روشهاي كنترل عوامل فساد
اين روشها را مي توان به روشهاي موقت و دايم تقسيم بندي كرد كه خلاصه اي از آنها را بيان مي كنيم .
الف :روشهاي موقت
1- بهداشت و تميزي – آلودگي ميكروبي يكي از عوامل مهم فساد مي باشد . در جابـجايي، حـمل و نقل ، چيدن يا برداشت ميوه ها و سبزيها بايد دقت زياد به عمل آيد تا آلودگي به حد اقل برسد . عدم دقت در بسته بندي حمل و نقل و جابجايي باعث خراش و لهيدگي ميوه و سبزي شده و جعبه ها و وسايل كثيف آنها را برابر حمله ميــكروبها آسيب پذير تر مي سـازد . شستشوي ميوه و سبزي پس از برداشت باعث كاهش آلودگي سطح آنها مي شود .
عمل شستشو علاوه بر كاهش آلودگي ميكروبي و گرد و خاك ،باقيمانده سموم روي محصول را نيز تا اندازه اي جدا ساخته و با گرفتن گل و جدا كردن برگ ها و قسمت هاي زايد وزن آن و در نتيجه هزـ
ينه حمل و نقل و بسته بندي را پايين مي آورد. براي شستن سبزيهاي ريشه اي ماننـد سيب زميني ، هويج و چغندر آب تحت فشار زياد لازم است . و براي اينكه شستن آسان شود محصول را قبلا در حوضچه يا ظرف مناسبي در آب مي خيسانند و براي اينكه از آلودگي جلوگيري شود بايد آب را مرنبا عوض نمود . بهتر است با استفاده از كـلر يا تركيبات كلره ضد عفوني سبزي نيز ضمن شستن انجام شود . در خاتمه شستشو آب باقيمانده روي سبزي و ميوه را با پنكه هاي قوي تبخير مي كنند .
2- سرما – ميكربها در معرض سرما از بين نمي روند ولي فعاليت و تكثير آنها كند يا متوقف مي شود . سرما از سرعت واكنشهاي شيميايي مي كاهد ، و به اين ترتيب عمر نگهداري را افزايش مي دهد . براي درك بهتر اين مطلب به مباحث تنفس ، سرعت تنفس ، ضريب دمايي تنفس ، تعرق ، كسري فشار بخار ، واكس زدن و گرماي مزرعه در بخش سبزيها رجوع شود.
3- پريزر واتيوهاي ضعيف- مواد شيميايي مثل نمك ، شكر ، گاز گوگرد، بنزوات سديم در صورتيكي به مقدار كم به مواد غذايي اضافه شوند مي توانند بطور محدود - و از طريق كنترل فساد ميكروبي – عمر نگهداري را افزايش دهند . معمولا آب سيب را با مقدار كمي بنزوات سديم به طور موقت نگهدار ي مي كنند. سركه ،سس ها و شورها نيز معمولا تا چند هفته پس از آنكه ظرف آنها را باز كنيم سالم باقي مي مانند .
4- پاستوريزاسيون-اين روش حرارتي از نظر دما نسبتا ملايم بوده و معمولا پايين تر از نقطه جوش عملي مي شود . محصولات پاستوريزه مثل شير داراي هزاران ميكروب زنده در هر گرم مي باشند ولي كليه ميكروبهاي پاتوژن يا بيماري زا در اثر پاستوريزاسيون از بين رفته اند.محصولات پاستوريزه با اينكه از نظر بهداشتي يعني بيماريزا خطر ناك نيستند ولي به واسطه داشتن ميكروبهاي ديگر عمر نگهداري محدود داشته و بايد در محل خنك نگهداري شوند . اين محصول را مي توان مدت نسبتا زيادي در يخچال نگهداري كرد ولي خارج از يخچال پس از چند روز خراب شده ر تغيير طعم و بو وبافت در آنها مشاهده خواهد شد . آبـميوه ها معـمولا در بالاي 85 و در زير 100 درجه پاستوريزه مي شـوند و چون محيط اسيدي است معملا كليه ميكروبهاي موجود از بين رفته يا احتمال فعاليت آنها بواسطه اسيدي بودن محيط از بين مي رود. بطوريكه پاستوريزاسيون را براي اين محصولات مي تـوان يك روش نگـهداري دايمي به شمار آورده.
5- تغليظ و خشك كردن – اين دو روش بر حسب نوع محصول تغليظ يا خشك شده و مقدار آبي كه
گرفته مي شود ممكن است اثر متفاوتي در افزايش عمر نگهداري داشته باشد و بنابراين مي توان
بر حسب مورد آن را روش نگهداري موقت يا دايم دانست.
ب ـ روشهاي دايم
مهمترين روش دايم نگهداري مواد غذايي ، استريل كردن محصول بوسيله حرارت مي باشد . روشهاي مهم ديگر عبارتند از : پريزاتيوهاي قوي، تخمير، خشك كردن ، استفاده از اسيدها و غيره كه
در صفحات بعد به شرح مختصر آنها مي پردازيم. به نقش حرارت و عوامل ديگر در كنترل فساد حتي المقدور اشاره خواهد شد.
