صفر تا صد تکنولوژی انجماد در صنایع غذایی
محتوای این مقاله
انجماد چطور مانع فساد مواد غذایی می شود؟ فلسفه و چرایی؟
چرا دمای انجماد برای مواد غذایی مختلف یکسان نیست؟
دمای انجماد نهایی بهینه در صنایع غذایی؟؟
انجماد چگونه باعث تاخیر یا جلوگیری از فساد مواد غذایی می شود؟
دو عامل بسیار مهم در فساد موادغذایی، فعل‌وانفعالات بیوشیمیایی و فعالیت‌های بیولوژیکی می‌باشند که تحت تأثیر دو عامل درجه حرارت و میزان آب آزاد قرار دارند. این فعالیت‌ها در غذاهای منجمد به حداقل میرسند. کاهش درجه حرارت و فقدان آب آزاد لازم برای فعالیت‌های بیولوژیکی و شیمیایی اساس نگهداری موادغذایی به روش انجماد را تشکیل می‌دهد. با منجمد شدن از میزان مواد مغذی در دسترس میکروارگانیسم‌ها کاسته و دچار گرسنگی مزمن می‌شود، درنتیجه تعداد بیشتری از میکروارگانیسم‌ها از بین میروند.
در این روش 80-50 درصد میکروارگانیسم‌ها از بین میروند. از جمله دلایلی که این حذف میکروارگانیسم‌ها را باعث می‌شود می توان به موارد زیر اشاره کرد:
اختلالات متابولیک در میکروارگانیسم‌ها
افزایش نیازهای غذایی
افزایش غلظت مواد در بخش منجمد نشده (اختلالات اسمزی)
دناتوراسیون پروتئین‌ها
چرا نقطه و دمای انجماد برای مواد غذایی مختلف یکسان نیست؟
نقطه انجماد موادغذایی به علت داشتن ترکیبات مختلف و درصد آب متفاوت یکسان نبوده و زمانه های متفاوتی برای منجمد کردن دو نوع ماده غذایی در شرایط یکسان لازم است. فرآورده‌های غذایی مختلف مانند بطری شیر، گوشت گاو، یا یک قوطی کمپوت به‌طور یکنواخت منجمد نمی‌شوند. در بطری شیر ابتدا مایع مجاور دیواره بطری شروع به یخ زدن می‌کند، نخستین بلوره‌های ایجاد شده مربوط به آب خالص می‌باشد. با یخ زدن آب خالص، غلظت مواد جامد محلول افزایش یافته، مواد معدنی، پروتئین‌ها، لاکتوز و چربی افزایش می‌یابد. با پیشرفت انجماد شیر غلیظ‌تر و در نهایت قسمت مرکزی آن منجمد می‌شود.
نحوه انجماد یک ماده غذایی (برش نازک گوشت گاو) در منحنی زیر نشان داده شده است. این منحنی از رسم درجات حرارت سرد شدن در زمان‌های پی‌درپی به دست آمده است.
همواره نقطه انجماد آب را صفر درجه می‌پندارند، ولی درواقع آب در صفر درجه سانتیگراد شروع به انجماد نمی‌کند. بلکه قبل از انجماد به درجه حرارت‌های پائین تر از صفر درجه رسیده (نقطه سوپرکول) و سپس شروع به انجماد می‌کند. وقتی کریستال یخ تشکیل می‌شود یک تغییر درجه حرارت از زیر صفر درجه سانتیگراد به صفر درجه سانتیگراد، به دلیل آزاد شدن گرمای نهان کریستالیزاسیون اتفاق می‌افتد.
بعد از آنکه تمام آب به یخ تبدیل شد دمای آن را می‌توان به پائین‌تر از صفر کاهش داد. همان‌طور که در تصویر فوق مشاهده می‌شود، در دمای 4- درجه
سانتیگراد 70% آب منجمد شده و گوشت به حالت انجماد در می‌آید، در 9/4- درجه سانتیگراد حدود 3% آب به‌صورت غیر منجمد و حتی در 18- درجه
سانتیگراد هنوز مقداری آب منجمد نشده وجود دارد. این مقادیر کم آب منجمد نشده اهمیت بسیاری دارند، به‌ویژه اگر مواد جامد محلول تغلیظ نشده، وجود داشته باشد. این ترکیبات ممکن است با یکدیگر واکنش ایجاد کرده و باعث کاهش کیفیت مواد غذایی گردند.
دمای انجماد بهینه نهایی برای مواد غذایی؟؟!!
پژوهشگران با توجه به تمام ملاحظاتی که در مورد تغییرات بافتی، آنزیمی، واکنش غیرآنزیمی، تغییرات میکروبی و هزینه تولید شده است، به این نتیجه رسیده‌اند که اگر موادغذایی در دمای 18- درجه سانتیگراد یا پائین‌تر از آن منجمد و نگهداری شوند به لحاظ کیفیت و هزینه‌های اقتصادی بهترین حالت ممکن است. انتخاب 18- درجه سانتیگراد به لحاظ جنبه‌های کیفی و اقتصادی است و به لحاظ میکروبیولوژی نیازی به چنین درجه حرارت پائینی نمی‌باشد زیرا اغلب میکروب‌های پاتوژن در دمای 3/3 درجه سانتیگراد و میکروب‌های عامل فساد در دمای 4/9- درجه سانتیگراد رشد نمی‌کنند.
نکته مهم این است که باکتری‌ها در محدوده‌ی دمایی 1- تا 5- درجه سانتیگراد با سرعت بیشتری از بین میروند. البته بافت ماده غذایی نیز در این محدوده بیشترین تخریب را متحمل می‌شود. برای کنترل واکنش‌های آنزیمی درجه حرارت 18- درجه سانتیگراد خیلی پائین نیست زیرا آنزیم‌ها تا دمای 73- درجه سانتیگراد به کندی فعالیت می‌کنند و واکنش‌های غیرآنزیمی نیز بسیار کند می‌شوند. شکر، نمک، پروتئین و چربی برخلاف pH پایین‌تر روی میکروارگانیسم‌ها در مقابل انجماد اثر محافظتی دارند.