خانه / مقالات / فرآیند فشار بالا در صنایع غذایی
فرآیند فشار بالا در صنایع غذایی
فرآیندهای فشار بالا در صنایع غذایی

فرآیند فشار بالا در صنایع غذایی

فرآیند فشار هیدرواستاتیک بالا یا High Pressure Processing و به اختصار HPP یک فرآیند غیر حرارتی است که در آن مواد غذایی جامد یا مایع، در دمای معمولا پایین در معرض فشار بالا ، عموما در گستره 100تا 800 مگا پاسکال قرار می گیرند . درجه حرارت فرایند می تواند کمتر از صفر یا بالاتر از 100 درجه سانتیگراد باشد.
زمان اعمال فشار در مقیاس تجاری می تواند با پالس های کسری از ثانیه ( که بوسیله پمپ های نوسانی یا ضربه ای به دست می آید) تا حدود 1200 ثانیه (20دقیقه) باشد. اعمال فشار به دو صورت فشار بالا(بالاتر از 400 مگا پاسکال) و فشار خیلی بالا می باشد که محدوده فشار بین فشار بالا و خیلی بالا هنوز مشخص نشده است.
فناوری فشار بالا یک حرکت اقتصادی جدید غیر حرارتی است که در آن مواد غذایی در دمای معمولاَ پایین در معرض فشار بالا ،عموماً در گسترۀ 100 تا 800 مگاپاسکال ، قرار می گیرد. درست همان طور که دمای بالا باعث غیر فعال شدن میکروارگانیسم ها می شود، فشار بالا (HPH ) یا فشار بسیار بالا (UHPH) چه همراه با افزایش یا کاهش دما و چه به تنهایی باعث غیر فعال شدن میکروارگانیسم های ،اسپورها،آنزیم ها می شود،به این ترتیب می توان عمر نگهداری فرآورده های لبنی را فزونی بخشید.
امروز با وجودی که بهداشت غذایی از اهمیت زیادی برای مصرف کنندگان برخوردار است ولی عمده مصرف کنندگان، غذاهایی را ترجیح می دهند که دارای ظاهر ،عطر و طعم مناسب بوده و عاری از مواد نگهدارنده باشند. با استفاده از تکنولوژی فرایند فشار بالا می توان به این دو هدف رسید

از فرآوری در فشار بالا میتوان برای افزایش زمان نگهداری مواد غذایی ، انجماد زدایی مواد غذایی منجمد و نگهداری مواد غذایی بدون استفاده از انجماد بهره برد. با استفاده از فشار های مناسب ، میکروارگانیسم ها ، اسپورها ، و انزیم های نا مطلوب غیر فعال شده و در نتیجه زمان نگهداری مواد غذایی افزایش می یابد.

لزوم کشف

این فرآیند در واقع یک حرکت اقتصادی جدید غیر حرارتی است که در مقایسه با فرآیند های حرارتی به انرژی کمتری نیاز دارد و چون دمای ماده غذایی در طول این فرآیندها کمتر از دماهایی است که به طور متداول در فرآیند حرارتی استفاده می شود، پس کاهش کیفیتی که در نتیجه استفاده از دماهای بالا به وجود می آید ، در فرآیندهای غیر حرارتی به حداقل می رسد؛ همچنین ویتامینها،مواد مغذی ضروری و مواد مولد عطر و طعم در حین این نوع فرآیندها، بدون تغییر می مانند یا حداقل تغییرات را متحمل می شوند. فشار بالا چه همراه با افزایش یا کاهش دما و چه به تنهایی باعث غیر فعال شدن میکروارگانیسم ها، اسپورها و آنزیم ها می شود،به این ترتیب علاوه بر افزایش سطح کیفیت ماده غذایی ، می توان عمر نگهداری مواد غذایی را نیز فزونی بخشید.

