مايکرو ويو در صنايع غذايي
پرتو دادن و انرژي مايکروويو ، فرآيندهايي هستند که در صنايع غذايي مطرح ميشوند. در فرآيند تشعشع و حرارت دادن مواد غذايي با ميکروويو ، انرژي راديان در مواد غذايي جذب ميگردد. اين فرآيندها ، بهتازگي براي مواد غذايي کاربرد يافته است. گرچه در سالهاي اخير تحقيقات دامنه داري در زمينه کاربرد اين دو تکنولوژي به عمل آمده است، ولي تحقيقات بيشتري در زمينه پتانسيل بالقوه آنها بايد انجام گيرد. اگرچه پرتو دادن مواد غذايي يک روش نگهداري محسوب ميشود، ولي داراي پتانسيل بالقوه براي قرار گرفتن در خط عمليات واحد و ايجاد تغييرات لازم در مواد غذايي دارد.
- تاريخچه
پرتو دادن مواد غذايي روش جديدي است. کشف پرتوهاي مصنوعي مانند اشعه ايکس و مواد راديواکتيو طبيعي در خلال سالهاي 1896- 1895 انجام گرفته است. استفاده از پرتو در مواد غذايي ، بعد از جنگ جهاني دوم متداول شده است. با توسعه توليد راديو ايزوتوپها و اکسلاتورهاي با انرژي زياد تحقيقات پيگيرتري انجام گرفته است. در مدت بسيار کوتاهي بعد از جنگ جهاني دوم ، تحقيقات در زمينه پرتو دادن مواد غذايي بهسرعت در مقايسه با ساير روشهاي نگهداري مواد غذايي گسترش يافته است. بيشتر اين تحقيقات در زمنيه ايمني و سلامت ماده غذايي پرتو داده شده بوده است.
- تشعشعات يونيزه و منابع آن
تشعشعات يونيزه اصلي که در مواد غذايي کاربرد دارند، اشعه گاما از عناصر راديواکتيو و تشعشعات الکتروني بوسيله ماشين اکسلاتور توليد ميشود. قدرت نفوذ اشعه گاما خيلي زياد است، بطوريکه اگر صفحه سربي ضخامت زيادي نداشته باشد، از آن عبور ميکند. در پرتو دادن مواد غذايي ، اگر از اشعههايي که قدرت نفوذ زيادي دارند استفاده شود، علاوه بر اينکه ميکروبهاي سطحي و آنزيمها را از بين ميبرند، در درون ماده غذايي نيز تغييراتي بوجود ميآورند.
- شيوه عمل اثر پرتوها
تشعشعات يونيزه که در مواد غذايي منتشر ميشود، بستگي به طبيعت مواد غذايي و ويژگيهاي پرتو دارد. وقتي که تشعشعات يونيزه کننده با ميزان انرژي متوسط از مواد غذايي عبور ميکند، بين اشعه و ذرات ماده غذايي تصادم در سطح مولکولي و اتمي بوجود ميآيد. وقتي که انرژي حاصل از تصادم به اندازه کافي باشد، تخليه الکتروني در مدار اتم بوجود آمده ، مولکول تغيير ميکند. در اين حالت انرژي حاصل از تصادم ، باعث شکستن باندهاي شيميايي بين اتمها ميشود. يکي از تغييرات ، بوجود آمدن راديکال آزاد ميباشد.ابتدا تصور ميشد که اثرات انهدامي و موتاسيون حاصل از تشعشع ، مربوط به تماس و برخورد مستقيم اشعه با انرژي زياد به مرکز سلول و بافت زنده ميباشد. تغييرات در ماده غذايي به هنگام پرتو دادن فقط مربوط به تصادم اشعه با موجود زنده و يا غير زنده نيست، بلکه يکسري تغييرات غير مستقيم مانند برخورد اشعه به سلول يا مولکول ويژه از ماده غذايي که توليد يک جفت يون و راديکال آزاد ميکند، بوجود ميآيد. همين پديده در هنگام برخورد به آب نيز پديدار ميشود.
