فرایند فشار بالا در تهیه مواد غذایی

موضوع : فرایند فشار بالا در تهیه مواد غذایی

توضیح: این فایل به صورت ورد و آماده ی پرینت می باشد

مقدمه
مصرف كنندگان مواد غذايي هميشه خواستار غذايي با طعم طبيعي و تازه  به همراه مواد مغذي و ويتامينهاي آن غذا بوده‌اند و اين مطالب محقق نمي‌شود مگر با تكيه بر ابداع روشها و فن‌آوري‌هاي جددي در عرصه توليد مواد غذايي.
توليدات صنعتي از جمله محصولات فريز شده، خشك شده و كنسر شده تكيه به دو روش‌كلي براي تيمار محصولات غذايي دارند. اين دو روش عبارتند از حرارت دادن و سرما دادن، اگر چه اين روشها متضمن توليد محصولي با ضريب ميكروبي  پايين هستند، اما باعث تنزل خواص كيفيتي و حسي آنها مي‌شوند.
رنگ: مزه و بافت مواد غذايي كه با حرارت فرآوري شده اند ممكن است به طور غيرقابل برگشتي تغيير كند. براي اصلاح اين نقيصه تحقيقات بسياري در مقياس صنعتي و آزمايشگاهي انجام گرفته است تا روشهاي ابداع كنند كه در آنها از حرارت يا سرما براي تيمار محصولات استفاده نشده باشد.
در طول دو دهه گذشته مقالات بسياري در شرح اين تحقيقات به چاپ رسيده‌است و از آنجايي كه در اين روشها حرارت اعمال نمي‌ شود و يا اگر وجود داشته باشد بسيار كم است، اين روشها را روشهاي بدون حرارت  (non- thermal preservation) مي‌نامند كه مهمترين آنها شامل High pressure processing ، استفاده از pulsed- electric filds و pulsed- light است.
اين مقاله سعي درمعرفي pressure processing  high دارد.