این جا بود که فرآیند های فشار بالا به علت غیر فعال کردن میکروارگانیسم ها و همچنین تولید محصولاتی با کیفیت بالا ، جایگزین فرآیند های حرارتی بی کیفیت شده اند و در صنایع غذایی اهمیت خاصی پیدا کردند. این فن آوری به صنایع غذایی فرصتی منحصر به فرد برای توسعه مواد غذایی جدید با کیفیت تغذیه ای و طعم بالا ،بافت جدید،ایمنی بیشتر و طول عمر بیشتر می دهد.  مزیت عمده این روش غیر فعال شدن آنزیمها بدون تخریب مواد مغذی و تغییر طعم وبافت مواد غذایی همراه با برخی اثرات مطلوب می باشد.

 در نهایت چون عمده مصرف کنندگان غذاهایی را ترجیح می دهند که دارای ظاهر ، عطر ، و طعم مناسب بوده و عاری از مواد نگهدارنده باشد تکنولوژِی فرآیند فشار بالا در جهت دست یابی به این اهداف پا به عرصه وجود گذاشت.

اجزای اصلی یک سیستم فشار بالا

1-مخزن فشار و انسداد آن

2-یک سیستم ایجاد فشار

3-یک دستگاه کنترل دما

4-یک سیستم جابجایی مواد

تقسیم بندی روش های ایجاد فشار بالا

1- تراکم مستقیم با فشردن ماده ناقل فشار در پیستونی که قطر قسمت انتهایی آن کم می باشد.انتهای قطر پیستون توسط یک پمپ کم فشار به حرکت در می آید. در این روش تراکم بسیار سریع صورت می گیرد،اما محدودیتهای ارتباط دینامیکی فشار بالا بین پیستون و سطح داخلی مخزن کاربرد این روش را در سیستمهای نیمه صنعتی و آزمایشگاهی با مشکل مواجه می کند.
2- درتراکم غیر مستقیم از یک تشدید کننده فشاربالا برای انتقال ماده ناقل فشار از یک مخزن به مخزن بسته تحت فشار بالا استفاده می شود تا اینکه فشار به مقدار دلخواه برسد. در اکثر سیستم های صنعتی فشاردهی ایزواستاتیک،از روش تراکم غیر مستقیم استفاده می شود.
3- با حرارت دادن ماده ناقل فشار درجه حرارت آن افزایش یافته،منبسط شده و فشار زیادی تولید می شود. بنابراین، حرارت دادن ماده ناقل فشار زمانی انجام می شود که همزمان از فشار بالا و درجه حرارت زیاد استفاده گردد. در این روش کنترل دقیق درجه حرارت در تمام حجم داخلی مخزن تحت فشار ضروری است.

شرح فرآیند :

در این سیستم ابتدا ماده غذایی در یک ظرف استریل پر می شود وپس از محکم شدن درب آن در مخزن فشار قرار می گیرد تا فشار مورد نظر اعمال گردد. لفافی که برای بسته بندی مواد غذایی فرآوری شده در فشار بالا توصیه می شود کوپلیمر اتیلن وینیل الکل و پلی وینیل الکل می باشد.

از آنجا که فشار اعمال شده یکنواخت است،بسته بندی تغییر شکل پیدا نمی کند. پس از آنکه مخزن از مواد غذایی بسته بندی شده پر شد ودرب آن مسدود گردید ماده ناقل به داخل آن تزریق می شود. دراغلب سیستمهای متداول ماده ناقل فشار آب می باشد که به منظور ایجاد حالت لغزندگی وضدخورندگی آن را با مقدار کمی روغن مخلوط می کنند. در این روش ماده غذایی به مدت مشخصی تحت فشار بالا قرار می گیرد.

زمان نگهداری ماده غذایی در مخزن تحت فشار به نوع ماده غذایی و درجه حرارت فرآیند بستگی دارد. در پایان زمان فرآوری، فشار داخل مخزن حذف می شود تا مواد فرآوری شده خارج گردند. سپس بخش دیگری از ماده غذایی در مخزن فشار قرار می گیرد و این چرخه تکرار می گردد.

اساس و پایه کار:

اساس استفاده از فشارهای بالا در فرآوری مواد غذایی متراکم نمودن آب اطراف آنها می باشد. از آنجا که متراکم کردن مایعات تغییرات حجمی کمی در آنها ایجاد می کند، خطرات ناشی از مخازن فشار بالایی که در آنها از آب استفاده می شود کمتر از مخازنی است که در آنها از گاز متراکم استفاده می گردد.

