تحقیق در مورد نگرشی کلی بر تکنولوژی تولید آب میو ه

بخشی از مقاله

نگرشي كلي بر تكنولوژي توليد آب ميوه 

اطلاعات عمومي
آب ميوه ها و نوشابه هاي حاصل از آن از نظر اجراء يا عدم اجراي فرآيند شفاف سازي به دو نوع زلال(شفاف شده)، كدر(پالپ دار) و از نظر ميزان ميوه طبيعي محتوي (آب ميوه و يا پالپ)به سه گروه، آب ميوه، نكتار ميوه و شربت ميوه تقسيم مي گردد. ميزان ميوه طبيعي محتوي در گروه آب ميوه هاي 100%، در گروه نكتار بسته به نوع ميوه بين 50-25% و در گروه شربت ميوه بين 30-6% متغير مي باشد.

فاكتورهايي كه براي طبقه بندي و تعريف بكارگرفته مي شود، متفاوت بوده و اين تفاوت تا به امروز به وضوح مشخص نشده است. بدين سبب به نوشابه هاي شفاف، آب ميوه و به نوشابه هاي كدر، نكتار گفته مي شود. ولي، هر گروه از نوشابه ها به صورت شفاف و كدر مي تواند وجود داشته باشد.
معلوم است كه بعضي ميوه ها(سيب، انگور و آلبالو) ـ بسته به ويژگي طبيعي ميوه عادات مصرفـ به صورت شفاف و بعضي ديگر (هلو، زردآلو و پرتقال) به صورت كدر (كلوئيدي) مورد فرآيند قرار مي گيرند. علي رغم كدر بودن، از آب پرتقال آب ميوه، نكتار و شربت ميوه نيز تهيه مي گردد. به صرف كدر بودن اطلاق كلمه نكتار در مورد تمامي آنها صحيح نبوده و سبب اشتباه مي گردد. همچنين با وجود شفاف بودن از آلبالو، علاوه بر آب ميوه، نكتار و شربت ميوه نيز تهيه مي گردد. بنابراين اطلاق كلمه آب ميوه به صرف شفاف بودن آنها در مورد تمامي شان درست نبوده و باز هم سبب اشتباه مي گردد.

تفاوت بين آب ميوه هاي شفاف و نوشابه هاي حاصل از آن با ساير نوشابه ها، اجراي عمل پرس كردن و فرآيند شفاف سازي مي باشد. پس از عمل شفاف سازي، آب ميوه معمولاً تغليظ مي گردد. هنگام رقيق كردن كنسانتره براي رسيدن به بريكس اوليه، با توجه به ميزان آب اضافه شده، آب ميوه، نكتار و يا شربت ميوه بدست مي آيد. در مورد نكتار و شربت ميوه اكثراً شكر و اسيد اضافه مي گردد. شفاف سازي يكي از فرآيندهايي است كه به وفور در تكنولوژي آب ميوه اجراء مي گردد. درجة شفافيت و پايداري را بطور مستقيم تحت تأثير قرار مي دهد. بنابراين، بحث مختصر در مورد فرآيندهاي ديگر مفيد خواهد بود(81،52،9) از نظر تكنيك فرآيند اين موارد بايد در دو مبحث جداگانه تهيه كنسانتره از ميوه ها و آماده نمودن آب ميوه از كنسانتره بررسي گردد.
تكنيك توليد كنسانتره شفاف از ميوه (شكل 1-2)

ماده خام:
آلبالو، سيب، انگور و انار مواد خام اصلي براي توليد كنسانتره شفاف را تشكيل مي دهند. گلابي و به ، هم بصورت كنسانتره شفاف، هم كدر مورد فرآيند قرار مي گيرند. كيفيت واريته، ميزان رسيدگي، كم بودن عيوب (ناري، پوسيده و غيره) از جمله ويژگيهايي است كه بايد در انتخاب ماده خام در مدنظر قرارگيرد.
شستشو:
به منظور جداكردن خاك، شن، گرد و غبار، برگ ، آشغال و غيره كه توسط ميوه حمل مي گردند و نيز به منظور دور نمودن بقاياي حشره كش هاي موود بر روي ميوه ها انجام مي گيرد. علاوه بر اين، با انجام اين عمل بار ميكروبي ميوه ها نيز تا حد معيني كاهش مي يابد.

