حرارت نیز مانند اشاعه رنگ در امتداد یا خط راست و افزایش شدت رنگ نشان دهنده آن است .سه نوع اولیه T T I های تجاری که وجود دارند به این قرارند :شاخص زمان  با مشتقات جزیی – شاخص کامل زمان – و شاخص های درجه حرارت بحرانی هستند . امروزه با هزینه مناسب و به صورت بی سیم ، فناوری اسکنر ارائه شده و محیطی مطلوب برای کمپانی سازنده  جهت توسعه سیستم های پیشرفته ردیابی و کنترل کیفیت محصولات غذایی را بوجود آورده است .به عنوان مثال سیستم بارکد شده T T I توسط اسکنر قابل خواندن است و در مانیتور کامپیوتر دریافت میشود و به یک پایگاه برای آنالیز به طور همزمان تحویل داده می شود که به شکل باتری شده و فیلم نازک بر روی بستر قابل انعطاف چاپ شده است . نوع دیگر پیشرفته تر باتری شده از ریز تراشه برای دریافت حسی درجه حرارت در زمان عمر مفید محصول استفاده کرده است که با نوع قدیمی آن که بر اساس واکنش بیوشیمیایی طراحی شده بود ،متفاوت است .

 شاخص های گاز

ترکیب گاز اغلب باعث تغییرات  ناشی از فعالیت های ماده غذایی ،شرایط محیطی و یا ماهیت بسته در فضای بالای بسته(haed space ) می شود .برچسب چاپ شده بسته و یا در فیلم های بسته بندی شاخص های گاز می توانند تغییر در ترکیب گاز را توسط مانیتور کنترل و به این ترتیب روش نظارت بر کیفیت و ایمنی محصول غذایی را اعمال کنند . رایج ترین نوع شاخص های اکسیژنهستند که  برای بسته بندی غذا دارند ،چون اکسیژن هوا می تواند دلیل تغییر رنگ ، فساد اکسیداتیو ، و فساد میکروبی باشد .خیلی از شاخص های اکسیژن برای نشان دادن تغییرات رنگ در اثر تقلب یا نشت  ،طراحی شده اند. شاخص های اکسیژن برای تشخیص درب بندی نامناسب و زوال کیفی منتج از بسته بندی های اتمسفر تغییریافته ای که حاوی گوشت گاو پخته یا پیتزا هستند ، طراحی شده اند .

شاخص دی اکسید کربن  جذب دی اکسید کربن و رنگ شیمیایی در یک فیلم پلیمری را برای میزان تخمیر در محصولات کیمچی(نوعی غذای مخصوص آسیای جنوب شرقی) در طول زمان نگهداری و توزیع ، نشان می دهد . 

ادغام آتی شاخص های گاز به سیستم برچسب  RFID یا برچسب های بار کد شده ، انتقال سیگنال های شاخص گاز را به صورت الکترونیکی (و نه تنها بصری) امکان پذیر می سازد . پیشرفت های چاپ و تکنولوژِی  جوهر هوشمند همچنین اجازه خواندن اتوماتیک را از فاصله به صورت بصری به ما می دهد .

