فرایند فشار بالا در صنایع غذایی(کاربرد+تجهیزات)

کاربرد فرایند فشار بالا در صنایع غذایی چیست؟ تجهیزات مورد نیاز برای اعمال فرایند فشار بالا در صنایع غذایی چیست؟ معایب و مزایا و تاثیرات این روش چیست؟ سلام به شما دوست عزیز علم فودی. ممنونیم که علم فود رو برای پیدا کردن پاسخ سوالتون درمورد فرایند فشار بالا در صنایع غذایی انتخاب کردید.

در سالهای اخیر صنعت غذا تلاش های فراوانی را برای یافتن راهی به منظور تبدیل محصولات کشاورزی به فرآورده های غذایی سالم و ارزان انجام داده است. فرایند فشار بالا در صنایع غذایی یکی از فناوری های جدید مورد توجه به منظور دست یابی به محصول غذایی ایمن، مغذی و مورد پسند مصرف کننده است. در پست های قبلی درمورد تکنولوژی استفاده از میدان پالس الکتریکی در صنایع غذایی که یکی دیگر از فناوری های نوظهور می باشد صحبت کردیم در این پست از علم فود قصد داریم در مورد تکنولوژی فشار بالا در صنایع غذایی صحبت کنیم. تا پایان این مطلب با ما همراه باشید.

 

 

تکنولوژی فشار بالا چیست ؟

مصرف کننده ها در دنیای امروز در پی محصولات غذایی هستند که نه تنها از نظر ایمنی در سطح بالایی قرار داشته، بلکه از طرفی حاوی طعم مطلوب، زمان ماندگاری بالاتر و خصوصیات تغذیه ای بیشتری نیز باشند. فرایند فشار بالا در صنایع غذایی به عنوان روشی نوین در فرآوری مواد غذایی، جایگزین بسیار مناسبی برای روش های معمول نگهداری مواد غذایی از جمله استریلیزاسیون حرارتی است.

فرایند فشار بالا در صنایع غذایی به عنوان یکی از روش های غیر حرارتی در سال های اخیر به عنوان یکی از پرکابردترین تکنیک های نوین نگهداری مواد غذایی شناخته شده است. تکنولوژی فشار بالا (100 تا 1000 مگاپاسکال) جزء فرایندهای غیرحرارتی در صنایع غذایی است که درحال توسعه در سیستم های غذایی و زیستی می باشد.

فرایند فشار بالا در صنایع غذایی موجب غیرفعال شدن میکروارگانیسم ها از جمله پاتوژن های عامل فساد داخل غذا و سبب افزایش یا کاهش غیرفعال شدن برخی آنزیم ها شده و عمر نگهداری مواد غذایی را افزایش میدهد. به علت کاهش دما، رنگ، طعم و مواد مغذی، ویتامین ها و مواد معدنی حفظ شده و بازارپسندی محصول را تحت تاثیر قرار میدهد. در تکنولوژی فشار بالا، با انتخاب شرایط مناسب فرآیند، ضمن غیر فعال سازی سلول های رویشی و اسپورهای باکتریایی و در نتیجه تولید محصولات غذایی پایدار، امکان کاهش اثرات فرآوری بر خواص محصول فراهم میشود.

 

 

به طورمعمول در فرایند فشار بالا  از فشارهای تا حدود 900 مگاپاسکال( که تقریبا برابر با 9000 اتمسفر است) به منظور فرآوری و استرلیزاسیون مواد غذایی، حتی در دماهای معمول، بدون تخریب ویتامین ها، طعم ، رنگ مواد غذایی و به طور کلی ترکیبات آنها استفاده می شود.

در فرایند فشار بالا در صنایع غذایی، فشار به طور ایزواستاتیک به جسم وارد شده بنابراین غذا مستقل از اندازه و شکل تحت فشار قرار می گیرد و انتقال فشار به هسته ماده غذایی مستقل از جرم و زمان بوده و حداقل فرایند بر روی ماده غذایی اعمال خواهد شد.

اگر در تکنولوژی فشار بالا، فشار فرآیند برای مثال 500 تا 600 مگاپاسکال باشد، 2.5 دقیقه زمان برای رسیدن به فشار موردنظر لازم خواهد بود. 5 دقیقه زمان اعمال فشار و 2 دقیقه نیز حذف فشار به طول می انجامد. این فرایند به عنوان یکی از فرآیندهای غیر حرارتی مطرح است چون به ازای اعمال هر 100 مگاپاسکال فشار تنها 2 درجه سلسیوس افزایش دما به وجود خواهد آمد.