عمل شستشو در يك سيستم متشكل از شناورسازي، ته نشين سازي، تكان دادن و حل نمودن انجام مي گيرد. رايج ترين سيستم مورد استفاده در شستشوي ميوه ها، از يك حوضچه و يك بالابر شيب دار تشكيل مي گردد. ميوه ها در حوضچه توسط هوايي كه به داخل آب تزريق مي گردد، تكان داده شده و شسته مي شوند. مواد خارجي سبك در قسمت فوقاني حوضچه جمع و بوسيله سرريزكردن آب جدا مي گردند. مواد خارجي سنگين در قسمت تحتاني حوضچه زير صفحه مشبك

جمع مي كردند. ميوه هايي كه بوسيله بالابر از حوضچه ها خارج مي شوند، بوسيله دوش آب، آبكش مي گردند. اين عمل، بعد از عمل جداسازي نيز انجام گرفته و يا تكرار مي گردد. كفايت عمل شستشو، به وسيله تعيين خاكستر نامحلول در اسيد كلريدريك رقيق(10%) در آب ميوه و يا كنسانيزه كنترل مي گردد كه اين انديس شامل تركيبات سيليس دار نمي باشد.
جداسازي:
ميوه هايي كه در توليد آب ميوه مورد استفاده قرار مي گيرند بايد قابل خوردن باشند از سوي ديگر، تركيب ميوه ها با توجه به درجه رسيدگي آنها، متفاوت بوده كه روي ويژگيهاي آب ميوه مانند رنگ و طعم تأثير مي گذارد. بدين جهت، جداكردن ميوه هاي پوسيده، له شده و غيره از ماده خام عملي است كه بايد قبل از همه فرآيندهاي ديگر انجام پذيرد.

بويژه در مويه هاي پوسيده، احتمال تشكيل مايكوتوكسين، مخصوصاً پاتولين وجود دارد(31). در تحقيقي كه در اين زمينه به عمل آمده، در 3/6% از سيب هاي پوسيده پاتولين وجود داشته كه مقدار آن در 83% آنها بين ppb 15-10 ودر 7% آنها بين ppb 100-51 بوده است. همچنين، نمونه هاي حاوي بيش از ppb 100 پاتولين 10% بوده است (96). حداكثر مقدار پاتولين در ماده غذايي نبايد از ppb50 تجاوز نمايد. مقاومت پاتوليد در برابر حرارت در pH بين 5/6-0/3 افزايش مي يابد. با حرارت دادن آب سيب در 90 درجه سانتيگراد به مدت 5 و 20 دقيقه بترتيب 24% و 47% آن كاهش مي يابد.
ولي، بايد توجه داشت كه با اجراي عمليات حرارتي، نمي توان پاتولين موجود در آب
ميوه ها را كاملاً از بين برد.(95).

جدول 1-2 تأثير عمليات حرارتي بر روي كاهش مقدار پاتولين در آب سيب(85)
درجه حرارت مدت زمان (دقيقه) كاهش (درصد)
72 5 15
72 20 25
90 5 24
90 20 47
جداسازي توسط كارگراني كه در دو طرف ميز سورتينگ وجود دارند انجام مي گيرد. به منظور تشخيص ميوه هاي معيوب، اين عمل اكثراً بعد از شستشو انجام مي گيرد.

دم گيري:
در مورد آلبالو و انگور اجرا مي گردد. دستگاه دم گيري آلبالو، از تعداد زيادي غلطك كائوچويي كه در جهت مخالف هم حركت نموده و فاصله آنها قابل تنظيم مي باشد، تشكيل شده است. سيستمي كه غلطك ها بوجود مي آورند شيب دار بوده و هنگام حركت ميوه ها در قسمت رويه غلطك ها دم آنها در ميان غلطك ها گيركرده و جدا مي گردد.
دستگاه جداسازي ساقه انگور، از يك غربال استوانه أي شكل كه قطر سوراخهاي آن از قطر حبه هاي انگور بزرگتر مي باشد و يك غلطك كه داراي دندانه هاي فنري بوده و در محور غربال و استوانه مي چرخد تشكيل شده است. ساقه هاي جدا شده از طرف ديگر استوانه بيرون ريخته شده و خود ميوه از قسمت غربال استوانه پايين مي افتد.

