تويت
الطرق التقليدية في تصنيع العصائر والمساحيق الغذائية
المهندس : محمد الحماد
2-1- أصناف العصير
تعتبر منتجات عصر الخضار والفواكه من أكثر المواد شيوعاً في الاستهلاك المباشر للدول المتطورة, حيث بدأت هذه المنتجات تأخذ مكان الصدارة في تأمين السائل الغذائي لجسم الإنسان كبديل للماء خاصة في فصل الصيف. وقد عُرف إنتاج عصير العنب منذ عام 1925تبعه في الأعوام اللاحقة انتشار عصير الفواكه والخضار الأخرى كالحمضيات والبندورة حتى أصبحنا في يومنا هذا نرى أكثر الفواكه والخضراوات مصنعة على شكل عصائر منفردة أو ضمن خلائط مختلفة لرفع القيمة التذوقية والغذائية لها. ونميز أصناف العصير التالية:
1- العصير الخام Raw Juice
وهو العصير الناتج عن عصر الفواكه والخضار المهروسة أو المهشمة بشكل مباشر, ويحتوي على العصير الخلوي الداخلي للنسج, ويكون هذا العصير غنياً بالمواد المنحلة (المواد السكرية, الحموض العضوية, والأملاح المعدنية) أو المواد غير المنحلة كالمواد البكتينية. ويعتبر هذا العصير مادة أولية لتصنيع العصير الغذائي والشراب وأحياناً المشروبات الكحولية المختلفة. ويتم حفظ هذا العصير بشكل مؤقت بطرق التعقيم الحرارية المعروفة أو بثاني أكسيد الكربون أو بالمواد الكيميائية الحافظة المسموح بها صحياً.
2- العصير الجاهز Ready Juice
وهو العصير المحضر من العصير الخام أو من المكثفات العصيرية بعد إضافة الماء والسكر. ولا يحتوي هذا العصير على الكحول أو مشتقاته, ويتم تصنيعه وتعقيمه في عبوات محكمة الإغلاق يكون بعدها جاهزاً للاستهلاك.
3- العصير الهلامي Jelly Juice
وهو العصير المحتوي على كمية كبيرة من البكتين 1-2% حيث تصنع منه المنتجات الهلامية بعد إضافة السكر, ويتم الحصول على هذا النوع من العصير بسلق الفواكه كاملة في عصيرها الأصلي بعد إضافة قليل من الماء وذلك لتحرير مادة البروتوبكتين من العصير الخلوي, ويستعاض حالياً عن هذه العملية بإضافة المستحضرات البكتينية الجاهزة لتصنيع الهلاميات الغذائية.
2-2- مراحل تصنيع عصير الفواكه
يعتبر عصير الفواكه مصدراً هاماً في تأمين القيمة الفيتامينية الحرورية للجسم, لما يحتويه من مواد سكرية وفيتامينات وحموض عضوية بالإضافة إلى الملونات الطبيعية والعناصر المعدنية وعناصر النكهة والرائحة من الزيوت العطرية. وقد حاولت بعض الشركات إنتاج العصير الرائق بإجراء عمليات التصفية والترسيب في العصير, إلا أنه ثبت ضياع قسم كبير من القيمة الغذائية والمواد العالقة أثناء التنقية المذكورة, لذا لجأت أغلب المعامل إلى تصنيع العصير الطبيعي دون تصفية. ومن أهم الفواكه المعروفة في تصنيع العصير هي التفاح والإجاص والكرز والسفرجل والحمضيات بأنواعها والأناناس والعنب والفريز وغيرها. وأحياناً يمزج أكثر من صنف من الفواكه المذكورة بهدف تحسين الطعم وإعطاء المنتج نكهة ورائحة مميزتين. يمكن أن نميز في تكنولوجيا تصنيع عصير الفواكه المراحل الأساسية التالية:
2-2-1- التحضيرات الأولية للثمار
بعد استلام الثمار يتم تفريغها على نواقل أفقية حيث تخضع إلى عملية فرز ومراقبة يتم من خلالها إزالة الثمار الفاسدة والمصابة. تذهب بعدها الثمار السليمة إلى حوض الغسيل المؤلف من مجموعة فراشي أو سواعد لتحريك الثمار الصلبة أو نوافير داخلية فوارة للثمار الطرية, حيث تغسل من البقايا الترابية أو الرملية والمواد النباتية كالأوراق وغيرها, وقد ثبتت كفاءة عملية الغسيل هذه في إزالة جزء كبير من التلوث الجرثومي الموجود على سطح الثمار والذي يؤثر في الإقلال من احتمال حدوث التخمرات اللاحقة للعصير الناتج. أما الثمار التي خضعت إلى الرش بالمبيدات المختلفة تمرر تحت أدواش من الماء المحتوي على 1.5% من حمض كلور الماء, وأحياناً تضاف مادة Na2SiO3 بهدف إزالة الرواسب المعدنية السامة لمواد التعقيم. أما ثمار الحمضيات كالليمون والبرتقال فإنها تعقم بهيبوكلوريد الصوديوم أو الكالسيوم.
بعد الانتهاء من عملية الغسيل والتعقيم تتم إزالة الأعناق النباتية والجيوب البذرية أو النواة الداخلية, ويتم ذلك إما بالطريقة اليدوية أو بالأجهزة الحديثة, وفي الحمضيات تزال القشرة أحياناً بهدف إزالة المواد المسببة للطعم المر والقابض كالليمونين الموجودة في القشرة والنسيج الاسفنجي الأبيض تحت القشرة والجدار المغلف للفصوص.
2-2-2- هرس أو تهشيم الثمار
استخدمت في هذه العملية قديماً اَلات أسطوانية متوافقة الدوران في هرس الثمار, إلا أن هذه التجهيزات لم تكن قادرة على سحق القشور والطبقة المرافقة لها والغنية بمواد النكهة والرائحة مما جعل العصير الناتج أقل نكهة, واستعيض عن هذه الطريقة في الهرس باَلات أو طواحين مجهزة بسكاكين مرتكزة على قواعد تعمل من خلال حركتها الدورانية السريعة على تقطيع كامل أجزاء الثمار وسحقها جيداً. وهناك أجهزة لتهشيم الثمار مزودة بصفائح دوارة مسننة أو تحمل سواعد على شكل مطارق تعمل بسرعة كبيرة ضمن حركة دورانية. ثم يتم تسخين الهريس الناتج إلى الدرجة 70-80°C حيث تسهل هذه العملية انسياب العصارة الداخلية من الخلايا نتيجة للتحلل المائي الجزئي في بروتوبكتين النسج وتخثر الألبومين الموجود في بلازما الخلايا. وقد وجد أيضاً تأثير التسخين السريع على حفظ فيتامين C نتيجة للقضاء على الانزيمات المؤكسدة.
2-2-3- استخلاص العصير
يتبع في استخلاص العصير من الهريس الخام الطازج أو بعد الحفظ والتخزين بإحدى الطرق التالية:
2-2-3-1- استخلاص العصير بالمكابس
تعتمد هذه الطريقة على ضغط الهريس الجاهز في مكابس تختلف في تركيبها من الناحية الميكانيكية باختلاف صنف الفواكه الخاضعة للعصر. ويستخدم في استخلاص العصائر الغذائية آلات الكبس التالية:
1- آلات الكبس ذات الأقفاص: حيث تعبأ فيها الثمار المهروسة ضمن قماش خاص ثم تضغط بصفيحة علوية تتحرك على محور لولبي، وتكون عملية الضغط المتدرج للصفيحة إما بناقل حركة يدوي أو آلي، وتصلح هذه المكابس للثمار المهروسة فقط أو ذات العصيرية السهلة كالعنب والكرز وغيرها. أما القفص فهو مصنوع من الخشب المتين وأحياناً من الصفيح المعدني الغير القابل للصدأ. ويتم عصر الثمار المهروسة هنا بوضعها ضمن القفص المغلف بقماش خاص ذي نفوذية عالية ولا يترك آثاراً في العصير الناتج، وأحياناً يقفل القماش على شكل كيس بداخله الهريس ويضغط باللوح العلوي للمكبس بقوة 16 بار، ويعتمد ذلك على حجم آلة الكبس واستطاعتها.