 

 

کدام محصولات را می توان با فرآیند فشار بالا فراوری کرد؟

غذاهایی مانند صدف کامل، گوشت های آماده، مربا و ژله، پیاز خرد شده و فلفل در بازارهای جهانی یافت می شوند و تا حدودی با فشار هیدرواستاتیک بالا فرآوری می شوند.

تجهیزات فرایند فشار بالا در صنایع غذایی

در ارتباط با تجهیزات فرایند فشار بالا در صنایع غذایی باید گفت که ، به طور معمول یک سیستم فشار بالا حاوی چهار جزء اصلی است:

• مخزن فشار
• مایع تحت فشار
•  تشدید کننده
•   پمپ

به عنوان یک روش جایگزین، می توان از مخزن فشار به جای تشدید کننده نیز استفاده کرد. مخزن فشار به منظور تحمل میزان زیادی از فشار و دما ساخته می شود و به طور معمول حاوی ماده غذایی بسته بندی شده و مایع تحت فشار است. اندازه این مخزن بسته به حجمی از مایع که در مخزن گنجانده می شود از چند میلی لیتر برای کارهای تحقیقاتی تا چند هزار لیتر به منظور فرآوری های تجاری متغیر است.

مایع تحت فشار به طور معمول آب بوده و علاوه بر نقش انتقال فشار، به منظور حذف هوای موجود بین بسته های مواد غذایی نیز به مخزن افزوده می شود. هنگامی که مایع به مخزن افزوده می شود، تشدید کننده فشار و پمپ به منظور افزایش فشار در اطراف ماده مورد استفاده قرار می گیرند و فشار پس از عبور از مایع تحت فشار و بسته ماده غذایی، نهایتا به خود ماده غذایی منتقل می شود.

 

مزایا تکنولوژی فشار بالا در صنایع غذایی

• زمان کوتاه تر نسبت به فرآیند حرارتی
• مستقل بودن از شکل و حجم ماده غذایی
• مصرف انرژی کم
• ایمن بودن محصول غذایی
• حفظ ظاهر، طعم، بافت و مواد مغذی محصولات
• عدم ازبین رفتن پیوندهای کووالانسی برخلاف فرایند حرارتی
• امکان پاستوریزه کردن محصولات حساس به حرارت
• ایمن بودن برای کارگران به دلیل استفاده از آب و عدم استفاده از ترکیبات شیمیایی

 

 

معایب تکنولوژی فشار بالا در صنعت غذا

• هزینه بالای سرمایه گذاری اولیه
• تغییر در برخی از خصوصیات حسی

 

آیا فرآوری با فشار بالا نوعی فرایند پاستوریزه است؟

HPP یک تکنیک پاستوریزاسیون سرد است که به وسیله آن محصولاتی که قبلاً در بسته بندی نهایی خود قرار داده شده اند، تحت فشار بالا (300-600MPa/43500-87000psi) قرار می گیرند و سپس توسط آب سرد منتقل می شود.

 

اثر تکنولوژی فشار بالا بر کیفیت مواد غذایی

فرایند فشار بالا در صنایع غذایی ، در فشار های متوسط، حداقل تغییرات را در بو، طعم و سایر ویژگی های حسی مواد غذایی ایجاد می کند. بنابراین فرایند فشار بالا در صنایع غذایی می تواند ایمنی مواد غذایی حرارت دیده را به همراه برآورده ساختن نیاز مصرف کننده به مواد غذایی با طعم و مزه و محصول تازه فراهم کند.

 

اثر بر رنگ مواد غذایی

در مورد فرآوری میوه ها و سبزی ها که حاوی رنگدانه های طبیعی (آنتوسیانین، کاروتنوئید و کلروفیل) هستند، فشارهای ملایم اثر محدودی بر رنگ فرآورده دارد، اما پایداری رنگدانه ها در حرارت های بالا و یا فشارهای بالا می تواند تحت تاثیر قرار گیرد. برای مثال افزایش دما تا ℃50 در طی تکنولوژی فشار بالا سبب تجزیه کلروفیل در بروکلی و آب آن می شود.

