This post is also available in: Persian English
مهمترین کاربردهای گاز در صنعت نوشیدنی
فرآیندهای مهمی در صنعت نوشیدنی وجود دارد که فقط با گازها امکانپذیر است. گازدار کردن نوشابهها و آبجو بیش از صد سال است که مهمترین کاربرد آن بوده است. گازها همچنین به حفظ کیفیت محصول، به ویژه در حین خنثیسازی مخازن و همچنین عملیات پر کردن، کمک میکنند. بدون نیتروژن برای تثبیت فشار، ذخیرهسازی و حمل و نقل نوشیدنیهای غیرگازدار پیچیدهتر و گرانتر خواهد بود. چند سالی است که استفاده از گازها در شرابسازی نیز رو به افزایش است، جایی که تولید شرابهای با کیفیت بالا را تسهیل میکنند.
دی اکسید کربن (CO2 ) از سال ۱۸۷۹، سالی که تولید صنعتی CO2 آغاز شد، در تولید آب معدنی و آبجو مورد استفاده قرار گرفته است. در این میان، فهرست نوشیدنیهایی که CO2 به آنها اضافه شده است – به عبارت دیگر، گازدار هستند – به طور قابل توجهی افزایش یافته است. گازهای دیگر، مانند نیتروژن (N2 )و آرگون (Ar)، نیز در تولید و پر کردن نوشیدنیها ضروری شدهاند. علاوه بر گازدار کردن، گازها در درجه اول برای خنثیسازی – که در این مورد به معنای جابجایی اکسیژن است – و برای تثبیت فشار استفاده میشوند. در شرابسازی مدرن، از آنها برای تثبیت، به عنوان محافظت در برابر اکسیداسیون و برای خنک کردن خمیر استفاده میشود.
دی اکسید کربن
آیا تا به حال فکر کردهاید که چه چیزی به نوشابه مورد علاقهتان گاز لذتبخش میدهد؟ همه اینها به لطف دی اکسید کربن (CO2) است . این گاز در نوشیدنیها حل میشود تا آن حبابهای طراوتبخش را ایجاد کند.CO2 همچنین به عنوان یک ماده نگهدارنده عمل میکند و با مهار رشد ارگانیسمهای فاسد، نوشیدنیها را برای مدت طولانیتری تازه نگه میدارد. این بدان معناست که نوشیدنیهای گازدار مورد علاقه شما طعم و کیفیت خود را حفظ میکنند، در حالی که ماندگاری بیشتری دارند.
فراتر از نوشیدنیهای غیرالکلی، دیاکسید کربن در تولید آب گازدار و نوشیدنیهای الکلی مانند آبجو و شراب گازدار نیز استفاده میشود. کنترل دقیق سطح CO2 در طول فرآیند تولید، ثبات طعم و گازدار بودن را تضمین میکند که برای حفظ کیفیت برند بسیار مهم است.
| بیشتر بخوانید: کاربرد کربن دیاکسید مایع در نوشیدنیهای گازدار |  |
نیتروژن
نیتروژن (N2) یکی دیگر از گازهای ضروری در صنایع غذایی است. برخلاف CO2، نیتروژن بیاثر است و با مواد دیگر واکنش نمیدهد، و این آن را برای نگهداری مواد غذایی ایدهآل میکند. نیتروژن با جایگزینی اکسیژن، از اکسیداسیون که میتواند باعث فساد مواد غذایی و از دست رفتن ارزش غذایی آنها شود، جلوگیری میکند.
| حتما بخوانید: نیتروژن مایع در دوزینگ بطریهای نوشیدنی |  |
نقش گازها در حفظ طعم
طعم در صنعت غذا و نوشیدنی حرف اول را میزند و گازهای مخصوص نقش مهمی در حفظ و حتی تقویت آن دارند. به عنوان مثال، از نیتروژن برای جلوگیری از اکسیداسیون در محصولاتی مانند قهوه و شراب استفاده میشود و تضمین میکند که طعمهای غنی خود را از لحظه بستهبندی تا رسیدن به میز شما حفظ میکنند.
اکسیژن، اگرچه معمولاً دشمن نگهداری مواد غذایی محسوب میشود، اما میتواند به صورت استراتژیک در محیطهای کنترلشده برای بهبود طعمهای خاص نیز مورد استفاده قرار گیرد. به عنوان مثال، اکسیژن در کهنهسازی شراب و پنیر استفاده میشود، جایی که به ایجاد طعمهای پیچیده کمک میکند. با این حال، استفاده از آن باید با دقت کنترل شود تا از فساد جلوگیری شود.
