صنایع غذایی دانشگاه خوراسگان
 

 

 

ماکروویو در صنایع غذایی

بررسی کاربرد امواج ماکروویو در صنایع غذایی

استفاده از حرارت یکی از مهمترین روشهای متداول در فرآیند موادغذایی است. حرارت دهی در دماهای بالا باعث از بین رفتن موادمغذی می شود از این جهت استفاده از میکروویو به عنوان روش جدیدی در صنایع غذایی مطرح شده است. در روشهای پخت متداول ، حرارت از منبع حرارتی خارجی به ماده غذایی اعمال می شود. ولی در پخت با میکروویو حرارت داخل ماده غذایی تولید می گردد. در بررسی عوامل سرطان زا در مواد غذایی مشاهده شد که میزان این عوامل در موادغذایی پخته شده با میکروویو کمتر از روش های سنتی می باشد. امواج میکروویو در نابودی میکروارگانیسم ها تاثیر تقویت کننده دارد وجود روشهای کشنده دیگر برای نابودی میکروارگانیسمها در کنار میکروویو لازم می باشد. قرار گرفتن در معرض مقادیر خیلی زیاد تابش های میکروویو می تواند سبب جذب مقادیر قابل ملاحظه ای انرژی توسط بدن شود. این انرژی در بدن همانند غذا تبدیل به حرارت می شود که از این خاصیت در درمان بیماری های ماهیچه ای ناشی از ورزش استفاده می کنند. بافت های مغز، چشم و بیضه ها میکروویو را جذب می کنند و این حرارت اضافی را نمی توانند دفع کنند بنابراین باعث نابودی بافتها یا بوجود آمدن آب مروارید در چشم می شود. نشتی امواج در واحد سطحی آون نباید از1mw/cm2, قبل از عرضه به بازار و mw/cm2 5 بعد از فروش و انتقال به منازل و در هیچ زمانی نباید ازmw/cm2 10 تجاوز نماید. ظروف از جنس پلی پروپیلن ، پلی استیرن ، پلی اتیلن با دانسیته بالا ، پلی وینیل کلراید مناسب برای استفاده دراجاق های میکروویو هستند. از فلز دراجاق میکروویو به دلیل ایجاد جرقه استفاده نمی شود.


مقدمه
حرارت دهی با امواج میکروویو محصول جانبی پیشرفت رادار درجنگ جهانی دوم است. دکتراسپنسربه طوراتفاقی در مجاورت آنتن رادار سوزشی در پشت دستهایش احساس کرد و از آن به بعد دهه 1960و اوایل1970را روزهای شکوفایی میکروویو صنعتی می دانند. از کاربردهای امواج میکروویو می توان به پاستوریزاسیون ، آنزیم زدایی محصولات گران قیمت، خشک کردن نهایی ماکارونی ، رفع انجماد کردن از غذاهای منجمد واهداف صنعتی،علمی ، طبی و ارتبا طات اشاره کرد. امواج میکروویو با طول موج هایی بین001/0 تا 1متر و فرکانسی حدود 300-300000 مگاهرتز بخشی ازطیف الکترومغنا طیس هستند که بین امواج دی الکتریک و مادون قرمز واقع شده اند. اتحادیه جهانی مخابرات (ITU) چند نوارفرکا نسی را برای کاربردهای صنعتی ،علمی و پزشکی اعلام کرده است که این نوارها از13 مگاهرتز تا 22125 مگاهرتز تغییر می کنند. تمام اجاق های میکروویو در 2450مگاهرتزعمل می کنند. در روش میکروویو حرارت داخل ماده غذایی تولید می شود. دو مکانیسم اصلی تولید گرما درمیکروویوعبا رتند از: پلاریزاسیون یونی و چرخش دو قطبی.

چرخش دوقطبی
در فرکانس های بکار رفته جهت میدان مغناطیسی میلیون ها بار در ثانیه تغییر می کند. مولکول هایی که ماهیت قطبی دارند تحت تاثیرچنین نوسانی قرارمی گیرند و برای هماهنگ شدن با این نوسان قطب های خود را تغییر وضعیت می دهند. این وضعیت دائمی سبب ایجاد اصطکاک شده و درنتیجه حرارت تولید می شود.