 

اثر بر بافت مواد غذایی

اثر بر بافت مواد غذایی و ساختار فیزیکی اکثر مواد غذایی با رطوبت بالا، بعد از عملیات فشار بالا بدون تغییر باقی می ماند، زیرا در اثر فشار نیروی برشی ایجاد نمی شود. فرایند فشار بالا در صنایع غذایی می تواند بافت برخی مواد غذایی را اصلاح نماید و تغییرات مطلوب در ساختمان آن ها ایجاد کند. برای مثال در مورد پنیر موزارلا، فرایند فشار بالا، توسعه خصوصیات عملکردی مطلوب در ارتباط با ذوب شدن را تسریع میکند.

 

اثر برکیفیت حسی مواد غذایی

اگرچه فرایند فشار بالا در صنایع غذایی توانایی حفظ تمامی خواص حسی اولیه ماده غذایی را ندارد، اما کیفیت کلی بسیاری از محصولات فرایند شده به این روش نسبت به محصولات غذایی که به صورت سنتی تیمار شده اند، بهتر می باشد.

 

اثر فرایند فشار بالا بر ترکیبات مغذی مواد غذایی

مولکول هایی کوچک نظیر ویتامین ها و ترکیبات مولد عطر و طعم توسط فشار بالا بدون تغییر باقی می مانند. در حالی که ساختار مولکول های بزرگ نظیر پروتئین‌ها، آنزیم‌ها، پلی‌ساکاریدها و اسیدهای نوکلئیک می تواند تغییر کند. فشار بالا سرعت واکنش های قهوه ای شدن میلارد را کاهش می‌دهد. فرایند فشار بالا در صنایع غذایی در دماهای متوسط اثر بسیار کمی بر رنگدانه های طبیعی میوه ها و سبزی ها شامل، کلروفیل، آنتوسیانین ها و کاروتنوئیدها دارد.

تغییرات بافتی طی فرایند فشار بالا در صنایع غذایی، اساساً به علت تخریب سلولی و تغییرات در پلیمرهاي دیواره سلولی به علت واکنش های آنزیمی و غیرآنزیمی رخ می‌دهد. تغییرات در سفتی، نرمی و ویژگی هاي رئولوژیکی مواد غذایی بستگی به نوع ماده غذایی و اثر فشار دما بر ترکیبات شیمیایی آن دارد. ویژگی هاي ارگانولپتیکی تغذیه اي و رئولوژیکی مواد غذایی توسط تیمار فشار بالا در مقایسه با فرایند حرارتی بهتر حفظ می شود. حفظ رنگ، آروما و حفاظت از ترکیبات مغذي از مزیت های تکنولوژی فشار بالا در صنعت غذا است.

همچنین، از نقطه نظر فراوري مواد غذایی، ویژگی منحصر به فرد کاربرد فشار بالا اعمال یکنواخت آن در سیستم هاي غذایی و در نتیجه عدم وابستگی آن به اندازه و شکل هندسی نمونه ها طی فراوري است. بسته بندی های انتخاب شده برای فشار هیدرواستاتیک بالا باید قابلیت انعطاف پذیری بالاتر از 15 درصد تغییرات حجم را داشته باشند.

 

 

کاربرد فرایند فشار بالا در صنایع غذایی

ازبین بردن میکروارگانیسم ها در صنعت گوشت

مطالعه اثر فشار بر موجودات زنده را بیولوژی فشار می نامند. فراوری فشار بالا از طریق ایجاد اختلال در عملکرد دیواره سلولی به میکرو ارگانیسم آسیب وارد می کند. به این ترتیب این فرایند در عملکرد ورود مواد مغذی به داخل سلول و خروج مواد زاید اختلال ایجاد می کند. بررسی ها نشان داده که باکتری های گرم منفی نسبت به اعمال فشار حساس تر از باکتری های گرم مثبت هستند. اسپورها نسبت به فرم رویشی میکروب ها مقاومت خیلی بیشتری در مقابل فشار بالا دارند.

برای نابود کردن اسپورها با فرایند فشار بالا از تکنیک اعمال فشار پالسی استفاده می شود. به این ترتیب که اسپورها در اثر اعمال مقداری فشار جوانه زده و به سلول رویشی تبدیل می شوند و در مرحله بعد اعمال فشار بالا باعث غیر فعال شدن سلول های رویشی می شود.