اثرات شیمیایی و میکروبیولوژیکی HPP بر روی انواع میکرو ارگانیسم ها

فشار بالا تغییرات زیادی در سیستمهای بیولوژیکی،غشای سلولی و دیواره سلولی میکروارگانیسمها به وجود می آورد. باکتریها در مقابل فشارمقاومتهای متفاوتی از خود نشان می دهند. معمولا باکتریهای گرم منفی مقاومت کمتری نسبت به باکتریهای گرم مثبت در برابر فشار دارند. مثلا  Staphylococcus aureus که یک باکتری گرم مثبت است ، مقاومت بسیار زیادی نسبت به فشار بالا دارد، همچنین “اسپورهای کلستریدیوم” مقاومت زیادی به فشار دارند. اثرات شیمیایی و میکروبیولوژیکی  HPP به فاکتورهایی وابسته است، مهمترین آنها مربوط به دما و زمان است.

ترکیب روش HPP با حرارت ملایم، به عنوان مثال فشار atm500-700 و دمای  90-110 درجه سانتیگراد اسپورهای .botulinum را غیرفعال می کند،همچنین HPP در غیرفعال کردن میکروارگانیسم درPH اسیدی موثرتر است. کپک و مخمرهای مولد فساد،در کمتر از چند دقیقه تحت فشار atm400  غیرفعال می شود،هر چند این فرآیند برای کاهش مایکوتوکسین هایی مثل پاتولین کافی نیست.
اسپورها در فشار بالا جوانه زده و به سلول رویشی تبدیل می شوند و در مرحله بعد سلولهای رویشی غیر فعال می گردند.

به طور کلی اثرات فشار بالا بر میکروارگانیسم ها به دو صورت نمایان می شود :

الف) تغییرات مورفولوژیکی

اکثر باکتریها می توانند تا فشارهای 300-200 اتمسفر رشد کنند.میکروارگانیسمهایی که قادرند در فشارهای بالاتر از 500-400 اتمسفر رشد کنند” باروفیل”، میکروارگانیسم هایی که در فشار بالاتر از 400-300 اتمسفر قادر به رشد نبوده ویا رشد کمی دارند” باروفوب” نامیده می شوند.
اکثر باکتریها اگر به مدت طولانی در معرض فشار400-200 اتمسفر قرار گیرند،قابلیت حرکت خود را از دست می دهند.Escherichia coli ، Vibrio وPseudomonas در فشار 100 اتمسفر فلاژلهای خود را حفظ می کنند، اما در فشار 400 اتمسفر آنها را از دست می دهند. از بین رفتن تحرک در بعضی از باکتریها برگشت پذیر است.

ب) غیر فعال شدن میکروارگانیسمها و اسپورها

در فرآیند HPP غیر فعال کردن میکروارگانیسمهای رویشی بدون تخریب عطر،طعم،بافت،رنگ و ترکیبات مغذی صورت می گیردو فشار به تمام قسمتهای فرآورده غذایی به طور یکسان منتقل می شود. اگر فشار به کار برده شده به اندازه کافی باشد، تمام سلولهای رویشی میکروارگانیسم و اسپورها غیرفعال می شوند.

از دیگرعوامل موثر بر غیر فعال شدن میکروارگانیسمها در فشار بالا می توان

بهpH ،ترکیب،فشار اسمزی ودرجه حرارت محیط اشاره کرد. فشار بالا pH محیط را تغییر می دهد که عامل تشدید کننده غیرفعال شدن میکروارگانیسمها می شود. حساسیت باکتریها به فشار بالا در محلول نمکهای معدنی و محیطهای مغذی بیشتر می شود. با افزایش فشار حساسیت باکتری های باروفیل به فشار اسمزی بالا زیاد می شود.

فشار بالا در درجه حرارت متوسط اثر سینرژیستی دارد. افزایش فشار غیرفعال شدن میکروارگانیسم ها در دمای بالا به تاخیر می اندازد.

فشار بالا همچنین سبب فعال یا غیر فعال شدن آنزیمها میشود. فعالیت سوکسینات دهیدروژنازها ، فورمات ومالات درE.coli ، با افزایش فشار کاهش می یابد.