کالیبراسیون
اصطلاحی است که برای توصیف فرآیند حل شدن دی اکسید کربن در مایعاتی مانند آبجو (تقریباً پنج گرم در لیتر)، نوشابههای غیرالکلی (پنج تا نه گرم در لیتر) و شراب گازدار (تقریباً 2.5 گرم در لیتر) به کار میرود. درجه کربناسیون، یعنی مقدار CO2 محلول ، به فشار، دما، میزان هوا یا اکسیژن قبل از فرآیند، سطح تماس و مدت زمان بستگی دارد. مایع باید قبل از کربناسیون گاززدایی شود. دما باید در طول این فرآیند تا حد امکان پایین باشد تا بتوان آن را در فشار کم انجام داد. علاوه بر این، اگر سطح تماس بین گاز و مایع تا حد امکان بزرگ باشد، میتوان در زمان صرفهجویی کرد.
از آنجایی که بخش عمدهای از تمام نوشیدنیها از آب تشکیل شده است، از این پس حلالیت در آب به عنوان نقطه مرجع استفاده میشود. این مقدار از چهار گرم در لیتر برای آبجو یا آب معدنی تا چهارده گرم در لیتر برای شراب گازدار یا شامپاین متغیر است.
اثر گازدار بودن، که اغلب بسیار مورد توجه قرار میگیرد، دقیقاً به این دلیل ایجاد میشود که دی اکسید کربن به راحتی در آب حل میشود. الکل یا شیرینکنندهها میتوانند بر فشار اشباع CO2 تأثیر بگذارند . حلالیت همچنین به فشار و دما بستگی دارد. به عنوان مثال، فشار تعادل برای هفت گرم CO2 در یک لیتر آب، 2.5 بار در دمای پنج درجه سانتیگراد است.
پاشش
شامل وارد کردن گاز به مایع با کمک یک بدنه فلزی متخلخل، یک فریت ساخته شده از فلز تف جوشی شده، است. این کار حبابهای ریز گاز تولید میکند و سطح تماس بین گاز و مایع را افزایش میدهد. در سیستمهای کربناسیون، حبابهای ریز CO2 را میتوان با کمک یک پاششگر وارد کرد تا با افزایش سطح تماس، فرآیند حل شدن را بهبود بخشد.
بیاثر کردن
بیاثر کردن شامل تبدیل یک حالت واکنشپذیر به حالت غیرواکنشپذیر یا بیاثر با افزودن مواد بیاثر است. در فرآوری نوشیدنی، هدف حذف اکسیژن اتمسفر از یک ظرف یا مایع با استفاده از یک گاز بیاثر به منظور محافظت از نوشیدنی در برابر اکسیداسیون است. در غیر این صورت، اکسیژن میتواند بر عطر، طعم و رنگ و همچنین ترکیب مواد تشکیلدهنده تأثیر منفی بگذارد. نیتروژن، دیاکسید کربن و آرگون برای استفاده به عنوان گازهای بیاثر مناسب هستند.
یک روش ساده، پر کردن مخازن خالی با یک گاز بیاثر مانند نیتروژن یا دیاکسید کربن تا رسیدن به درجه رقیقسازی مطلوب اکسیژن اتمسفر است. مصرف گاز بیاثر معمولاً ۱.۳ تا سه برابر حجم مخزن است که به درجه بیاثرسازی مورد نیاز بستگی دارد. بیاثرسازی ظروف باریک آسانتر از ظروفی است که شکل چمباتمه دارند. وقتی قطر مخزن نسبت به ارتفاع زیاد باشد، مقداری از هوا به عقب جریان مییابد یا گردش میکند و فرآیند بیاثرسازی را دشوارتر میکند.
در مورد ظروف نیمه پر، فضای بالای محصول – فضای بالای ظرف – بیاثر است. برای رسیدن به این هدف، گاز بیاثر باید از طریق دهانه مخزن بالایی به گونهای وارد شود که هوای جابجا شده بتواند همزمان از فضای بالای ظرف خارج شود.
در این حالت، مصرف گاز بسیار بیشتر از حالت بیاثر کردن مخزن است. به عنوان مثال، در فشار اتمسفری یک بار، موارد زیر در مورد مصرف نیتروژن صدق میکند: برای دستیابی به دو درصد اکسیژن باقیمانده، تقریباً سه متر مکعب N2 به ازای هر متر مکعب از حجم فضای فوقانی مورد نیاز است، در حالی که برای یک درصد اکسیژن باقیمانده، نیاز به پنج متر مکعب N2 به ازای هر متر مکعب از فضای فوقانی است.
