مقاله کاربرد حرارت دادن اهمی برای نگهداری مواد غذایی

بخشی از مقاله

چکیده:

از بین روشهایی که برای نگهداری مواد غذایی مورد استفاده قرار میگیرند تلاش ها بیشتر به سوی فرایند گرمایی جدید و کاربردهای آن است .هدف این روشها به حداقل رساندن صدمات به کیفیت فراورده و کاهش میزان هر نوع آلودگی میکروبی است تا حدی که مواد غذایی به هیچ وجه سلامتی مصرفکننده را به مخاطره نیاندازند و یا متحمل فساد نگردند. استفاده از گرما به روشهای جدید مانند حرارت دادن اهمی سبب کنترل بهتر گرما و به حداقل رساندن پختگی بیش از حد که در بیشتر فرایندهای گرمایی رخ میدهد, می شود .

حرارت دادن اهمی به عنوان فرایندی تعریف میشود که جریان الکتریکی از مواد غذایی یا دیگر مواد عبور داده میشود و هدف اساسی آن ایجاد گرما می باشد. دما به شکل تولید انرژی داخلی بین مواد ایجاد میشود. برای این روش کاربردهای زیادی تعریف شده است و همچنین برای استفاده از آن باید ملاحظاتی خاص صورت پذیرد که در این مقاله به تفضیل مورد بحث و بررسی قرار میگیرند.

مقدمه:

حرارت دهی اهمی OH به عنوان فرایندی تعریف ی شود که جریان الکتریکی از ماده غذایی عبور داده میشود و هدف اساسی ایجاد گرما در آن است. دما به شکل انرژی داخلی بین مواد تولید میشود. مواد غذایی که دارای آب و یونهای نمک - الکترولیت - هستند میتوانند جریان الکتریسیته را انتقال دهند اما در عین حال از خود مقاومتی در برابر عبور این جریان نشان میدهند که این مقاومت سبب ایجاد حرارت در ماده غذایی مربوطه میشود, میزان این مقاومت تعیین کننده سرعت حرارت دیدن ماده غذایی میباشد.

OH از جمله روشهای الکتریکی شناخته شده ایی است که با حضور الکترودهای در تماس با مواد غذایی و فرکانس معین ایجاد دما مینمایند. برای استفاده از این روش حرارت دادن , ماده غذایی از میان دو صفحه که درمقام دو الکترود عمل میکنند و یک جریان متناوب با فرکانس - zH - 06_06 بین آنها برقرار است به طور مداوم عبور میکند. در اکثر موارد ماده مورد نظر از میان چندین مجموعه الکترود میگذرد که هر یک از آنها درجه حرارت را در حد خاصی افزایش میدهد, سطح الکترودها با لایهای از ماده که از ورود یونهای فلزی به ماده غذایی جلوگیری کند پوشش داده میشود. بعد از حرارت دادن میتوان محصول را در یک سیستم تبادل حرارتی مداوم خنک کرد و سپس به طور اسپتیک داخل ظروف استریل پر نمود. این روش هم در مورد محصول کم اسید و محصولی با اسیدیته بالا قابل استفاده میباشد.

در روش اهمی تماس بین الکترودها و ماده ضروری میباشد در صورتیکه در روشهای دیگر چنین تماسی لازم نیست, به همین علت ماده باید به شکل مایع - و یا همراه با تکههای جامد - بوده تا تماس کامل آن با سیستم برقرار شود و امکان پمپ کردن آن از درون سیستم وجود داشته باشد. در این روش بر خلاف روشهای دیگر حرارتدهی, از نظر نفوذ و ایجاد گرما در عمق ماده غذایی محدودیتی وجود ندارد.

امتیاز اساسی OH قابلیت دما دادن سریع و یک دست مواد به خصوص محصولات دارای ویژگیهای خاص است و در مقایسه با دما دادن معمولی دارای آسیب رسانی کمتری است. کاربردهای زیادی برای استفاده از OH تعریف شده است از جمله: بلانچینگ, خشک کردن, تخمیر, استخراج, پاستوریزاسیون, استریلزاسیون, تهیه مواد غذایی که برای ماموریتهای طولانی مدت فضایی و عملیات نظامی مورد استفاده قرار میگیرند.