خردكردن:
قبل از پرس كردن بايد بافت ميوه متلاشي شده و ديواره سلول تا حدي تجزيه گردد. بدين منظور، آلبالو و انگور از ميان دو غلطك كه در جهت مخالف هم چرخيده و فاصله آنها قابل تنظيم مي باشد عبور داده مي شود. در آلبالو شكستن بيش از حد هسته ها سبب نفوذ آميگدالين موجود در هسته به آب ميوه مي گردد. در اثر تجزيه، اين گلوزيد، همراه بنزآلدئيد (آروماي مخصوص بادام) اسيد ئيدرو سيانيك بوجود مي آيد. بدين جهت اين موضوع بايد با دقت بيشتري مورد توجه قرار گيرد. (23 و 17)
سيب، گلابي و به در آسياب ميوه خرد مي گردند. به ميوه خرد شده «مش» گفته مي شود.

گرم كردن مش:
به محض متلاشي شدن بافت، قهوه أي شدن رنگ ميوه شروع مي گردد. اين پديده كه قهوه اي شدن آنزيمي ناميده مي شود توسط آنزيمهاي ارتو – دي فنل اكسيداز و پارادي فنل اكسيداز، كه به طور طبيعي در ميوه وجود دارد كاتاليز مي گردد. تركيباتي كه به عنوان سوبسترا، در واكنش شركت مي كنند اكثراً داراي بافت ارتو دي ئيدروكسي فنوليك مي باشند. مهمترين آنها، بسته به ميزان اكسيداسيو ن عبارتند از: اسيد كلروژنيك، كاتشل، كورستين، پيروگالوال، اسيد كافئيك دي هيدروكسي فنيل آلانين، پاراكروزول، تيروزين، روتنن و اسيد پاراكوماريك در نيتجه اين واكنش به ترتيب ارتو كينون، تري هيدروكسي بنزين، هيدروكينون و ملانين، بوجود مي آيد

.
يكي از روشهاي اساسي جلوگيري از اين تغييرات نامطلوب، غير فعال كردن حرارتي آنزيم ها مي باشد بدين منظور مش آلبالو و انگور در درجه حرارت 90-85 درجه سانتيگراد به مدت 3-2 دقيقه حرارت داده مي شوند. به طور متداول براي اين منظور از مبدل هاي حرارتي لوله اي دو جداره استفاده مي گردد. در اين سيستم براي گرم كردن آب ميوه از بخار و براي سردكردن تا دماي 50درجه سانتيگراد با هدف فرمانتاسيون مش(آنزيم زني) از آب سرد استفاده مي شود.
در مورد سيب، گلابي و غيره عموماً گرم كردن مش انجام نمي گيرد.