pressure processing  High:
در روش HPP، مواد غذايي را در معرض فشاري كه 9000 بار بيشتر از فشار اتمسفر است قرار مي‌دهند. اين فشار به طور يكنواخت به تمام نقاط مواد غذايي اعمال مي‌شود كه شدت آن بستگي به حجم و مدت زمان تيمار كردن دارد.
استفاده از HPP نه تنها در صنعت غذا بلكه به طور عمومي و گسترده در صنايع توليدات صنعتي از جمله سفال سازي، توليد الماس مصنوعي، فلزات مخصوص و توليد فلزات ورقه‌اي به كار مي‌رود. فشار ايزواستاتيك بالا به طور روزمره در كارخانجات توليد مواد پلي مري مانند سنتز پلي اتيلن با چگالي پايني و دو راكتورهاي شيميايي براي توليد كريستالهاي كوله تز استفاده مي‌شود.
اگر چه استفاده از HPP در صنعت غذا از ابتداي دهه 90 ميلادي آغاز شد اما اثر اين عمليات در نابودكنندگي ميكروبها بيشتر از 1 قرن براي ما شناخته شده بود.
در سال 1899 در يكي از اولين تحقيقات از HPP در صنايع غذايي استفاده شد كه در آن از فشاري در حدود 5000 تا 7000   براي كاهش بار ميكروبي گوشت و شير استفاده كردند. اين تحقيقات نشان داد كه با قرار دادن شير در فشاري در حدود
 6800  ميتوان 5 تا 6 چرخه لگاريتمي از بار ميكروبي شيركاست. همچنين مشاهده شده با قرار دادن گوشت در فشار   5400 ، shelf life آن را افزايش مي‌يابد.
در اوايل قرن 20 تأثير فشار بالا (  6000) در لخته شدن آلبومين تخم مرغ مشاهده شد. تحقيقات ديگري نيز بر افزايش  Shelflihe ميوه‌هاي كه با فشار بالا تيمار شده‌ بودند تأكيد داشت. اين تحقيقات اوليه نشان داد كه اعمال فشار بالا تأثيري همانند حرارت بالا  بر روي پروتئين‌ها و بار ميكروبي مواد غذايي دارد.
2- تجهيزات:
اجزاي سيستم HPP شامل مجراي فشار، سيستم توليد فشار و تجهيزات جانبي آن است.
2.1 مجراي فشار:
مجراي فشار كه كليدي‌ترين قسمت اين دستگاه است در واقع مكانيسمي كه در آن مواد غذايي يا هر گونه محصولي درآنجا تحت تأثير فشار بالا قرار مي‌گيرد. اين مجرا غالباً از فولادي با ناخالص‌هاي پايين كه به طور روزمره در صنايع كروميك و فلزسازي استفاده مي‌شود ساخته مي‌شوند. به هر حال يكي از نكات مهم و حياتي كه در رابطه با اين مجرا وجود دارد اين است كه اين مجرا بتواند هزاران چرخة فشار را در طول سال براي تيمار مواد غذايي تحمل كند.
اين حجم بالاي عمليات تحت فشار قرار گرفتن و برداشتن فشار در مجرا باعث افزايش فرسودگي فلز و كاهش عمر دستگاه مي‌شود، بنابراين آلياژي كه مجرا از آن ساخته مي‌شود بايد در برابر خوردگي و اجزاي شيميايي مواد غذايي يا هر گونه پاك كننده‌اي كه براي تميز كردن كردن مجرا به كار مي‌رود مقاومت داشته باشد.
Pressurizing systems2.1.2
2 مدل از سيستمهاي توليد فشار در صنعت استفاده مي‌شود كه indirect, Direct ناميده مي‌شوند. در سيستم indirect ماده واسطه كه براي اعمال فشار به كار گرفته مي‌شود (براي مثال آب) به وسيله يك تشديد كننده (intesiline) وارد مجرا مي‌شود. همانگونه كه به شكل شماره 2 نشان داده شده است. Intesifire يك پمپ توليد فشار بالا مي‌باشد كه براي توليد فشار به ميزان مورد نياز در سيستم به كار مي‌رود.
در اين سيستم Intesifire خارج از مجراي فشار و جدا از آن است كه براي انتقال ماده واسطه به داخل مجراي فشار نياز به لوله‌هاي اختصاص و مناسب است.
در سيستم Intesifire موتور توليد كننده فشار داخل خود مجرا قرار دارد (شكل b3) در اين سيستم موتور توليد فشار و مجراي فشار هر دو در درون يك واحد قرار گرفته‌اند و اندازه مجرا تقريباً بزرگ است . فشار در اين سيستم به وسيله يك پيستون به محصول منتقل مي‌شود همچنين اين سيستم نياز به يك درزگيري بسيار دقيق دارد تا درمقابل حركات پيستون بدون كوچكترين ضعف مقاومت كند. اين نكته تنها محدوديت اين سيستم است.
در روش wet bag configura كه بيشتر در مورد مواد غذايي جاور مناسب ابتدا يك قالب در بيرون از مجراي فشار از مواد غذايي پر مي‌شود، پس اين قالب درون مجراي فشاري كه از ماده واسطه  فشاري پر شده است قرار مي‌گيرد و با استفاده از فشار ايزواستاتيك سرد و آب به عنوان ماده واسطه موادغذايي تحت فشار قرار مي‌گيرند.
در روش Configuration dry bag  قالب درون خود مجرا قرار دارد، مواد غذايي داخل قالب ريخته مي‌شوند و قالب به وسيله elastomer جدا از ماده واسطه فشاري قرار مي‌گيرد.
در HPP گاز بي‌اثر و آب معمول‌ترين مواد انتقالي فشار هستند. با توجه به تراكم‌پذيري كم آب در مقايسه با گاز در اغلب موارد از آب به عنوان ماده واسطه استقاده مي‎شود. وقتي كه فشار در دماي     از 0 تا 4000   افزايش مي‌يابند كاهش حجم آب 5% است. اين كاهش حجم در مقايسه با گاز بي‌اثر بسيار زياد حجم گاز مي‌تواند خطرناك باشد آب به گاز بي‌اثر ترجيح داده مي‌شود.  ناچيز است و به علت اينكه تراكم بالا و كاهش از 0 تا 4000   افزايش مي‌يابد كاهش حجم آب 5% است. اين كاهش جحم در مقايسه با گاز بي‌اثر بسيار زياد حجم گاز مي‌تواند خطرناك باشد آب به گاز بي‌اثر ترجيح داده مي‌شود.
هنگامي كه از آب به عنوان ماده واسطه استفاده مي‌شود، آب فشاري يكنواخت و آني به تمام نقاط ماده غذايي وارد مي‌كند. گاهي نيز قطرات روغن به داخل آب به منظور روان‌سازي و همين مانعي در برابر زنگ زدگي  فلز مجرا به داخل مجرا اضافه مي‌شود.
يك مدل ساده از فرآيندهاي كه در طول HPP انجام مي‌شود در شكل 4 نشان داده شده است.