كنترل ميكربها به وسيله حرارت
بيشتر باكتريها ، مخمرها وكپكها داري ذماي اپتيمم رشد 15 تا 40 درجه سانتي گراد است . ترموفيل ها در 65 تا 80 درجه نيز رشد مي نمايند ولي دماي 80 درجه و بالاتر براي بيشتر باكتريها كشنده است . اسپور برخي باكتريها در برابر حرارت مقاوم تر بوده و برخي از آنها آب جوش را به مدت 30 دقيقه نيز تحمل مي كنند.براي اينكه از استريل شدن محصول اطمينان حاصل شود بايد از بخار 120 درجه يا داغ
تر و مدت كافي استفاده شود . براي اين منظور از بخار آب تحت فشار و اتوكلاوهاي تجارتي استفاده مي شود . رابطه دما با فعاليت و مقاومت ميكربها در جدول (1) خلاصه شده است .
ديگ هاي تحت فشار تجارتي مي توانند محصولات غذايي را با دماي مناسب و در زمان لازم استريل نمايند. استريليته تجارتي كه بعدا به آن اشاره خواهند شد براي بيشتر محصولات لازم است ولي همه محصولات لازم است ولي همه محصولات به يك درجه از استريليته نياز ندارد.
محصولات اسيدي مانند فراورده هاي گوجه فرنگي بواسطه وجود اسيد در دماي 94 درجه به مدت 15 دقيقه استريل ميشوند. درجه حرارت و زمان لازم براي استريل كردن بيشترمحصولات معلوم شده و مورد استفاده صنايع غذايي قرار مي گيرد.
نكته مهم اين است كه در روشهاي حرارتي يا روشهاي ديگر لازم نيست كليه ميكربها را از بين برد بلكه كافي است برنامه پراسسينگ طوري تنظيم شود كه ميكربهاي پاتوژن از بين بروند. اين برنامه در پاستوريزاسيون شير، يعني 30 دقيقه حرارت در 63 درجه باعث از بين رفتن پاتوژن ها مي شود ولي ميكروبهاي گرما دوست باقي مانده و شير استريل نمي شود . البته چون شير استريل كردن ندارد. اما شير كندانسه را كه در قوطي و به مدت زياد تر نگهداري مي شود بايد استريل نمود . اين محصول استريل قابليت خوبي براي نگهداري داشته حتي اگر خارج از يخچال نگهداري شود ، پس از چندين ماه
و حتي چند سال قابل مصرف مي ماند .
جدول 1 ـ رابطه فشار بخار و دماي آن و اثر دما بر فعاليت يا مرگ ميكروب
دما (درجه سانتي گراد) اثر روي ميكرب
120 دماي بخار با فشار 15 پوند ـ كه كليه باكتري ها از
جمله اسپورها را در مدت 15 تا 20 دقيقه مي كشند
160 دماي بخار با فشار10 پوند ـ كه كليه باكتري ها از
جمله اسپورها را در مدت 30 تا 40 دقيقه مي كشند
110 دماي بخار با فشار 6 پوند ـ كه كليه باكتري ها از
جمله اسپورها را در مدت 60 تا 80 دقيقه مي كشند
104 دماي بخار با فشار دو پوند
100 دماي آب جوش (در كنار دريا ) ميكروبهاي فعال را
به سرعت از بين مي برد ولي اسپورها را بكنديي
مي كشد.
93 تا 82 باكتري ها ، كپك ها و مخمرهاي در حال رشد معمولا
در اين فاصله كشته مي شود.
82 تا 65 دامنه درجه حرارت مناسب براي فعاليت ترموفيل ها.
76 تا 60 دماي پاستوريزاسيون شير كه در مدت مناسب كليه
پاتوژن ها كشته مي شوند ، ولي اسپورهاي پاتوژن
ممكن است باقي بماند.
37 تا 15 دماي مناسب براي رشد باكتري ها ، كپك ها و مخمر
ها (مزوفيل ها)
10 تا 15 رشد بيشتر ميكروب ها كند مي شود.
4 تا10 دماي مناسب ميكرب هاي سرما دوست .
صفر درجه معمولا رشد بيشتر ميكرب ها متوقف مي شود.
250-حتي سرماي هيدرژن مايع نمي تواند بسياري از باكتري
ها را از بين ببرد.
پراسسينگ حرارتي
متداول ترين روش فرآوري مواد غذايي پراسسينگ حرارتي و متداول ترين روش حرارتي پختن مواد غذايي مي باشد . روشهاي مختلف پختن مانند جوشاندن ، كباب كردن و سرخ كردن و غيره همگي با استفاده از حرارت تغييرات مطلوبي در غذا بوجود مي آورند كه مهمترين آنها عبارتند از:
1. كشتن قسمت اعظم ميكروبهاي موجود در غذا افزايش عمر نگهداري ، همچنين غير فعال شدن آنزيم هاي طبيعي به ويژه آنزيم هاي پروتئلي تيك .
2. تجزيه بافت پيوندي و نرم شدن گوشت ، باز شدن دانه هاي نشاسته و تجزيه سلولز و نرم شدن بافت سبزي و ميوه در آب جوش يا آب گرم .
3. دناتوره و كواگوله شدن پروتئين و تغيير در قابلت انحلال و هضم پذيري آن .
4. تغيير رنگ و تثبيت آن .
5. مطبوع و ماكول شدن غذا در اثر تغيير بافت .
به علاوه حرارت دادن غذا قبل از مصرف ، توكسين خطرناك بوتولين را درمدت 10 دقيقه در دماي 100 درجه از بين مي برد . جوشاندن غذاهاي كنسرو به ويژه محصولات گوشتي و سبزيجات قبل از مصرف به عنوان ضريب اطمينان و حصول ايمني لازم است تا اگر در موقع كنسرو قصوري رخ داده باشد آن را جبران نمايد .
