بخشی از مقاله
چکیده
امروزه بسیاری از محصولات غذایی بصورت فرآوری شده در بازار عرضه در اختیار مشتری قرار می گیرد. هدف اصلی از فرآوری مواد غذایی به شکل حرارتی معمول اطمینان حا صل کردن از لحاظ ایمنی میکروبیولوژی و همچنین افزایش عمر مفید مواد غذایی از طریق تخریب آنزیم ها و سموم و غیره می باشد. با وجود مطمئن و موثر بودن فناوری های سنتی از نقطه نظر میکروبی، این روش ها سبب تغییر در خواص حسی و گاها تخریب خواص تغذیه ایی مواد غذایی می شوند. با پیشرفت های روز افزون صنعت در قرن 21، تقاضا برای روش های جدید فرآوری غذا نیز روبه افزایش است.
در این میان گرمایش اهمی با داشتن بازده بالا و قابلیت کنترل آ سان فرآیند در حین فرآوری یکی از روش های جایگزین پدیدار شده در 15 سال اخیرمی با شد. روش گرمایش اهمی یکی از چندین رو شی ا ست که از الکترومغناطیس بهره می برد که تا حدودی شبیه به حرارت دهی با مایکروویو است. در این روش مواد غذایی مایع و جامد بطور همزمان با عبور جریان الکتریکی گرم می شوند. برتری روش گرمایش اهمی ن سبت به روش مایکروویو پخش یکنواخت حرارت است.
در روش گرمایش اهمی نبود سطوح داغ جهت انتقال حرارت نه تنها یک مزیت مح سوب می شود بلکه با اجتناب از تخریب ترکیبات ح ساس حا صل از گرمای بیش از حد، کاهش ر سوب ماده غذایی بر سطوح را هم در طول فرآیند به همراه دارد. در این مقاله تلاش شده ا ست تا با مروری بر پژوهش های انجام شده در کاربرد گرمایش اهمی در فرآوری مح صولات غذایی مختلف، جایگاه این فناوری در صنایع غذایی و مزایای آن شرح داده شود.
مقدمه
یک قرن پیش، ب سیاری از مح صولات ک شاورزی ب صورت فرآوری ن شده در د سترس م صرف کننده جهت استفاده خانگی قرار می-گرفت در حالیکه امروزه بسیاری از محصولات غذایی بصورت فرآوری شده در بازار عر ضه در اختیار م شتری قرار می گیرد .[1] حفظ صفات ح سی از قبیل طعم، بافت و ظاهر مح صول و همچنین جلوگیری از تخریب برخی خواص تغذیه ای مواد غذایی در فرآوری به روش های حرارتی متداول دشوار است. در روش های حرارتی متداول مواد غذایی، به منبع خارجی تولید انرژی حرارتی نیاز است که این انرژی از طریق هدایت، جابجایی و تابش به مواد غذایی منتقل می گردد.
گرمایش محصولات حاوی ذرات بزرگ با روش های حرارتی متداول، نیاز به حرارت دهی زیادی دارد که این امر ممکن ا ست موجب تخریب بخش بیرونی ذرات شود. بنابراین نیاز به فناوری جدید که در عین انجام سریع و حرارت دهی یکنواخت، مرگ میکروبی ماده غذایی را بدون تغییر یا کاهش کیفیت مواد غذایی به دنبال دا شته با شد، احساس می شود.
در فرآیند فرآوری و تولید محصولات غذایی، انرژی گرمایی برای افزایش دمای مواد - فرآیند گرمایش - در فرآیندهای گرمایشی، اغلب بطور مستقیم توسط بخار آب، آب گرم و یا گرم کردن مستقیم مواد غذایی تامین می گردد
کارایی یک سیستم گرمایش از طریق هزینه های مرتبط با سیستم گرمایش به ازای هر واحد از مح صول تولیدی تعیین می شود. یک سی ستم کارآمد، مح صول را با کمترین هزینه باکیفیت مورد نظر تولید می کنند. سیستمهای با صرفه یک محصول را با حداقل نهاده انرژی در فرآیند گرمایش تولید می کنند
یکی از روشهای جایگزین عالی برای گرمادهی، روش گرمایش اهمی است. این تکنیک امیدها و نوید بسیار زیادی را در صنایع غذایی در چند دهه گذشته نشان داده است، زیرا تغییر توجهات از عملیات گرمایی بسته1 به سمت فرآوری مواد غذایی در درجه حرارت بالای مداوم2 و زمان کوتاه تر افزایش یافته است
گرمایش اهمی یکی از تکنیک های فرآوری مواد غذایی می باشد که در 20 سال اخیر رشد زیادی داشته، این تکنیک به عنوان گرمایش ژول بر پایه مقامت مواد غذایی در برابر مسیر جریان الکتریکی پدیدار شده است. گرمایش اهمی می تواند به عنوان جایگزینی برای روش گرمادهی متداول در نظر گرفته شود زیرا همانند روش گرمادهی متداول هر دو فاز را به وسیله گرمای داخلی تولید شده از طریق انرژی الکتریکی گرم می کند .[3] در این مقاله مروری بر ا صول، فاکتورهای موثر بر گرمایش اهمی، کاربردهای آن در صنایع مختلف غذایی و مزایای این روش در صنایع غذایی مختلف انجام شد.