2- آلات الكبس ذات الطبقات: وهي عبارة عن قاعدة أساسية لجهاز الكبس بمساحة تتراوح بين 0.2-1m2 يتوضع عليها ألواح خشبية على شكل سواعد أو قواطع بينها فراغات لانسياب العصير يوضع عليها القماش الخاص الذي يكون عادة بسطح أكبر من سطح الألواح الخشبية حيث يوضع الهريس عليها وتثنى أطرافه ويوضع عليها اللوح الخشبي التالي فقطعة القماش فالهريس وهكذا. ويتم الضغط هنا بشكل هيدروليكي آلي الذي يصل إلى 30 بار.
3- آلات الكبس الهيدروليكية الميكانيكية: وتختلف عن سابقتها بأن عامل الضغط هنا هيدروليكي وميكانيكي بنفس الوقت حيث يساعد ذلك على رفع قدرة الضغط لجهاز الكبس ويزداد معه المردود الناتج من العصير.
4- آلات الكبس بالضغط الهوائي: وتستخدم لعصير عناقيد العنب الكاملة واستخلاص العصير منها ويكون الضغط الحاصل بمساعدة الهواء المضغوط. وقد وجد أن هذا النوع من المكابس يضمن الحصول على نوعية ممتازة من العصير الناتج لعدم اختلاط العصير مع البقايا النباتية والبذور الداخلية التي لا تتأثر في عملية العصر. وتتم عملية العصر هنا بإدخال المادة أو الهريس في الاسطوانة الرئيسية ومن ثم ضخّ الهواء في الاسطوانة الداخلية المطاطية، ويتم رفع الضخ للهواء تباعاً مع الحركة الدورانية للاسطوانة الرئيسية حيث يصل خلال أربعة مراحل من العصر إلى حدود 6 بار.
5- آلات الكبس الهيدروليكية الأفقية: وتعتبر هذه الآلات من أحدث التجهيزات للطرق المتبعة حديثاً في استخلاص العصير. وتتألف من اسطوانة أفقية دوارة وضاغط هيدروليكي مع قاعدة ويوجد في داخل القفص الاسطواني مجموعة من القنوات المصنعة من النسيج الصناعي الخاص لنقل العصير الناتج خلال عملية الضغط.
6- آلات الكبس الحلزونية: وهي على شكل اسطوانة أو مخروط معدني غير قابل للصدأ، مثقب في محيطه الخارجي، ويتوضع في داخله حلزون متحرك وهناك آلات تحتوي على حلزونين يتحركان باتجاه بعضهما حيث تكون استطاعة العصر أكبر من سابقتها، وفي الأعلى يوجد مأخذ للفواكه، ويقع حوض استقبال العصير في الأسفل. تستخدم هذه الطريقة في عصر قصب السكر والفواكه التي لا تحتوي على بذور أو نواة أو قشور غليظة كالبندورة.
7- آلات العصر ذات الأقماع المخروطية: تستخدم هذه الآلات أساساً في استخلاص عصير الحمضيات، وهي عبارة عن أقماع مخروطية مفرضة تدور على محاور بسرعة تتناسب وعملية العصر التي تتم بأن تقطع الثمار إلى نصفين وتضغط على القمع المخروطي، وهي أشبه بالعصارات المنزلية الصغيرة الآلية أو اليدوية. أما صناعياً فيتم بتوضع الثمار بين قفصين مخروطيين يشكلان فراغاً بحجم الثمار في الداخل، وفي منتصف المخروط السفلي توجد قناة مع محور ثاقب داخلي يعمل على ثقب الثمار من الأسفل ومتوافق في عمله مع القفصين العلوي والسفلي في الضغط على الثمار مما يؤدي عندها إلى تسرب العصير عبر المحور المثقب الذي يؤمن فصل العصير عن الأجزاء الكبيرة كالبذور والقشور، وفي نفس الوقت يجمع الزيت العطري الناتج عن القشرة الخارجية بفتحة جانبية خاصة.
8- آلات العصر ذات الاسطوانات: وهي عبارة عن اسطوانتين من الخشب أو المعدن الصلب غير القابل للصدأ تدوران باتجاهين متعاكسين، في أسفلها حوض لاستقبال العصير. ويتم العصر فيهما بإدخال المادة الغذائية المراد عصرها بين الاسطوانتين بعد إجراء تحديد البعد المناسب حيث ينساب العصير الناتج إلى الحوض.
9- آلات العصر بالسيور الضاغطة المتحركة: وهي عبارة عن سحالين مصنوعين من نسيج صناعي متين يدوران باستمرار حول بكرات متوضعة في أمكنة مناسبة تضمن توافق السحالين في الحركة لتأمين عملية الضغط اللازمة، وتدخل المادة الغذائية من فتحة خاصة بين السحالين حيث تتعرض للضغط وبالتالي العصر أثناء الحركة فيخرج العصير. ولا تصلح هذه الطريقة إلا لعصر الثمار اللينة كالعنب والفريز.
10- آلات العصر بالقوة النابذة: وتتكون من جهاز هرس علوي يلقي بالهريس الناتج على اسطوانة داخلية مثقبة تتحرك ضمن إطار أسطواني محيط بها، وتتحرك الاسطوانتان الداخلية والخارجية بنفس الاتجاه حيث ينفصل العصير الناتج وينساب عبر قناة بين الاسطوانتين.
2-2-3-2- استخلاص العصير بالطريقة النفوذية
تعتمد على استخلاص العصير من الخلايا دون تخريب كامل للنسج، ونميز هنا الطريقتين التاليتين:
1- استخلاص العصير بالماء: يضاف في هذه الطريقة الماء البارد أو الساخن، حيث يبدأ بالنفوذية إلى داخل الخلايا عبر الغشاء نصف النفوذي المهشم، ويستمر انتقال المواد الداخلية إلى الماء المحيط لحين توازي التركيزين الداخلي والخارجي للخلية, عندها يتم رفع درجة الحرارة إلى °C 70-80 مما يؤدي إلى نزوح جزء من العصير الخلوي إلى الخارج، وأحياناً يضاف السكر لرفع درجة التركيز المحيط وبالتالي الضغط الأسموزي الذي يسرع خروج العصير.
2- استخلاص العصير بالبخار: يستعمل البخار الساخن في تسخين الهريس وخروج العصير الخلوي إلى الخارج وتسرع هذه العملية بإضافة السكر.
2-2-4- التفريغ الهوائي للعصير الخام
إن العصير الناتج بعد عملية الاستخلاص يتعرض للهواء الجوي الذي يؤثر في ملوناته الطبيعية (كاروتين، كسانتوفيل، انتوسيان) ويؤدي إلى اسودادها أو دكانتها، كما أن التماس المباشر بين الهواء وفيتامين C يؤدي إلى أكسدته وفقدان قسم كبير منه. لقد أظهرت التجارب بأن العصير الناتج من عصر ثمار الليمون يحمل حوالي 3.7% من حجمه هواء، لذا كان لابد من العمل على إزاحة هذا الهواء قبل تعبئة العصير وحفظه. وتتم إزاحة الهواء في أجهزة تفريغ أسطوانية محكمة الإقفال، يخفض فيها الضغط إلى حدود 85mmHg لمدة 10 دقائق، ولتسهيل عملية الفصل يترك العصير منساباً بهدوء في طبقات رقيقة أو على شكل رذاذ، وهكذا فإن الفراغات الحاصلة بين الخلايا تمتلئ بالعصير.
2-2-5- تصفية العصير
نعني بالتصفية إزالة القطع الكبيرة الموجودة في العصير كالبذور أو بقاياها وقطع القشور وأحياناً اللب الداخلي وغيرها. ويتم ذلك إما عبر شبك رقيق من المعدن غير القابل للصدأ أو من الشعيرات البلاستيكية المقاومة، وهناك أجهزة أسطوانية تشبه آلة عصير البندورة تتكون من اسطوانات مثقبة بثقوب صغيرة جداً، يركب على محورها الأفقي مضارب مناسبة تقوم بضرب العصير على السطح الداخلي للأسطوانة فيخرج العصير المصفى وتبقى الأجزاء الخشنة منه.
