بخشی از مقاله
کاربرد امواج مایکروویو در صنایع غذایی
-1چکیده:
محاسن استفاده از مایکروویو در فرآوری مواد غذایی و بررسی تاثیر امواج بر روی مواد مغذی امروزه زمینه توسعه تکنولوژی مواد غذایی با افزایش روز افزون جمعیت و نیاز به مواد غذایی بیشتر مورد توجه بسیاری از متخصصان، کارشناسان و صاحب نظران مربوطه قرار می گیرد. لذا لزوم استفاده از تکنیک ها و سیستم های مجهز و مدرن و روش هایی جدید فن آوری برای افزایش کمی و کیفی محصولات غذایی هر روز بیش از گذشته احساس می گردد. حرارت دهی یکی از مهم ترین روش هایی مرسوم و متداول در فرآیند مواد غذایی است. این روش نه تنها به دلیل تاثیر مطلوب بر روی کیفیت فرآورده غذایی بلکه به دلیل اثر نگهدارندگی آن بر روی غذا که با از بین بردن آنزیم، غیر فعال نمودن میکرو ارگانیسم ها، حشرات و انگل ها همراه می باشد، مورد توجه فراوان قرار گرفته است. استخراج به کمک مایکروویو یکی از مهم ترین روش ها جهت استخراج ترکیبات با ارزش از مواد گیاهی می باشد. از کاربردهای مایکروویو در صنایع غذایی می توان به آنزیم بری، خشک کردن، پختن، برشته کردن، پاستوریزاسیون و استریلیزاسیون و انجماد زدایی اشاره کرد. حرارت دهی سریع تر با بازده انرژی بیشتر، مزیت اصلی فرآیند مایکروویو در مواد غذایی محسوب می شود. از جمله مزایای مایکروویو: زمان گرم شدن اولیه کمتر؛ حرارت سریع تر، کارایی انرژی بالاتر، فضای کمتر، کنترل دقیق تر فرآیند، حرارت دهی انتخابی و مواد غذایی با کیفیت تغذیه ای بالاتر اشاره کرد. حرارت غیر شکل، کاهش توسعه رنگ و طعم، سطح خیس، کاهش رطوبت فراوان، و بافت سفت از مشکلات غذاهای فرآوری شده با مایکروویو می باشد.
کلمات کلیدی:مایکروویو، حرارت دهی، خشک کردن، امواج رادیویی.
-2مقدمه:
حرارت دهی با امواج مایکروویو محصول جانبی دیشرنت رادار درجنگ جهانی دوم است. دکتر اسپنسر دانشمند زمانی که آمریکایی اتف به طوراتفاقی در مجاورت آنتن رادار سوزشی در پشت دست هایش احساس کرد و بعد از تحقیقات در این زمینه او پی برد که می توان از گرمای ایجاد شده بوسیله این امواج برای حرارت دهی مواد غذایی استفاده کرد. از آن به بعد دهه 1960و اوایل 1970 را روزهای شکونایی مایکروویو صنعتی می دانند. استفاده از انرژی میکروویو برای اولین بار در سال 1986 و به طور همزمان توسط گدبای در سنتز آلی (Gedye et al., 1986) و توسط گانزیلر برای استخراج نمونه های بیولوژیکی و آنالیز ترکیبات آلی (Ganzler ,6891)گزارش شده است. حرارت دهی یکی از مهم ترین روش های متداول در فرآیند مواد غذایی است . از انرژی مایکروویو بر خلاف پرتوهای یونیزه برای حرارت دادن مواد غذایی استفاده می شود. در روش پخت متداول حرارت از منبع حرارتی خارجی به ماده غذایی وارد ولی در پخت با مایکروویو حرارت در داخل خود ماده غذایی تولید می شود. امواج تولید شده یک میدان متناوب مغناطیسی ایجاد می کند و ملکولهای غذا مخصوصاً ملکول های قطبی مثل آب ،پروتئین و چربی ها خودشان را با تغییرات سریع میدان الکتریکی همسو می کنند.آنها حول یک محور نوسان می کنند که حدود 245 میلیون بار در ثانیه است.این نوسانات باعث ایجاد اصطکاک قابل توجهی بین ملکول ها شده و نتیجه آن تولید انرژی است.در نتیجه این کار درون غذا گرم می شود. سهولت استفاده و زمان کم پخت، باعث استفاده زیاد این وسیله در خانه ها و رستوران ها شده است. در واقع اجاق مایکروویو دستگاهی است که با استفاده از امواج الکترومغناطیسی (امواج رادیویی) پخت غذا را انجام می دهد. در اثر برخورد این امواج به ملکول های آب موجود در ماده غذایی حرارت و گرما تولید می شود. این امواج با مکانیسم چرخش دو قطبی و پلاریزه یونی باعث به حرکت در آوردن مولکول های قطبی و یونی مواد غذایی می شوند و در نهایت از طریق اصطکاک حاصل از برخورد این مولکول ها با هم، حرارت لازم برای گرم کردن مواد غذایی فراهم می شود.(