درجات مختلف استريل كردن
از آنجا تركيب محصولات غذايي متفاوت و زمان مصرف آنها پس از كنسرو كردن با هم فرق دارد ، بر حسب مورد روشهاي حرارتي با شدت مختلف براي كنسرو كردن به كار مي روند . بايد دانست كه همه اين روشها به استريل شدن محصول نمي انجامد . براي درك چند مطلب بايد با مفهوم چند اصطلاح آشنا شد كه عبارتند از:
استريليزاسيون
عقيم كردن يااستريل كردن به معني از بين بردن يا از بين رفتن كليه ميكرب ها به كار مي رود . و چون بعضي اسپورهاي باكتري ها بكار مي رود. و چون بعضي اسپورهاي باكتري ها در برابر حرارت خيلي مقاوم هستند براي رسيدن به اين هدف بايد از دماي حداقل 121 درجه به مدت نيم ساعت استفاده شود . ولي براي استريل كردن قوطي غذا ، گذاشتن آن در ديگ تحت فشار و حرارت دادن آن به مدت 30
دقيقه در 121 درجه (يا برنامه هاي معادل آن ) عملا كافي نمي باشد . اين مسئله و تناقص از آنجا ناشي مي شود كه غذاي موجود در قوطي بواسطه فاصله داشتن از منبع حرارتي يا گرماده ، بطور يكنواخت گرم نمي شود . هر چه قوطي بزرگتر باشد مساله كندي انتقال حرارت جدي تر بوده و براي استريل كردن محتويات آن به زمان بيشتري كه ممكن است حتي به چند ساعت برسد نياز مي باشد . اين حرارت طولاني در دماي 121 درجه تغييرات زيادي در محصول به وجود مي آورد كه ناشي از آسيب پذيري تركيبات غذايي در برابر گرما مي باشد . خوشبختانه بيشتر محصولات غذايي احتياج به استريل شدن مطلق ندارند و استريليته تجارتي براي آنها كافي مي باشد . جدول(2) نقش PH ماده غذايي را در در زمان پراسينگ كنسروها نشان مي دهد.
جدول 2 ـتقسيم بندي محصولات غذايي بر حسب اسيديته و شرايطلازم براي پراسسينگ حرارتي
|
طبقه بندي
|
PH
|
گروه غذاي
|
عامل فساد
|
حرارت لازم
|
|
كم اسيدي
|
7
|
گوشت، ماهي
|
باكتريهاي هوازي
|
دماي بالا
|
|
|
|
شير،مرغ
|
اسپوردار و مزوفيل
|
C151تاC121
|
|
|
6
|
سبزيها
|
ترموفيل ها
|
|
|
متوسط اسيد
|
5
|
انجير،سوپ ـگوجه فرنگي
|
آنزيمهاي طبيعي در بعضي محصولات
|
|
|
|
5/4
|
|
حد پايين اسيديته براي رشد كلوستريديوم بوتولينوم
|
|
|
اسيدي
|
|
سالاد
|
باكتريهاي اسيدوريك و فاقد اسپور
|
|
|
|
7/3
|
ميوها،زردآلو،هلو،
پرتقال،آناناس
|
آنزيمهاي طبيعي
|
آبجوش
|
|
خيلي اسيدي
|
0/3
|
ترشيها
|
مخمرها
|
c100
|
|
|
|
|
كپكها
|
|
|
|
|
آب ليمو
|
|
|
|
|
2
|
غذاهاي خيلي اسيدي
|
|
|
استريل تجارتي
اين اصطلاح براي بيشتر قوطيهاي كنسرو بكار مي رود ،و معني آن اين است كه كليه ميكروبهاي بيماري زا و مولد توكسين از بين رفته به علاوه ميكروبهاي كهوجود آنها باعث فساد ماده غذايي مي شوندنيز كشته شده اند. البته محصولي كه به اين درجه از استريليته رسيده ممكن است تعداد كمي اسپورهاي مقاوم داشته باشد كه معمولا در شرايط عادي رشد و تكثير نكرده و اشكالي بوجود نمي آورد.ولي اگراين اسپورها در شرايط ديگر مثلادرمحيط گرم قرار گيرند فعال شده و اثرات آن ظاهر مي شود .
محصولات كنسرو موجود در بازار كه اغلب به اين درجه استريل مي شوند داراي عمر نگهداري 2 تاچند سال هستند وپس از اين مدت نيز خرابي احتمالي ناشي از تغيير بافت و طعم و بوي محصول بوده و معمولا رشد ميكربي مشاهده نمي شود .
بلانچينگ
اين روس را مي توان پاستوريزاسيون ميوه ها و سبزيها ناميدكه اصولا براي از بين بردن آنزيمهاي طبيعي به كار مي رود . چون انجماد فعاليت آنزيم ها را كاملا متوقف نمي كند ، بلانچينگ را معمولا قبل از يخ زدن سبزي و ميوه انجام مي دهند . همانطور كه در عمل پاستوريزه كردن مقداري از آنزيم ها غير فعال مي شوند ، در بلانچينگ نيز تعداد باكتري ها از بين مي روند . البته بهتر است كلمه پاستوريزاسيون را براي عملياتي كه مخصوص از بين بردن ميكربهاست به كار برد .
