مقاله فراوری ضایعات خرما

بخشی از مقاله

.1 چکیده

سالانه بیش از هفت میلیون تن خرما در جهان تولید می شود که ایران با تولید یک میلیون تن پس از کشور مصر، رتبه دوم تولید خرمای جهان را به خود اختصاص داده اما به دلیل نداشتن بازارهای جدید و بسته بندی های سنتی در رده هفتم صادرات این محصول قرار گرفته و سالانه کمتر از 150 هزار تن خرما صادر میکند. خرما در کشور عمدتا به صورت مستقیم مصرف میشود و بخش زیادی از ضایعات آن بدون استفاده دور ریخته میشود. از این رو تحقیق در مورد ضایعات خرما و امکان استفاده از آن در محصولات مختلف ضروری میباشد.

شیره حاصل از ضایعات خرما به دلیل داشتن انواع ویتامینها، مواد معدنی و قند فراوان پس از فراوری و استرلیزاسیون برای غنی سازی بسیاری از مواد غذایی قابل استفاده است. همچنین در فراورده های لبنی، نوشابهها و فراوردههای غلهای که ساکارز از اجزای اصلی آن ها میباشد، قابل استفاده است.

امروزه استفاده تجاری از میکروارگانیسم های با قابلیت بیوتکنولوژیکی برای تولید تودههای سلولی، رنگدانههای طبیعی مانند کاروتنوئید و .... به علت هزینه تولید بالای آن محدود گشته است. یکی از راهکارهای کاهش هزینهها استفاده از ضایعات محصولات غذایی به عنوان محیط کشت میکروبی میباشد و با توجه به وجود مقدار زیادی ضایعات خرما در کشور، از این ضایعات میتوان به عنوان محیط کشت میکروبی مناسب برای تولید محصولاتی مانند اسیدسیتریک، اتانول، صمغ زانتان و... بهره گرفت.

.2 مقدمه

خرما با نام لاتین hoenix dactylifera یک گیاه تک لپه ای از خانواده پالم ها می باشد. در حال حاضرتقریباً بیش از2000 واریته خرما در سراسر جهان شناسایی شده است اما تعداد کمی از آنها از نظر کارائی و عملکردشان مورد بررسی قرار گرفتهاند. از لحاظ گیاه شناسی میوه خرما یک سته شامل یک هسته تنها است که توسط یک اندوکارپ فیبری، مزوکارپ گوشتی و پوست میوه یا پری کارپ احاطه شده است. میوه آن از لحاظ شکل، اندازه و وزن بسیار وابسته به واریته وشرایط رشد است 

خرما گیاهی است که در بسیاری از نقاط دنیا بویژه نواحی بیابانی کشورهای خاورمیانه رشد میکند و نقش موثری در بقاء بسیاری از تمدنهای قدیمی داشته است. قدمت استفاده بشر از میوه خرما به عنوان یک ماده غذایی با ارزش به شش هزار سال پیش از میلاد مسیح بر میگردد. در حالیکه قدمت رویش این گیاه به دوران قبل از تاریخ برگشته و مناطق اصلی رویش آن در ناحیه 29 تا39 درجه عرض شمالی بوده است. زادگاه اصلی درخت خرما بر اساس نظریه داوسون کارشناس برجسته خرما و مدارک مستند، عراق و ناحیه غربی و جنوبی ایران است، بطوریکه هم اکنون بیش از نیمی از تولید جهانی خرما در جلگه خوزستان و بین النهرین، سواحل کارون و اروندرود در کشورهای ایران و عراق متمرکز است 

سالانه بیش از هفت میلیون تن خرما در جهان تولید می شود که ایران با تولید یک میلیون تن پس از کشور مصر، رتبه دوم تولید و14 درصد خرمای جهان را به خود اختصاص داده اما به دلیل نداشتن بازارهای جدید و بسته بندی های سنتی در رده هفتم صادرات این محصول قرار گرفته و سالانه کمتر از 150 هزار تن خرما صادر می کند. بیشترین میزان تولید خرما در استان کرمان قرار داردکه 17% از تولید کشور را به خود اختصاص میدهد. رتبه های بعدی، هرمزگان 14%، استان فارس 14%، سیستان و بلوچستان 14%، جیرفت وکهنوج 14%، بوشهر و خوزستان هر کدام 12% و سایر استانها 2% از میزان تو لید خرمای کشور را در اختیار دارند

