مقاله درباره فرآوری مواد غذایی با استفاده از فشار هیدروستاتیک بالا در 8صفحه با فرمت word

مقدمه

مواد غذایی را می توان با استفاده از فرآیندهای حرارتی یا غیر حرارتی نگهداری نمد. فرآیندهای حرارتی (تحت عناوین حرارت دادن و پختن )علاوه بر غیر فعال نمودن میکروارگانیسم ها، بر کیفیت مواد غذایی نیز اثر می گذارند. این در حالی است که ،رآیند های غیر حرارتی که برای غیر فعال کردن میکرو ارگانیسم های عامل فساد مورد استفاده قرار می گیرند. تاثیری بر کیفیت ماده غذایی ندارند. فناوری فشار بالا، به علت غیر فعال کردن میکروازگانیسم ها و آنزیم ها و همچنین تولید محصولاتی با کیفیت بالا اهمیت خاصی در صنایع غذایی پیدا کرده است .

در ابتدا فناوری فشار بالا در تولید انواع سرامیک ، استیل و آلیژهای خاصی مورد استفاده قرار می گرفت . در هه گذشته، فناوری استفاده از آن در صنایع غذایی نیز گسترش یافت . اثر فشار های زیاد در غیر فعال نمودن میکروارگانیسم ها از آغاز قرن بیستم شناخته شد. در دهه گذشته نیز تلاش های زیادی در جهت امکان استفاده گسترده از این فناوری در صنایع غذایی انجام گرفت. در فشار 9000-4000 اتمسفر آنزیم ها و باکتری ها غیر فعال می شوند ، اما این فشار تاثیری بر عطر و طعم مواد غذایی ندارد. از آن جا که اثر فشار در تمام قسمت های غذا یکسان است، همه قسمت های آن به طور یکنواخت سالم سازی می شوند. این روش بر خلاف روش حرارتی وابسته به زمان و جرم نیست ، از این رو زمان لازم برای انجام فرآیند کوتاه می باشد.

سیستم های اعمال فشار ایزواستاتیک، در سه شکل سیستم های ایزواستاتیک سرد ایزواستاتیک گرم یا ایزواستاتیک داغ وجود دارند.

فشار ایزواستاتیک سرد(cip) : این روش اساسا یک فن شکل دهی است که در صنایع فلزی، سرامیک ،کربن-گرافیک و پلاستیک استفاده می شود. مواد پودر شده در داخل قالب مخصوص (الاستومتر) پر شده، تحت فشار بالا قرار می گیرند. فشار مورد استفاده در دامنه بین 600-500 اتمسفر قرار دارد. فرآیند cip به دو روش کیسه مرطوب و کیسه خشک بکار گرفته می شود. در روش کیسه مرطوب ، قالب در خارج مخرن تحت فشار پر شده و سپس در آن قرار می گیرد. در روش کیسه خشک، قالب در مخزن تحت فشار تثبیت شده است و به وسیله یک الاستومتر از ماده ناقل فشار جدا می گردد . زمان گردش کار در روش کیسه مرطوب چند دقیقه است و در روش کیسه خشک بین60-20 ثانیه می باشد.CIP مناسبترین تکنیک جهت استفاده در صنایع غذایی است .

فشار ایزواستاتیک گرم(WIP): این روش نیز یک فن شکل دهی است . فشار ایزواستاتیک در ترکیب با درجه حرارت (بین دمای محیط تا 200 درجه سانتیگراد) بکار می رود . WIP در مواقعی استفاده می وشد که یک واکنش شیمیایی در حین اعمال فشار ، صورت می گیرد.

فشار ایزواستاتیک داغ(HIP) : این روش به طور عمده در صنایع فلزی و سرامیک بکار می رود. درجه حرارت مورد استفاده 220 درجه سانتیگراد و فشار 4000-1000 اتمسفر است . ماده ناقل فشار گازی مانند آرگون، نیتروژن ، هلیم یا هوا می باشد و به طور مهمول زمان گردش کار بین 12-6 ساعت است.

اثرات بیولوژیکی فشار بالا

مطالعه اثر فشار بر موجودات زنده ، بیولوژی فشار نامیده می شود. به فشارهای بالاتر از فشار اتمسفر، فشار، بالا گفته می شود. فشار بالا تغییرات زیادی در سیستم های بیولوژیکی(مرفولوژیکی، بیوشیمیایی، ژنتیکی) ، غشای سلولس و دیواره سلولی میکروارگانیسم ها به وجود می آورد . به طور کلی باکتری های گرم منفی نسبت به باکتری های گرم مثبت در فشار های پایین تری غیر فعال می شوند.