کاربردهای فرآوری فشار بالا برای مواد غذایی

میوه ها و آب میوه ها

فرآیندHPP به عنوان تکنولوژی سودمندی برای غیرفعال کردن آنزیم ها درآب میوه ها ثبت گردیده است. فشار بالاتر از400 اتمسفربا حرارت ملایم کمتر از 50 درجه سانتیگراد همراه شده ودر نتیجه غیرفعال کردن آنزیمها تسریع می یابد. غیرفعال کردن میکروارگانیسم های پاتوژن آنزیم ها درآب میوه ها،خصوصا آب سیب وپرتقال از آن جمله است. HPP می تواند رنگ طبیعی وشفاف،خصوصیات بافت وطعم طبیعی میوه ها را برای مدت طولانی حفظ کند.

استفاده صحیح ودقیق این روش، امکان فرآوری بسیاری از فراورده های میوه ای تازه را فراهم می کند؛مانند قطعه های میوه در آب میوه ، ژل میوه ای.آب گریپ فروتی که با این روش تهیه شود، فاقد طعم تلخ لیمونین خواهدبود که در فرآوری متداول حرارتی وجود دارد.

درتحقیقی مشاهده گردیدکه اگر میوه هایی نظیر هلو و گلابی به مدت 30 دقیقه در فشار 4100 اتمسفر فرآوری شوند، حالت استریل خود را تا 5 سال حفظ خواهند نمود. همچنین طعم آب مرکباتی که بدون پاستوریزه شدن تحت تیمار فشار قرار گرفتند، همانند میوه تازه بوده و ویتامین C آنها حفظ می شود و تا 17 ماه قابلیت نگهداری دارند.

فرآورده های گوشتی

  HPP در غیرفعال کردن باکتریهای مسمومیت زا مانند Listeria ،Salmonella و  E.coli اثر قابل ملاحظه ای دارد، روی خواص حسی گوشت اثرگذار است واغلب باعث تسریع دناتوراسیون پروتئینهای گوشت می شود ، اما در غذاهای آماده گوشتی مثل همبرگر وسالامی موفقیت آمیز بوده است.
همچنین در فشارکمتر از 400مگا پاسکال با غیرفعال سازی برخی از آنزیم ها باعث افزایش مدت زمان نگهداری ، ترد سازی گوشت ،کاهش استفاده از مواد افزودنی شده است.

 عمل آوری ماهی با فشار بالا به فرآورده ها ومحصولاتی با بافت ها وبوهای جدید منجر می گردد که مدت ماندگاری بیشتری بدست می آورند که در  موارد زیر استفاده می شود:

ساردین ها , ماهی ماکرول, ماهی کپور, ماهی تن

برطبق تحقیقی زمانی که گوشت ماهی روغنی در فشار های 404,202و608مگا پاسکال به مدت 15تا30دقیقه عمل آوری شد ،میزان پروکسید روغن های استخراج شده با افزایش فشار و دما افزایش یافت.

فرآروده های لبنی

بیشتر در فرآوری پنیر،اصلاح حالت کف کنندگی،امولسیفیه کردن و اصلاح خصوصیات ژله ای شدن پروتئینهای شیر استفاده می شود.فشار (800مگاپاسکال ) علاوه بر اینکه باعث کاهش بار میکروبی شیر می شود،باعث اصلاح عملکرد پروتئینها و ریز ساختارهای آن می شود،که این امر در بازده تولید پنیر نقش بسزایی را ایفا می کند . همچنین زمان رسیدن پنیرکاهش می یابد ؛ بدون اینکه از خصوصیات حسی و کیفیتی آن کاسته شود.

همچنین شیری که به روش حرارتی فرآوری شده است ،ممکن است که دارای طعم پختگی باشد.این فرایند علاوه بر نابودی میکروارگانیسم ها،انعقاد اسیدی و آنزیمی شیر  را  بدون تاثیر بر خواص کیفی مهم مثل طعم ،مزه ،ویتامین ها و مواد مغذی بهبود می بخشد.

