بخشی از مقاله
چکیده:
میدانهای الکتریکی با پالس های قوی PEF فرآیندی است که با به کارگیری پالس های با ولتاژ بالا و در بین دو الکترود 80-20 - کیلووات بر سانتی متر - در مواد غذایی صورت می گیرد.فرآیند PEF در حرارت معمولی، کمتر یا بیشتر از حرارت معمولی در مدت زمان کمتر از 1 ثانیه اعمال شده و لذا از دست رفتن انرژی و ارزشهای تغذیه ای بر اثر دما دادن مواد غذایی به حداقل کاهش می یابد. در ارتباط با کیفیت مواد غذایی، فناوری PEF برتر از فرآیند مواد غذایی با استفاده از دما است. به دلیل این که از تغییرات نامطلوب و ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی مواد غذایی کاسته شده و یا جلوگیری می گردد - کوئس . - 1997
اگر چه بعضی مطالعات دلالت بر حفظ ترکیبات تغذیه ای موجود در مواد غذایی تحت اثر PEF دارد. اثرات PEF بر جنبه های شیمیایی و تغذیه ای مواد غذایی قبل از استفاده از آن در فرآوری باید کاملا شناخته شود. بعضی جنبه های مهم در فناوری میدان پالس های الکتریکی ایجاد شدت های بالای میدان الکتریکی است. طراحی محفظه برای اعمال یکنواخت جریان به مواد غذایی با حداقل افزایش دما و طراحی الکترودها برای کاهش حداقل اثرات الکترولیز از جمله این عوامل می باشند.
شدتهای زیاد میدان برای ذخیره مقدار زیادی انرژی در یک خازن - یک سری خازن - از یک جریان DC تأمین و به صورت یک پالس با ولتاژ بالا به یک باره تخلیه می شود. مطالعات بر روی احتیاجات انرژی دلالت بر این دارد که PEF در مقایسه با پاستوریزاسیون حرارتی هنگامی که به صورتی که سیستم مداوم استفاده می شود یک فرآیند با صرفه انرژی است - کویین و همکاران . - b 1995
مقدمه:
سالهای متمادی فرآیندهای حرارتی عمده ترین فناوری برای تهیه غذاهای سالم بوده است. هر چند که در این فرآیندها طعمهای تازه، ویتامین ها و بسیاری از ویژگیهای فیزیوشیمیایی غذا نیز دستخوش تغییر می شوند. میدان الکتریکی پالس قوی فرآیند غیر حرارتی است که قادر به غیر فعال کردن میکروارگانیسم هاست بدون این که صدمه زیادی به طعم و کیفیت غذا وارد سازد. حرارت پایین به کار رفته در این فرآیند علاوه بر حفظ کیفیت غذا اجازه کارایی بالاتر انرژی را می دهد ضمن این که هزینه های کمتر و جنبه های زیست محیطی مناسبتر را نیز فراهم می نماید.
یکی از اولین کاربردهای الکتریسیته در فرآیند مواد غذایی استریلیزاسیون شیر بود. در اوایل دهه 1900شیر توسط فرآیندی به نام الکتریسیته خالص - Electro-pure - مورد تیمار قرار می گرفت و غیر فعال شدن میکروبی در نتیجه حرارت اهمی - مقاومت الکتریکی - رخ می داد. این فرآیند E.Coli, Tubercle bacilli و برخی از باکتریهای مقاوم به فرآیندهای متداول و سنتی حرارتی را غیر فعال می کرد - وگا مرکادو 1996 . - a
پاستوریزاسیون الکتریکی شیر به وسیله پمپ کردن شیر از میان یک مبدل حرارتی - یک مخزن الکتریکی - انجام می شد و یک سطح مبدل حرارتی نیز برای سرد کردن در نظر گرفته می شد. شیر پیش حرارت دیده تا 52 درجه سانتی گراد از میان مخزن حرارت دهی عبور داده شده که حرارت آن تا 71C بالا می رفت، سپس تا 29 درجه سانتی گراد آن را سرد کرده و برای بطری کردن یا فرآیندهای بعدی آماده می کردند. این فرآیند بعد از دهه 1960 در صنایع لبنی به کار گرفته نشد - سایل وهامیلتون . - 1967.
کاربردهای فناوری میدان الکتریکی پالس قوی در صنایع غذایی
کراپ به همراه دانشگاه هامبورگ نتایج اساسی و موفقیت آمیزی در کاربرد PEF برای فرآیند مواد غذایی مایع نظیر آب پرتقال و شیر به دست آوردند - سیتزمن . - 1995فناوری Pure pulse که وابسته به آزمایشگاههای ماکسول در سان دیه گو، کالیفرنیا هستند و تحت انحصار ایالات متحده قرار دارد برای نگه داری مواد غذایی مایع نظیر فرآورده های لبنی، عصاره میوه ها و تخم مرغ های مایع به وسیله تیمار با ولتاژهای بالا به کار می روند - دان و پرلمان . - 1987
توصیه می شود که مواد غذایی مایع که با PEF تیمار می شوند در یک روند افزایشی دما مورد عمل قرار گیرند تا غیر فعال شدن میکروبی و دوام انباری محصول تشدید گردد- فراوری مواد غذایی، با استفاده از میدان الکتریکی پالس قوی میدان الکتریکی پالس قوی برای سیستم های فرآیند مواد غذایی از دامنه حدود 0/5تا40 کیلووات بر سانتی متر با عرض پالس از میلی ثانیه تا میکروثانیه و تعداد پالسی از 1تا100 متفاوت است،دو نوع پالس الکتریکی در صنایع غذایی استفاده می شود که شامل امواج میرای لگاریتمی و امواج مربعی است - فرناندز و همکاران . - 1999
استفاده از امواج مربعی هنگامی مطلوب است که سعی شود جذب انرژی به وسیله غذای تیمار شده کمتر باشد در این حالت این امواج تبدیل به گرما می شوند. سازوکار تشکیل حفره و ناپایدار شدن غشاها به وسیله میدان الکتریکی پالس قوی هنوز به درستی شناخته نشده است. گسترده ترین مدل پذیرفته شده نظریه پاره شدن دی الکتریک است که توسط زیمرمن و همکارانش ارائه شده است.