نقش هاي مهم بلانچينگ عبارتند از :
1. غير فعال كردن آنزيم ها و جلوگيري از تغيير طعم و بو ورنگ
2. از بين بردن تعداد زيادي از ميكروبهاي موجود در سطح محصول
3. تثبيت رنگ بعضي سبزيها مانند هويج
4. شستن و جدا كردن گل و مواد خارجي
5. خارج كردن هواي محبوس در بافت محصول
6. از بين بردن طعم و بوي نا مطبوع خارجي هنگام يخ زدن سبزيها
7. نرم شدن بافت ،كم شدن حجم و آسان كردن بسته بندي در كنسرو كردن اسفناج
8. جدا كردن پوست بادام ، پسته و مغزهاي ديگر
شستن و جدا كردن نمك زيادي از گوشت شور و ماهي شور
مقاوم ترين آنزيم هايي كه بايد در بلانچينگ از بين بروند كاتالاز و پراكسيداز هستند با از بين رفتن آنها آنزيم هاي ديگر نيز بي اثر مي شو ند .
بلانچينگ با روشها دستگاههاي مختلف انجام مي شود كه متداول ترين آنها بلانچينگ با آب داغ يا آب جوش و بلانچينگ با بخار آب است . در بلانچينگ شيميايي از مواد شيميايي براي از بين بردن آنزيم ها استفاده مي شود . براي ارزيابي بلانچينگ فعاليت كاتالاز يا پراكسيداز تعيين مي شود .اگرعمل بلانچينگ ناقص باشد آزمايش فوق فعاليت مثبت آنزيم هاي ذكر شده را نشان مي دهد. بلانچينگ بيش از حد لازم باعث از بين رفتن مرغوبيت مي شود .
آنزيم هايي كه بطور طبيعي در سبزيها و ميوه ها وجود دارند و باعث خرابي و فساد محصول بلانچ نشده مي شوند عبارتند از :فنلاز ، ليپوكسيداز ، كلروفيلاز و اسكوربيك اسيد اكسيداز.
ليپوكسيداز يكي از مقاوم ترين آنزيمهاي موجود در برابر حرارت است و براي ارزيابي بلانچينگ معمولا فعاليت اين آنزيم اندازه گيري مي شود .
زمان لازم براي بلانچينگ بستگي به اندازه و رسيدگي محصول و روش مورد استفاده دارد.
جدول زير زمان لازم و روش مورد استفاده براي بلانچينگ سبزيها را قبل از انجماد نشان مي دهد.
جدول 3 ـبرنامه زمان بلانچينگ به روش هاي مختلف
|
محصول
|
روش
|
زمان(دقيقه)
|
|
كلم بروكسلي
گل كلم
ذرت(دانه)
لوبيا سبز
نخود سبز
اسفناج
هويج
نخود سبز
لوبيا سبز
|
بخار داغ 100 درجه
بخار داغ 100 درجه
بخار داغ 100 درجه
بخار آب 100 درجه
بخار آب 100 درجه
بخار آب 100 درجه
آبجوش
آبجوش
آبجوش
|
5تا6
4تا5
3
2تا4
2تا3
2تا3
2تا3
1
2تا4
|
بلانچينگ با آب داغ يا آب جوش ـ اين روش ساده ترين روش بلانچينگ است كه به سادگي مي توان با يك ظرف آب داغ و يك آبكش آن را انجام دادسبزي را درآبكش ريخته و حدود 1 دقيقه در آب داغ فرو برده و نگاه مي دارند سپس آن را در آب سرد فرو برده و به سرعت سرد مي كنند. بلانچينگ اسفناج را در 77 درجه انجام مي دهند و با اين روش رنگ سبزي بهتر حفظ مي شود .
لوبياسبز، نخود سبز ، ذرت و گوجه فرنگي را مي توان در آب جوش بلانچ كرد. زمان لازم براي اين عمل را از روي سفتي يا رسيدگي محصول تعيين مي كنند .سختي آبي كه براي بلانچ به كار مي رود باعث سفت شدن سبزي مي شود و اين عمل سفت شدن را به ترتيب يونهاي كلسيم و منيزيم با مواد پكتيني نسبت مي دهند . بلانچينگ با آب سرد باعث نشت مقدار زيادي از نمكها ، ويتامينها محلول در آب ،قندها و پروتئين ها بداخل آب مي شوند . از اين اشكال مي توان تا حدي با استفاده از بخار آب جلوگيري كرد.
مصرف آب در اين روش يكي از اقلام مهم مصرف آب در صنايع غذايي است و بهتر است براي صرفه جويي از روشهاي ديگر استفاده شود.
بلانچينگ با بخار آب ـ اين روش اشكال نشت نوترنيت ها بداخل آب در بلانچينگ با آب را از بين مي برد سرعت اين روش قبلي است و براي سبزيهايي مثل مارچوبه ، گوجه فرنگي و نخود سبز مناسب است.اين روش بلانچينگ سريع نيز ناميده مي شود. اشكال آن مانند روش قبل نرم شدن محصول است.
بلانچينگ خشك ـ اين روش در تهيه خشكبار و معمولا در پايان عمل خشك كردن به وسيله گاز گوگرد، اسيد سيتريك و يا نمك صورت مي گيرد . در مقايسه با روش آبجوش داراي مزاياي است كه
جلوگيري از نرم شدن يكي از آنها ست ولي باعث تغيير طعم و بو مس شود.