پلاریزاسیون یونی
مواد یونی مانند نمک با تغییرجهت میدان هرکدام به سمت قطب مخالف حرکت می کنند درنتیجه بین آنها اصطکاک ایجاد می شود و دمای محصول بالا می رود. دراثرنفوذ امواج به داخل ماده غذایی سطح وعمق آن به طورهمزمان گرم می شود. ازنظر شکل بیشترین مقدار نفوذ امواج میکروویو در مواد کروی و استوانه ای شکل است.

بحث و نتایج
بررسی عوامل سرطان زا در غذا در اثر قرارگیری درمعرض امواج میکروویو:( 2)
فرآیند پخت بخصوص در دمای زیاد به عنوان فرآیندهایی که باعث سرطان می شوند شناخته شده اند حال این نگرانی وجود دارد که فرآیند با امواج میکروویو نیز این ویژگی را داشته با شد. درسرطا ن زایی تشکیل آمین های هیتروسیلیک، هیدروکربن های پلی آروما تیک و نیتروزآمین ها معمول هستند.

آمین های حلقوی هتروسیلیک
گروهی ازترکیبا ت هستند که درگوشت پخته شده با دمای بالا مانند سرخ کردن با روغن غیرسرخ کردنی بوجود می آیند. درگوشت کراتین وکراتنین با آمینواسیدها واکنش داده وآمین های هتروسیلیک ایجاد می شوند که به عنوان عامل سرطان درموش، خرگوش ، میمون ، باکتری سا لمونلا شناخته شده است. درمطالعه ای به منظورکاهش آمین های هتروسیلیک درگوشت از امواج میکروویو به عنوان پیش فرآیند سرخ کردن استفاده شد مشاهده شد کراتین به میزان10-5 درصد در1دقیقه ،30-10 درصد در 2دقیقه و آمین های هترسیلیک تا 90 درصد در نتیجه پیش فرآیند با میکروویو کاهش می یابند .

هیدروکربن های پلی آروماتیک
هیدروکربن های پلی آروماتیک درطی سوختن ناقص ایجاد می شود. نتا یج مطالعات نشان می دهد که در طی سرخ کردن با روغن های غیرسرخ کرد نی و دوباره گرم کردن گوشت به روش های معمول سطح بالایی از پلی هیدروکربن های آروماتیک تشکیل می شود در حالی که مقدارخیلی ناچیزی از آنها طی پختن با میکروویو و دوباره گرم کردن تشکیل می شود.

نیتروزآمین ها
سطح نیتروزآمین ها در20 نمونه بیکن پخته شده با میکروویو و سرخ شده به روش معمول مورد آنالیز قرار گرفت. پختن با میکروویو به طورآماری سطح پایینی از نیتروزآمین ها را نشان داد برای مثا لN- نیتروز- پیرولیدین در تمام 20 نمونه سرخ شده با روغن غیرسرخ کردنی و به روش معمول مشاهده شد ، در حالی که فقط در5 نمونه پخته شده درمیکروویو یافت شد. محققان این کاهش را به دلیل کاهش زما ن و دمای پخت می دانند.
نابودی میکروارگانیسم ها توسط امواج میکروویو
طی چهار دهه اخیر بحث های فراوانی درباره مرگبار بودن میکروویو وجود داشته است. برای اولین بار فلمینگ سوسپا نسیونها یی از اشرشیا کلی را در معرض فرکا نس های 350-11 مگاهرتز میکروویو قرار داد. او مدعی بود درهمه موارد ، امواج بدون افزایش دما تاثیر کشنده ای بر ریز زنده ها داشته اند به طوری که 20-15 درصد میکروارگانیسم ها نابود شدند او اثر غیر گرما یی میکروویو را بیان نمود. در مورد اثرات غیرحرارتی نظریه تما یل میکروارگا نیسم ها به منظم شدن درمیدان الکتریکی ذکر می شود. براون ازفرکانس27 مگاهرتزاستفاده کرد و در حین پاستوریزاسیون شیر فقط شاهد اثرات گرما یی بود او کاهش زمان فرآیند در میکروویو را مهمترین مسئله نسبت به روش معمول می دانست. نیروپ در یک مطا لعه 4 ساله و استفاده از فرکانس 20 مگا هرتز مدعی شد که 5/99 درصد از سلولهای باسیلوس سوبتیلیس را بدون در نظرگرفتن دما از بین برده است. غیرفعال شدن میکروارگانیسمهایی مانند باسیلوس سرئوس، کامپیلو باکتر ججونی، کلستریدیوم پرفرجنز، اشرشیاکلی، انترو کوکوس، لیستریا مونوسیوژنز، استافیلو کوکوس اورئوس و سالمونلا درفرکانس 2450مگاهرتز ثابت شده است.