بحث و بررسی:

فرآوری مواد غذایی هدایت الکتریکی و عوامل بحرانی:

- gnima z cimhO - OH قادر است تحت شرایط خاص مواد غذایی که شامل ذرات و مایعات ویسکوز میباشد را بسیار سریع و به میزان قابل ملاحظه ای گرم کند. - ظرف مدت چند ثانیه تا چند دقیقه - در نتیجه میتوان گفت این تکنیک امکان استفاده از فرآیندهای zHTH و TzH را بر روی مواد غذایی مایع و جامد با حفظ کیفیت و افزودن ارزش محصول فراهم می سازد. از آنجائیکه گرمایش القائی اساسا فرآیند حرارتی است دما و زمان به عنوان اصلیترین عوامل بحرانی آن به شمار میآیند اما به مانند فرآیند حرارتی معمولی مساله کلیدی حرارتدهی اهمی منطقه حداقل دما یا - نقطه سرد - می باشد.

بنابراین دو عامل بحرانی دما و زمان در منطقه سرد به عنوان اساسیترین عامل به شمار میروند. از دیگر عاملها میتوان سیستم مداوم حرارت, پارامترهای بحرانی موثر بر حرارتدهی شامل هدایت الکتریکی فازهای مختلف موادغذایی و طراحی دستگاه را نام برد.

استفاده از سیستمهای حرارتی معمولی در مورد مایعات خالص چندان مشکلاتی ندارند اما هنگامی که درون مایع تکههایی از مواد جامد وجود داشته باشد مسائلی که به صورت کم حرارت دیدن یا حرارت اضافی دیدن به خصوص در مورد اغذیه کم اسید میباشد مطرح میگردد. این موضوع به شکل عاملی بازدارنده در راه توسعه فرآیند حرارتی درآمده است اما خوشبختانه حرارت دهی اهمی میتواند برخی مسائل و محدودیتهای موجود در این رابطه را برطرف کند.

زمان:

برای نفوذ دما به مرکز مواد غذایی باید زمان به اندازه کافی باشد زیرا دما از مواد جامد آهستهتر از مواد مایع منتقل میگردد. البته در حرارتدهی اهمی ذرات میتوانند بر حسب فرمولاسیون محتویات یونی محیط مایع طوری قرار گیرند که سریعتر از مایعات حرارت ببینند و با ایجاد یک مرحله ویژه سطح قابل اطمینانی از هدایت الکتریکی را ایجاد نمایند.عملیات سریع و در مدت کوتاهی انجام میشود

دما:

دما یکی از اساسیترین عوامل بحرانی فرایند گرمایش اهمی است و مانند فرایندهای گرمایی معمولی, مورد کلیدی تعیین منطقه T - دارای حداقل دما - می باشد. اساسا میتوان گفت فقط یک عامل بحرانی وجود دارد و ان دما زمان در سردترین نقطه است. و این عامل بحرانی به طور قابل ملاحظه ای تحت تاثیر عوامل دیگری وجود دارد. مدیریت مناسب و هدایت الکتریکی صحیح, برای اعمال OH موفق, ضروری میباشد.

میزان حرارت در یک ماده غذایی به:

- 1 رسانایی الکتریکی فازهای سیستم   - 2 حجم نسبی فازهای موجود در سیستم غذایی   بستگی دارد.

ذرات جامد با رسانایی کمتر, اگر در حجم و غلظت کمتری نسبت به بخش مایع که رسانایی بیشتری دارد قرار گیرند دیرتر از بخش مایع حرارت میبینند. البته در شرایطی دیگر - در حرارتدهی اهمی - در جایی که غلظت ذرات جامد بالاتر باشد همان ذرات با رسانایی پائینتر ممکن است سریعتر از بخش مایع حرارت ببیند. بنابراین در OH موضوع اینکه کدام بخش برای حرارت دیدن پیشرو و عقب مانده باشد به مقاومت ذرات و مقاومت کلی بستگی دارد. میتوان اینگونه تفسیر کرد که به دلیل افزایش غلظت ذرات مسیر جریان الکتریکی از میان بخش مایع پر پیچ و خمدارتر میشود و به دلیل تماس بیشتر درصد بیشتری از جریان الکتریکی وارد ذرات میشود این اتفاق منجر به تولید میزان انرژی بالاتری در داخل ذرات و در نتیجه نسبت بیشتر ذرات منجر به سرعت نسبی گرمایش شود.