2-2-6- ترويق العصير
تهدف هذه العملية إلى فصل المواد الدقيقة المسببة لتعكير العصير والتي من أهمها البكتين، وتوجد هذه المواد بحالة معلق ثابت تؤدي إزالته إلى الحصول على عصير رائق شفاف يتميز بثباته وعدم تغير مظهره. وقد اعتمدت أغلب الدول ترويق بعض الفواكه فقط كعصير التفاح والعنب، بينما العصائر الأخرى كعصير الحمضيات فإنها تترك بدون ترويق حيث ثبت احتفاظها بنكهة أقوى وطعم ألذ. ويؤثر في عملية تعكير العصير أيضاً مواد أخرى كالمواد النشوية والبروتينية، الزيوت النباتية والعطرية المختلفة، المواد الشمعية، والمعادن الثقيلة.
2-3- منتجات العصائر الغذائية
2-3-1- العصائر المكثفة
تعتمد عملية تكثيف العصائر على إزاحة الجزء المناسب من الماء الموجود بهدف حفظ المنتج, حيث يتم رفع تركيز المواد السكرية مع انخفاض في رقم الحموضة لعدة أضعاف، الأمر الذي يؤدي غالباً إلى حفظ المادة المكثفة دون إضافة المواد الحافظة. ولهذه العملية تأثير كبير في الإقلال من الكلفة الاقتصادية في عمليات نقل العصير المكثف بدلاً من العصير الخام بانخفاض وزن وحجم المادة المكثفة. وتستعمل هذه الطرق غالباً في العصائر ذات القيمة الغذائية والتجارية العالية كعصير البرتقال والأناناس. وذلك بإحدى الطرق التالية:
1- تكثيف العصائر في أجهزة التبخير المفتوحة:
تعتمد هذه الطريقة على تكثيف العصائر في أواني الطبخ المفتوحة. والمصدر الحراري هو التسخين المباشر بالغاز أو بالأخشاب. وتعتبر هذه الطريقة من الطرق التقليدية غير المتبعة حالياً في التكثيف الحديث للعصائر لما لها من تأثير واضح على تغيير في القيمة الفيتامينية والطعم والرائحة واللون، وغالباً ما يرافق ذلك ظهور الكرملة الناتجة عن احتراق المواد السكرية في العصير المكثف. وهناك أجهزة الطبخ المفتوحة المجهزة بقميص بخاري داخلي، وتعتبر أفضل من سابقتها إلا أن الضياع في الطاقة الحرارية اللازمة للتبخير يكون كبيراً بالإضافة إلى الانخفاض في القيمة الفيتامينية والصبغات الطبيعية للعصير.
2- تكثيف العصائر بالتفريغ:
تعتبر من أفضل الطرق الحرارية المتبعة من حيث الحفاظ على القيمة الغذائية والمواصفات الفيزيائية للعصير المكثف، حيث تستخدم هنا درجات الحرارة المنخفضة (25-50°C) مع تسريع واضح في عملية بخر وإزاحة الماء عن طريق تخفيض الضغط بالتفريغ الداخلي. حيث يتم تكثيف العصير من (6-7) مرات ويمكن الوصول بالعصير المكثف إلى مادة جافة منحلة حوالي 70%.
وهناك أجهزة التفريغ الحديثة ثنائية الطور التي يتم فيها التفريغ على مراحل تبعاً لنوعية العصير وللتفريغ المطلوب في عملية التكثيف. وحديثاً يتم استخدام طريقة الضغط الحراري في التكثيف, حيث يتم فيها تكثيف العصائر في درجات الحرارة العادية (دون 20°C) ويمكن رفع تركيز المواد الصلبة من 10% في العصير الخام إلى حوالي 56% في العصير المكثف خلال 10 دقائق.
وتقوم حالياً بعض الشركات الإنكليزية والسويدية بإنتاج خطوط تكثيف العصائر على شكل مجموعة من الصفائح المستوية التي يصل عددها إلى 40 صفيحة، تقوم هذه الصفائح باحتواء العصير والبخار الناتج عن التكثيف بالتبادل، ومن ميزات هذه التجهيزات صغر حجمها وسرعة التبخر منها. وانتشر أخيراً استخدام أجهزة تكثيف تشتمل على محطتين للتبخير يتم في المحطة الأولى تبخير جزء من ماء العصير في الدرجة 92°C حيث تضمن هذه الدرجة المرتفعة من الحرارة تعقيم العصير وإزالة الهواء الموجود فيه بالإضافة إلى القضاء على النشاط الأنزيمي. ثم يخرج العصير من هذه المحطة إلى خزان التفريغ حيث تنخفض درجة الحرارة هنا إلى حوالي 50°C ثم يرحل عن طريق مضخة إلى المحطة الثانية حيث يتم تكثيفه. أما مصدر الطاقة الحرارية فهو البخار الناتج من المراجل البخارية للمحطة الأولى.
3- تكثيف العصائر بالتجميد:
نظراً لمساوئ استخدام درجات الحرارة العالية في تكثيف العصائر تم استخدام طريقة تكثيف العصائر بالتجميد التي تعتمد على بلورة جزيئات الماء الموجودة في العصائر الغذائية في درجات حرارة أقل من الصفر. ولابد من الإشارة إلى أن عملية التجميد تتطلب انخفاضاً متتابعاً في درجات الحرارة مع ارتفاع تركيز العصير المتبقي. كما أنها لا تستطيع تكثيف العصائر إلى أكثر من 50% من المواد الصلبة المنحلة حيث يزداد الفقد بعدها بشكل ملحوظ. وهناك طرق مركبة تعتمد على تكثيف العصائر في المراحل الأولى بالتجميد ثم باللجوء إلى الطرق الحرارية الموجبة في إزاحة الجزء المتبقي من الماء وفق الكثافة المقررة.
2-3-2- العصائر المجففة
نعني بالعصائر الغذائية نواتج عصير الخضار والفواكه أو بعض السوائل الغذائية. وتتميز هذه العصائر بقيمتها الغذائية العالية من الفيتامينات والحموض العضوية. وقد لجأت الشركات المنتجة في السنوات الأخيرة إلى إنتاج هذه العصائر على شكل مساحيق أو حبيبات يعاد تشكيل العصير الطبيعي منها عند الانحلال بالماء ضمن نسب معينة, وقد نجحت هذه الطريقة في تحويل العصائر السائلة إلى مساحيق مجففة لما لها من ميزات يمكن إجمالها فيما يلي:
1- تحويل المادة إلى مسحوق جاف يسهل من عملية تعبئتها ونقلها وتداولها دون حدوث فقد كبير كما هو الحال في السوائل.
2- ضغط الوزن في وحدة الحجم نتيجة لإزالة الماء الذي يشكل النسبة الأكبر في جميع العصائر (أكثر من 85%) مما يساعد على انتشارها واستعمالها واستهلاكها ونقلها.
3- الإقلال من الكلفة الاقتصادية في عملية التصنيع والتداول حيث تستهلك السوائل الغذائية عموماً العبوات الكثيرة والمكلفة بالإضافة إلى التخفيف من الهدر في عمليات التصنيع, حيث تكون هذه النسبة في المواد المجففة أقل منها بكثير من السوائل.
4- إبعاد احتمال إضافة المواد الحافظة الكيميائية المختلفة والملونات الصناعية التي تستخدم في تصنيع العصائر عموماً ومالها من أضرار جانبية على الصحة حيث لا تحتاج المساحيق الجافة منها إلى هذه المواد.
5- فترة التخزين عند الإغلاق المحكم تكون في المواد المجففة أطول منها بكثير وأقل تعرضاً للتغيرات الفيزيائية والكيميائية منها في العصائر السائلة.
أما مساوئ تجفيف العصائر فيمكن تلخيصها فيما يلي:
1- قلة ذوبان بعض المساحيق المجففة من العصائر لسوء طريقة التجفيف المستخدمة أو لنوعية المادة المنتجة.
2- الفقر الكبير في القيمة الفيتامينية حيث تقضي طرق التجفيف المختلفة التي تستخدم فيها درجات الحرارة العالية على أغلب الفيتامينات وخاصة فيتامين .C
3- احتمال حدوث تغيرات في المواصفات الفيزيائية (اللون والطعم والنكهة) في العصائر المجففة نتيجة استعمال الحرارة العالية في التجفيف.