امروزه خاصیت کشندگی میکروویو به نفوذ امواج به داخل مواد مرطوب بیولوژیکی و بالا رفتن دمای داخل و خارج محلول سلولی ازطریق وجود یون ها و آب بیان شده است. مدارک دال بر اثبا ت نظریه مرگ میکروارگانیسمها در اثر حرارت میکروویو برنظریه مرگ آنها در اثر امواج میکروویو ترجیح دارد.همان طور که در نمودار مشاهده می شود در طول زمان تعداد باکتری های زنده اشرشیاکلی و باسیلوس سوبتیلیس کاهش پیدا کرده است.ساختار سلول باکتری های اشرشیاکلی و باسیلوس سوبتیلیس قبل از در معرض بودن و بعد از در معرض بودن با امواج 2450مگاهرتز میکروویو با میکروسکوپ الکترونی مشاهده شد در مقایسه سطح باکتری های اشرشیاکلی و باسیلوس سوبتیلیس مشاهده می شود که در اثر قرار گرفتن در معرض میکروویو سطح سلول زبر و خشن و متورم شده است البته لازم به ذکر است که این تغییر عا مل مرگ میکروارگانیسمها نمی باشد.

اثرمیکروویوبرسلامت انسان
قرارگرفتن در معرض مقادیر خیلی زیاد تابش های میکروویو می تواند سبب جذب مقادیر قابل ملاحظه ای انرژی توسط بدن شود. که از این خا صیت در درما ن بیماری های ماهیچه ای ناشی از ورزش استفا ده می شود. این انرژی همانند غذا در بدن تبدیل به حرارت می شود حال بخش های حساس بدن مانند چشم، بیضه ها و مغزنمی توانند انرژی اضافی تولید شده را دفع نما یند. البته لازم به ذکر است که ظهور آثار صدمات حرارتی به چشم و مغز نیازمند قرار گرفتن طولانی مدت در معرض تشعشع با دانسیته توان بسیار بالاتر از آن مقداری است که در اطراف اجاق های میکروویو قابل اندازه گیری می باشد همچنین در افرادی که به طور مداوم و طولانی در معرض طول موج های گوناگون میکروویو قرار گرفته اند تغییرات عصبی و رفتاری ، کاهش یادگیری وحافظه مشاهده شده است. در گذشته مشکلاتی نا شی از تداخل امواج میکروویو با سیگنال ها ی حاصل از دستگاه تنظیم کننده ضربان قلب وجود داشت. مزاحمت منابع الکترونیکی دیگر می تواند سبب اثر سوء بر عملکرد آنها و در نتیجه ارسال اطلاعات غیر صحیح به ماهیچه های قلب شود. پوشش های امواج الکترو مغناطیسی که در تنظیم کننده های جدید ضربان قلب قرار داده می شود موجب ایمنی بیشتر می گردد لازم به ذکر است که تداخل امواج در اجاق های میکروویو که به درستی درز بندی و ساخته شده اند مشاهده نمی شود.

