بخشی از مقاله
خلاصه
با توجه به لزوم حفظ کیفیت محصول از لحاظ ارزش تغذیهای، طعم، بافت و ظاهر در طی زمان نگهداری ارزیابی مدت زمان ماندگاری مواد غذایی امری بدیهی میباشد. مدت زمان ماندگاری پودرهای غذایی به تغییرات فیزیکی و انجام پدیده چسبناکی آنها ارتباط دارد. این پدیده در طی فرایند تولید، بسته بندی و حمل و نقل اهمیت بسزایی دارد. چسبناک شدن ضمن کاهش کیفیت باعث کاهش راندمان نیز می گردد. هدف از انجام این تحقیق بررسی روشهای کاربردی به منظور پایش درجه حرارتی است که در آن پدیده چسبناکی به وقوع می پیوندد.
در این پژوهش روشهای مختلف اندازه گیری دمای نقطه چسبندگی پودرهای غذایی بررسی گردیده و ارتباط این دما با دمای انتقال شیشهای، شرایط محیطی نگهداری وکیفیت پودرهای غذایی بیان میگردد. نتایج نشان دهنده ارتباط بین افزایش رطوبت محیطی باکاهش دمای نقطه چسبندگی و کاهش دمای انتقال شیشه ای پودرهای غذایی می باشد و همچنین با کاهش دمای نقطه چسبندگی مدت ماندگاری پودرهای غذایی نیز کاهش می یابد. با کنترل مناسب و اندازهگیری دمای نقطه چسبندگی می توان مدت ماندگاری پودرهای غذایی را کنترل و پایش نمود.
کلمات کلیدی: دمای انتقال شیشهای، دمای نقطه چسبندگی، مواد غذایی پودری و مدت زمان ماندگاری
.1 مقدمه
مصرف کننده ها تمایل به استفاده پودرهای غذایی دارند که در طی مدت ماندگاری حالت چسبندگی و کلوخه ای در آنها ایجاد نگردد، گرچه افت کیفیتی مانند چسبیدن ذرات به هم، چسبیدن ذرات به سطح بسته بندی و دیواره تجهیزات در طی انبارش و فراوری مدنظر نمی باشد ولی در بسیاری ازموارد غیر قابل انکار است .[1] از این بین چسبناکی پدیده ای بسیار با اهمیت است که که تمایل پودرها را به آگلومره شدن نامطلوب و چسبیدن به سطوح تماس بیان می کند. چسبناکی دارای اثرات مثبت و منفی است.
گرانوله شدن و یا آگلومریزاسیون کنترل شده ذرات در طی آماده سازی پودرهای فوری مثل قهوه فوری و پودر شیر خشک که در آن پیوستگی ذرات منجربه ایجاد ساختار خوشه ای مناسب می گردد، جنبه مثبت این فرایند است. به عنوان مثال در پودرهای قهوه فوری، پودر شیر خشک، پودر آبمیوه، آگلومره شدن مطلوب اغلب برای تشکیل ذرات بزرگ 50-80 ʽmتا 250-300ʽm ضروری میباشد که در نهایت به ایجاد ویژگیهای فوری بودن مثل خیس شدن , حل شدن و پخش شدن کمک شایانی می کند. علاوه بر اینها چسبناکی یکی از مهمترین مشکلات تولید پودرها است که در طی فرآیند تولید به خصوص در خشک کردن، بسته بندی و جابجایی پودرها مورد ایجاد می گردد .[2]
.2 دمای نقطه چسبندگی
دمای نقطه چسبندگی دمایی است که در آن ذرات پودر تمایل زیادی به چسبیدن به یکدیگر، سطوح بسته بندی و تجهیزات را دارند. در این دما توده محصول حداکثر مقاومت را در مقابل جاری شدن از خود نشان می دهند .[1] چسبناکی در واقع به عنوان مرحله ای است که اتصالات مایع بین ذرات پودری شکل می گیرد - شکل - 1و در نتیجه وجود این اتصالات ذرات به یکدیگر می چسبند این اتصالات مایع می تواند از چربی ذوب شده، قندهای آمورف و یا محلولهای قندی غلیظ حاصل شود .[3] وقتی اتصالات مایع با گذشت زمان به اتصالات جامد و کریستالی تبدیل می شوند پودرها وارد مرحله کلوخه ای شدن می گردند4]و.[5
تمایل ذرات پودری به چسبیدن به سطوح یکدیگر و یا به سطوح دیگر مانند دیواره خشک کن و سطح بسته بندی چسبناکی نامیده می شود. چسبناکی پودر های شامل دو مقوله پیوستگی و چسبندگی می باشد. در پدیده پیوستگی در واقع شاهد تمایل چسبیدن سطح دو ذره همسان به یکدیگر هستیم و در پدیده چسبندگی شاهد اثر متقابل بین سطوح غیر همسان هستیم یعنی تمایل پودر به چسبیدن به سطوح دیگر مانند تجهیزات و بسته بندی نشان داده می شود. پس چسبناک شدن تلفیقی از هر دو فرایند است. به عنوان مثال در ایجاد حالت کلوخه ای پیوستگی و در چسبیدن ذرات به بسته بندی چسبندگی پدیده غالب می باشد. هر چند که بررسی و شناسایی مرحله چسبندگی نقش ارزنده ای در شناسایی مرحله کلوخه ای شدن و کنترل کیفیت پودرها دارد، ولی تفکیک و تشخیص هر کدام از این دو فرایند در پدیده چسبناکی مشکل می باشد .[1]