پوشش دهی
در اینجا هدف حفظ پوشش ثابت محصول با گاز بیاثر است. این شامل تلاش برای رسیدن به میزان اکسیژن باقیمانده صفر درصد است. هنگامی که سطح پر شدن محصول تغییر میکند، گاز باید متناسب با آن اضافه شود. در مورد ذخیرهسازی بدون فشار، مصرف تقریباً ۱.۱ متر مکعب N2 به ازای هر متر مکعب برداشت محصول است . هنگامی که محصول اضافه میشود، گاز جابجا شده باید بتواند خارج شود تا از فشار بیش از حد جلوگیری شود.
برای مثال، در مورد ذخیرهسازی تحت فشار با فشار مخزن ۳۰۰ میلیبار، مصرف گاز بیاثر ۱.۳ متر مکعب به ازای هر متر مکعب حذف محصول است. در اینجا نیز، گاز باید بتواند به نسبت مساوی از طریق شیرهای تخلیه مناسب خارج شود تا فشار هنگام اضافه شدن محصول ثابت بماند.
پرکردن
سیستمهای مختلفی برای پر کردن ظروف نوشیدنی استفاده میشوند. تولیدکنندگان دائماً در حال بهبود این سیستمها هستند تا ورود نامطلوب اکسیژن اتمسفر را به حداقل برسانند. دو مورد از پرکاربردترین اصول فرآیند، پر کردن با فشار بیش از حد و پیشتخلیه با ورود مجدد گاز متعاقباً است.
با پر کردن با فشار بیش از حد، بطریهای نوشیدنی با یک گاز بیاثر تا فشار محصول تحت فشار قرار میگیرند. پر کردن در امتداد دیواره داخلی بطری، انقباض سطح را کاهش داده و جذب اکسیژن را به تنها 0.2 تا 0.3 میلیگرم در هر بطری محدود میکند. در بیشتر کارخانهها، هیچ گونه تمهیداتی برای بازیابی گاز تحت فشار وجود ندارد که منجر به استفاده کمتر از گاز میشود. مصرف گاز دو تا سه برابر حجم بطری است و فرآیند آمادهسازی اولیه نیاز به زمان دارد.
یک روش کارآمدتر این است که ابتدا بطریها را تخلیه کنید، سپس آنها را با نیتروژن یا دی اکسید کربن دوباره گاز دهید و پس از آن آنها را پر کنید. در این حالت، مصرف گاز بیشتر از حجم بطری نیست. میزان اکسیژن باقیمانده فقط حدود 0.1 تا 0.2 میلیگرم در هر بطری است.
هنگام پر کردن ظروف با نوشیدنیهای غیر گازدار، میتوان از یک دستگاه پاشش ساده برای اطمینان از عاری بودن فضای بالای بطری از اکسیژن استفاده کرد.
از یک فریت برای تغذیه نیتروژن گازی به جریان محصول در حال پر شدن استفاده میشود. از آنجایی که نیتروژن حلالیت کمی در آب دارد، حبابهای ریز گاز N2 به بالای بطری بالا میآیند و قبل از بسته شدن، اکسیژن اتمسفر را جابجا میکنند. نتیجه، پر شدن بدون اکسیژن ظرف نوشیدنی است. با این حال، این روش را نمیتوان برای نوشیدنیهای گازدار استفاده کرد زیرا نیتروژن، دی اکسید کربن را نیز از مایع خارج میکند.
| بیشتر بخوانید: گاز اکسیژن در اکسیژن تراپی هایپرباریکHBOT |  |
تثبیت فشار برای قوطیهای نوشیدنی و بطریهای PET
قوطیهای نوشیدنی و بطریهای PET با دیواره نازک حاوی نوشیدنیهای غیرگازدار بدون تثبیت فشار قابل چیدن روی هم نیستند. این مشکل را میتوان با اضافه کردن چند قطره نیتروژن مایع روی سطح نوشیدنی قبل از آببندی تغییر داد. تبخیر قطرات نیتروژن باعث افزایش فشار داخل ظرف آببندی شده میشود. این امر به ظروف پایداری بیشتری میدهد و امکان چیدن آنها را فراهم میکند. نیتروژن موجود در فضای بالای ظرف، محصول را در برابر اکسیداسیون محافظت کرده و ماندگاری آن را افزایش میدهد.
تکنیکهای نوآورانه برای بهبود طعم
نیتروژن فقط برای نگهداری نیست – بلکه میتواند تجربه حسی غذا و نوشیدنی را نیز بهبود بخشد. تزریق نیتروژن یک تکنیک محبوب است که در آبجوهای صنعتی و قهوه دم سرد استفاده میشود و بافتی نرم و خامهای ایجاد میکند که بدون تغییر طعم، تجربه نوشیدن را بهبود میبخشد.