استفاده از فشار بالا در فرآوری مواد غذایی

از فناوری فشار بالا می توان برای افزایش زمان نگهداری مواد غذایی و تغییر خواص بافتی و حسی آنها استفاده نمود.

از ،فرآوری در فشار بالا می توان برای افزایش زمان نگهداری مواد غذایی، انجادزدایی مواد غذایی منجمد و نگهداری مواد غذایی بودن استفاده از انجماد استفاده نمود. با استفاده از فشارهای مناسب ، میکرووارگانیسم ها، اسپورها و آنزیم های نامطلوب غیر فعال شده و در نتیجه زمان نگهداری مواد غذایی افزایش می یابد . بهتر است انجماد زدایی مواد غذایی منجمد به صورت یکنواحت صورت گیرد که این کار توسط فشار ایزواستاتیک بالا انجام می شود. هنگامیکه غلظت مواد جامد محلول ماده غذایی نظیر کلریدت سدیم و یا قند ها زیاد باشد انجماد زدایی در اثر فشار سریع تر صورت می گیرد.

کیفیت حسی مواد غذایی

بسته به نوع ماده غذایی اعمال فشار سبب ایجاد تغییرات حسی در آن می شود . برای مثال ساختمان داخلی گوجه فرنگی سفت می گردد، بافت فیله مرغ و ماهی مات می شود.و گوشت گوساله قبل از صلابت نعشی ترد می گردد. ار آنجا که گوشت تازه ترد نیست، باید آنرا قبل از ترد شدن به مدت 2 هفته در دمای یخچال نگهداری کرد، اما در صورت فرآوری با فشار زمان تردشدن گوشت تازه تنها 10 دقیقه خواهد بود.

طول سارکومر ماهیچه گاو که تحت فشار قرار گرفته است کوتاه تر بوده،ph و عدد وارنر براتزلر آن نیز کمتر است. تغییرات فیزیکی که در اثر فشار بالا در ماهیچه به وجود می آیند شامل از بین رفتن صفات سارکولمال، اندومیزیال، اتصالات انقباضی، از بین رفتن فضا های میو فیبریلی و بین میوفیبریلی می باشد. در اثر اعمال فشار ، گرانول های نشاسته نا پدید می شوند.میتو کندری ها ی متورم و رتیکولوم سارکوپلاسمی پديدار مي شوند و در بعضي موارد متيوكندري ها پاره مي گددو واكنش متقابل بين اثرات شيميايي و فيزيكي بر بافت ماهيچه اي ، علت اثر تردكنندگي فشار مي بتشد. افزايش فعاليت آنزيم هاي پروتئوليتيك اندوژن ماهيچه در اثر فشار بالا نيز ممكن است در ترد شدن گوشت نقش داشته باشند. فشار بالا ساختمان نشاسته و پروتئين را تغيير مي دهد .

بنابراين برنج را مي توان در مدت چند دقيقه پخت نمود.

آب گريپ فروتي كه با فناوري فشار بالا تهيه شود، فاقد طعم تلخ ليمونين خواهد بود كه در فرآوري متداول حرارتي وجود دارد. اگر ميوه هايي نظير هلو و گلابي به مدت 30 دقيقه در فشار 4100 اتمسفر فرآوري شده اند، حالت استريل خود را به مدت 5 سال حفظ خواهند نمود. طعم آب مركباتي كه بودن پاستوريزه شدن تحت تيمار فشار قرار گرفته اند همانند ميوه تازه بوده و ويتامينC آنها حفظ مي شود . همچنين ، تا 17 ماه قلبليت نگهداري خواهند داشت .

در ژاپن از فرآوري در فشار بالا براي تهيه مربا و سس توت فرنگي و مارلاد پرتقال استفاده مي شود. ظرف پلاستيكي مناسب با مخلوطي از مواد خام شامل ميوه، آب ميوه، شكر و مواد اسيدي پر مي شود و پس از دربندي، به مدت 30-1 دقيقه تحت فشار 6000-4000 اتمسفر قرار مي گيرد. براي تهيه مرباي توت فرنگي از فشار 4000 اتمسفر به مدت 15 دقيقه و براي تهيه پوره ان از فشار 4000 اتمسفر به مدت 10 دقيقه استفاده مي شود. مرباي تهيه شده در فشار بالا برخلاف مرباهايي كه به روش پخت معمولي تهيه مي شوند، طعم و رنگ ميوه تازه را حفظ مي كنند . فشار نظيرروش هاي متداول نگهداري مربا، امكان نفوذ محلول قندي به داخل ميوه را فراهم مي كند .

در حين اعمال فشار، ميوه هايي نظير گلابي و خرمالو نرم، شفاف و شيرين مي شوند.

