المعاملات الحرارية للاغذية والألبان

Thermal processing for foods and dairy

      تعتمد الطرق المختلفة لحفظ الغذاء على التأثير على الكائنات الحية الدقيقة Microorganisms  وخاصة المرضية منها اما بقتلها وإبادتها او تثبيطها ووقف نشاطها لفترات محدودة وبالتالى منع الفساد كلية او وقفه لمدة معينة مع الأخذ فى الأعتبار المحافظه على الخواص الحسية للمادة الغذائية، وايضا تقليل ما يمكن فقدة من القيمه الغذائية خلال المعاملات المختلفة للحفظ.

تستخدم الحرارة في حفظ الأغذية لفترات قصيرة او طويلة ويعتمد ذلك على نوع الغذاء والغرض من تلك المعاملة، فمثلاً الحليب لا يتحمل التعرض للحرارة العالية ولفترة طويلة بسبب تغير طعمه ولونه يينما يمكن تعريض الذرة والفاصوليا مثلاً الى درجات حرارة عالية دون التأثير على الطعم اذ ان التعرض لحرارة عالية يقضي على نسبة ميكروبات اكبر ولكن يراعى في ذلك الجوانب السلبية الأخرى التي قد تحدث للغذاء فتتبع طرق أخرى لحفظه .والمعاملة الحرارية هي واحدة من العمليات الأكثر أهمية في صناعة الأغذية، ويستند مفهوم المعاملة الحرارية على تعريض الغذاء لمدة معينة من الوقت في درجة حرارة معينة. ويعتبر تطوير المعاملة الحرارية فى صناعة المواد الغذائية مستمر بما يتماشى مع الطلب على تعزيز سلامة الأغذية وجودتها، وذلك لتفادى بعض التدهور الغير مرغوب فيه من صفات الجودة للمواد الغذائية الحساسة للحرارة.

 بدأ حفظ الأغذية بالتسخين  في بداية القرن الثامن عشر بتعبئتها في برطمانات زجاجية، و إغلاقها بإحكام بسدادة من الفلين، مع تسخين البرطمانات المعبأة في ماء مغلي.   ابتكر  Peter في عام 1810 المحاولة الأولى لتوفير درجات حرارة أعلى في تسخين الأغذية المعلبة في محاليل ملحية، تغلي للحظات في محلول من كلوريد الكالسيوم. وتقلل درجات الحرارة المرتفعة الوقت اللازم للقضاء على جراثيم الميكروبات.

 التطوير الثاني للأغذية المعلبة هو معاملتها بالبخار تحت الضغط ؛ إذ ان البخار تحت الضغط يعطي درجة حرارة مرتفعة عما لو لم يكن تحت ضغط فقط وقد مكنت هذه المحاولات من تسخين الأغذية المعلبة إلى درجة يمكن معها القضاء على الميكروبات المتجرثمة دون أن يؤدي ذلك إلى حدوث تلف كبير للأغذية. كانت العبوات المعدنية التي استعملت في الأغذية المعلبة تصنع يدويا، ثم تلحم بعد تعبئتها بالقصدير، ومازالت هذه الطريقة للحام متبعة في بعض مصانع تعليب الأغذية حتى بداية القرن التاسع عشر، حيث تم اختراع ماكينة لصناعة العلب والأغطية.

 

 

تعريف المعاملات الحرارية للاغذية :

هي العملية التي يتم فيها تعريض الغذاء لدرجة حرارة معينة ولفترة زمنية محددة وذلك لتحقيق هدف او فائدة محددة في عمليات التصنيع الغذائي.

 العوامل المحددة لاختيار المعاملة الحرارية :

  • نوع الغذاء : حث ان حموضة الوسط تؤثر على درجة الحرارة المستخدمة ذلك انه كلما كان الغذاء حامضيا كلما كان التأثير الحرارى أكفأ اى كلما امكن تعقيمه على درجة حرارة اقل، فالأغذية الحامضية التى لها pH = 4.5 او اقل مثل الفواكه والطماطم تعامل حراريا على درجة 212 ᵒ ف او اقل لمدة نصف ساعه. والأغذيه الغير حامضية التى  لها  pH  اكبر من 4,5  مثل اللحوم والاسماك والخضروات ما عدا الطماطم تعامل حراريا على درجة اعلى من  212 ᵒ ف اى 240 ᵒ ف لمدة نصف ساعه.

تقسم الأغذية حسب المتطلبات الحرارية لها :
  1- الأغذية القليلة الحموضة : يكون تركيز ايون الهيدروجين فيها   pH 5.3 فما فوق) وتشمل هذه المجموعة البزاليا ، الذرة ، الباقلاء ، اللحوم والأسماك .
2- الأغذية المتوسطة الحموضة : يكون تركيز ايون الهيدروجين فيها( pH 4.5 - 5.3 ) وتشمل السبانخ ، الشوندر والقرع .
- 3الأغذية الحامضية: يكون تركيز ايون الهيدروجين فيها ( pH 3.7- 4.5) كالطماطم
- 4الأغذية العالية الحموضة يكون تركيز ايون الهيدروجين فيها   pH 3.7 او اقل مثل المخللات وعصير الليمون  .