فرمانتاسيون مش:
فرمانتاسيون مش در حقيق عمل آنزيم زني مي باشد. بيدن منظور، آنزيم هاي مورد استفاده علاوه بر فعاليت پكتوليتيك، داراي فعاليت سلولوتيك، همي سلولوتيك و پروتوليتيك نيز مي باشند (64و40). بدين ترتيب، متلاشي شدن ديواره سلول هنگام پرس كردن آسان گشته و راندمان پرس افزايش مي يابد. مقدار آنزيم مورد نياز بسته به ميزان فعاليت آن، به ازاي هر تن مش در مورد آنزيم هاي جامد 20-10 گرم و در مورد آنزيم هاي مايع 200 –100 ميلي ليتر مي باشد. درجه حرارت مناسب براي اين فرآيند بين 50-45 درجه سانتيگراد و زمان تأثير آن بسته به مقدار آنزيم مصرفي بين 2-1 ساعت مي باشد مقدار بهينه آنزيم مورد نياز به وسيله«تست چكانيدن» تعيين مي گردد.
اجراي فرمانتاسيون مش در مورد سيب نيز، يكي از موارد جديد است كه در اين زمينه به عمل آمده و با فرمانتاسيون مش آلبالو و انگور متفاوت مي باشد. براي اين منظور دو روش معمول است. در روش اول، هنگام خردكردن ميوه در خردكن آنزيم مايع اضافه گرديده و پارامترهاي درجه حرارت و زمان به ترتيب 25-15 و 60-30دقيقه مي باشد. در طي اين مدت عمل به همزدن انجام نگرفته و در پايان مدت زمان قيد شده، مش پرس مي گردد. در روش دوم، ابتدا در پرس تسمه أي 60-50% آب ميوه موجود در مش استخراج گرديده و سپس، مش باقيمانده در پرس در يك تانك با استفاده از آب گرم رقيق گرديده و آنزيم اضافه مي شود در اين روش نيز عمل همزدن انجام نگرفته و مدت زمان مورد نياز 60-30 دقيقه مي باشد. در آزمايشي كه با استفاده از فرمانتاسيون مش به عمل آمده

است ، افزايش راندمان ما بين 8 ـ 7 % بوده است .

پرس كردن :
متداول ترين روش براي استخراج آب ميوه از مش ، پرس كردن مي باشد . ديفيوزيون (63،62،59) و آبگونه سازي كل (50،14،13) روشهاي ديگري هستند كه بايد در اين زمينه مورد مطالعه قرار گيرند .
به منظور استخراج آب ميوه از مش ، انواع مختلف پرس مورد استفاده قرار مي گيرد كه بر حسب طرز كارشان به دو گروه مداوم و غير مداوم تقسيم مي گردند. معروفترين پرس هاي غير مداوم عبارتند از : پرس هاي سبدي عمودي ، پرس هاي بادي ، پرس هاي مكانيكي ، پرس هاي هيدروليكي ، پرس هاي سبدي افي ، پرس هاي بسته اي و معروفترين پرس هاي مداوم عبارتند از پرس هاي تسمه اي و پيچي .
بسته به نوع پرس ، تركيب آب ميوه و راندمان آن متفاوت مي باشد. راندمان آب ميوه در پرس هاي بسته أي در مورد سيب ، انگور و آلبالو به ترتيب 83 ـ 65% ، 85ـ 70% و 75 ـ 65% تغيير مي كند .
آروماگيري :
عمل آروماگيري در مورد آب ميوه هايي كه مي خواهيم آنها را تغليظ نماييم بايستي قبل از عمل تغليظ انجام گيرد اين عمل يا قبل از شفاف سازي يا قبل از عمل تغليظ انجام مي شود انجام آروماگيري قبل از شفاف سازي به دليل آروماي طبيعي تر و بيشتر ، مطلوبتر مي باشد . اين عمل در سيستمي بنام « آروماگير» انجام مي گيرد كه از بخش هاي اواپراتور ، تجزيه جزء به جزء و سردكن تشكيل شده است . از 250 ـ 150 ليتر آب ميوه حدود 1 ليتر (6/0 ـ 4/0 % ) كنسانتره آروما بدست مي آيد . اين آروما در موقع رقيق كردن كنسانتره به منظور تهيه مجدد آب ميوه مجدداً به آن اضافه مي گردد.
شفاف سازي
دماي آب ميوه خروجي از آروماگيرC ْ92 ـ 90 مي باشد كه توسط مبدل حرارتي به
C ْ47 ـ 45 رسيده و به تانك هاي شفاف سازي منتقل مي گردد. ابتدا به روش آنزيمي ، پكتين و در صورت وجود نشاسته تجزيه مي شود . سپس ، با افزودن مواد كمكي (بنتونيت ، ژلاتين و سيليكاسل) در همان دما و يا دماي C ْ25 ـ 20 فلوكاسيون (لخته) ايجاد مي گردد. براي جدا كردن لخته متشكله يا آب ميوه مدتي در داخل تانك نگهداشته مي شود تا لخته رسوب نمايد و يا با اجراي عمل فلوتاسيون (شناور سازي) از آب ميوه جدا مي گردد.

