بخشی از مقاله
کاربرد امواج فراصوت در غلات
چکیده:
کاربردهای اولتراسونیک در صنعت غذا رو به افزایش است و از موارد کاربردهای ان می توان در هموژن کردن، از بین بردن میکروارگانیسمها ، تهیه امولسیونها و استخراج اسانسها و رنگدانه ها اشاره نمود. از این تکنیک در صنعت فراوری غلات نیز می توان استفاده کرد. تحقیقات نشان داده اند که می توان از اولتراسوند در تهیه خمیر کیک استفاده نمود و در نتیجه زمان تهیه خمیر کیک، یکنواختی خمیر حاصل و دانه بندی ظریف و یکنواخت و نیز حجم بیشتر را در محصول نهایی ایجاد نمود. همچنین می توان از فراصوت به منظور از بین بردن آنزیمهای مخرب در صنعت نانوایی استفاده کرد. به عنوان مثال گندم های سن زده به دلیل بالا بودن آنزیم پروتئاز در آنها قابلیت نانوایی را ندارند و معمولا به هدر می روند. اما با استفاده از فراصوت می توان باعث تخریب آنزیمهای پروتئاز در گندم های سن زده شد و در نتیجه کاربرد این گندمها را در تهیه نان امکان پذیر کرد. از اولتراسوند می توان در تخریب ترکیبات مضر طبیعی که در فرایند تولید نان اختلال ایجاد می نمایند استفاده نمود. به عنوان مثال برای تخریب گلوتاتیون موجود در جوانه گندم که یک پپتید مزاحم در کاربرد جوانه در صنعت نانوایی است می توان از اولتراسوند استفاده کرد. همچنین از اولتراسوند برای تولید برخی نشاسته های اصلاح شده با کاربردهای جدید در صنعت غذا می توان استفاده کرد. تولید این نوع نشاسته ها که به روش فیزیکی اصلاح شده اند آسان تر و بدون مواد شیمیایی صورت می گیرد و لذا برای کاربردهای غذایی مناسبتر می باشند. از فراصوت می توان در تهیه پوشش ها و فیلمهای خوراکی بر پایه غلات استفاده نمود زیرا این روش می تواند باعث تولید مولکولهای کوچک شود و پراکندگی بهتر آنها در محلول شود و در نتیجه فیلم حاصل یکنواخت تر و مطلوب تر باشد. در مجموع با توجه به قابلیت های این تکنیک و نیز تنوع محصولات صنایع غلات لازم است موفقیت آمیز بودن کاربرد های دیگر این تکنیک در تهیه و تولید سایر محصولات غلات مورد بررسی قرار گیرد.
واژه های کلیدی امواج فراصوت (آلتراسوند) ،گندم سن زده،گلوتاتیون،نشاسته اصلاح شده،فیلم های خوراکی
مقدمه
هدف تمامی صنایع فرایند کننده مواد غذایی تولید کننده فرآورده ای با کیفیت بالا و تا حد الامکان با حداقل هزینه می باشد که این فرآورده در اثر قرار دادن مواد اولیه در معرض یکسری از فرایندها مانند حرارت دادن و خنک کردن و اختلاط و فشار و ... تولید می شود. تنوع در مواد خام و شرایط فرآیند سبب بوجود آوردن فرآورده ای با کیفیت غیر قابل پیش بینی می شود . به همین دلیل بایستی کارخانجات مواد غذایی ویژیگی های مواد اولیه را تعیین کرده و در هر مرحله از فرآیند، ماده ی غذایی و شرایط فرآیند را کنترل نمایند تا ویژیگی های فرآورده های نهایی تا حد امکان مشابه ویژیگی های مطلوب از قبل پیش بینی شده باشد. کاربردهای مختلف اولتراسوند از اوایل قرن بیستم شروع شده است و قرن هاست که انسان با نواختن ضربه بر قطعات و ارزیابی تفاوت صداهای تولید شده توسط آن ها ، کیفیت قطعات را به نوعی می آزماید . علیرغم سابقه طولانی مطالعه و تحقیق در علم صوت ، کاربرد های نوین امواج فراصوتی تنها در اوایل قرن بیستم آغاز گردید . اولین کاربرد فراصوت برای بازرسی مواد به سال 1929 باز