مقررات ایمنی
به دلبل اهمیت تاثیرات نشر امواج از آون میکروویو دستگاهی به نام SAR برای اندازه گیری دوز خروجی ابداع شده است. در اکتبر1968 کنگره آمریکا قانون کنترل تابش جهت سلامتی و ایمنی را تصویب کرد. طبق این قانون نشتی امواج در واحد سطحی آون نباید ازmw/cm2 1 قبل ازعرضه به بازار و mw/cm2 5 بعد از فروش و انتقال به منازل و در هیچ زمانی نباید ازmw/cm2 10 تجاوز نما ید. دانسیته توان تا بشی میکروویو با افزایش فاصله از فر به سرعت کاهش می یا بد برای مثال دانسیته توان در5 سانتی متری از اجاق mw/cm2 5 و در فاصله 30 سانتی متری mw/cm25/1 و در فاصله یک متری 1/0 می باشد. بنابراین هر چه دورتر از اجاق قرار بگیریم در معرض تشعشع کم تری قرار خواهیم گرفت و در فاصله یک متری تشعشع خیلی کمی باقی میماند.


بسته بندی های مناسب برای میکروویو
مواد بسته بندی در مقابل امواج میکروویو به سه صورت عمل می کنند:

بسته بندی های عبور دهنده امواج میکروویو
متداول ترین مواد بسته بندی مخصوص اجاق های میکروویو عبارتند از: پلی پروپیلن، پلی استیرن، پلی اتیلن با دانسیته بالا، پلی وینیل کلراید. مهمترین مسئله ای که در ارتباط با بسته بندی های پلاستیکی وجود دارد مهاجرت مواد بسته بندی به داخل غذا بعد ازاستفاده مجدد ازظروف می باشد. طی آزما یشی 5 نمونه پلاستیک رایج شامل پلی پروپیلن سفید، پوشش بدون رنگ پلی استیرن، پلی پروپیلن زرد، پلی استیرن سفید انتخاب شد و از روغن زیتون تصفیه شده ، اسیداستیک 3 درصد ، اتانول 15 درصد به عنوان محلول های غیرواقعی غذایی استفاده (جدول-1) . از بررسی جدول مشخص می شود که در اثر دو بار در معرض قرار دادن بسته های پلاستیکی مواد مختلفی با توجه به ترکیبات خود بسته بندی وارد ما ده غذایی می شود بنابراین باید توجه شود که از این بسته ها فقط یک بار در اجاق های میکروویو استفاده شود .

بسته بندی های گیرنده امواج میکروویو
یکی از محدودیت های امواج میکروویو، ناتوانی در قهوه ای کردن و برشته کردن فرآورده های غذایی است. برای رفع این مشکل استفاده از فیلم ها گسترش یافته است. کار اساسی این فیلم ها جذب و تبد یل جزء الکتریکی انرژی میکروویو به انرژی تشعشعی و سپس انتقال آن به غذا است.

بسته بندی های منعکس کننده امواج میکروویو
فلزات منعکس کننده امواج میکروویو هستند و باعث ایجاد جرقه در اجاق میکروویو و آسیب به ماده غذایی و طولانی شدن گرمایش می شوند بنابر این استفا ده از ظروف فلزی در اجاق های میکروویو منا سب نمی با شد. از فلزات در ساخت محفظه اجاق میکروویو استفاده می شود چون امواج را بر روی موادغذایی متمرکز می نماید .

نتیجه گیری
از مزایای کاربرد امواج میکروویو می توان به امکان پخت بدون افزودن آب، عدم انجام واکنش میلارد که در پاستوریزاسیون شیراهمیت دارد، حذف سوختگی سطحی به دلیل نفود سریع امواج به عمق ماده غذایی، صرفه جویی در فضا و انرژی اشاره کرد. معایب آن عبارتند از محدود یت در مواد اولیه بسته بندی ،کوتا ه بودن عمر ژنراتور، حساس بودن چشم به امواج میکروویو و د ناتوراسیون حرارتی پروتئین عدسی و ایجا د آب مروارید در چشم ، عدم انجام بعضی از واکنش های مطلوب به علت سرعت آن می‌باشد.
نویسنده:مریم شیخ رضایی
منبع:www.daneshju.ir

Top of Form

 

 

 


نوشته شده در تاريخ ۱۳٩۱/٥/۸ توسط حمیدرضااسماعیلی
تمامی حقوق این وبلاگ محفوظ است | طراحی : پیچک
فال حافظ