زمان لازم براي تحت فشار قرار دادن ماده غذايي بستگي به قابليت تراكم‌پذيري ماده واسطه و خواص و حجم مواد غذايي دارد. از آنجائيكه كه هوا نسبت به آن به طور قابل  ملاحظه‌اي تراكم‌پذيري بيشتري دارد حضور هوا داخل مواد غذايي زمان تحت فشار قرار گرفتن را افرايش مي‌دهد.
پس از شروع تحت فشار قرار گرفتن ماده غذايي فشار تا چند دقيقه وتازمني مورد نظر است ادامه مي‌يابد و به محض كامل شدن تيمار فشار از روي مواد غذايي به سرعت برداشته مي‌شود.


2.2.1 Bateh روش ناپيوسته: روش Batch در HPP مزاياي دارد كه شامل:
1-    در اين روش مواد غذايي مختلفي بدون احتمال انتقال آلودگي از ماده‌اي به ماده‌دگير قابل انجام است.
2-    نيازي به پاك كردن دستگاه بين دو مرحله نيست.
3-    تجهيزات دستگاه نسبتاً ساده است.
4-    خطري در اين مورد وجود ندارد كه مقداري زيادي از مواد غذايي ما بر اثر نادرست عمل كردن دستگاه از بين برود.
چندين سيستم Bntch در كنار هم براي افزايش راندمان و كاهش زمان توليد حجم زيادي از محصول به كار گرفته مي‌شود و از آنجاييكه تنها عيب سيستم Batch راندمان پايين است و اين مسأله نيز با به كار گرفتن چندين دستگاه در كنار هم حل شده است امروزه بيشتر از روش Bntch در صنايع استفاده مي‌شود.
اين عمليات متناوب باعث كاهش عمر تجهيزات و خوردگي فلزات مي‌شود همچنين براي توليد فشار  بالاي 4000   نياز به دستگاههاي با وزن زياد در نتيجه قيمت زياد داريم كه اين نيز از مسائل نگران‌كننده در HPP است.
2.2.2 روش تيمار نيمه پيوسته:
دست‌آورد ديگري كه در استفاده از HPP در توليدات مواد غذايي به دست آمده استفاده  از روش نيمه پيوسته در تيمار مواد غذايي مايع است. اين سيستم شامل چندين مجراي فشار است كه به دنبال يكديگر قرار دارند و جرياني پيوسته را ايجاد مي‌كنند.
همانگونه كه در شكل 5 نشان داده مي‌شود هنگامي كه يكي از مجراها تحت فشار قرار دارد مجراي ديگر در مرحله برداشتن فشار از روي مواد غذايي است از اين روش در صورت تجاري در كمپاني‌هايي مانند واكاياما در ژاپن براي فرآوري نارنگي استفاده مي‌شود. در اين سيستم سه مجراي فشار هر كدام به ظرفيت 50 ليتر تحت عمل قرار مي‌گيرند تا توليدي با سرعت 4000 ليتر در ساعت داشته باشند.
سيستم ديگري كه به نام ACB شناخته مي‌شود داراي يك محفظه با حجم 4 ليتر است و تيمار تحت فشار قرار دادن تا بالاترين فشار تا MP 400 انجام مي‌شود. در اين سيستم از دستگاههايي براي كنترل عمليات و تنظيم مقدار فشار، تنظيم حرارت دستگاه و …. استفاده مي‌‌شود.
كاهش هزينه در سيستم نيمه پيوسته براي توليد 500 ليتر محصول در ساعت 27% بيشتر نسبت به سيستم ناپيوسته است.