4- إمكانية حدوث تحولات في بعض المكونات الغذائية للعصائر خلال التجفيف كما هو الحال في المواد السكرية (الكرملة).
5- صعوبة تخزين المساحيق المجففة من العصائر وضبط الظروف الفنية الأعظمية للتخزين مثل الرطوبة النسبية 40-55% ودرجة الحرارة .5-15°C
تتم عملية تجفيف العصائر الغذائية بالحرارة بواحدات التجفيف المختلفة وفق الخطوات التالية:
1- التحضير الأولي للسائل الغذائي: تعتمد هذه المرحلة على تنقية السائل من المواد العالقة وتصفيته, وأحياناً يتم ترسيب المواد البكتينية والشوائب والأصبغة الطبيعية في حال الضرورة بهدف الحصول على المسحوق الغذائي النقي بالمواصفات المطلوبة.
2- التعقيم: وهي عملية التسخين الأولية للسائل الغذائي, حيث يتم في هذه المرحلة التعقيم اللازم للبكتريا والانزيمات, وتكون عملية التعقيم إما عن طريق البسترة بدرجة حرارة 80-85°C لمدة 3-6 دقائق, أو بدرجة 100°C لمدة 10-20 ثانية.
3- التكثيف: حيث يتم رفع تركيز المادة الجافة في السائل وذلك بنزع الماء عن طريق التبخير, ويتم ذلك غالباً في أجهزة التسخين التي تعمل بالتفريغ, ولعملية التكثيف هذه فوائد كثيرة أهمها:
• تخفيض تكاليف التجفيف وذلك بنزع كمية كبيرة من الماء الحر قبل البدء بعملية التجفيف الأساسية.
• لقد ثبت تأثير عملية التكثيف الأولية على التوضع الجزيئي لحبيبات السائل المجفف, حيث أن انحلال البودرة الناتجة منها تكون أسرع بكثير بالمقارنة مع حالة السائل المجفف مباشرة.
• إن عملية التكثيف الأولية تقلل من عمليات الأكسدة ومن أثرها السلبي على السوائل الغذائية خلال التجفيف النهائي لهذه السوائل.
• إن حجم كتلة السائل الغذائي المكثف في البداية ثم المجفف تكون أقل في وحدة الوزن نتيجة لطرد الهواء.
2-4- التغيرات في المواد الغذائية خلال التجفيف والتخزين
2-4-1- التغيرات الفيزيائية
تتمتع الأغذية المجففة وفقاً للتركيب الفيزيائي للنسج فيها ودرجة الرطوبة المتبقية بعد التجفيف بخواص إمكانية امتصاص الماء بهدف إعادة التوازن المائي داخل الخلية مع الرطوبة الخارجية للهواء المحيط.
ونسمي عادة الرطوبة الحدية للمادة الغذائية بكمية الماء التي عندما تتجاوز كميتها في المادة الغذائية النسبة الحرجة فإنه يحدث في المادة بعض التغيرات غير المرغوب فيها مثل النمو البكتيري والنشاط الأنزيمي والتفاعلات غير الأنزيمية. وقد اعتمد في تحديدها على أساس الرطوبة التي لا يمكن أن يحصل خلالها النمو البكتيري, وهذه الدرجة من الرطوبة تتوافق مع إيقاف الاسمرار اللاأنزيمي في المواد (تفاعل ميلارد). أما الرطوبة الأعظمية المسموح بها في الأغذية المجففة فتكون أقل من الرطوبة الحرجة وتتراوح عادة بين 1.5-9% وفقاً لنوع المادة الغذائية, ويفضل تجفيف الأغذية إلى ما دون الرطوبة الأعظمية وذلك لترك مجال أمان في الرطوبة قد تمتصها المادة المجففة من المحيط المشبع بالرطوبة الجوية وبشكل لا تتجاوز الرطوبة الأعظمية. أن الرطوبة النسبية للهواء المحيط في المرحلة الأخيرة للتجفيف يجب أن لا تتجاوز حداً معيناً, لما لها من دور في إيصال المادة الغذائية إلى الرطوبة الدنيا المقررة.
يجب تخزين الأغذية المجففة ضمن عبوات محكمة الإغلاق كي لا تمتص الرطوبة من الوسط الخارجي. وقد أظهرت الأبحاث بأنه حتى في الحفظ المحكم فإن الأغذية المجففة تمتص بعضاً من الرطوبة المجاورة مما يؤدي وبشكل جزئي إلى تغيرات في اللون والقوام لذا يجب وضع مدة محددة لصلاحية الأغذية المجففة المحفوظة وفقاً للتركيب الغذائي للمادة وظروف الحفظ.
2-4-2- التغيرات الكيميائية
يفقد قسم من فيتامينات الفواكه أثناء التحضير والتجفيف والتخزين. ففيتامين الثيامين يفقد كله أو معظمه أثناء الكبرتة لتثبيت الألوان الكاشفة, ويفقد قسم كبير من فيتامين C نتيجة المعاملة الحرارة لهذه المواد, ويؤثر التجفيف الشمسي بشكل مباشر على فيتامين الريبوفلافين.
وقد ثبت تأثير عملية السلق على الإقلال من عملية الفقد الفيتاميني في الخضار عامة حيث يتم إبطال أو تثبيط الفعالية الأنزيمية لهذه المواد بالإضافة إلى القضاء على البكتريا المخربة والمحللة لبعض الألوان الطبيعية والفيتامينات. كما تتعرض المواد الدهنية للتأكسد خلال عملية التجفيف وتتسرع عملية التزنخ بارتفاع درجة الحرارة, من المفيد إضافة مواد مضادة للأكسدة لحماية للدهون. وتتعرض السكريات للتحلل في تفاعل ميلارد الناتج عن تفاعل السكريات المختزلة مع الأحماض الأمينية والناتج يتعرض لسلسلة من التغيرات تنتهي بتكون صبغات بنية اللون تسبب تدهور اللون والقيمة الغذائية في المجففات. كما أن رفع درجة حرارة التجفيف عن الحد المقرر للمواد الغنية بالسكريات قد يؤدي إلى عملية الكرملة فيها التي تتسبب في ظهور اللون البني والطعم المميز للسكر المحترق.
تتأثر بعض الملونات الطبيعية في الخضار والفواكه بدرجة الحرارة مثل الكاروتين وتحولها إلى اللون البني الكاشف أو قد يتم اختزالها كما في الأنتوسيانين عند استخدام ثاني أكسيد الكبريت للحفظ المؤقت للفواكه أثناء التصنيع أو التجفيف، أما الكلوروفيل فإن قسماً كبيراً منه يتحول بالحرارة مع الرطوبة إلى فيوفيتين حيث يفقد قسماً من عنصره الفعال (المغنزيوم) ويتغير تبعاً لذلك إلى الأخضر الباهت وحتى البني.
2-4-3- التغيرات الميكروبيولوجية
تؤثر عمليات التحضير الأولية على الأحياء الدقيقة، ويؤدي ذلك إلى القضاء الجزئي عليها، وتبقى بعض الأنواع المحبة للحرارة والقادرة على التبوغ في الظروف غير الملائمة كالبكتريا الممرضة التي يمكن أن تشكل خطراً على الصحة العامة إذا لم تراعى الشروط الفنية والصحية اللازمة خلال التحضير الأولي للمادة الغذائية قبل التجفيف. كما أن وجود الماء يعتبر شرطاً أساسياً لنمو ونشاط معظم الأحياء الدقيقة التي تسبب سرعة فساد المواد المجففة. فالفطريات مثلاً تستطيع العيش في درجات رطوبة منخفضة قد تصل إلى حدود 10%، ويعتبر ملح الطعام أحد المثبطات الجيدة لنمو الفطور إذا عوملت بها المواد الغذائية المجففة, أما البكتريا والأنزيمات فإنها تحتاج إلى رطوبة أعلى قد تصل إلى 30% لتتمكن من النمو والتكاثر، ومن المعروف أن عملية السلق تؤدي إلى القضاء الكلي على النشاط الأنزيمي .