جدول 3 ـمقايسه آب مصرفي در روشهاي مختلف بلانچينگ براي يك تن نخود سبز
|
روش
|
آب مصرفي بر حسب گالن
|
|
آب داغ
بخار آب
ميكروويو
هواي داغ
|
1000
5/48
5/42
2/0
|
مقايسه مقدار حرارت لازم براي استريل كردن يا پاستوريزاسيون
بطوريكه گفته شد حرارت دادن محصول غذايي علاوه بركشتن ميكربها تركيبات غذايي را نيز تجزيه كرده و ارزش غذايي را پايين مي آورد . بنابراين در عمليات حرارتي بايد به كمترين حرارت كه براي كشتن ميكربها كافي باشد و نه بيشتر از آن ـ اكتفا ، نمود تا حداقل خسارت به تركيبات غذايي وارد شود. چگونه مي توان اين حرارت و زمان مربوط به آن را محاسبه نمود؟ در جواب بايد گفت كه در محاسبات مربوط دو فاكتور مهم و تعيين كننده را بايد در نظر گرفت كه عبارتند از :
1. مقاومت حرارتي ميكربهاي فساد و پاتوژن ها ، كه از روي آن تركيبهاي مختلف دما ـ زمان
2. را به دست مي آورند. اين ميكربها را با آزمايشات ميكروبيولوژيكي در هر غذا و محصول معين ،معلوم وتعداد آنها را نيز مشخص مي كنند.
3. اطلاعات مربوط به انتقال حرارت و نفوذ آن به داخل قوطي يا شيشه، به اين معني كه بايد زمان حرارت دادن به اندازه اي باشد كه دورترين نقطه از منبع گرما ده حرارت لازم را دريافت كرده تا ميكربهاي پاتوژن و فساد و آنزيم ها را از بين برده و محصول استريل يا پاستوريزه شود.
مقاومت حرارتي ميكربها
مقاومترين پاتوژن ها در برابر حرارت ، كلوستريديوم بوتوليتوم مي باشد كه توليد كننده توكسين خطر ناك بوتولين در شرايط بي هواز است.ولي برخي از اسپورهاي غير پاتوژن از اين باكتري مقاوم تر بوده و اگر عمليات حرارتي بتواند آنها را از بين ببرد ، باكتري مولد بوتولين نيز حتما از بين خواهد رفت . به عنوان مثال از باسيلوس ـ استاروترموفيلوس نام مي بريم كه در محاسبات براي اين منظور عملي مورد استفاده قرار مي گيرد .
منحني از بين رفتن ميكربها در اثر حرارت دادن
سرعت از بين رفتن باكتري ها در اثر حرارت در هر فاصله زماني بستگي به تعداد اوليه آنها دارد . مثلا در مدت يك دقيقه در صد معيني از ميكربهاي موجود در اثر گرماي 110 درجه كشته مي شود و در يك دقيقه بعد نيز همان در صد ـ نه همان تعداد ـ ازميكربهاي باقيمانده از بين خواهد رفت . فرض كنيد كه تعداد اوليه ميكربها در يك محصول 100000 است ، و باز هم فرض كنيد كه در دماي 110 درجه در يك دقيقه 90% آنها از بين بروند . بنابر آنچه گفته شد ميكربهاي كشته شده در دقيقه اول ، دوم و … به ترتيب زير خواهد بود. كشته شده در دقيقه اول 90000=90% * 100000 ، باقيمانده پس از يك دقيقه 10000.
كشته شده در دقيقه دوم 900=90% * 10000 ، باقيمانده پس از دو دقيقه 1000.
كشته شده در دقيقه سوم 900=90% * 1000 ، باقيمانده پس از سه دقيقه 100.
اگر اطلاعات فوق را روي كاغذ نيمه لگاريتمي رسم نماييم ، نموداري بدست مي آيد كه تعداد ميكربها باقي مانده را در هر زمان نشان مي دهد . مثلا از نمودار زسم شده معلوم مي شود كه احتمال وجود يك ميكرب زنده پس از 7 دقيقه حرارت دادن در 10 درجه به (01/0) مي رسد كه احتمال ضعيفي مي باشد .
اين رقم 01/0 در موارد معني و اهميت پيدا مي كند كه تعداد زيادي مثلا چندين هزار قوطي سرو كار داشته باشيم كه در آن مورد از احتمال وجود چندين قوطي آلوده در بين هزار قوطي صحبت خواهد شد .
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
دقيقه 1 = ‹D›
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
زمان بر حسب دقيقه
|
|
|
در اين نمودار كه ”نمودار كشته شدن ميكروب بر حسب زمان ” ناميده مي شود ، اصطلاح ديگري به نام ” مقدار D ” بكار مي رود كه عبارت ار زمان كاهش يك دهمي يا دسيمال است .و آن زماني است كه در هر درجه حرارت معين ، تعداد ميكروبها به يك دهم تعداد اوليه خود مي رسد . در نمودار فوق همانطور كه ابتدا فرض كرديم اين زمان معادل يك دقيقه است . مقدار D اصولا بستگي به نوع ميكروب و دمايي دارد كه براي استريل يا پاستوريزه كردن بكار مي رود . هر چه ميكروب در برابر حرارت مقاـ
وم تر باشد ”مقدار D ” آشنا شديم چگونگي استفاده از آنرا در استريليزاسيون شرح مي دهيم . بطوري
كه قبلا گفتيم چون نمودار كشته شدن ميكروبها بر حسب زمان لگاريتمي است هميشه حتي پس از مدت طولاني حرارت دادن ، احتمال وجود ميكرب زنده وجود دارد . عمليات حرارتي بايد طوري تنظيم شود
كه اين احتمال خيلي ضعيف بوده و به صفر نزديك تر شود . علاوه بر اين بايد در محاسبات نوع ميكرب خطر ناك و يا اسپور مقاوم را كه احتمال وجود آن در محصول است ، در نظر گرفت ومحاسبات را بر اساس مقدار D آن مميكرب يا اسپور انجام داد . معمولا از تعداد و نوع ميكربها د محصول اطلاع دقيق نداريم ولي براي رعايت احتياط در محصولات غير اسيدي فرض مي كنيم كه اسپور مقاوم ولي كليستريديوم بوتولينوم به تعداد زيادي وجود دارد . مقدار D آن براي اين ميكرب در محصول معلوم بوده و معمولا زماني معادل D 12 براي استريل كردن تجارتي كردن آن محصول بكار مي رود. اين مدت مي تواند 12 سيكل لگاريتمي تعداد ميكربها را كاهش دهد يا به عبارت ديگر تعداد آنها را به 1 ضرب در 10 بتوان 12ـ (يك هزار ميليارد ) تعداد اوليه برساند . از آنجا كه آلوده ترين محصولات به ندرت بيش از يك ميليارد ميكرب در قوطي دارد اين زمان حرارت دادن مي تواند كافي به شمار آيد . اگز تعداد زيادي از اين قوطي ها را داشته باشيم و آنها را حرارت دهيم پس از D 12 احتمال وجود يك ميكرب در هر قوطي به 001/0 مي رسد كه اين احتمال معادل وجود يك قوطي آلوده در هزار قوطي است . اگر آلودگي در هر قوطي يك ميليون ميكرب قبل از حرارت دادن فرض شود ـ كه اين تعداد هم غير عادي و زياد است آنگاه پس از D 12 حرارت دادن احتمال آلودگي به يك در ميليون يعني يك قوطي آلوده در مقابل 999،999 قوطي استريل مي رسد.