سطوح متوسط فشار در فرایند فشار بالا در صنایع غذایی (10 تا 50 مگاپاسکال) باعث کاهش سرعت رشد و تولیدمثل میکروارگانیسم ها می شود در حالیکه سطوح بالای فشار منجر به از بین رفتن میکروارگانیسم ها می شود. اساس از بین رفتن میکروارگانیسم ها در استفاده از این روش دناتوره شدن پروتئین ها و در نتیجه از بین رفتن آنزیم ها و آگلومره شدن پروتئین های سلولی می باشد.

 

اصلاح فرمولاسیون محصولات گوشتی با تکنولوژی فشار بالا

• کاهش استفاده از نمک و فسفات ها :

سایکس و همکاران  از فرایند فشار بالا در صنایع غذایی برای کاهش میزان نمک استفاده و افت پخت کمتر،بافت و ویژگی های حسی بهتری را برای محصول نسبت به نمونه شاهد گزارش کردند.

نتایج نشان داد که تکنولوژی فشار بالا باعث باز شدن نسبی ساختار پروتئین شده که این مساله منجر به برقراری پیوند بین مولکولهای پروتئین و ژلاسیون آنها می شود با ایجاد شبکه ژل مانند، آب و چربی بهتر در ساختار محصول حفظ خواهند شد، بنابراین بافت محصول تردتر و افت پخت کاهش خواهد یافت .

• کاهش چربی:

چربی یکی از اجزاء تشکیل دهنده فرآورده های گوشتی است . میزان چربی بر تردی و آبدار بودن محصولات گوشتی مانند سوسیس و کالباس موثر است. سوسیس های کم چرب در نتیجه توجه به نگرانی های مصرف کنندگان تولید شده اند. کاهش چربی در فرمولاسیون سوسیس به معنی افزایش گوشت در آن است . بنابراین اغلب روش های تولید محصولات بدون چربی بر پایه استفاده از آب و یا مایعات با پایه آب استوار هستند.

استفاده از فرایند فشار بالا در صنایع غذایی در محدوده بین 300 تا 600 مگاپاسکال منجر به ایجاد پیوندهای پروتئین- پروتئین می شود که به این ترتیب شبکه ای ایجاد شده که قابلیت نگهداری آب را خواهد داشت. بنابراین با حفظ بیشتر آب در شبکه، افت پخت محصول کاهش و آبدار بودن آن افزایش می یابد. در نتیجه می توان محصولات گوشتی با میزان چربی کمتر را تولید نمود.

 

 

 

کاربرد تکنولوژی فشار بالا در صنعت لبنیات

تاثیر فرایند فشار بالا بر روی شیر:

فرایند فشار بالا در صنایع غذایی، خصوصیات فیزیکوشیمیایی شیر را تحت تاثیر قرار میدهد. فشار هیدروستاتیک بالاتر از 500 مگاپاسکال، اصلاحات زیادی بر سایز و توزیع گلبول های چربی شیر میش به وجود می اید. به طورکلی خصوصیات کوآگولاسیون رنت شیر در معرض 100 تا 500 مگاپاسکال به مدت 30 دقیقه افزایش یافت،  اگرچه فشارهای بالاتر از 300 مگاپاسکال، مدت زمان کواگولاسیون شیر را افزایش میدهد.

 

تاثیر فرایند فشار بالا بر روی پنیر:

فرایند فشار بالا در صنایع غذایی می تواند برای افزایش ایمنی میکروبیولوژیکی و کیفیت شیر برای تولید پنیرهای با کیفیت بالا استفاده شود. فرایند فشار بالای شیر در دمای اتاق موجب اصلاحات پروتئینی مورد استفاده برای تولید پنیر را تغییر میدهد و کواگولاسیون رنت و مشخصات بازده شیر را بهبود می بخشد. پنیر تولیدی از شیر عمل آوری شده با فشار بالا، رطوبت، نمک و مقدار آمینواسیدهای آزاد کل بالاتری نسبت به شیرخام یا پاستوریزه دارد.

 

آیا فرایند فشار بالا توسط FDA تایید شده است؟

فرایند با فشار بالا (HPP) یک روش تایید شده توسط FDA برای تیمار کردن غذاها و آب میوه ها برای کاهش یا حذف چشمگیر باکتری های مضر و افزایش عمر ماندگاری  است. این کار با تکنیک پاستوریزاسیون سرد انجام می شود.

 

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

کاربرد تکنولوژی فشار بالا در صنایع گوشت

مروری بر تکنولوژی فشاربالا (Technology Pressure High )و اثرات آن برایمنی و کیفیت مواد غذایی

کاربرد تکنولوژی فشار بالا در صنایع لبنیات