المهندس : محمد الحماد
2-1- أصناف العصير
تعتبر منتجات عصر الخضار والفواكه من أكثر المواد شيوعاً في الاستهلاك المباشر للدول المتطورة, حيث بدأت هذه المنتجات تأخذ مكان الصدارة في تأمين السائل الغذائي لجسم الإنسان كبديل للماء خاصة في فصل الصيف. وقد عُرف إنتاج عصير العنب منذ عام 1925تبعه في الأعوام اللاحقة انتشار عصير الفواكه والخضار الأخرى كالحمضيات والبندورة حتى أصبحنا في يومنا هذا نرى أكثر الفواكه والخضراوات مصنعة على شكل عصائر منفردة أو ضمن خلائط مختلفة لرفع القيمة التذوقية والغذائية لها. ونميز أصناف العصير التالية:
1- العصير الخام Raw Juice
وهو العصير الناتج عن عصر الفواكه والخضار المهروسة أو المهشمة بشكل مباشر, ويحتوي على العصير الخلوي الداخلي للنسج, ويكون هذا العصير غنياً بالمواد المنحلة (المواد السكرية, الحموض العضوية, والأملاح المعدنية) أو المواد غير المنحلة كالمواد البكتينية. ويعتبر هذا العصير مادة أولية لتصنيع العصير الغذائي والشراب وأحياناً المشروبات الكحولية المختلفة. ويتم حفظ هذا العصير بشكل مؤقت بطرق التعقيم الحرارية المعروفة أو بثاني أكسيد الكربون أو بالمواد الكيميائية الحافظة المسموح بها صحياً.
2- العصير الجاهز Ready Juice
وهو العصير المحضر من العصير الخام أو من المكثفات العصيرية بعد إضافة الماء والسكر. ولا يحتوي هذا العصير على الكحول أو مشتقاته, ويتم تصنيعه وتعقيمه في عبوات محكمة الإغلاق يكون بعدها جاهزاً للاستهلاك.
3- العصير الهلامي Jelly Juice
وهو العصير المحتوي على كمية كبيرة من البكتين 1-2% حيث تصنع منه المنتجات الهلامية بعد إضافة السكر, ويتم الحصول على هذا النوع من العصير بسلق الفواكه كاملة في عصيرها الأصلي بعد إضافة قليل من الماء وذلك لتحرير مادة البروتوبكتين من العصير الخلوي, ويستعاض حالياً عن هذه العملية بإضافة المستحضرات البكتينية الجاهزة لتصنيع الهلاميات الغذائية.
2-2- مراحل تصنيع عصير الفواكه
يعتبر عصير الفواكه مصدراً هاماً في تأمين القيمة الفيتامينية الحرورية للجسم, لما يحتويه من مواد سكرية وفيتامينات وحموض عضوية بالإضافة إلى الملونات الطبيعية والعناصر المعدنية وعناصر النكهة والرائحة من الزيوت العطرية. وقد حاولت بعض الشركات إنتاج العصير الرائق بإجراء عمليات التصفية والترسيب في العصير, إلا أنه ثبت ضياع قسم كبير من القيمة الغذائية والمواد العالقة أثناء التنقية المذكورة, لذا لجأت أغلب المعامل إلى تصنيع العصير الطبيعي دون تصفية. ومن أهم الفواكه المعروفة في تصنيع العصير هي التفاح والإجاص والكرز والسفرجل والحمضيات بأنواعها والأناناس والعنب والفريز وغيرها. وأحياناً يمزج أكثر من صنف من الفواكه المذكورة بهدف تحسين الطعم وإعطاء المنتج نكهة ورائحة مميزتين. يمكن أن نميز في تكنولوجيا تصنيع عصير الفواكه المراحل الأساسية التالية:
2-2-1- التحضيرات الأولية للثمار
بعد استلام الثمار يتم تفريغها على نواقل أفقية حيث تخضع إلى عملية فرز ومراقبة يتم من خلالها إزالة الثمار الفاسدة والمصابة. تذهب بعدها الثمار السليمة إلى حوض الغسيل المؤلف من مجموعة فراشي أو سواعد لتحريك الثمار الصلبة أو نوافير داخلية فوارة للثمار الطرية, حيث تغسل من البقايا الترابية أو الرملية والمواد النباتية كالأوراق وغيرها, وقد ثبتت كفاءة عملية الغسيل هذه في إزالة جزء كبير من التلوث الجرثومي الموجود على سطح الثمار والذي يؤثر في الإقلال من احتمال حدوث التخمرات اللاحقة للعصير الناتج. أما الثمار التي خضعت إلى الرش بالمبيدات المختلفة تمرر تحت أدواش من الماء المحتوي على 1.5% من حمض كلور الماء, وأحياناً تضاف مادة Na2SiO3 بهدف إزالة الرواسب المعدنية السامة لمواد التعقيم. أما ثمار الحمضيات كالليمون والبرتقال فإنها تعقم بهيبوكلوريد الصوديوم أو الكالسيوم.
بعد الانتهاء من عملية الغسيل والتعقيم تتم إزالة الأعناق النباتية والجيوب البذرية أو النواة الداخلية, ويتم ذلك إما بالطريقة اليدوية أو بالأجهزة الحديثة, وفي الحمضيات تزال القشرة أحياناً بهدف إزالة المواد المسببة للطعم المر والقابض كالليمونين الموجودة في القشرة والنسيج الاسفنجي الأبيض تحت القشرة والجدار المغلف للفصوص.
2-2-2- هرس أو تهشيم الثمار
استخدمت في هذه العملية قديماً اَلات أسطوانية متوافقة الدوران في هرس الثمار, إلا أن هذه التجهيزات لم تكن قادرة على سحق القشور والطبقة المرافقة لها والغنية بمواد النكهة والرائحة مما جعل العصير الناتج أقل نكهة, واستعيض عن هذه الطريقة في الهرس باَلات أو طواحين مجهزة بسكاكين مرتكزة على قواعد تعمل من خلال حركتها الدورانية السريعة على تقطيع كامل أجزاء الثمار وسحقها جيداً. وهناك أجهزة لتهشيم الثمار مزودة بصفائح دوارة مسننة أو تحمل سواعد على شكل مطارق تعمل بسرعة كبيرة ضمن حركة دورانية. ثم يتم تسخين الهريس الناتج إلى الدرجة 70-80°C حيث تسهل هذه العملية انسياب العصارة الداخلية من الخلايا نتيجة للتحلل المائي الجزئي في بروتوبكتين النسج وتخثر الألبومين الموجود في بلازما الخلايا. وقد وجد أيضاً تأثير التسخين السريع على حفظ فيتامين C نتيجة للقضاء على الانزيمات المؤكسدة.
2-2-3- استخلاص العصير
يتبع في استخلاص العصير من الهريس الخام الطازج أو بعد الحفظ والتخزين بإحدى الطرق التالية:
2-2-3-1- استخلاص العصير بالمكابس
تعتمد هذه الطريقة على ضغط الهريس الجاهز في مكابس تختلف في تركيبها من الناحية الميكانيكية باختلاف صنف الفواكه الخاضعة للعصر. ويستخدم في استخلاص العصائر الغذائية آلات الكبس التالية:
1- آلات الكبس ذات الأقفاص: حيث تعبأ فيها الثمار المهروسة ضمن قماش خاص ثم تضغط بصفيحة علوية تتحرك على محور لولبي، وتكون عملية الضغط المتدرج للصفيحة إما بناقل حركة يدوي أو آلي، وتصلح هذه المكابس للثمار المهروسة فقط أو ذات العصيرية السهلة كالعنب والكرز وغيرها. أما القفص فهو مصنوع من الخشب المتين وأحياناً من الصفيح المعدني الغير القابل للصدأ. ويتم عصر الثمار المهروسة هنا بوضعها ضمن القفص المغلف بقماش خاص ذي نفوذية عالية ولا يترك آثاراً في العصير الناتج، وأحياناً يقفل القماش على شكل كيس بداخله الهريس ويضغط باللوح العلوي للمكبس بقوة 16 بار، ويعتمد ذلك على حجم آلة الكبس واستطاعتها.