در صورتيكه عمليات حرارتي بر اساس اسپورهاي مقاوم تر برنامه ريزي شود ، درجه استريليزاسيون از رقم بالا نيز موثرتر خواهد بود . اين عمليات معمولا در مورد غذاهاي غير اسيدي اعمال مي شود و براي غذاهاي اسيدي ضروري نيست. غذاهاي اسيدي معمولا به محصولاتي گفته مي شود كه PH آنها كمتر از 5/4 باشد . غذاهاي كم اسيدي داراي P H بيش از 5/4 هستند . PH برخي از محصولات عبارتند از :
گروه 1 7= PH محصولاتي مانند:زيتون رسيده ، شير ، تخم مرغ، ذرت ، گوشت ، ماهي
گروه 2 6=P H سبزيجات مانند : نخود فرنگي ، هويج ، چغندر مارچوبه و سيب زميني.
گروه 3 5 تا 5/4 = P H سوپها و محصولاتي مانند :انجير ، سوپ سبزي يا سوپ گوجه فرنگي .
گروه 4 5/4 تا 3 = P H ميوه ها، گوجه فرنگي ، گلابي ، زرد آلو ، پرتقال ، هلو ،آناناس ، سيب ،دارابي و توت فرنگي.
گروه 5 3= P H ترشي ها ، شوريها ، آبميوه ها ، آبليمو.
معمولا براي استريل تجارتي محصولات اسيدي دماي جوش(100درجه)به مدت چند دقيقه كافي است در صورتيكه محصولات غير اسيدي احتياج به دماي حدود 120 درجه و زمان 15 تا 30 دقيقه دارند كه اين زمان بر حسب اندازه قوطي و يا بافت حصول متغير است.
بعضي از ادويه ها و مواد شيميايي موجود در غذا، اثر حرارتي را در كشتن ميكروبها افزايش مي دهند و بنابراين زمان لازم براي استريل كردن را كاهس مي دهند. مواد اسيدي علاوه بر اينكه زمان حرارت دادن را كاهش مي دهند محيط را نيز براي رشد و تكثير كلوستريديم بوتولينم باقيمانده نامساعد مي سازد و بنابراين اثر مضاعف دارد.اين محصولات حتي اگر حرارت داده نشوند ازنظر بهداشتي و در رابطه با اين ميكروب مقاوم،بي خطر مي باشند. آنچه در عمل استريل كردن باعث از بين رفتن ميكربها مي شود،اثر كشندگي دماست. با بالا رفتن دما اثر كشندگي آن نيز زياد مي شود وبه موازات آن مقدار D كه نشان دهنده مقاومت حرارتي ميكرب است كاهش مي يابد . مقادير Dيعني زمان كاهش يكدهمي براي دماهاي مختلف را مي توان روي كاغذ نيمه لگاريتمي رسم نمود و از نمودار حاصل مقدارZ را بدست آورد.
مثال : تعداد ميكربهاي موجود در يك قوطي غذا يك ميليون مي باشد كه مقدار D آن ميكربها در 110 درجه يك دقيقه است . اگر اين قوطي را در 110 درجه مدت 4 دقيقه حرارت دهيم تعداد ميكربها ي باقي مانده را حساب كنيد . (از نكات مربوط به سرعت انتقال حرارت صرف نظر كنيد ) .
نكات مهم در عمليات حرارتي
علاوه بر ميزان آلودگي محصول و نوع ميكرب آلوده كننده ، زمان حرارت دادن براي استريل كردن محصول به عوامل ديگري نيز بستگي دارد كه مهم ترين آنها عبارتند از :
1. نوع محصول از نظر ويسكوزيته ـ محصولات غذايي ممكن است مايع يا نيمه جامد و يا سفت باشند . اين خواص محصول تعيين كننده نوع انتقال حرارت در محصول است . در محصولات مايع انتقال حرارت عمدتا از راه جابجايي و به سرعت صورت مي گيرد . ولي در محصولات سفت عمل انتقال حرارت به وسيله هدايت انجام شده و نسبت به جابجايي كندتر صورت مي گيرد . در برخي محصولات انتقال حرارت از هر دو راه يعني هم جابجايي و هم هدايت انجام مي شود . براي اين كه سرعت انتقال حرارت را افزايش دهند از ديگهاي چرخان استفاده مي كنند كه با گرداندن قوطي محتويات آن را بهم زده و به انتقال حرارت در آن كمك مي نمايد . موادي مانند قند و نشاسته ويسكوزيته محصول را بالا برده و انتقال حرارت را كند مي نمايد .