فيلتراسيون
بعد از جدا كردن رسوب ، عمل صاف كردن انجام مي گيرد . براي صاف كردن آب ميوه از صافي هاي صفحه أي و يا پوششي استفاده مي شود . در سالهاي اخير ، اجراي فيلتراسيون خلاء نيز رايج شده است . در مورد آبن انگور بعد از فيلتراسيون عمل تارتارات گيري نيز بايد انجام گيرد .
كنسانتره كردن (تغليظ كردن)
آب ميوه شفاف اكثراً تغليظ گرديده و نگهداري مي شود . بدين ترتيب هم در برابر فساد ميكروبيولوژيكي و تغييرات شيميايي مقاوم گشته و هم حجم آن كاهش مي يابد. آب ميوه تغليظ شده ، بعد در تهيه آب ميوه مورد استفاده قرار مي گيرد.
در اين روش سه روش تغليظ : 1 ـ تغليظ كردن به روش حرارتي 2 ـ تغليظ كردن به روش انجماد 3 ـ تغليظ كردن به روش اسموز معكوس مورد بحث مي باشد.

متداولترين اينها ، تبخير و يا به عبارت ديگر تغليظ حرارتي مي باشد .
در تغليظ به روش انجماد ، آب ميوه ابتدا منجمد شده و قسمت معيني از آب موجود در آن بسته به درجه حرارت انجماد به حالت يخ در مي آيد . سپس كريستالهاي يخ بوسيله سپراتور جدا گرديده و مقدار ماده خشك موجود در قسمت منجمد نشده افزايش مي يابد . آب سيب هنگامي كه حاوي 11% ماده خشك باشد در دماي مابين 5- الي 8- درجه سانتيگراد منجمد مي گردد، 5/81% آب آن به صورت كريستال يخ جدا گرديده و مقدار ماده خشك تقريباً به 40% مي رسد با وجود اينكه در اين روش مقدار انرژي لازم براي انجماد هر واحد آب (kcal 80 براي منجمد كردن يك كيلو گرم آب ) نسبت به روش حرارتي كمتر مي باشد (تقريباً 30% اواپراتور سه مرحله أي) ولي به دليل گران

بودن فرم انرژي و نيز بالا بودن هزينة تاسيسات ، اين سيستم در مقايسه با سيستم حرارتي بسته به ظرفيت 7 ـ 2 برابر گران تر مي باشد .بدين جهت تغليظ به روش انجماد فقط در مورد آب پرتقال كه در مقابل حرارت حساس مي باشد در سطح محدودي اجرا مي گردد. در اين مورد ميزان ماده خشك نهايي به گرانروي بستگي دارد كه در مورد آب ميوه ها حدود 50 ـ 40% مي باشد .
اسموز معكوس ،عبارت است از عبور دادن آب ميوه با فشار از ميان سوراخهاي بسيار ريز يك غشاء انتخاب كننده . مقدار فشار مورد استفاده بايد از مقدار فشار اسموتيك سيستم بيشتر باشد . غشاء ، آب و مقدار كمي از تركيبات داراي مولكول هاي كوچك را م تواند از خود عبور دهد . با توجه به رابطة نفوذ پذيري غشاء و فشار مي توان با استفاده از اين سيستم مقدار مادة خشك آب ميوه را به صورت اقتصادي حداكثر تا 25% رساند.