- اثرات کلي پرتوهاي يونيزه
تشعشع دادن باعث تغييرات نامطلوب در ساختمان آلي و بيوشيميايي لازم براي ادامه حيات ميشود. همچنين پرتوهاي يونيزه باعث انهدام گياهان ، کشته شدن حيوانات و از بين رفتن ميکرو ارگانيزم ميگردند. در مواد غذايي ، دوز زياد ، تغييرات نامطلوبي روي پروتئينها ، هيدراتهاي کربن ، چربيها ، ويتامينها ، رنگدانهها ، مواد معطر ، آنزيمها و غيره ميگذارد.
همچنين دوز زياد ، باعث تغيير خواص بعضي از مواد بسته بندي مانند فيلمهاي پلاستيکي و لاک داخل قوطيها ميشود. در هر حال ، در حالت دوم ، ميزان دوز مصرفي بيش از نيازهاي استريليزاسيون يا پاستوريزاسيون که براي مقبوليت محصول ضروري است، ميباشد.
- کاربرد پرتوهاي يونيزه
بهعلت توان پرتوهاي يونيزه در تغيير مولکولها و ايجاد واکنشهاي شيميايي ، اين پرتوها کاربرد وسيعي يافتهاند. يکي از موارد مصرف پرتو که تقريبا نقش نگهداري دارد، رهايي از اثر مخرب ميکروبهاي پاتوژن مانند سالمونلا و باکتري آنتراکس در مواد غذايي و خوراک دام ميباشد. پرتو يونيزه علاوه بر خاصيت انهدام ميکروبها ، پروتئينها را هيدروليز کرده ، باعث اصلاح آن و توليدنشاسته و سلولز ميشود.
در نتيجه ، از پرتوها براي بهبود ارزش تغذيهاي بعضي از فراوردههاي گياهي ، نرم کردن گوشت و سبزيها و کاهش روشهاي سوخاري کردن دانههاي قهوه و افزايش بهبود قدرت جذب آب فرآوردههاي خشک غذايي استفاده ميشود. تشعشعات يونيزه واکنشهاي پليمريزاسيون را نيز تسريع ميکنند. افزايش قدرت کشش پذيري و مقاومت در برابر تورم و جذب آب ، از موارد کاربرد پرتو در بسته بندي مواد غذايي است.
- مقايسه روش مايکروويو و روشهاي معمولي حرارت دادن
در روشهاي حرارت دادن معمولي مانند روش استفاده از شعله ، تماس مستقيم با صفحه داغ و غيره است. منبع حرارتي باعث ميگردد که مولکول ماده غذايي از قسمت سطحي به سمت داخل به ترتيب گرم شوند. در اين نحوه گرم کردن درجه حرارت گراديانت توليد شده و سطح خارجي ماده غذايي قبل از گرم شدن قسمت داخلي ، سوختگي پيدا ميکند. در اين روش تا چندين سانتيمتر در عمق مواد غذايي منتشر شده ، تمام قسمتهاي آن يکنواخت گرم ميشود. در اثر اين سرعت انتشار ، رطوبت به حالت جوش از ماده غذايي تبخير ميگردد.
سپس بخار ايجاد شده بهصورت هدايت ، مولکولهاي جامد را گرم ميکند، تا وقتي که آب آزاد وجود داشته باشد، به بخار تبديل شده ، درجه حرارت ماده غذايي بيش از درجه حرارت آب نميشود. در نتيجه به علت شرايط فوق ، برشته شدن سطحي در اين روش حرارت دادن به وجود نميآيد. در توليد نان ، طبخ گوشت و مواد غذايي مشابه که کيفيت آنها با سوخاري و قهوهاي شدن مقبوليت بيشتري پيدا ميکند، در روش حرارت دادن با امواج مايکروويو ، اين حالت به بوجود نميآيد. در فرآيندهايي که نياز به پوسته و قهوه اي شدن داشته باشند ، بعد از استفاده از مايکرو ويو از يک روش توام ديگر نيز استفاده ميشود.