میدان پالس الکتریکی در صنایع غذایی

کاربرد میدان پالس الکتریکی در صنایع غذایی چیست؟ مزایای استفاده از میدان الکتریکی پالسی چیست؟ سلام خدمت شما دوست عزیز علم فودی?.ممنونیم که علم فود رو برای پاسخ به سوالاتتون در مورد میدان پالس الکتریکی در صنایع غذایی انتخاب کردید. تا پایان این مطلب با علم فود همراه باشید.

 

میدان پالس الکتریکی چیست ؟

میدان پالس الکتریکی یا Pulsed Electric Field که به اختصار PEF نیز گفته‌میشود. PEF یک فناوری غیر حرارتی نوین بر پایۀ کاربرد پالس‌هایی با ولتاژ بالا و متوسط (از 20 تا 60 کیلوولت بر سانتی­متر) در دوره‌های زمانی کوتاه (میلی یا میکروثانیه) است. در این فرآیند، موادغذایی بین 2الکترود آند و کاتد قرار می‌گیرند.

استفاده از میدان پالس الکتریکی در صنایع غذایی موجب می‌شود که مایعات یا غذای شبه‌مایع بدون کاهش ویژگی‌های حسی و ارزش تغذیه‌ای پاستوریزه شوند. تاثیر PEF بر مواد غذایی به عوامل مختلفی بستگی دارد. برای مثال قدرت میدان، مدت زمان پالس، تعداد پالس‌ها و شکل پالس از عوامل مهمی هستند که در زمان فرآیند باید مورد توجه قرارگیرند.

امروزه، تقاضا برای بهبود کیفیت فرآورده‌های غذایی ایمن و با ارزش بالا و ویژگی های فراسودمند افزایش یافته است. این افزایش تقاضا منجربه توسعه و استفاده از فناوری‌های نوین مواد غذایی شده است. فرآیندهای حرارتی سنتی نمی‌تواند تمامی نیازهای مصرف‌کنندگان را تامین کند، زیرا حرارت زیاد و زمان‌فرآوری طولانی منجر به تغییرات ویژگی های غذایی می‌شود. درنتیجه فناوری‌های نوین غیرحرارتی در صنایع غذایی، مانند میدان پالس الکترکی باعث افزایش کیفیت مواد غذایی می‌شوند.

 

مزایای استفاده از فرآیند میدان الکتریکی پالسی

1. حفظ کیفیت مواد غذایی
2. حفظ رنگ، طعم و عطر، بافت و ارزش غذایی
3. کابرد موفق در پاستوریزاسیون محصولاتی مانند آب‌میوه، شیر،ماست، سوپ و تخم مرغ
4. کاربرد در فرآیندهای خشک کردن
5. افزایش راندمان روغن از دانه های روغنی
6. افزایش استخراج قند از چغندرقند

 

کاربردهای میدان پالس الکتریکی در صنایع غذایی

غیرفعال‌سازی میکروارگانیسم ها:

تاثیر میدان ‌پالس الکتریکی بر میکروارگانیسم‌ها براساس تغییرات دیواره سلولی می‌باشد. این تاثیر به صورت مدلی بیان شده‌ که در آن غشای سلول به یک خازن با ثابت دی‌الکتریک پایین تشبیه‌شده است. در دو طرف غشای سلول( داخل و خارج آن) بارهای با قطبیت مخالف وجود دارد. این اختلاف بار با انتقالات غشایی می‌شود. زمانی که سلول در معرض میدان الکترکی قرار بگیرد، انتقالات غشایی افزایش می‌یابد. این پتانسیل اضافه القاشده از میدان الکترکی سبب افزایش جذب بارهای مخالف دوطرف غشا می‌شود.

با فشار اعمال شده از طرف میدان الکتریکی پالسی، غشای سلول نازک می‌شود. درنهایت با بیشتر شدن فشار الکترواستاتیکی، پارگی محلی به صورت تشکیل منافذ در کمتراز میکروثانیه در غشا ایجاد می‌گردد. در واقع به همین طریق PEF می‌تواند میکروارگانیسم‌ها را غیرفعال کند.

 

جداسازی ترکیبات :

بسیاری‌از فرآیندهای مواد غذایی شامل استخراج و فشردن می‌باشد. در این فرآیندها نیاز داریم‌که از تیمارهای آنزیمی و حرارتی و یا خردکردن که فرآیندی مکانیکی می‌باشد برای تخریب دیواره و غشای سلولی، استفاده‌کنیم. به‌دلیل‌ استفاده‌از انرژی و حرارت بالا در این روش‌ها، ترکیبات مغذی از بین می‌رود و باعث کاهش کیفیت مواد غذایی می‌شود. با کمک فرآیند میدان پالس الکتریکی در صنایع غذایی ضریب انتقال جرم افزایش پیدا می‌کند. درنتیجه، فرآیند استخراج و جداسازی راحتتر صورت می‌گیرد.