(Datta, 2001
-3بدنه اصلی:
1-3 امواج مایکروویو:
امواج الکترومغناطیسی با فرکانس 3/0 تا300 گیگا هرتز هستند. این امواج به داخل بافت گیاهی نفوذ کرده و با مولکول های قطبی مانند آب واکنش داده و گرما ایجاد می کنند. در واقع مولکولهای قطبی مثل آب این امواج را جذب کرده، موجب ایجاد گرمای زیاد داخلی در ماده گیاهی و در نتیجه تخریب سلولها می گردند .(Kaufmann et al., 2001)
از امواج مایکروویو برای اهداف صنعتی، علمی، طبی و ارتباطات استفاده می شود. این امواج به دلیل دارا بودن فرکانس کم، برخلاف اشعه ایکی و گاما، قادر به شکستن پیوندهای شیمیایی و آسیب رسانی به مولکول های مواد غذایی نیستند. در این روش، مایکروویو به عمق مواد غذایی نفوذ می کند، بنابراین ابعاد مواد غذایی عامل محدود کننده نمی باشد. از روش مایکروویو برای نگهداری مواد غذایی( خشک کردن، بلانچ کردن، پاستوریزاسیون و...) استفاده می شود.(( Heldman & Lund, 2007
2-3 اساس کار در آون های مایکروویو:
مایکروویو به وسیله دستگاه های لامپ خال موسوم به مگنترون و کلیسترون تولید می شود. امواج تولید شده توسط مگنترون یک میدان متناوب مغناطیسی ایجاد می کند و مولکول های غذا مخصوصا مولکولهای قطبی مثل آب، پروتئین ها و چربی خودشان را با تغییرات سریع میدان متناوب الکتریکی همسو می کنند. مگنترون استوانه ای تو است خالی که در میدان مغناطیسی نعلی شکلی دارد. درمرکزاستوانه میله ای کاتدی قراردارد ودیواره استوانه هم به عنوان آند عمل می کند. وقتی استوانه گرم می شود،کاتد الکترون هایی گسیل می کند که این الکترون ها هم به سوی دیواره استوانه هم به عنوان آند عمل می کند. نیروی حاصل از میدان مغناطیسی سبب می شود تا الکترون ها در مسیری دایره ای بچرخند. این حرکت ذرات باردار بسامد مناسب پخت را تولید می کنند. یک هدایت کننده موج، امواج مایکروویو را به سوی محفظه پخت هدایت می کند. و پره های یک بادبزن هم سبب پخش شدن امواج مایکروویو به تمام قسمت های اجاق می شود. عمل پخت دراجاق مایکروویو ناشی از برهمکنش مؤلفه میدان الکتریکی تابش با مولکول های قطبی(عدتاًم آب) موجود درغذا می باشد. همان طور که می دانیم تمام مولکول ها دردمای اتاق می چرخند. اگر بسامد تابش و بسامد حاصل از چرخش مولکولی مساوی باشند، انرژی می تواند از مایکروویو به مولکول قطبی منتقل شود و در نتیجه مولکول می تواند سریعتر بچرخد. اصطکاک ناشی از چرخش سریع مولکول های آب سرانجام سبب گرم شدن مولکول های غذایی احاطه کننده این مولکول ها می شود.
3-3 روشهای حرارت دهی مواد غذایی:
مواد غذایی را میتوان به دو روش مستقیم و غیر مستقیم حرارت داد.
1-3-3 حرارت دهی غیر مستقیم:
غذا در مبدل های حرارتی گرم شده و محصولات احتراق ( بخار، مایعات آلی و الکتریسیته) کاملاً از مواد غذایی جدا هستند.
2-3-3 حرارت دهی به روش مستقیم:
انرژی حرارتی بدون مداخله مبدلهای حرارتی مستقیماً به داخل غذا وارد می شود و محصولات احتراق ( سوخت های مایع یا گازی، مادون قرمز و الکتریسیته مایکروویو) در تماس مستقیم با مواد غذایی می باشند .