در میان عوامل اصلی تغییرات رسانایی الکتریکی میتوان به بیثباتی غشاء سلولی به عنوان مسول اصلی تاثیر در کاهش مقاومت سیستم اشاره کرد. این بیثباتی ممکن است تحت تاثیر عواملی چون پارگی سلولی, الکتروپوریشن سلول, انقباض بافت, تغییرفاز, دهیدراسیون, ژلاتینه شدن نشاسته, غلظت نمک, رطوبت,Hz و همچنین حضور چربی یا مواد دیگر بوجود آید.

بر اساس یافتهها یکی از عوامل تاثیر گذار روی دما میتواند محتویات چربی باشد اگر گلبول چربی در بین ناحیه با هدایت الکتریکی بالا وجود داشته باشد میتوان جریان توسط گلبول چربی برگشت داده شود و دما به دلیل فقدان هدایت الکتریکی آهستهتر انتقال یابد. در چنین شرایطی پاتوژنهایی که میتوانند به صورت بالقوه در چربی وجود داشته باشند ممکن است مقدار کمتر از حد کشندگی یا غیرفعال شدن دما ببیند. البته اعمال حرارت کافی میتواند این حالت بدترین شرایط را از بین ببرد با توجه به این وضعیت بدترین شرایط برای هدایت الکتریکی ذرات باید محاسبه و دماهای آن به عنوان دمای بحرانی تعیین گردد.

ترکیبات موجود در ساختار مواد غذایی:

گزارش شده است که محلول نمک رسانایی سبزیجات را افزایش میدهد در حالیکه شستن یونها از بافت سبزیجات در طول غوطهوری در آب رسانایی را کاهش میدهد. به همین دلیل پژوهشگران رسانایی سبزیجات را در طول آنزیم بری مورد بررسی قرار دادند و متوجه شدند که تخریب دیوارههای سلول محتویات سیتوپلاسم را آزاد میکند در نتیجه میزان رسانایی تغییر پیدا میکند.

بعدها دانشمندان نفوذ محلول نمک را برای افزایش رسانایی بافت سبزیجات تایید و توصیه کردند. افزایش محتویات الکترولیتی در داخل مواد غذایی, برای افزایش هدایت الکتریکی را میتوان با تزریق نمک توسط خیساندن یا آنزیم بری مواد جامد در محلول نمک انجام داد. این کار ممکن است به عنوان یک پیشتصفیه یا پیشفرآوری برای OH در مورد غذاهای دارای ذرات ریز, برای بدست آوردن حرارتی یکنواخت استفاده شود. اگر این پیش فرآوری ترکیبات و خصوصیات دیگر مواد غذایی را تا حد زیادی تحت تاثیر قرار ندهد میتواند مفید باشد. اگر چه دمای پائین در روش خیساندن دارای ضرر زمان بر بودن میباشد.

اصلاح هدایت الکتریکی غذاهای جامد بوسیله پیش فرآوری آنزیم بری توسط عدهای از محققین مورد مطالعه قرارگرفت. در این تحقیق ترکیبات جامد خوراک مرغ - مرغ، کرفس، جوانه لوبیا، قارچ - در یک سس سویا, با رسانایی بالا در دمای 100 درجه برای زمانهای مختلفی مورد آنزیم بری قرار گرفتند تا هدایت الکتریکی سس غذا را تنظیم کنند. تغییرات در رسانایی الکتریکی مرغ و سبزیجات اینگونه تعیین شد که همان طور بافت گیاهی گرم میشود ، ساختارش تغییر میکند مانند شکسته شدن دیواره سلولی، آسیب بافت ، افزایش رطوبت و نرم شدگی که بر روی هدایت الکتریکی تاثیر میگذارند، بنابراین حرارت موجب افزایش رطوبت و افزایش تحرک یونی می شود که هدایت و رسانایی الکتریکی را در سبزیجات افزایش میدهد.