2. اندازه قوطي يا شيشه ـ سرعت انتقال حرارت تابعي از سطح تماس با منبع گرماده مي باشد . هر چه قوطي بزرگتر باشد نسبت سطح تماس به وزن محتويات قوطي كم شده و بنابراين زمان زيادتري براي گرم شدن لازم است به علاوه محتويات قوطي در نقطه يي كه معمولا در وسط قوطي قرار دارد و نقطه سرد ناميده مي شود د يرتر استريل خواهد شد . البته اشكال نقطه سرد بيشتر در محصولات سفت مطرح بوده و در محصولات مايع كه از راه جابجايي گرم مي شوند كمتر وجود دارد . براي اطمينان از حصول استريل تجارتي بايد از استريل شدن نقطه سرد اطمينان پيدا كنيم . مثلا اگر براي استريل كردن محصولي 5/2 دقيقه در 120 درجه لازم باشد بايد قوطي را آنقدر حرارت تا نقطه سرد آن به 120 درجه رسيده و 5/2 دقيقه در اين حرارت باقي بماند و سپس گرم كردن را متوقف سازيم . در اين صورت مي توان گفت نقاط ديگر قوطي نيز حرارت لازم را دريافت كرده و استريل شده اند .
3 . ريتورت يا اتوكلاو ـ دستگاهي است كه براي پراسسينگ حرارتي كنسروها بكار مي رود . داراي انواع مختلف است و معمولا در آن از بخار به عنوان منبع حرارتي استفاده مي شود . بعضي ريتورت ها ساكن و برخي چرخان هستند .
سرعت انتقال حرارت داخل قوطي در ريتورت هاي ساكن ، به ويژه در قوطيهاي بزرگ و يا محصولات سفت ، پايين بوده و در نتيجه زمان پراسسينگ طولاني است . براي رفع اين مشكل از ريتورت هاي چرخان استفاده مي كنند كه ضمن چرخش ، قوطي يا شيشه را نيز با خود چرخانده با بهم زدن محتويات آن انتقال حرارت را تسريع و زمان پراسسينگ را كوتاه مي كند .
اجزاي تشكيل دهنده يك ديگ پخت
(1)بخار ، (2) ـ شير تنظيم ، (3) ـ دستگاه فرمان ، (4) ـ شير فشار شكن ، هوا، (5) ـ صافي هوا ،
(6) ـپخش كننده بخار ، (7) ـ تخليه آب ، (8) ـ تخليه هوا ، (9) ـ شير هواگير ، (10) ـ گرما سنج ،
(11) ـ فشار سنج ، (12) ـ دريچه اطمينان ، (13) ـ جاي استقرار سبد ، (14) ـ هوا براي دستگاه فرمان ،
(15) ـ آب ، (16) ـ سر ريز شيرهاي دستي .
تركيبهاي مختلف دما ـ زمان
براي استريل كردن يك محصول اثر دما همراه زمان لازم است مثلا اين دما ممكن است 120 درجه
و زمان لازم 20 دقيقه باشد . به عوض دماي 120 درجه مي توان از دماي بيشتر نيز استفاده كرد ولي زمان لازم در اين صورت كمتر خواهد بود . به عنوان مثال دماهاي مختلف و زمان هاي مربوط آنها را كه براي از بين بردن كلوستريديوم با تولينوم در محصول كم اسيدي لازم است را ذيلا” مي آوريم .
كمتر از يك دقيقه در 260 درجه فارنهايت
5/1 دقيقه در 255 درجه فارنهايت
8/2 دقيقه در 250 درجه فارنهايت
3/5 دقيقه در 245 درجه فارنهايت
10دقيقه در 240درجه فارنهايت
36 دقيقه در 230 درجه فارنهايت
150 دقيقه در 220 درجه فارنهايت
330 دقيقه در 212 درجه فارنهايت
دماها و زمان هاي مربوطه در جدول بالا تركيبهاي مختلف دما ـ زمان ناميده مي شود كه اثر هر كدام
در از بين بردن ميكربها يكسان مي باشد ولي از نظر اثراتي كه روي مواد غذايي يا تركيبات غذايي مي
گذارند متفاوتند .