اصول گرمایش اهمی:
یک واحد گرمایش اهمی یک دستگاه گرمادهی الکتریکی است که از مقاومت الکتریکی خود مایع برای تولید حرارت استفاده می کند.[2] گرمایش اهمی - گرمایش ژول، گرمایش الکتریکی و یا گرمایش هدایت الکتریکی - ، به عنوان فرآیندی تعریف می شود که طی آن جریان الکتریکی - جریان متناوب - از مواد عبور می کند که هدف اولیه این عبور گرم کردن آن ها است .[4] روش گرمایش اهمی یکی از چندین روش مبتنی بر الکترومغناطیس، از قبیل دی الکتریک خازنی، دی الکتریک تاب شی و گرمایش مغناطی سی القایی و تاب شی است
فاکتورهای موثر بر گرمایش اهمی:
گرمایش اهمی یک فرآیند حرارتی است. بنابراین قدرت میدان الکتریکی، زمان اقامت3 ، و رسانایی الکتریکی محصول غذایی عوامل مهم و تاثیرگذار بر گرمایش اهمی هستند، که به میزان زیادی تولید حرارت و کارایی روش گرمایش اهمی را تحت تاثیر قرار می دهند
پارامترهای مورد استفاده در طول گرمایش اهمی عبارتند از فرکانس جریان متناوب 50 - یا 60 هرتز - ، میزان ولتاژ اعمال شده و درجه حرارتی که نمونه تحت آن قرار می گیرد. خا صیت مهم و اولیه موثر در گرمایش اهمی هدایت الکتریکی ماده غذایی ا ست .[5] تاخی ستو - 2007 - مدل تحلیلی بر ا ساس تجزیه و تحلیل بی بعد متغیرهای مهم مانند خواص فیزیکی مواد غذایی را پی شنهاد نمود. بطور کلی ب سیاری از مواد غذایی می تواند هردو خاصیت الکتریکی دی الکتریک و یونی را از خود نشان دهند.
مکانیزم انتقال حرارت و اثر بخشی فرآیند را می توان با نسبت بین خواص انتقال حرارت و هدایت الکتریکی یک محصول تعیین کرد. این اطلاعات مفید دانشمندان را دراصلاح و بهبود پروتکل اجرایی، افزایش کیفیت و ایمنی غذاهای فرآوری شده با این تکنولوژی کمک می کند .[6] مهم ترین خا صیت موثر در نرخ حرارت دهی در فرآیند گرمایش اهمی هدایت الکتریکی ماده غذایی است که تحت تاثیر خواص شیمیایی ماده غذایی، ساختار آن و درجه حرارت در طول فرآیند ا ست. هدایت الکتریکی مواد واب سته به پارامترهای همچون قدرت یونی، آب آزاد و ریز ساختار مواد است
حضور مواد یونی از قبیل مواد آلی و نمک هدایت الکتریکی را افزایش و ترکیبات غیرقطبی مانند چربی ها آن را کاهش می دهد.[9] هدایت الکتریکی به درجه حرارت، فروپا شی یونی، و ریز ساختار ماده غذایی تحت فرآیند گرمایش اهمی ب ستگی دارد
نرخ تولید حرارت بد ست آمده در طول گرمایش اهمی متناسب با هدایت الکتریکی در یک گرادیان ولتاژ ثابت است. بازده سیستم گرمایش اهمی به هدایت الکتریکی ذاتی مواد غذایی که تحت فرآوری با این روش قرار می گیرد وابستگی دارد
همچنین وی سکوزیته سیال گرمایش اهمی را تحت تاثیر قرار می دهد بطوریکه مایعات با وی سکوزیته بالا سریعتر از مایعات با ویسکوزیته پایین گرم می شوند .[12] از میان عوامل اساسی که باعث تغییر هدایت الکتریکی مواد غذایی طی فرآیند گرمایش اهمی می شوند، عدم ثبات غ شای سلولی به عنوان مهمترین عامل موثر برای کاهش مقاومت سی ستم ذکر شده ا ست [13]، اما این تغییر هدایت الکتریکی همچنین تحت تاثیر پارگی سلول، ایجاد منفذ در سلول، انقباض بافتی، تغییر فاز، دهیدراته شدن، ژلاتینه شدن نشاسته، تجمع و تحرک نمک، تحرک رطوبت، میزان pH و حضور چربی یا سایر مواد نارسانا، قرار می گیرد
