تغلیظ انجمادی: مزایا، معایب و کاربرد در صنعت غذا

در بسیاری از فرایندهای غذایی لازم است تا آب یا هر حلال دیگری از ماده غذایی حذف شود تا محصول نهایی غلیظیا خشک تولید شود. تغلیظ حرارتی، تغلیظ انجمادی، تغلیظ غشایی و خشک کردن فرایندهایی هستند که با کمکآنها میتوان آب را از بافت ماده غذایی جدا نمود. در تغلیظ انجمادی که برای تغلیظ مایعات غذایی بکار می رود بااستفاده از مبادله کننده های حرارتی سطح تراش و سیستم های سرمایشی محصول را سرد کرده تا آب آزاد به صورتبلورهای یخ درآید؛ سپس بلورهای خالص یخ از محلول تغلیظ شده جدا میگردد. برای تشکیل بلورهای یخ از سهمکانیسم تبلور سوسپانسیونی (دارای دو مرحله تشکیل هسته و رشد هسته)، تبلور آب موجود در محلول غذایی بهصورت لایه ای روی سطح سرد و تبلور توده ای (انجماد کامل محلول غذایی) استفاده می شود. بر اساس این سهمکانیسم، سه روش تغلیظ انجمادی سوسپانسیونی، تغلیظ انجمادی فیلمی و تغلیظ انجمادی تودهای وجود دارد. درتغلیظ انجمادی غلظت نهایی کنسانتره (45-55%) بیشتر از تغلیظ غشایی و کمتر از تغلیظ حرارتی است. مزیت اصلیتغلیظ انجمادی مصرف انرژی کمتر میباشد؛ از همین رو، به روشهای تبخیری و تقطیری ارجحیت دارد. همچنین،به سبب استفاده از دماهای پایین در تغلیظ انجمادی، خوردگی کمتر اتفاق افتاده و لذا هزینه های تعمیر و نگهداریکاهش می یابد. قابلیت عملآوری محلولهای اسیدی و قلیایی و عدم حساسیت به رسوب از دیگر مزایای این روشاست. در نهایت، به دلیل انجام تغلیظ در دماهای خیلی پایین تخریب شیمیایی و فعالیت های آنزیمی و میکروبی بطورچشمگیری کاهش و در نتیجه کیفیت ماده غذایی بالا می ماند. همچنین به دلیل عدم تبخیر، ترکیبات فرار حفظمی شود. با وجود مزایای فراوان این روش در مقایسه با تغلیظ حرارتی، استفاده از تغلیظ انجمادی بصورت محدودیانجام می شود. از جمله دلایل عدم توسعه، افزایش گرانروی مایع غذایی در دمای انجماد می باشد که جداسازی بلورهاییخ از توده غذایی ویسکوز را با مشکل مواجه می سازد. برای کاهش گرانروی در طول تغلیظ انجمادی محلول غذاییپیش تیمار می شود. یکی از این پیش تیمارها جداسازی پالپ آبمیوه توسط سانتریفیوژ است که باعث افزایش کاراییجداسازی و کاهش ورود مواد جامد محلول به بلورهای یخ می گردد. پیش تیمار دیگر کاربرد اولترافیلتراسیون برای جداکردن ترکیبات با وزن مولکولی بالا مانند پروتئین و نشاسته است. دلیل دوم استقبال کم از این روش هزینه بالایتغلیظ میباشد که برای کاهش آن روشی ابداع شده است ولی مشکل آن نیز باقی ماندن بخشی از مواد غذایی دربلورهای یخ میباشد. برای غلبه بر این مشکل روشهای جداسازی مناسب (ستون شستشو) و باکتری هایی که قادر بهتولید هسته یخ هستند استفاده می شوند که باعث تسریع تشکیل یخ و افزایش کارایی تغلیظ انجمادی از طریق کاهشافت مواد جامد می شود. با این حال امروزه از تغلیظ انجمادی به دلیل هزینه بالای این روش در مقایسه با تغلیظحرارتی و اسمز معکوس بصورت خیلی محدودی و برای تغلیظ آبمیوه ها، عصاره قهوه و چای، عصاره های معطر،نوشابه های الکلی، سرکه، مواد حساس به حرارت، عصاره گیاهان، مواد با ارزش غذایی و دارویی و حتی در تصفیهفاضلاب استفاده می شود.

کلیدواژه ها:

تغلیظ انجمادی ، تبلور سوسپانسیونی ، کنسانتره ، ترکیبات فرار