البته، رنگ ميوه ها و سبزي هايي نضير گلابي، سيب، سيب زميني و سيب زميني شيرين بعد از اعمال فشار بالا تيره مي گردد. رنگ قطاعات گلابي 30 دقيقه بعد از اعمال فشار در 4000 اتمسفر به مدت 10 دقيقه و دماي25 درجه سانتيگراد تيره مي شود. فعاليت آنزيم پلي فنل اكسيداز(ppo) در ميوه ها و سبزي هايي كه تحت فشار فرآوري شده اند پنچبرابر ميوه ها و سبزي هاي تازه مي باشد. فعاليتppo با تكرار اعمال فشار افزايش نميابد.

بافت سيب زميني، سبزي هاي ريشه اي و سيب زميني شيرين هنگاميكه در دماي اتاق به مدت 15 دقيقه در معرض فشار 5000 اتمسفر قرار مي گيرند نرم مي شوند. البته، فشار موجب تسريع قهوه اي شدن آنزيمي در سيب زوميني مي گردد.

غير فعال شدنppo بوسيله فشار به نوع محلول، ميوه ويا سبزي بستگي دارد. براي مثالppo در آب يونزدايي شده، آب حاوي يون كلسيم يا آب حاوي دي اكسيد يا آب حاوي اسكيد كربن، در فشار 4000 اتمسفر و دماي 50 درجه سانتيگراد غير فعال نمي شود.ppo در محلول 5/0 درصد و دماي 20 درجه سانتيگراد به مدت 15 دقيقه تحت فشار 4000 اتمسفر قرار بگيرد كاملا غير فعال مي شود.

فشار بالا ممكن است مقدار بنزآلئيد ميوه ها را افزايش دهد. كيفيت طعمي ميوه ها در ارتباط با غلظت افزايش يافته بنزآلئيد مي باشد.

ژلاتينه شدن پروتئين ها

چنانچه زرده تخم مرغ در دماي 25 درجه سانتيگراد به مدت 30 دقيقه در معرض فشار 4000 اتمسفر قرار گيرد. ژل تشكيل مي شود. فشار 5000 اتمسفر سفيده تخم مرغ را تا حدي منعقد و مات مي كندو فشار 6000 ژلاتينه شدن كامل آن م يگردد. ژل هاي سفيده تخم مرغ كه در اثر فشار تشكيل مي شوند داراي طعم طبيعي بوده و ويتامين ها و اسيدهاي آمينه آنها تخريب نمي شوند و در مقايسه با ژل هاي حاصل از حرارت ، آسانتر هضم مي گردد. اين ژل ها رنگ اوليه زرده يا سفيده را حفظ مي كنند و در مقايسه با ژل هاي حاصل از حرارت، نرم، براق، و چسبنده هستند. چسبندگي ژل با افزايش فشار (علي رغم افزايش قدرت آن )كاهش مي يابد. البته قئرت سخت ترين ژلي كه در اثر فشار(5000 اتمسفر) تشكيل مي شود يك ششم قدرت ژلي است كه در اثر حرارت شكل مي گيرد. حالت صمغي ژل ها حاصل از فشار6000و7000 اتمسفر توليد مي شوند بدون اينكه شكسته شوند به راحتي تغيير شكل مي يابد . پيوستگي ژل هاي حاصل از فشار با افزايش فشار مورد استفاده افزايش مي يابد. نمودار هاي نيرو- تغيير شكل ژل هاي زرده و سفيده تخم مرغ كه در اثر فشار يا حرارت تشكيل شده اند .

تخم مرغ آب پز داراي طعم گوگردي بوده و در حين پخت در آن لايزينوآلانين تشكيل مي شود، در حاليكه تخم مرغ هايي كه تحت فشار قرار مي گيرند فاقد طعم گورگردي بوده و عاري از لايزينوآلانين مي باشند. لايزينوآلانين يك شبكه سه بعدي در روده باريك تشكيل مي دهد و از فعاليت آنزيم هاي پروتئوليتيك جلوگيري مي كند. از اينرو دسترسي بدن انسان به اسيد هاي آمينه ضروري كاهش مي يابد. فرآوري تخم مرغ با فشار بر ريبوفلاوين، اسيدفوليك و يا تيامين اثر نمي گذارد ولي آب پز كردن اين ويتامين ها را تجزيه مي كند.

نقطه ذوب ژل هاي كارگينان، اوآلبومين و پورتئين سويا با افزايش فشار به طور خطي كاهش مي يابد و اين نشان مي دهد كه پايداري ژل هاي تشكيل شده در فشار بالا كم است . نقطه ذوب ژل هاي آگارز و ژلاتين با ازدياد فشار افزايش مي يابد.