می گردد . دو محقق به نام های سوکولوف از روسیه و مالهاوزر از آلمان اولین کسانی بودند که از فراصوت برای بازرسی مواد استفاده کردند . آنها از امواج ممتد برای انجام آزمایشات خود استفاده نمودند. اولین دستگاه عیب یاب فراصوتی که در آن همچون دستگاه مدرن از پالس های فراصوتی استفاده شد در سال 1941 توسط فایرسون به ثبت رسید . این دستگاه که رفلکتوسکوپ نامیده شد بسیاری از محدودیت های سیستم های قبلی را مرتفع نمود . اولین دستگاه فراصوتی صنعتی در سال 1943 براساس دستگاه فایرستون ساخته شد . این دستگاه برای انجام بازرسی فراصوتی به روش تماسی استفاده می گردید . در روش تماسی منبع تولید موج مستقیما برروی قطعه قرار می گیرد. در سال 1948 اولین سیستم آزمون فراصوتی که امکان انجام آزمون را به روش غوطه وری فراهم می نمود .( در روش غوطه وری قطعه در داخل آب قرار می گیرد) توسط اردمن معرفی شد. آزمون فراصوتی در 1941 که جنگ جهانی دوم در جریان بود شاهد پیشرفت های قابل توجهی بود و از دهه 1951 تا کنون نیز بسط و توسعه آن با سرعت و به طور گسترده ای در جریان است. پس از استفاده فراصوت در علم مواد ، متخصصان از فراصوت در علوم مختلف از جمله صنایع غذایی استفاده کردند.پس می توان گفت که کاربردهای اولتراسونیک در رابطه با مواد غذایی از 51 سال پیش شروع شده و در حال حاضر کاربرد زیادی در کنترل عملیات فرآیند غذایی پیدا کرده است . همچنین پیشرفت در زمینه میکروالکتریک سبب شده که بتوان از اولتراسونیک برای اندازه گیری های دقیق و با هزینه نسبتا پایین استفاده کرد . در این روش یک طول موج صوتی با دامنه زیاد در درون ماده مورد آزمایش منتشر می شود و سپس از طریق سنجش تاثیر متقابل بین طول موج و ماده ، اطلاعاتی در مورد خواص ماده بدست می آید.اولتراسونیک مزایای اساسی نسبت به سایر روش های تجزیه ای و تکنیک های مورد استفاده برای کنترل عملیات فرایند مواد غذایی دارد ، زیرا در حالی که بسیاری از این روشها تخریبی و وقت گیر بوده و نیاز به نیروی کار زیاد و آماده کردن مقادیر زیادی نمونه و همچنین وجود سیستم هایی که نور را از خود عبور می دهند دارند ،این روش نیازی به آماده سازی نمونه نداشته ، دقیق و نسبتا ارزان است و می تواند به سرعت کمتر از یک ثانیه به طور غیر تخریبی در طی فرایند مواد غذایی در تعیین ویژیگی ها و کیفیت غذاها حتی مواد غذایی تغلیظ شده و از لحاظ نوری کدر بکار برده شود و بنابراین سبب افزایش راندمان و کاهش هزینه تولید محصول می شود ، همچنین امروزه روشهای فرایند و نگهداری غیر سنتی بدلیل بهبود جنبه های تغذیه ای و حسی ، سادگی استفاده ، عدم نیاز به افزودنی های سنتزی ، مصرف پایین انرژی و ایمنی زیست محیطی به سرعت در حال گسترش می باشند . به علاوه تقاضای مصرف کننده برای غذای تازه تر و طبیعی تر و سالم تر که ایمنی بالاتری را فراهم کند سبب افزایش علاقه به استفاده از روش های غیر حرارتی در فرآوری مواد غذایی شده است. در نتیجه انتظار می رود در آینده اولتراسوند هم به عنوان یک ابزار اصلی تحقیق در تهیه اطلاعاتی راجع به رابطه بین خواص فیزیکوشیمیایی غذاها با ویژیگی های مولکولی ساختمانی آنها و هم به منظور بررسی مداوم و بهتر کیفیت و خواص مواد غذایی در طی تولید و نگهداری به عنوان on – line sensor کاربرد فزاینده ای داشته باشد.