.1,2 اهمیت دمای نقطه چسبندگی
همانطور که در شکل 1 نیز ملاحظه گردید، در مواد پودری ابتدا حالت چسبندگی ایجاد می گردد سپس پودر به صورت کلوخه ای شده در می آید و در نهایت حالت جسم جامد متراکم پیدا می کنند. نتیجه این تغییرات کاهش خصوصیات حسی و عملگری محصول غذایی می باشد.[6] لذا اطلاع از نیروهای چسبندگی و پیوستگی جهت جلوگیری و یا کاهش این حالت، همچنین برای جریان یافتن بهتر پودرها، طراحی ماشین آلات و تخلیه بهتر آنها ضروری است.[7] چسبندگی و کلوخه ای شدن یکی از مشکلات مواد غذایی پودری و پودرها با میزان قند بالا است که حالت آمورف دارند.[2] مشکلات چسبناکی ایجاد شده در پودرها بیشتر به علت حضور قندها با وزن مولکولی پایین مثل - ساکارز، گلوکز و فروکتوز - و یا اسیدهای آلی است که ضمن جاذب الرطوبت بودن، دمای انتقال شیشه ای پایین، نقطه ذوب پایین و حلالیت بالا در آب دارند8]و .[9
چسبناکی و کلوخه ای شدن به تخریب ساختار آنها ارتباط دارد. 'که اغلب این تخریب ها تحت تاثیر محتوای رطوبتی می باشد که خود تابعی از زمان است.[10] مکانیسم چسبناکی ذرات و آگلومره شدن اغلب به علت نیروهای الکترواستاتیک و بین مولکولی، پل های مایع، پل های جامد و یا بهم پیوستن مکانیکی ذرات می باشد. پودرهای غذایی و بیولوژیکی بیشتر حاوی کربوهیدراتهای آمورف هستند که بیشتر از سایر ترکیبات دستخوش تغییرات فیزیکی مانند کریستالیزاسیون، خوشه ای شدن ، آگلومره شدن نامطلوب در خشک کن، چسبنده شدن و کلوخه ای شدن در طی فرآوری قرار می گیرند2]و.[9
.2,2 اثر ترکیبات ماده غذایی بر چسبندگی
.2,2,1 قندهای آمورف
قندهای آمورف زمانی که وارد مرحله انتقال شیشه ای می شوند شروع به کلوخه ای شدن می کنند، در واقع در این مرحله ملکولهای آمورف از حالت شیشه ای به حالت لاستیکی درآمده و توانایی حرکات بیشتر در ملکولهای آنها نمایان می گردد و امکان ایجاد اتصالات بین آنها بیشتر می گردد. در صورت ماندن در بالای دمای انتقال شیشه ای امکان کریستاله شدن قندهای آمورف و ایجاد اتصالات جامد بین ذرات افزایش می یابد که در نهایت حالت کلوخه ای در پودر ایجاد می گردد3]و.[11
.2,2,2 چربیها
در دمای بالای نگهداری به علت ذوب چربی ها و خروج آنها از ماتریکس ماده غذایی اتصالات چربی بین ذرات شکل می گیرد که اگر چنانچه دما در مراحل بعدی کاهش بیابد این اتصالات به صورت جامد درآمده و امکان چسبندگی و کلوخه ای شدن را افزایش می دهند به عنوان مثال چربی بالا در پودر خامه شکلاتی در این زمینه ایجاد می نماید .[11]
.2,2,3 پروتیئنها
هرچند اثر پروتیئنها بر میزان چسبندگی دقیقا روشن نیست ولیکن چون پروتیئنها ذاتا جاذب آب هستند و وارد واکنشهایی که منجربه جذب آب می گردند می شوند، بر این ویژگی موثر هستند. این اثرات به علت تشکیل پیوندهای تیول-دی سولفید، ایجاد پیوند کووالان - به وسیله اسید آمینه لیزین - و پیوندهای غیر کووالان می باشد. مشکلاتی در محصولات پودری مثل سویا، پودر ماهی و پودر آب پنیر از آنها گزارش شده است12]و.[13
.2,3 ارتباط دمای نقطه چسبندگی و دمای انتقال شیشه ای
دمای انتقال شیشه ای دمایی است که مواد غذایی آمورف از حالت با ثبات شیشه ای به محدوده مرحله لاستیکی وارد می شوند که در این مرحله تغییر حالات فیزیکی مثل آگلومره شده، کلوخه ای شدن و تخریب ساختار به شدت افزایش می یابد.[15] مواد غذایی که دارای ترکیباتی با وزن ملکولی کم هستند، پایداری ضعیفی در بالای دمای انتقال شیشه ای دارند و حالت چسبندگی در آنها سریعتر اتفاق می افتد. چسبنده شدن پودرها در 20-10°C بالاتر و کلوخه ای شدن در30-20°C بالاتر از دمای انتقال شیشه ای شدت بیشتری می یابد. - شکل 4] - 2و.[15 از طرف دیگر زمانیکه ویسکوزیته سطح ذرات بسیاری از مواد غذایی پودری آمورف به pa.s 108 کاهش پیدا می کند حالت چسبناکی در سطح ذرات نمایان می شود. بنا به گزارشات موجود این بازه دمایی نیز حدود 20-10°C بالاتر از دمای انتقال شیشه ای است.