.3 اهمیت استفاده از ضایعات خرما

چهار کشور مصر، ایران، عربستان و امارات بیش از 61 درصد تولید خرمای جهان را در دست دارند. برای سالهای طولانی میوه های خرما در کشورهای تولید کننده تنها به صورت مستقیم مصرف می شد و ضایعات آن بدون استفاده دور ریخته میشد. از این رو تحقیق در مورد فراوردههای جانبی خرما و امکان استفاده از آن در محصولات مختلف به دلایل زیر ضروری میباشد:

-1 با استفاده از صنایع تبدیلی و تبدیل خرماهای درجه 2و 3 به فراوردههای با ارزش، میتوان به تولیدکنندگان داخلی و خارجی صنایع غذایی از طریق تأمین مواد اولیه و تنوع در محصولات تولیدی کمک کرد.

-2 میزان واردات شکر در سالهای اخیر افزایش یافته است، به گونهای که در ماه نخست سال 1391، 449هزار تن قند و شکر وارد کشور شد. در این راستا می توان با قابلیت جایگزینی محصولات مختلف از قبیل خرما به جای قند و شکر، به کاهش واردات شکر کمک کرد.

-3 با توجه به وجود املاح، فیبرهای غذایی و ویتامینهای موجود در خرما، میتوان با اضافه کردن آن در محصولات مختلف، این محصولات را با املاح، فیبرهای غذایی و ویتامینهای موجود در خرما غنی سازی کرد.

-4 از انواع فراوردههای جانبی خرما میتوان به شهد خرما، شیره خرما، عسل خرما، خمیر خرما، قند مایع خرما و کرم خرما اشاره کرد که در فراورده های لبنی، نوشیدنی هایی مانند نوشابه و فراورده های غلهای که ساکارز از اجزای اصلی آن ها می باشد، قابلیت استفاده دارند .

.4 ترکیبات خرما

خرما به طور کلی در مرحله تمر وقتی که قسمت گوشتی خرما کاملا رسیده شد، شامل دوسوم شکر و یک چهارم آب و بقیه آن سلولز، پکتین، خاکستر و ویتامین ها میباشد، چیده می شود. آنالیز های شیمیایی گوشت خرما وهسته ی خرما آشکار کرد که خرما حاوی درصد زیادی از قند به ویژه گلوکوز، فروکتوز و ساکارز می باشد. خرما هچنین حاوی پروتئین - 2/7 -3 درصد - ، روغن - 0/9-3/3 درصد - ، مواد معدنی 0/1-0/9 - درصد - ، فیبر 3 - درصد - و آب 7 - درصد - میباشد. متوسط درصد مقدار روغن و پروتئین هسته خرما بالاتر از گوشت خرما است.

شانزده آمینو اسید درهسته و گوشته هیدرولیز شده خرما یافت میشود که شامل گلوتامیک اسید، آسپارتیک اسید، گلایسین، سرین، لیزینلوسین، آرژنین، تیروزین، آلانین، ایزولوسین، ترئونین، والین، فنیل آلانین، هیستیدین، متیونین و پرولین هستند. چهارعناصر معدنی اصلی خرما نیز عبارتند از : کلسیم، فسفر، پتاسیم و منیزیم. 

.5 ضایعات خرما

به طورکلی خارج شدن محصول از چرخه تولید تا مصرف آن توسط انسان را ضایعات می گویند. وجود هر یک از عیوب زیر در میوه خرما ضایعات تلقی می شود: تغییر رنگ وبه وجود آمدن لکه های پوستی روی خرما، صدمات مکانیکی، خرمای نارس، آلودگی به مواد خارجی، آفت زدگی، ترشیدگی، کپک زدگی و خرمای تلقیح نشده. طبق آماره منتشره درصد ضایعات پس از برداشت خرما در ایران 18-21% میباشد

.6 عوامل موثر در ایجاد ضایعات خرما

در دسترس نبودن ماشین آلات مناسب برداشت خرما، عدم برداشت خرما در زمان مناسب، عدم رعایت اصول بهداشتی توسط کارگران هنگام برداشت خرما، نبود دستگاههای مناسب فراوری اولیه خرما، سنتی بودن کارگاه های بسته بندی خرما، بسته بندی نامناسب، کافی نبودن اطلاعات نخل داران درمورد شیوه های مناسب انبارداری و نبود کارخانه های مناسب جهت فراوری خرما از جمله مهمترین دلایل ایجاد ضایعات خرما هستند