2- آلات الكبس ذات الطبقات: وهي عبارة عن قاعدة أساسية لجهاز الكبس بمساحة تتراوح بين 0.2-1m2 يتوضع عليها ألواح خشبية على شكل سواعد أو قواطع بينها فراغات لانسياب العصير يوضع عليها القماش الخاص الذي يكون عادة بسطح أكبر من سطح الألواح الخشبية حيث يوضع الهريس عليها وتثنى أطرافه ويوضع عليها اللوح الخشبي التالي فقطعة القماش فالهريس وهكذا. ويتم الضغط هنا بشكل هيدروليكي آلي الذي يصل إلى 30 بار.
3- آلات الكبس الهيدروليكية الميكانيكية: وتختلف عن سابقتها بأن عامل الضغط هنا هيدروليكي وميكانيكي بنفس الوقت حيث يساعد ذلك على رفع قدرة الضغط لجهاز الكبس ويزداد معه المردود الناتج من العصير.
4- آلات الكبس بالضغط الهوائي: وتستخدم لعصير عناقيد العنب الكاملة واستخلاص العصير منها ويكون الضغط الحاصل بمساعدة الهواء المضغوط. وقد وجد أن هذا النوع من المكابس يضمن الحصول على نوعية ممتازة من العصير الناتج لعدم اختلاط العصير مع البقايا النباتية والبذور الداخلية التي لا تتأثر في عملية العصر. وتتم عملية العصر هنا بإدخال المادة أو الهريس في الاسطوانة الرئيسية ومن ثم ضخّ الهواء في الاسطوانة الداخلية المطاطية، ويتم رفع الضخ للهواء تباعاً مع الحركة الدورانية للاسطوانة الرئيسية حيث يصل خلال أربعة مراحل من العصر إلى حدود 6 بار.
5- آلات الكبس الهيدروليكية الأفقية: وتعتبر هذه الآلات من أحدث التجهيزات للطرق المتبعة حديثاً في استخلاص العصير. وتتألف من اسطوانة أفقية دوارة وضاغط هيدروليكي مع قاعدة ويوجد في داخل القفص الاسطواني مجموعة من القنوات المصنعة من النسيج الصناعي الخاص لنقل العصير الناتج خلال عملية الضغط.
6- آلات الكبس الحلزونية: وهي على شكل اسطوانة أو مخروط معدني غير قابل للصدأ، مثقب في محيطه الخارجي، ويتوضع في داخله حلزون متحرك وهناك آلات تحتوي على حلزونين يتحركان باتجاه بعضهما حيث تكون استطاعة العصر أكبر من سابقتها، وفي الأعلى يوجد مأخذ للفواكه، ويقع حوض استقبال العصير في الأسفل. تستخدم هذه الطريقة في عصر قصب السكر والفواكه التي لا تحتوي على بذور أو نواة أو قشور غليظة كالبندورة.
7- آلات العصر ذات الأقماع المخروطية: تستخدم هذه الآلات أساساً في استخلاص عصير الحمضيات، وهي عبارة عن أقماع مخروطية مفرضة تدور على محاور بسرعة تتناسب وعملية العصر التي تتم بأن تقطع الثمار إلى نصفين وتضغط على القمع المخروطي، وهي أشبه بالعصارات المنزلية الصغيرة الآلية أو اليدوية. أما صناعياً فيتم بتوضع الثمار بين قفصين مخروطيين يشكلان فراغاً بحجم الثمار في الداخل، وفي منتصف المخروط السفلي توجد قناة مع محور ثاقب داخلي يعمل على ثقب الثمار من الأسفل ومتوافق في عمله مع القفصين العلوي والسفلي في الضغط على الثمار مما يؤدي عندها إلى تسرب العصير عبر المحور المثقب الذي يؤمن فصل العصير عن الأجزاء الكبيرة كالبذور والقشور، وفي نفس الوقت يجمع الزيت العطري الناتج عن القشرة الخارجية بفتحة جانبية خاصة.
8- آلات العصر ذات الاسطوانات: وهي عبارة عن اسطوانتين من الخشب أو المعدن الصلب غير القابل للصدأ تدوران باتجاهين متعاكسين، في أسفلها حوض لاستقبال العصير. ويتم العصر فيهما بإدخال المادة الغذائية المراد عصرها بين الاسطوانتين بعد إجراء تحديد البعد المناسب حيث ينساب العصير الناتج إلى الحوض.
9- آلات العصر بالسيور الضاغطة المتحركة: وهي عبارة عن سحالين مصنوعين من نسيج صناعي متين يدوران باستمرار حول بكرات متوضعة في أمكنة مناسبة تضمن توافق السحالين في الحركة لتأمين عملية الضغط اللازمة، وتدخل المادة الغذائية من فتحة خاصة بين السحالين حيث تتعرض للضغط وبالتالي العصر أثناء الحركة فيخرج العصير. ولا تصلح هذه الطريقة إلا لعصر الثمار اللينة كالعنب والفريز.
10- آلات العصر بالقوة النابذة: وتتكون من جهاز هرس علوي يلقي بالهريس الناتج على اسطوانة داخلية مثقبة تتحرك ضمن إطار أسطواني محيط بها، وتتحرك الاسطوانتان الداخلية والخارجية بنفس الاتجاه حيث ينفصل العصير الناتج وينساب عبر قناة بين الاسطوانتين.
2-2-3-2- استخلاص العصير بالطريقة النفوذية
تعتمد على استخلاص العصير من الخلايا دون تخريب كامل للنسج، ونميز هنا الطريقتين التاليتين:
1- استخلاص العصير بالماء: يضاف في هذه الطريقة الماء البارد أو الساخن، حيث يبدأ بالنفوذية إلى داخل الخلايا عبر الغشاء نصف النفوذي المهشم، ويستمر انتقال المواد الداخلية إلى الماء المحيط لحين توازي التركيزين الداخلي والخارجي للخلية, عندها يتم رفع درجة الحرارة إلى °C 70-80 مما يؤدي إلى نزوح جزء من العصير الخلوي إلى الخارج، وأحياناً يضاف السكر لرفع درجة التركيز المحيط وبالتالي الضغط الأسموزي الذي يسرع خروج العصير.
2- استخلاص العصير بالبخار: يستعمل البخار الساخن في تسخين الهريس وخروج العصير الخلوي إلى الخارج وتسرع هذه العملية بإضافة السكر.
2-2-4- التفريغ الهوائي للعصير الخام
إن العصير الناتج بعد عملية الاستخلاص يتعرض للهواء الجوي الذي يؤثر في ملوناته الطبيعية (كاروتين، كسانتوفيل، انتوسيان) ويؤدي إلى اسودادها أو دكانتها، كما أن التماس المباشر بين الهواء وفيتامين C يؤدي إلى أكسدته وفقدان قسم كبير منه. لقد أظهرت التجارب بأن العصير الناتج من عصر ثمار الليمون يحمل حوالي 3.7% من حجمه هواء، لذا كان لابد من العمل على إزاحة هذا الهواء قبل تعبئة العصير وحفظه. وتتم إزاحة الهواء في أجهزة تفريغ أسطوانية محكمة الإقفال، يخفض فيها الضغط إلى حدود 85mmHg لمدة 10 دقائق، ولتسهيل عملية الفصل يترك العصير منساباً بهدوء في طبقات رقيقة أو على شكل رذاذ، وهكذا فإن الفراغات الحاصلة بين الخلايا تمتلئ بالعصير.
2-2-5- تصفية العصير
نعني بالتصفية إزالة القطع الكبيرة الموجودة في العصير كالبذور أو بقاياها وقطع القشور وأحياناً اللب الداخلي وغيرها. ويتم ذلك إما عبر شبك رقيق من المعدن غير القابل للصدأ أو من الشعيرات البلاستيكية المقاومة، وهناك أجهزة أسطوانية تشبه آلة عصير البندورة تتكون من اسطوانات مثقبة بثقوب صغيرة جداً، يركب على محورها الأفقي مضارب مناسبة تقوم بضرب العصير على السطح الداخلي للأسطوانة فيخرج العصير المصفى وتبقى الأجزاء الخشنة منه.