ُ بیو سنسورها

بیوسنسور معمولا" یک دستگاه تحلیل گر است که اطلاعات مربوطه را ضبط ،تشخیص ، و به عکس العمل های بیوشیمیایی منتقل می کند .دو جزء اصلی عبارتند از : یک گیرنده زیستی که هدف قابل تحلیل را شناسایی می کند و یک مبدل که سیگنال های بیو شیمیایی را به یک پاسخ قابل سنجش تبدیل می کند .گیرنده زیستی یک ماده حیاتی یا آلی مانند آنتی ژن ، انزیم ، هورمون ، یا اسید نوکلئیک است . مبدل می تواند بسیاری از گونه ها(مثل بصری ،الکتروشیمیایی) را یا توجه به پارامترهای  اندازه گیری شده  دریافت کند . برخی از ویژگی های مهم بیوسنسورها ،حساسیت ، قابلیت حمل ،قابلیت اطمینان و سادگی آنهاست .در حال حاضر اگرچه نمونه های متعددی در دست توسعه هستند ، بیوسنسورهای تجاری برای بسته بندی های هوشمند در دسترس نیستند . به عنوان مثال یک بیوسنسور بارکد شده به نام سیستم نگهدارنده غذایی برای تشخیص پاتوژن ها در بسته ی ماده غذایی در حال توسعه است . یک آنتی بادی پاتوژن خاص به بخش غشایی بیوسنسور متصل می شود . زمانی که حین اسکن ، بارکد مربوطه قابل خواندن نباشد ، بار تیره موضعی دلیل حضور باکتری آلوده کننده است  .  یک سیستم تشخیصی به نام (Toxin Guard) برای شناسایی پاتوژن ها که ترکیبی از آنتی بادی ها به فیلم های بسته بندی پلاستیکی است ،در حال توسعه می باشد .وقتی که آنتی بادی ها اهداف پاتوژن را برای هشدار به مشتری و بازرسی شمارش می کنند یک سیگنال بصری  واضح نمایان می شود .این سیستم برای تشخیص آلودگی ناخالص برنامه ریزی شده است ،چراکه به اندازه کافی برای تشخیص سطوح بسیار پایین از پاتوژن ها که می توانند ایجاد بیماری کنند ،حساس نیست

 نمونه های بسته بندی مواد غذایی  

بسته بندی گوشت :مواد جدید مصنوعی با ذرات نقره برای بسته بندی گوشت در حال توسعه هستند .این مواد عمر مفید گوشت را افزایش داده و ضد میکروبی است . زمان ماندگاری محصول مهم ترین مزیت است .عدم اعتماد به اینکه ممکن است ذرات نقره از مواد بسته بندی به داخل گوشت مهاجرت کنند ،عیب کار است .در طی فرآیند دفع تاثیرات منفی روی سلامتی و محیط زیست می تواند  حادث شود .

نان :  ذرات ریز روغن ماهی (یک منبعی از اسید چرب امگا3 ) میتواند به نان مهاجرت کرده باشد . ذرات ریز فقط زمانی که به معده می رسند ،شکسته می شوند .مهم تر اینکه ،از طعم ناخوشایند روغن ماهی می توان اجتناب کرد .مزیت اسید چرب امگا3 موجود در نان این است که برای سلامتی انسان مفید می باشد .  اثر نامطلوب خاصی از عیب این ذرات ریز بر سلامتی انسان شناسایی نشده است .

آب میوه: اینکه برای بدن انسان حائز اهمیت است این است که بتا کاروتن به ویتامین A تبدیل می شود .بتا کاروتن ممکن است به ذرات کوچک تبدیل شود و در نشاسته به صورت ذرات ریز وارد شود .این مواد جدید می تواند در آب میوه ها اضافه شود .نتیجه اینکه بتا کاروتن بهتر می تواند در بدن جذب  و در آب حل شود ،و عمر ماندگاری آب میوه ها با بتا کاروتن افزایش می یابد .ایراد خاصی از اثرات این محصول بر بدن انسان شناسایی نشده است .ُ

 نتیجه گیری

سیستم بسته بندی هوشمند در غذاها یک تکنولوژی نوین است که در سالهای اخیر رو به توسعه می باشد .توسعه این سیستم ،افزایش عملکرد سیستم های بسته بندی را به دنبال دارد .

بسته بندی که نانوذرات را با هم می آمیزد می تواند  "هوشمند " باشد  . این بدان معنی است که می تواند وظیفه ی سازندگی محیط زیست ،خود سازی ، هشدار برای مصرف کننده در مقابل آلودگی ها و حضورپاتوژن ها را عهده دار باشد. فواید سیستم می تواند به این طریق دسته بندی شود : افزایش عمر نگهداری محصول ، افزایش کیفیت و ایمنی غذا ، کاهش مصرف چربی ،افزایش جذب مواد طبیعی ، توسعه بسته بندی ، ردیابی و امنیت محصولات غذایی برای بخش مواد غذایی و همچنین کنترل داخلی و خارجی شرایط بسته بندی در سطح بازار . به بیان دیگر خطراصلی برای  مصرف کننده در بسته بندی موادغذایی به احتمال زیاد از طریق مهاجرت بالقوه نانوذرات به داخل ماده غذایی و نوشیدنی ها می باشد .