.7 تولید اتانول با کمک مخمر ساکارومایسس سرویزیه

درحال حاظر تولید جهانی اتانول حدود 80 میلیارد لیتر است که تقریبا 95 درصد آن به روش تخمیر و تنها 5درصد آن با استفاده از فراورده های نفتی تولید می شود. در تولید اتانول به روش تخمیر بی هوازی ابتدا گلوکز وارد چرخه گلیکولیز میشود و در اثر واکنشهایی که روی آن انجام میگیرد، از هر مولکول گلوکز دو مولکول پیروات حاصل میشود. در ادامه پیروات به استالدهید تبدیل شده و استالدهید نیز توسط آنزیم الکل دهیدروژناز به اتانول تبدیل میشود.

2C2H5OH + 2CO2    2C3H3O3    C6H12O6

در ایران بخش عمده اتانول تولیدی، از ملاس نیشکر و چغندرقند حاصل میشود. اما از آنجاکه سالانه مقدار زیادی از خرمای تولیدی در کشور به ضایعات تبدیل میشود، می توان از این ضایعات به عنوان جایگزینی برای ملاس استفاده کرد

برای تولید اتانول از ضایعات خرما در ابتدا ضایعات خرما هسته گیری شده و شست و شو داده می شوند. سپس 2/5-3 برابر وزنشان آب داغ 85 درجه سانتیگراد به آنها اضافه می شود. مخلوط حاصل به مدت 15-20 دقیقه در معرض حرارت ملایم هم زده میشود. سپس این مخلوط را به کمک فیلتر های پارچه ای کاملا صاف میکنند تا محلول غلیظ حاصل از تفاله خرما جدا شود. برای اینکه رشد

و    فعالیت مخمرها سریعتر صورت گیرد یکسری مواد مغذی باید به این محیط اضافه شود . این مواد شامل MgSO4، - NH4 - 2HPO4 ، K2HPO4، - NH4 - 2 SO4 و اوره می باشند. در ادامه با کمک هیدروکلریک اسید pH محیط را به4/5 رسانده ودر نهایت به مدت 20 دقیقه در دمای 121 درجه سانتیگراد استریل می شود

برای آماده سازی مایه تلقیح مقداری از مخمر ساکارومایسس سرویزیه رابا مقداری قند درون آب مقطر ریخته و به مدت یک ساعت در دمای 27 درجه سانتیگراد نگه داشته میشود تا مخمر فعال گردد. در ادامه مخمر فعال شده را به محیط کشت YMB تزریق کرده و در دمای 28 درجه سانتیگراد گرمخانه گذاری میکنند. بعد از 48 ساعت مایه تلقیح برای اضافه شدن به محیط اصلی آماده می شود. بعد از اضافه کردن مخمر به محیط باید شرایط را کاملا بی هوازی کرد تا تخمیر به خوبی صورت گیرد. بعد از تخمیر - تقریبا بعد از 72 ساعت - با کمک سانتریفیوژ، سلول های مخمر را جدا کرده و سپس به کمک تقطیر اتانول را از محلول جدا می کنند

.8 تولید صمغ زانتان

صمغ زانتان بیوپلیمری است طبیعی که از کشت باکتری زانتاموناس کمپستریس تولید میشود. خواص ویژه و منحصر به فرد این ماده سبب شده که در صنایع مختلف غذایی، دارویی و بهداشتی، نفت، سرامیک، چاپ و غیره کاربرد های فراوانی داشته و مصرف سالیانه آن در جهان رو به افزایش است. توجه به تولید صنعتی این ماده از گلوکز و افزایش سالانه میزان مصرف و تقاضای این بیوپلیمر در جهان، استفاده از این منبع کربنی جهت تولید صنعتی مقرون به صرفه و اقتصادی نمی باشد. لذا سعی بر این است که با بررسی امکان استفاده از محیط کشت های بومی و بهینه سازی آن هزینه های تولید کاهش داده شود. شیره حاصل از ضایعات خرما یک محیط کشت مناسب برای تکثیر این باکتری و تولید زانتان است.