2-2-6- ترويق العصير
تهدف هذه العملية إلى فصل المواد الدقيقة المسببة لتعكير العصير والتي من أهمها البكتين، وتوجد هذه المواد بحالة معلق ثابت تؤدي إزالته إلى الحصول على عصير رائق شفاف يتميز بثباته وعدم تغير مظهره. وقد اعتمدت أغلب الدول ترويق بعض الفواكه فقط كعصير التفاح والعنب، بينما العصائر الأخرى كعصير الحمضيات فإنها تترك بدون ترويق حيث ثبت احتفاظها بنكهة أقوى وطعم ألذ. ويؤثر في عملية تعكير العصير أيضاً مواد أخرى كالمواد النشوية والبروتينية، الزيوت النباتية والعطرية المختلفة، المواد الشمعية، والمعادن الثقيلة.
2-3- منتجات العصائر الغذائية
2-3-1- العصائر المكثفة
تعتمد عملية تكثيف العصائر على إزاحة الجزء المناسب من الماء الموجود بهدف حفظ المنتج, حيث يتم رفع تركيز المواد السكرية مع انخفاض في رقم الحموضة لعدة أضعاف، الأمر الذي يؤدي غالباً إلى حفظ المادة المكثفة دون إضافة المواد الحافظة. ولهذه العملية تأثير كبير في الإقلال من الكلفة الاقتصادية في عمليات نقل العصير المكثف بدلاً من العصير الخام بانخفاض وزن وحجم المادة المكثفة. وتستعمل هذه الطرق غالباً في العصائر ذات القيمة الغذائية والتجارية العالية كعصير البرتقال والأناناس. وذلك بإحدى الطرق التالية:
1- تكثيف العصائر في أجهزة التبخير المفتوحة:
تعتمد هذه الطريقة على تكثيف العصائر في أواني الطبخ المفتوحة. والمصدر الحراري هو التسخين المباشر بالغاز أو بالأخشاب. وتعتبر هذه الطريقة من الطرق التقليدية غير المتبعة حالياً في التكثيف الحديث للعصائر لما لها من تأثير واضح على تغيير في القيمة الفيتامينية والطعم والرائحة واللون، وغالباً ما يرافق ذلك ظهور الكرملة الناتجة عن احتراق المواد السكرية في العصير المكثف. وهناك أجهزة الطبخ المفتوحة المجهزة بقميص بخاري داخلي، وتعتبر أفضل من سابقتها إلا أن الضياع في الطاقة الحرارية اللازمة للتبخير يكون كبيراً بالإضافة إلى الانخفاض في القيمة الفيتامينية والصبغات الطبيعية للعصير.
2- تكثيف العصائر بالتفريغ:
تعتبر من أفضل الطرق الحرارية المتبعة من حيث الحفاظ على القيمة الغذائية والمواصفات الفيزيائية للعصير المكثف، حيث تستخدم هنا درجات الحرارة المنخفضة (25-50°C) مع تسريع واضح في عملية بخر وإزاحة الماء عن طريق تخفيض الضغط بالتفريغ الداخلي. حيث يتم تكثيف العصير من (6-7) مرات ويمكن الوصول بالعصير المكثف إلى مادة جافة منحلة حوالي 70%.
وهناك أجهزة التفريغ الحديثة ثنائية الطور التي يتم فيها التفريغ على مراحل تبعاً لنوعية العصير وللتفريغ المطلوب في عملية التكثيف. وحديثاً يتم استخدام طريقة الضغط الحراري في التكثيف, حيث يتم فيها تكثيف العصائر في درجات الحرارة العادية (دون 20°C) ويمكن رفع تركيز المواد الصلبة من 10% في العصير الخام إلى حوالي 56% في العصير المكثف خلال 10 دقائق.
وتقوم حالياً بعض الشركات الإنكليزية والسويدية بإنتاج خطوط تكثيف العصائر على شكل مجموعة من الصفائح المستوية التي يصل عددها إلى 40 صفيحة، تقوم هذه الصفائح باحتواء العصير والبخار الناتج عن التكثيف بالتبادل، ومن ميزات هذه التجهيزات صغر حجمها وسرعة التبخر منها. وانتشر أخيراً استخدام أجهزة تكثيف تشتمل على محطتين للتبخير يتم في المحطة الأولى تبخير جزء من ماء العصير في الدرجة 92°C حيث تضمن هذه الدرجة المرتفعة من الحرارة تعقيم العصير وإزالة الهواء الموجود فيه بالإضافة إلى القضاء على النشاط الأنزيمي. ثم يخرج العصير من هذه المحطة إلى خزان التفريغ حيث تنخفض درجة الحرارة هنا إلى حوالي 50°C ثم يرحل عن طريق مضخة إلى المحطة الثانية حيث يتم تكثيفه. أما مصدر الطاقة الحرارية فهو البخار الناتج من المراجل البخارية للمحطة الأولى.
3- تكثيف العصائر بالتجميد:
نظراً لمساوئ استخدام درجات الحرارة العالية في تكثيف العصائر تم استخدام طريقة تكثيف العصائر بالتجميد التي تعتمد على بلورة جزيئات الماء الموجودة في العصائر الغذائية في درجات حرارة أقل من الصفر. ولابد من الإشارة إلى أن عملية التجميد تتطلب انخفاضاً متتابعاً في درجات الحرارة مع ارتفاع تركيز العصير المتبقي. كما أنها لا تستطيع تكثيف العصائر إلى أكثر من 50% من المواد الصلبة المنحلة حيث يزداد الفقد بعدها بشكل ملحوظ. وهناك طرق مركبة تعتمد على تكثيف العصائر في المراحل الأولى بالتجميد ثم باللجوء إلى الطرق الحرارية الموجبة في إزاحة الجزء المتبقي من الماء وفق الكثافة المقررة.
2-3-2- العصائر المجففة
نعني بالعصائر الغذائية نواتج عصير الخضار والفواكه أو بعض السوائل الغذائية. وتتميز هذه العصائر بقيمتها الغذائية العالية من الفيتامينات والحموض العضوية. وقد لجأت الشركات المنتجة في السنوات الأخيرة إلى إنتاج هذه العصائر على شكل مساحيق أو حبيبات يعاد تشكيل العصير الطبيعي منها عند الانحلال بالماء ضمن نسب معينة, وقد نجحت هذه الطريقة في تحويل العصائر السائلة إلى مساحيق مجففة لما لها من ميزات يمكن إجمالها فيما يلي:
1- تحويل المادة إلى مسحوق جاف يسهل من عملية تعبئتها ونقلها وتداولها دون حدوث فقد كبير كما هو الحال في السوائل.
2- ضغط الوزن في وحدة الحجم نتيجة لإزالة الماء الذي يشكل النسبة الأكبر في جميع العصائر (أكثر من 85%) مما يساعد على انتشارها واستعمالها واستهلاكها ونقلها.
3- الإقلال من الكلفة الاقتصادية في عملية التصنيع والتداول حيث تستهلك السوائل الغذائية عموماً العبوات الكثيرة والمكلفة بالإضافة إلى التخفيف من الهدر في عمليات التصنيع, حيث تكون هذه النسبة في المواد المجففة أقل منها بكثير من السوائل.
4- إبعاد احتمال إضافة المواد الحافظة الكيميائية المختلفة والملونات الصناعية التي تستخدم في تصنيع العصائر عموماً ومالها من أضرار جانبية على الصحة حيث لا تحتاج المساحيق الجافة منها إلى هذه المواد.
5- فترة التخزين عند الإغلاق المحكم تكون في المواد المجففة أطول منها بكثير وأقل تعرضاً للتغيرات الفيزيائية والكيميائية منها في العصائر السائلة.
أما مساوئ تجفيف العصائر فيمكن تلخيصها فيما يلي:
1- قلة ذوبان بعض المساحيق المجففة من العصائر لسوء طريقة التجفيف المستخدمة أو لنوعية المادة المنتجة.
2- الفقر الكبير في القيمة الفيتامينية حيث تقضي طرق التجفيف المختلفة التي تستخدم فيها درجات الحرارة العالية على أغلب الفيتامينات وخاصة فيتامين .C
3- احتمال حدوث تغيرات في المواصفات الفيزيائية (اللون والطعم والنكهة) في العصائر المجففة نتيجة استعمال الحرارة العالية في التجفيف.