بر اساس نتایج وقتی نفوذپذیری غشاهای سلولی گیاهی که در اثر میدان الکتریکی پالس قوی افزایش می یابند سینتیک خشک کردن بافتهای گیاهی با کاهش زمان خشک شدن همراه است - جیام کدان و همکاران . - 1999 اغلب غذاهایی که از نظر الکتریکی هادی هستند برای فرآیند با میدان الکتریکی پالس قوی مناسب هستند. اما افزایش هدایت الکتریکی باعث افزایش کلی دما و انرژی ورودی طی تیمار PEF در شرایط ویژه می شوند که ممکن است در بسیاری موارد مطلوب نباشد.
استفاده از میدان الکتریکی پالس قوی در خشک کردن مواد غذایی به دنبال تقاضای مصرف کنندگان برای دریافت غذاهای مشابه تازه و دارای ارزش غذایی بالا و کیفیت ارگانولپتیک برتر تحقیقات امروزه به دنبال استفاده از فناوریهای غیر حرارتی PEF هستند. PEF دور نمای خوبی برای ایجاد نفوذپذیری غشا در زمان کوتاه - طیف میکرو تا میلی ثانیه - از خود نشان داده است که بدون این که ماده غذایی تحت تأثیر قرار گیرد بر روی سرعت انتقال جرم غذایی از میان غشا تأثیر می گذارد.
عمده ترین دامنه کاربرد این تکنیک روی غیر فعال کردن میکروارگانیسم ها متمرکز است. اما کاربردهای مهم دیگر آن در غیر فعال کردن آنزیمها و ایجاد نفوذپذیری غشای سلولهای گیاهی است. در سال 2000قابلیت PEF برای پاستوریزاسیون مواد غذایی مایع مورد مطالعه قرار گرفته است. استفاده از PEF به عنوان یک پیش تیمار در فرآیند مواد غذایی گسترش یافته است. در سال 1968 افزایش 10-12 درصدی در بازده عصاره سیب از پوره تیمار شده با التریسیته گزارش شده است. افزایش بازده در عصاره سیب و هویج بعد از تیمار شدن با PEF در سال 1994 و 1999 گزارش شده است.
در سال 2000 افزایش بازده و کیفیت بهینه عصاره چغندر پیش تیمار شده با PEF گزارش شده است. در سال 2000 و 2002 نیز قابلیت PEF در استخراج عصاره انگور، سیب، کشمش بیدانه سیاه و چغندر قند مورد آزمون قرار گرفته و مشاهدات نشان داده که در تمامی موارد بازده عصاره بهتر بوده است. در سال 1998 افزایش نفوذپذیری بافت سیب زمینی به وسیله تیمار PEF مورد مطالعه قرار گرفته که نشانگر بهبود انتقال مواد در طی خشک کردن بسترسیال بوده است.
در سال 1999 و در سال 2001 انتقال مواد از جمله رطوبت و ماده حل شده در طی انتشار در فرایند خشک کردن اسمزی در سیب و هویج هایی که تحت پیش تیمار PEF قرار گرفته بوده اند تسریع شده که این امر به دلیل تشدید نفوذپذیری غشا بوده است. استفاده از PEF به عنوان یک روش غیر حرارتی قابلیت کاهش ضایعات، کاربرد مداوم، توزیع سریع درون غذاهای هادی الکتریکی، زمان فرآیند کوتاه، نیازمندی انرژی کم، حفظ رنگ غذا و حفظ طعم و ارزش غذایی ماده غذایی را داراست.
با این فواید جذاب PEF، می توان از آن به عنوان پیش تیماری مناسب برای بهبود انتقال مواد در طی خشک کردن و استخراج عصاره از میوه ها و سبزی ها یاد کرد - زانگ و همکاران . - a 1999 در نتیجه فرآیند میدان الکتریکی پالس قوی که به طور مخفف به آن PEF یا HELP می گویند قابلیت یک واحد عملیاتی نوظهور را در فرآیند مواد غذایی، نگه داری و انجام اصلاحات در مواد غذایی داراست. اطلاعات موجود نیز نشان می دهد که حداقل تغییرات در ویژگیهای تغذیه ای و خواص ارگانولپتیک مواد حاصل می گردد و خواسته مصرف کننده را بر آورده می سازد.
فواید PEF به عنوان یک فرآیند غیر حرارتی با ارزش و عاری از ضایعات فرآیند عبارتند از: کاربرد حرارت پایین، قابلیت آن برای نگه داری مواد غذایی و اصلاحات ساختمانی، نیازمندی کم انرژی، زمان کوتاه فرآیند و فواید تأمین کیفیت. فواید این فرآیند برای مصرف کننده عبارتند از: دست یابی به غذاهای فرآیند شده اصیل و محصولات ایمن و مشابه تازه با بالاترین کیفیت حسی و سطح بهینه خواص فیزیوشیمیایی.