مثال‌هایی از استخراج ترکیبات توسط روش میدان پالس الکتریکی :

• استخراج ترکیبات پلی‌فنولی : در یکی از مطالعات انجام شده بر روی آب‌انگور،مشاهده شده که استفاده از فرآیند PEF برای استخراج ترکیبات فنولی موثر بوده است. ترکیبات فنولی به‌دلیل داشتن خواص آنتی‌اکسیدانی دارای ارزش تغذیه‌ای هستند. به طورکلی

• به طورکلی میدان پالس الکتریکی، برای میوه‌هایی مثل سیب، انگور، هویج و بلوبری‌ها، قبل از فرآیند مکانیکی پرس، باعث افزایش راندمان و کیفیت استخراج آبمیوه می‌شود.

کاهش فعالیت آنزیمی :

فرآیند میدان پالس الکتریکی در صنایع غذایی به کاهش فعالیت‌های آنزیمی کمک می‌کند. ازبین رفتن آنزیم‌ها در محصولاتی که حاوی کاروتنوئید یا آنتوسیانین هستند،اهمیت دارد. زیرا اگر در طول فرآوری محصولاتی مثل آبمیوه ها آنزیم هایی مثل آنزیم‌های اکسیدکننده غیرفعال نشود باعث تجزیه و در نتیجه کاهش این رنگدانه ها می شود. درنتیجه محصول دچار افت کیفیت می‌شود. بنابراین با استفاده‌ از میدان الکتریکی قوی و زمان مناسب می‌توان، آنزیم‌ها را غیرفعال کرد.

 

تاثیر میدان الکتریکی پالسی بر مواد غذایی

تاثیر میدان الکتریکی پالسی بر پروتئین ها:

پاسخ پروتئین به PEF شامل پدیده‌های متعددی است که به سیستم PEF و پارامترهای استفاده شده (قدرت میدان، مدت زمان پالس، تعداد پالس‌ها، و شکل پالس) و همچنین به نوع و غلظت پروتئین بستگی دارد. اما به طور کلی میدان الکتریکی پالسی، میتواند تغییرات زیر را بر روی پروتئین ها در مواد غذایی بگذارد:

• شکستن پیوند دی‌سولفیدی
• در معرض قرار گرفتن باقی­ماندۀ اسیدهای آمینۀ آب­گریز
• باز شدن تاخوردگی ساختارهای دوم و سوم
• افزایش حلالیت پروتئین ها
• افزایش متراکم شدن و تجمع خود به خودی پروتئین ها

به نظر می­رسد که شرایط متعادل (مانند قدرت میدان الکتریکی 25 کیلوولت بر سانتی­متر به مدت 400 میکروثانیه) تأثیر زیادی بر خواص فیزیکی-شیمیایی پروتئین‌ها ندارند. برای این نوع تیمارها، بخشی از پروتئین‌ها باز شده و گسستگی در زیر واحدها روی می‌دهد که نتیجۀ آن افزایش حلالیت است.

با تیمارهای شدیدتر، پدیدۀ فوق اتفاق خواهد افتاد و در نتیجه حلالیت یا تجمع روی می­دهد. متداول‌ترین واکنش بین پروتئین‌ها حاصل از شرایط PEF شدید، شامل پلیمریزاسیون/تجمع ناشی از برهمکنش­‌های غیرکووالانسی (مانند الکترواستاتیک، پیوندهای هیدروژنی و برهمکنش­های آب‌گریز) و پیوند‌های دی‌سولفیدی است.

 

تاثیر میدان الکتریکی پالسی بر لیپیدها

استفاده از میدان پالس الکتریکی در صنایع غذایی میتواند بر اجزای مواد غذایی موثر باشد که یکی از این ترکیبات لیپیدها هستند. از تاثیرات آن بر لیپیدها به طور خلاصه میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

• ایجاد واکنشهای الکتروشیمیایی و تحت تاثیر قرار دادن ساختار لیپیدها
• تقویت برهمکنش با اکسیژن
• امکان تشکیل رادیکال‌های هیدروژنی

دوره آموزشی متخصص آزمایشگاه مواد غذایی

دوست عزیز علم فودی اگر می خوای از دوره های تخصصی که علم فود برگزار میکنه باخبر بشی و کلی مطلب علمی در زمینه صنایع غذایی یاد بگیری علم فود رو در اینستاگرام هم دنبال کن (کافیه روی عکس زیر کلیک کنی تا وارد پیج علم فود بشی):

علم فود

مروری بر کاربرد میدان الکتریکی پالسی در فرآیند خشک کردن و استخراج روغن از دانه‌های روغنی
بررسی فرآیند غیرحرارتی میدان های الکتریکی پالسی در مواد غذایی
Effect of Innovative Processing Techniques