4- إمكانية حدوث تحولات في بعض المكونات الغذائية للعصائر خلال التجفيف كما هو الحال في المواد السكرية (الكرملة).
5- صعوبة تخزين المساحيق المجففة من العصائر وضبط الظروف الفنية الأعظمية للتخزين مثل الرطوبة النسبية 40-55% ودرجة الحرارة .5-15°C
تتم عملية تجفيف العصائر الغذائية بالحرارة بواحدات التجفيف المختلفة وفق الخطوات التالية:
1- التحضير الأولي للسائل الغذائي: تعتمد هذه المرحلة على تنقية السائل من المواد العالقة وتصفيته, وأحياناً يتم ترسيب المواد البكتينية والشوائب والأصبغة الطبيعية في حال الضرورة بهدف الحصول على المسحوق الغذائي النقي بالمواصفات المطلوبة.
2- التعقيم: وهي عملية التسخين الأولية للسائل الغذائي, حيث يتم في هذه المرحلة التعقيم اللازم للبكتريا والانزيمات, وتكون عملية التعقيم إما عن طريق البسترة بدرجة حرارة 80-85°C لمدة 3-6 دقائق, أو بدرجة 100°C لمدة 10-20 ثانية.
3- التكثيف: حيث يتم رفع تركيز المادة الجافة في السائل وذلك بنزع الماء عن طريق التبخير, ويتم ذلك غالباً في أجهزة التسخين التي تعمل بالتفريغ, ولعملية التكثيف هذه فوائد كثيرة أهمها:
• تخفيض تكاليف التجفيف وذلك بنزع كمية كبيرة من الماء الحر قبل البدء بعملية التجفيف الأساسية.
• لقد ثبت تأثير عملية التكثيف الأولية على التوضع الجزيئي لحبيبات السائل المجفف, حيث أن انحلال البودرة الناتجة منها تكون أسرع بكثير بالمقارنة مع حالة السائل المجفف مباشرة.
• إن عملية التكثيف الأولية تقلل من عمليات الأكسدة ومن أثرها السلبي على السوائل الغذائية خلال التجفيف النهائي لهذه السوائل.
• إن حجم كتلة السائل الغذائي المكثف في البداية ثم المجفف تكون أقل في وحدة الوزن نتيجة لطرد الهواء.
2-4- التغيرات في المواد الغذائية خلال التجفيف والتخزين
2-4-1- التغيرات الفيزيائية
تتمتع الأغذية المجففة وفقاً للتركيب الفيزيائي للنسج فيها ودرجة الرطوبة المتبقية بعد التجفيف بخواص إمكانية امتصاص الماء بهدف إعادة التوازن المائي داخل الخلية مع الرطوبة الخارجية للهواء المحيط.
ونسمي عادة الرطوبة الحدية للمادة الغذائية بكمية الماء التي عندما تتجاوز كميتها في المادة الغذائية النسبة الحرجة فإنه يحدث في المادة بعض التغيرات غير المرغوب فيها مثل النمو البكتيري والنشاط الأنزيمي والتفاعلات غير الأنزيمية. وقد اعتمد في تحديدها على أساس الرطوبة التي لا يمكن أن يحصل خلالها النمو البكتيري, وهذه الدرجة من الرطوبة تتوافق مع إيقاف الاسمرار اللاأنزيمي في المواد (تفاعل ميلارد). أما الرطوبة الأعظمية المسموح بها في الأغذية المجففة فتكون أقل من الرطوبة الحرجة وتتراوح عادة بين 1.5-9% وفقاً لنوع المادة الغذائية, ويفضل تجفيف الأغذية إلى ما دون الرطوبة الأعظمية وذلك لترك مجال أمان في الرطوبة قد تمتصها المادة المجففة من المحيط المشبع بالرطوبة الجوية وبشكل لا تتجاوز الرطوبة الأعظمية. أن الرطوبة النسبية للهواء المحيط في المرحلة الأخيرة للتجفيف يجب أن لا تتجاوز حداً معيناً, لما لها من دور في إيصال المادة الغذائية إلى الرطوبة الدنيا المقررة.
يجب تخزين الأغذية المجففة ضمن عبوات محكمة الإغلاق كي لا تمتص الرطوبة من الوسط الخارجي. وقد أظهرت الأبحاث بأنه حتى في الحفظ المحكم فإن الأغذية المجففة تمتص بعضاً من الرطوبة المجاورة مما يؤدي وبشكل جزئي إلى تغيرات في اللون والقوام لذا يجب وضع مدة محددة لصلاحية الأغذية المجففة المحفوظة وفقاً للتركيب الغذائي للمادة وظروف الحفظ.
2-4-2- التغيرات الكيميائية
يفقد قسم من فيتامينات الفواكه أثناء التحضير والتجفيف والتخزين. ففيتامين الثيامين يفقد كله أو معظمه أثناء الكبرتة لتثبيت الألوان الكاشفة, ويفقد قسم كبير من فيتامين C نتيجة المعاملة الحرارة لهذه المواد, ويؤثر التجفيف الشمسي بشكل مباشر على فيتامين الريبوفلافين.
وقد ثبت تأثير عملية السلق على الإقلال من عملية الفقد الفيتاميني في الخضار عامة حيث يتم إبطال أو تثبيط الفعالية الأنزيمية لهذه المواد بالإضافة إلى القضاء على البكتريا المخربة والمحللة لبعض الألوان الطبيعية والفيتامينات. كما تتعرض المواد الدهنية للتأكسد خلال عملية التجفيف وتتسرع عملية التزنخ بارتفاع درجة الحرارة, من المفيد إضافة مواد مضادة للأكسدة لحماية للدهون. وتتعرض السكريات للتحلل في تفاعل ميلارد الناتج عن تفاعل السكريات المختزلة مع الأحماض الأمينية والناتج يتعرض لسلسلة من التغيرات تنتهي بتكون صبغات بنية اللون تسبب تدهور اللون والقيمة الغذائية في المجففات. كما أن رفع درجة حرارة التجفيف عن الحد المقرر للمواد الغنية بالسكريات قد يؤدي إلى عملية الكرملة فيها التي تتسبب في ظهور اللون البني والطعم المميز للسكر المحترق.
تتأثر بعض الملونات الطبيعية في الخضار والفواكه بدرجة الحرارة مثل الكاروتين وتحولها إلى اللون البني الكاشف أو قد يتم اختزالها كما في الأنتوسيانين عند استخدام ثاني أكسيد الكبريت للحفظ المؤقت للفواكه أثناء التصنيع أو التجفيف، أما الكلوروفيل فإن قسماً كبيراً منه يتحول بالحرارة مع الرطوبة إلى فيوفيتين حيث يفقد قسماً من عنصره الفعال (المغنزيوم) ويتغير تبعاً لذلك إلى الأخضر الباهت وحتى البني.
2-4-3- التغيرات الميكروبيولوجية
تؤثر عمليات التحضير الأولية على الأحياء الدقيقة، ويؤدي ذلك إلى القضاء الجزئي عليها، وتبقى بعض الأنواع المحبة للحرارة والقادرة على التبوغ في الظروف غير الملائمة كالبكتريا الممرضة التي يمكن أن تشكل خطراً على الصحة العامة إذا لم تراعى الشروط الفنية والصحية اللازمة خلال التحضير الأولي للمادة الغذائية قبل التجفيف. كما أن وجود الماء يعتبر شرطاً أساسياً لنمو ونشاط معظم الأحياء الدقيقة التي تسبب سرعة فساد المواد المجففة. فالفطريات مثلاً تستطيع العيش في درجات رطوبة منخفضة قد تصل إلى حدود 10%، ويعتبر ملح الطعام أحد المثبطات الجيدة لنمو الفطور إذا عوملت بها المواد الغذائية المجففة, أما البكتريا والأنزيمات فإنها تحتاج إلى رطوبة أعلى قد تصل إلى 30% لتتمكن من النمو والتكاثر، ومن المعروف أن عملية السلق تؤدي إلى القضاء الكلي على النشاط الأنزيمي .
تعليق