تغليظ حرارتي ، در دستگاهي بنام « اواپراتور» انجام گرفته و آب بوسيلة عمل تبخير جدا مي گردد . براي تغليظ كردن ، انواع متعددي اواپراتور (لوله أي ، صفحه أي ، فيلم تراش و سانتريفوژي) مورد استفاده قرار مي گيرد. مقدار ماده خشك آب ميوه در اين روش تا 72 ـ 70% مي رسد.
انبار كردن :
درجه حرارت كنسانتره هنگام خروج از اواپراتور ، بسته به شرايط تبخير ، متغير بوده و عموماً بين C ْ60 ـ 40 مي باشد كه بايد خنك گردد. اگر مقدار ماده خشك محلول (بريكس) بين 72 ـ 68% باشد در تانك هاي استيل ضد زنگ و يا در بشكه هاي مناسب C ْ4+ انبار مي گردد. اگر مقدار ماده خشك كمتر باشد بايد از روش هاي مناسبي مانند منجمد كردن ، پركني داغ ، پركني استريل و غيره استفاده گردد.
3 ـ 2 ـ تهيه آب ميوه از كنسانتره و تكنيك پركني
مخلوط كردن :
با توجه به نوع نوشابه (آب ميوه ، نكتار ميوه ، شربت ميوه ) مورد تهيه ، كنسانتره بايد با مقداري آب ، آروما، شكر و اسيد مخلوط گردد.
براي آماده سازي آب ميوه ، كنسانتره تا بريكس اوليه آن با آب عاري از مواد معدني و يا آب قابل شرب رقيق مي گردد . به آب آلبالو كه داراي اسيديتة بالاتري است مقداري شكر نيز اضافه مي شود . بدين منظور بهتر است از آب عاري از مواد معدني استفاده گردد ولي ، آبي كه تركيب طبعي آب ميوه را تغيير ندهد نيز مي تواند مورد استفاده قرار گيرد . براي جلوگيري از ايجاد رسوب و تغييرات نامطلوب ، آب بايد داراي ويژگي هاي مخصوص باشد .

در هنگام تهيه آب ميوه از كنسانتره بايد آروما به نسبتي كه هنگام تغليظ كردن آب ميوه گرفته مي شود (250: 1 و 150 :1 ) مخلوط گرد.
در تهيه نكتار ميوه نسبت آب ميوه در سيب و انگور حداقل 50% ، در گلابي و به 35% ، در آلبالو و انار 30% مي باشد . مقدار كنسانتره بايد با در نظر گرفتن اين مقادير محاسبه گردد . بايد ميزان شكر افزوده شده آنقدر باشد كه مقدار ماده خشك نهايي در نكتار 13% شود . اگر اسيديته كنسانتره از حد لازم كمتر باشد بايد مقداري اسيد (سيتريك ، ماليك و يا تارتاريك) به مخلوط اضافه گردد. بعلاوه آروما بايد با در نظر گرفتن مقدار آب ميوه طبيعي اضافه شود . شكر بصورت مستقيم و يا محلول با غلظت 65% اضافه مي گردد. شربت، با آب گرم يا سرد تهيه مي شود . شكر مورد استفاده بايد داراي ويژگي هاي خاصي باشد (جدول 3ـ 2). بويژه ساپونين به دليل ايجاد كدورت ثانويه اهميت زيادي دارد. در نوشابه هاي از نوع شربت ، نسبت ميوه طبيعي در سيب و انگور اكثراً 30% ، در مركبات 6% و در مورد ميوه هاي ديگر 10% مي باشد ميزان ماده خشك محلول در آب در نوشابه هاي گازدار 13 ـ 10% و در نوشابه هاي بدون گاز حداقل 13% پيشنهاد شده است . براي تهيه اين نوع نوشابه ها ، آب ، آروما و اسيد نيز افزوده مي شود .

جدول 3ـ2 : ويژگي هاي آب مورد استفاده در آماده سازي آب ميوه
ويژگي مقدار
سختي (ASD) حداكثر 4/0
آهن (ميلي گرم بر ليتر) حداكثر 3/0

منگنز (ميلي گرم بر ليتر) حداكثر 1/0
گوگرد (ميلي گرم بر ليتر) حداكثر 1/0
كلر آزاد (ميلي گرم بر ليتر) حداكثر0/0

جدول 3ـ2 : ويژگي هاي اصلي شكر آب مورد استفاده در آماده سازي آب ميوه
ويژگي مقدار
تشكيل فلوك ساپونين منفي
مخمر (عدد بر 10 گرم ) حداكثر 10
كپك (عدد بر 10 گرم ) حداكثر 10
باكتري كل (عدد بر 10 گرم ) حداكثر 200
مواد ذكر شده در بالا در يك تانك داراي همزن به صورت يكنواخت حل مي گردند .