نوع ديگري از سيستم HPP شامل لوله هاي از جنس فولاد ضد زنگ و به طول 5 متر است كه شكلي پيچ خورده دارند و تا mpa 700 فشار را تحمل مي‌كنند. يك پمپ هيدروليك مايع مورد نظر را داخل اين لوله‌ها تزريق مي‌كند و مايع در يك سيستم بسته تحت فشار قرار مي‌گيرد، اين سيستم بدون يك حمام آب قرار دارد كه دماي آن از 50 تا    قابل تغيير است در نهايت با باز كردن شير تخليه محصول از لوله‌ها خارج و وارد مرحله بعدي توليد مي‌شود.
ساير نوآوري‌ها در طراحي سيستم‌هاي پرفشار استفاده از ضربانهاي پرفشار است. مجراي فشار در اين سيستم شبيه به مجراهاي است كه در سيستم isoestatic Cold استفاده مي‌شود.
خصوصيت بر مبتداي كه در اين سيستم وجود دارد يك دستگاه كاهش فشار Air-driven است كه  ما را قادر به تغيير ناگهاني در فشار سيستم مي‌نمايد، به علاوه يك شير فشار شكن به مجراي فشار اضافه شده‌ اشت كه براي خارج كردن آب تحت فشار قرار گرفته مفيد است با وجود اين  شير فشار شكن امكان ايجاد اين ضربانها ميسر مي‌شود.
محققان توانسته‌اند بر فشاري معادل mpa بستگي به 500 در 10 ثانيه به دست آورند كه با افزايش دما زمان تحت فشار قرار دادن كمتر خواهد شد. هزينه استفاده از HPP بستگي به جمع هزينه‌هاي توليد فشار با زمان نگهداري تحت فشار به دمايي كه فشار بايد در آن اعمل شود بستگي دارد. بنابراين اين متغيرها بايد به دقت انتخاب شوند.
هزينه فرايند در يك دستگاه بزرگ پايين‌تر از هزينه فرآيند كه چندين دستگاه كوچكتر است كه به همسان يكديگر استفاده مي‌شوند. علت كاهش هزينه مي‌تواند به اين خطر باشد كه هزينه ساخت يك دستگاه بزرگ از جمع هزينه‌هاي  چندين دستگاه كوچكتر كتر است.
2.3 مثالهايي از مقياس صنعتي استفاده از HPP .
تجهيزات HPP كه به سيستم ABB ساخته ميِوند به طور گسترده در كارخانجات توليد الماس مصنوعي، ورقه‌هاي فلز و استخراج فلز استفاده مي‌‌شوند.
تجهيزاتي كه به طور خاص  در صنايع غذايي كاربرد داشته باشند دستگاهاي QUINTUS هستند. در اين سيتم مجراي فشار با استفاده از يك فنر از جنس فولاد پيش فشار داده مي‎شود كه اين فشار دستگاههاي حتي در مرحله اصلي فشار نيز ادامه دارد. يك آستر قابل تعويض نيز براي اطمينان بيشتر د اخل سيلندر قرار مي‌گيرد و يك قالب فنري كه به دور فنر پيش فشار پيچ خورده است براي اطمينان بيشتر از ثابت نگهداري درهاي بالا و پايين دستگاه است. فشار به وسيله يك پمپ خارجي يا داخل اعمال مي‎شود.


فهرست مطالب

مقدمه    1

pressure processing  High:    2

2- تجهيزات:    3

2.1 مجراي فشار:    3

Pressurizing systems2.1.2    3

2.2.1 Bateh روش ناپيوسته: روش Batch در HPP مزاياي دارد كه شامل:    6

2.2.2 روش تيمار نيمه پيوسته:    6

2.3 مثالهايي از مقياس صنعتي استفاده از HPP .    8

ملاحظات تجاري در استفاده از HPP:    9

كنتيك ميكروبي در غير فعال سازي توسط روشهاي غيرحرارتي:    12

9. 1 High pressure processing    12

مكانيسم غير فعال‌سازي توسط HPP :    13

دانلود کامل این فایل ، بعد از خریداری