راهکارهای فنی
در سادهترین حالت، ظرف محصول با CO2 تحت فشار قرار میگیرد . بسته به فشار و دما، CO2 در محصول حل میشود تا به نقطه اشباع برسد. این اصل از زمانی که تولید صنعتی نوشیدنیهای گازدار آغاز شد، وجود دارد و به دلایل فنی فرآوری، عمدتاً برای نوشیدنیهایی با محتوای CO2 بالا استفاده میشود. سیستمهایی با میکسرهای استاتیک یا سیستمهای نازل، حل کردن CO2 در محصول را به صورت درون خطی امکانپذیر میکنند . این امر تا حد زیادی صرف نظر از فشار و دما اتفاق میافتد. در بسیاری از موارد، میتوان از انرژی خنککنندهای که توسط گرمای نهان تبخیر نصب مخزن CO2 فراهم میشود، برای صرفهجویی در انرژی هنگام خنک کردن محصول قبل از گازدار کردن استفاده کرد.
اهمیت استانداردهای بالا
وقتی صحبت از استفاده از گازهای مخصوص در فرآوری مواد غذایی میشود، ایمنی و کیفیت از اهمیت بالایی برخوردار است. اطمینان از خالص و عاری بودن این گازها از آلایندهها برای جلوگیری از هرگونه عوارض جانبی بر محصولات غذایی بسیار مهم است. ناخالصیهای موجود در گازها میتوانند منجر به فساد، طعم نامطلوب و حتی بیماریهای ناشی از غذا و نوشیدنی شوند، و این امر استفاده از گازهای با خلوص بالا را که به طور خاص برای کاربردهای غذایی طراحی شدهاند، ضروری میسازد.
ملاحظات نظارتی
نهادهای نظارتی مانند FDA دستورالعملهای دقیقی برای استفاده از گازهای ویژه در فرآوری مواد غذایی دارند. این مقررات تضمین میکنند که گازها از استانداردهای خلوص بالا برخوردار بوده و برای مصرف ایمن هستند و به حفظ یکپارچگی و قابلیت اعتماد محصولات غذایی کمک میکنند. رعایت این مقررات فقط به معنای پیروی از قانون نیست – بلکه به معنای اطمینان از دریافت محصولات ایمن و با کیفیت بالا توسط مصرفکنندگان است.
استانداردهای بینالمللی، مانند استانداردهای تعیینشده توسط سازمان ایمنی مواد غذایی اروپا (EFSA) و Codex Alimentarius، نیز در تنظیم استفاده از گازهای تخصصی نقش دارند. این دستورالعملها همه چیز را از تولید و جابجایی گازها گرفته تا کاربرد آنها در فرآوری مواد غذایی پوشش میدهند و رویکردی ثابت به ایمنی مواد غذایی در سراسر جهان را تضمین میکنند.
بهترین شیوهها برای ایمنی و کیفیت
تولیدکنندگان باید بهترین شیوهها را برای اطمینان از استفاده ایمن از گازهای تخصصی دنبال کنند. این شامل نگهداری منظم تجهیزات، آموزش کامل کارکنان و اقدامات دقیق کنترل کیفیت میشود. با تهیه گاز از تأمینکنندگان دارای مجوز، تولیدکنندگان میتوانند ثبات و خلوص مورد نیاز برای تولید نوشیدنی با کیفیت بالا را تضمین کنند.
آزمایش و نظارت روتین بر خلوص گاز، اجزای ضروری یک برنامه کنترل کیفیت قوی هستند. تکنیکهای پیشرفته تحلیلی، مانند کروماتوگرافی گازی، میتوانند حتی مقادیر ناچیزی از آلایندهها را تشخیص دهند و تضمین کنند که فقط از گازهای با بالاترین کیفیت در فرآوری مواد غذایی استفاده میشود.
علاوه بر این، اجرای سیستمهای تجزیه و تحلیل خطر و نقاط کنترل بحرانی (HACCP) میتواند به شناسایی و کاهش خطرات مرتبط با استفاده از گازهای ویژه کمک کند. این رویکرد پیشگیرانه بالاترین استانداردهای کیفیت و ایمنی را حفظ میشوند.
گازهای تخصصی مانند CO2 و نیتروژن در صنعت غذا و نوشیدنی حیاتی هستند و باعث افزایش کیفیت محصول، افزایش ماندگاری، حفظ طعمها و اطمینان از رعایت استانداردهای ایمنی میشوند. این گازها در بسیاری از فرآیندها، از گازدار کردن و نگهداری گرفته تا بهبود طعم و بستهبندی، نقش اساسی دارند.
با پیشرفت فناوری، نقش گازهای ویژه در صنعت غذا و نوشیدنی افزایش خواهد یافت. آنها برای برآورده کردن تقاضای مصرفکنندگان برای محصولات تازه، خوش طعم و ایمن ضروری هستند.
————————————————–
منابع