از جدول بالا معلوم مي شود كه هر چه دما بالا باشد زمان لازم براي از بين بردن ميكربها كوتاه تر مي شود و اين امر براي كليه ميكربها اعم از اسپورها و غيره صادق است . از طرف ديگر آنچه به كيفيت ماده غذايي مانند رنگ ، طعم بافت و ارزش غذايي آن لطمه مي زند بيشتر زمان طولاني است و دماي زياد نسبت به زمان زياد ضرر كمتري دارد . به مثال زير توجه كنيد :
مثال : اگر به شير باكتري هاي كلوستريديوم بوتولينوم را اضافه نماييم و سپس نمونه اي از آن را به مدت 1 دقيقه در 260 درجه فارنهايت ، نمونه دوم را به مدت 10 دقيقه در 240 درجه و نمونه سوم را به مدت 330 دقيقه در 212 درجه حرارت دهيم ، طبق جدول بالا تركيبهاي فوق همگي در از بين بردن باكتري فوق بطور يكسان موثر خواهد بود ولي لطمه حرارتي در همه نمونه ها يكسان نبوده و نمونه اي كه به مدت 330 دقيقه حرارت ديده است كاملا” سوخته و تغيير طعم و بو داده است . نمونه دوم نيز كه 10 دقيقه حرارت ديده از كيفيت بدي برخوردار بوده و لطمه حرارتي در آن محسوس است ولي نمونه اول كه يك دقيقه حرارت ديده از نظر كيفيت و طعم و بو و ظاهر قابل قبول تر از 2 نمونه ديگر مي باشد . اين اختلاف آسيب پذيري ميكربها و نوترينت هاي غذا پديده ي عمومي و مهمي است كه با مثال فوق نشان داديم و مي توان آن را به مواد غذايي ديگر اطلاق كرد و بكار برد . اين پديده به واسطه آن است كه افزايش دما به يك نسبت سرعت كشتن و از بين بردن ميكربها و نوترينت ها را افزايش نمي دهد . يعني افزايش هر 10 درجه سانتي گراد ( يا 18 درجه فارنهايت ) سرعت واكنش هاي شيميايي را كه مسئول خرابي مواد غذايي است دو برابر مي كند ولي همين افزايش دما ( خارج و بالاتر از حرارت اپيتم رشد ميكربها ) سرعت كشتن ميكربها را ده برابر مي كند . به همين دليل در عمليات حرارتي از دماي بالا و زمان كم استفاده مي شود تا به محصول لطمه كمتري وارد شود .
مثلا” در پاستوريزه كردن برخي از آبميوه هاي اسيدي قبلا” دماي 63 درجه به مدت 30 دقيقه بكار مي رفت . امروزه از پاستوريزاسيون سريع يا فلاش استفاده مي شود كه دماي 100 درجه به مدت 12 ثانيه يا دماي 120 درجه به مدت 2 ثانيه است . پاستوريزاسيون فلاش به ويژه اگر 2 ثانيه باشد بهترين محصول را از نظر طعم و بو توليد مي نمايد . البته بايد گفت كه روش سريع احتياج به دستگاههاي دقيق و سرمايه زيادي دارد .
مسائل مهم در انتقال حرارت و غيره و راه حل هاي آن
به طور خلاصه آنچه را كه مربوط به حل مسئله كندي سرعت انتقال حرارت در قوطي است ذكر مي كنيم : اين مشكل به ويژه در محصولات سفت و يا در قوطي يا ظروف بزرگ مطرح است . براي جلوگيري از اين اشكال اين گونه محصولات را قبلا” در مبادلهاي حرارتي پاستوريزه يا استريل مي كنند و سپس در ظرف استريل شده پر مي نمايند . مبادلهاي حرارتي زمان عمليات را كاهش مي دهد .
راه حل ديگر در مورد قوطيها استفاده از ريتورت چرخان است كه با استفاده از چرخش قوطي عمل انتقال حرارت از راه جابجايي سريع تر صورت مي گيرد و از سوختن محصول جلوگيري مي نمايد . با استفاده از اين ديگها نيز زمان عمليات حرارتي كاهش مي يابد و كيفيت محصول بهتر حفظ مي شود .
مشكل ديگر توليد فشار داخل قوطي به واسطه بالا رفتن دما و توليد بخار آب در آن است كه باعث باد كردن يا تركيدن قوطي مي شود . براي رفع اين اشكال عمل استريل كردن را در ديگهاي تحت فشار انجام مي دهند تا اختلاف فشار داخل و خارج قوطي را تا اندازه اي از بين برده و از باد كردن و تركيدن قوطي جلوگيري كنند .
روشهاي ديگر
آنچه گفته شد استفاده از حرارت غير مستقيم يعني استفاده از بخارآب داغ براي استريل يا پاستوريزه كردن محصول غذايي بود . امروزه روشهاي جديدي براي تامين حرارت به كار مي رود كه
از آن جمله به شعله مستقيم و ميكروويواشاره مي نما ئيم .
1 ـ شعله مستقيم ـ قوطي ها را مستقيما ” در معرض شعله قرار مي دهند تا استريل شود . استفاده
از اين روش احتياج به دستگاههاي مقاوم در برابر فشار بخار آب و هم چنين نياز به ديگ بخار و غيره
را رفع مي نمايد . با اين كه امتيازاتي براي اين روش ذكر شده است ولي هنوز استفاده تجارتي از آن محدود است .
2 ـ ميكروويو ـ اين روش پديده نقطه سرد را در داخل غذا از بين مي برد چون تمام نقاط را بدون اختلاف دما گرم مي كند . استفاده از ميكروويو به تاسيسات دقيق و گـران احتياج دارد و به علاوه در بسته بندي مصولات نيز محدوديتهائي بوجود مي آورد يعني چون اين امواج از ورقه فلزي عبور نمي ـ
كند بايستي از بسته هاي پلاستيكي استفاده نمود .
فهرست مطالب
روش هاي موقت…………………………………………………………………….
روش هاي دائم……………………………………………………………………...
كنترل ميكربها به وسيله حرارت………………………………………………….
پراسينگ حرارتي……………………………………………………………………
استريل كردن………………………………………………………………………..
بلانچينگ……………………………………………………………………………..
محاسبه مقدار حرارت لازم دز استريل كردن…………………………………
مقاومت حرارتي ميكربها………………………………………………………….
نكات مهم در عمليات حرارتي………………………………………………….…
ريتوب يا اتوكلاو…………………………………………………………………...
تركيب هاي مختلف دماـ زمان……………………………………………………
مسائل مهم در انتقال حرارت و راه حل ها…………………………………….
شعله مستقيم……………………………………………………………………….
ميكرويو…………………………………………………………………………….