در همین راستا استفاده از اولترا سوند در فراوری مواد غذایی به سرعت در حال گسترش است.در این قسمت پژوهشهای پیشین مرتبط با پژوهش حاضر ارایه شده و در انتهای مقدمه اهمیت و هدف انجام پژوهش ارایه میگردند. پیشنهاد می گردد که مقدمه کوتاه و در حد نیاز بوده و حتی الامکان در مقاله به نتایج به دست آمده پرداخته شود. این قسمت قلم 11 B Nazanin و کلمات انگلیسی با قلم Times New Roman با اندازه 9 نوشته میشود.(فاصله مقدمه تا مواد و روش ها،1 خط فاصله با (11 B Nazanin
کاربرد امواج فراصوت در تکنولوژی غلات 3-1 تاثیر امواج فراصوت بر از بین بردن آنزیم ها
روش هایی که برای بهبود و اصلاح خسارت نان حاصل از این گندم پیشنهاد شده است که عمدتا مبنی بر جدا کردن گندم سن زده از گندم سالم است. همچنین ایجاد پیوندهای سولفوره جدید در گندم های آسیب دیده که باعث تثبیت پروتئین ها می شود ، چرا که کاهش خواص عملکردی پروتئین رابطه نزدیکی با پایداری ساختمانی آن دارد. تشکیل پیوند عرضی بین پروتئین های گندم باعث بازیافت قدرت شبکه گلوتنی و متعاقبا بهبود خواص نانوایی گندم های آسیب دیده می شود. استفاده از بهبود دهنده ها نیز یک راه برای حل این مشکل است. همچنین استفاده از صمغ ها برای بهبود خواص پخت گندم های سن زده موثر خواهد بود.راهکار دیگر برای از بین بردن آنزیم پروتئاز حاصله از سن تاثیر امواج فراصوت بر آنزیم می باشد.
3-2 اثر امواج فراصوت بر روی پدیده ژلاتیناسیون نشاسته
اولتراسوند به طور موثر ویسکوزیته محلول نشاسته بعد از ژلاتیناسیون را کاهش می دهد. در غلظت بالای نشاسته % 30-20 ژل توسط اولتراسوند به حالت مایع در می آید. ویسکوزیته محلول نشاسته با غلظت متوسط % 10 – 5 توسط اولتراسوند به مدت 30 دقیقه دو برابر کاهش یافته و به 100 مگا پاسکال می رسد. محلول تیمار شده بعد از سونیکیشن به راحتی توسط خشک کن پاششی به صورت پودر تبدیل می شود.
3-3 اثر امواج فراصوت بر روی تغییرات ویسکوزیته
شکل زیر تغیرات معمولی ویسکوزیته با تیمار اولتراسوند روی سوسپانسیون 5 و % 10 نشاسته ذرت مومی بعد از ژلاتیناسیون را نشان می دهد. مشاهده می شود که کاهش شدیدی در ویسکوزیته محلول وجود دارد . ویسکوزیته کم نشاسته مثلا % 20 – 15 یک مانع برای افت ویسکوزیته است چون ژل محکم تولید شده ممکن است تحت تاثیر اولتراسوند قرار نگیرد.
اولتراسوند پدیده دیپلیمریزاسیون ژل نشاسته را با جدا جدا کردن واحدهای آمیلوپکتین و نشست آمیلوز تسریع می کند.پیوندهای بین مولکول های پلیمر ضعیف شده و در نتیجه ویسکوزیته با تخریب شبکه پلیمر کاهش می یابد. سونیکیشن شدیدا ویسکوزیته محلول را بدون تغییر ساختار شیمیایی زنجیره های پلیمر کاهش می دهد. بین روش های دیپلیمریزاسون با اولتراسوند ، اشعه ایکس ، ماکرویو ،اولتراسوند بهترین روش است پون تغییری در ساختار اول پلی ساکارید بوجود نمی آورد و اثرات مکانیکی با اولتراسوند به طور موثر در ویسکوزیته کم، افزایش می یابد. ولی تغییرات در این ویسکوزیته با حرارت بالا انجام می شود . هر چقدرم شدت اولتراسوند کمتر باشد ویسکوزیته بیشتر کاهش می یابد. وزن مولکولی با افزایش زمان اولتراسوند کاهش می یابد و این کاهش وزن بدلیل افزایش تعداد مولکولهای پلیمر متحرک آزاد از توده به هم پیچیده است.
3-4 اثر امواج فراصوت بر روی میزان پراکندگی و حلالیت