از فشار بالا برای جلوگیری از اسیدی شدن ماست ها بعد از بسته بندی بدون کاهش تعداد  باکتری های لاکتواسید یا تغییر واصلاح بافت با هدف افزایش عمر محصول استفاده شده است .

همچنین فشار بالا به عنوان تعدیل کننده فعالیت آنزیمی اکتینیدین در تولید محصولات جدید لبنی کاربرد دارد.

غلات

استفاده از فشار بالا درغلات ویژگی های پخت محصول را بهبود می بخشد و احتمال آلرژیک بودن آن را کاهش می دهد.و موجب تشکیل ژل های سویا میشود.هیدراسیون دانه های غلات و خواص حسی برنج را بهبود می بخشد و فراورده ها و محصولات برنج وماکارونی را آلودگی زدایی می کند .

عمل آوری با فشار بالا قابلیت حذف آمیلاز را در زمان بکاربردن حداقل عملیات حرارتی افزایش می دهد. این موضوع در مطالعات صورت گرفته روی نشاسته های سیب زمینی و ذرت وگندم مشاهده شده است.

سبزیجات

از عملیات فشار بالا برای بلانچ  سیب زمینی ,پیاز وجوشاندن آب گوجه فرنگی استفاده شده است.

نتایج مطالعات صورت گرفته روی سیب زمینی , هویج و باقلا (تحت فشار قرار گرفته و تحت فشار قرار نگرفته) نشان داد زمانیکه نمونه های تحت فشار قرار نگرفته خشک شدند،رنگ تیره ای ناشی از واکنش های آنزیمی را نشان دادند،در حالیکه گروه تحت فشار قرار گرفته رنگ مطلوب و قابل قبولی را نشان می دادند.

منابع
1- فناوری های نوین صنایع غذایی-تالیف:دکتر سید علی مرتضوی و همکاران- انتشارات واژگان خرد
2- روش های نوین نگهداری مواد غذایی-تالیف:دبلیو.گلد-ترجمه:دکتر حمید بهادر قدوسی/مهندس شهره نیک خواه-انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد شماره494

گردآورنده : مهندس محسن طاهرسلطانی

فرآیند فشار هیدرواستاتیک بالا یا High Pressure Processing و به اختصار HPP یک فرآیند غیر حرارتی است که در آن مواد غذایی جامد یا مایع، در دمای معمولا پایین در معرض فشار بالا ، عموما در گستره 100تا 800 مگا پاسکال قرار می گیرند . درجه حرارت فرایند می تواند کمتر از صفر یا بالاتر از 100 درجه سانتیگراد باشد. زمان اعمال فشار در مقیاس تجاری می تواند با پالس های کسری از ثانیه ( که بوسیله پمپ های نوسانی یا ضربه ای به دست می آید) تا حدود 1200 ثانیه (20دقیقه) باشد. اعمال فشار به دو صورت فشار بالا(بالاتر از…

بازبینی کلی

امتیاز کاربر: 3.2 ( 2 امتیازات)
0

درباره‌ Fooda

وبسایت فودا، ﮐﺎﻣﻠﺘﺮﯾﻦ ﻣﺮﺟﻊ ﺩﺍﻧﻠﻮﺩ ﺭﺍﯾﮕﺎﻥ ﮔﺰﺍﺭﺷﮑﺎﺭ ﺁﺯﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻩ و تهیه ﮔﺰﺍﺭﺵ ﮐﺎﺭﺁﻣﻮﺯﯼ، پروژه اصول طراحی ، گزارش عملیات صنایع غذایی ، ﻣﻘﺎﻟﻪ، ﺳﻤﯿﻨﺎﺭ، کاربینی ، ﺑﺮﺍﯼ ﺩﺍﻧﺸﺠﻮﯾﺎﻥ ﺻﻨﺎﯾﻊ ﻏﺬﺍﯾﯽ foodvar@yahoo.com ﺑﺎ ﺗﺸﮑﺮ ﻣﺪﯾﺮﯾﺖ ﺳﺎﯾﺖ

جوابی بنویسید

ایمیل شما نشر نخواهد شدخانه های ضروری نشانه گذاری شده است. *

*

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.