2) التركيب الكيميائي للغذاء: يختلف على حسب المكونات الكيميائية للمادة الغذائية ( رطوبة- بروتين- كربوهيدرات- دهون-  املاح معدنية – فيتامينات)

 3) نوع الكائنات الدقيقة المتواجدة بالغذاء حيث يختلف حسب نوع الكائنات الحية الدقيقة المتواجدة بالغذاء ( بكتريا- فطر- خميرة)

4) العدد الابتدائي للكائنات الدقيقة : كلما كان كان التلوث الابتدائى عالى   Initial contamination  كلما احتاج الغذاء الى معاملة حرارية اعلى.

 5) مدة هلاك الكائن الدقيق:يمكن استعمال معاملة حرا رية  اقل فى حالة الخلايا الخضرية عن الخلايا المتجرثمة.

6) حساسية المغذيات الموجودة للحرارة.

العوامل التي تؤثر على مقاومة الأحياء الدقيقة لدرجات الحرارة المرتفعة:

1- الرطوبة :

ترتفع درجة مقاومة الميكروبات للحرارة المرتفعة بانخفاض الرطوبة.

2-الدهن:

تواجد الدهن في البيئة يؤدي إلى ارتفاع درجة مقاومة الميكروبات للحرارة المرتفعة.

3- الأملاح المعدنية:

يتباين تأثيرها على مقاومة الميكروب للحرارة المرتفع طبقا ً لنوع الملح وتركيزه وعدة عوامل أخرى.

4- الكربوهيدرات:

وجود السكريات في البيئة يؤدي الى رفع درجة المقاومة..

5- رقم الحموضة PH:

يظهر الميكروب أقصى درجات المقاومة عند تنميته على رقم الحموضة الأمثل له..

6- البروتينات والمواد الأخرى :

للبروتين تأثير واقي على الأحياء الدقيقة عند تعرضها للحرارة المرتفعة بالتالي يلزم معاملة الأغذية ذات المحتوى البروتيني المرتفع بمعاملات حرارية عالية.

7- عدد الكائنات الحية الدقيقة:

هناك علاقة طردية بين عدد خلايا الأحياء الدقيقة ودرجة مقاومتها للحرارة المرتفعة..

8- عمر الأحياء الدقيقة : ترتفع درجات المقاومة للحرارة العالية في طور الثبات  الأقصى وتتضاءل خلال الطور اللوغاريتمي وترتفع أيضا ً عند بداية الطور التمهيدي.كما أنه تزداد درجة مقاومة الجراثيم البكتيرية المتقدمة في العمر أكثر من الجراثيم صغيرة العمر.

9-درجة حرارة النمو:

تميل درجة مقاومة الميكروبات للارتفاع بزيادة درجة حرارة التحضين أثناء النمو.

10 - المركبات المثبطة للنمو :

تنخفض درجة مقاومة الكائنات الدقيقة للحرارة عند تواجد المواد المثبطة للنمو في الوسط.

11- درجة الحرارة المستخدمة ومدة التعريض :

كلما طالت الفترة الزمنية التي تتعرض خلالها الميكروبات للحرارة المرتفعة كلما زاد معدل إبادتها.

 مقاومة الكائنات الحية الدقيقة لدرجات الحرارة المرتفعة:

1- البكتريا المحبة للبرودة لها أعلى درجات الحساسية يليها وسطية الحرارة ثم المحبة للحرارة المرتفعة.

2-البكتريا المتجرثمة لها درجات مقاومة أعلى من الغير متجرثمة.

3-البكتريا الموجبة لجرام تقاوم أكثر من السالبة لجرام.

4-البكتيريا الكروية درجة مقاومتها أعلى من العصوية.

5-فطريات العفن والخمائر تتأثر بالحرارة المرتفعة بدرجات متباينة والجراثيم الأسكية درجة مقاومتها أعلى من خلايا الخميرة الخضرية.

6-الجراثيم الداخلية تتميز بارتفاع درجة مقاومتها للحرارة المرتفعة.

العوامل التي تؤثر على نفاذية الحرارة الى الأغذية :
1-  المادة التي تصنع منها العلب.  2- حجم وشكل العلبة .

 3-  درجة حرارة الغذاء الابتدائية ودرجة حرارة جهاز التعقيم .
 4-  تجانس الغذاء داخل العلبة .   5-  تحريك وتقليب العلب أثناء التعقيم .

 

أنواع المعاملات الحرارية  

تقسم المعاملات الحرارية على حسب درجة الحرارة المستخدمة الى:

  • معاملات حرارية باستخدام درجات الحرارة المنخفضة مثل التبريد والتجميد.
  • معاملات حرارية باستخدام درجات الحرارة المرتفعة مثل التعليب والتجفيف والسلق والبسترة والخبيز والطبخ والميكرويف والتسخين الاومى.
  • معاملات حرارية باستخدام درجات الحرارة المنخفضة والمرتفعة معا مثل التجفيد.