This post is also available in: English
دی‌اکسید کربن (CO₂) یک گاز بی‌رنگ، بی‌بو و غیرقابل اشتعال است که در سه حالت فیزیکی مختلف گاز، مایع و جامد (یخ خشک) قابل استفاده است. در صنایع غذایی، به‌ویژه در فرآیندهای کنسروسازی، این گاز نقش مهم و حیاتی در حفظ کیفیت محصولات، افزایش ماندگاری و جلوگیری از فساد میکروبی ایفا می‌کند. دی‌اکسید کربن به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی خاص خود، به عنوان یک عامل طبیعی و مؤثر در بهبود کیفیت، حفظ طعم و بافت و افزایش ایمنی مواد غذایی شناخته می‌شود.
کاربردهای اصلی CO₂ در فرآیندهای کنسروسازی
1. بسته‌بندی در جو اصلاح‌شده (Modified Atmosphere Packaging – MAP)
در این روش، ترکیب گازی داخل بسته‌بندی تغییر داده می‌شود تا رشد میکروارگانیسم‌ها مهار گردد. افزایش درصد CO₂ بین ۲۰ تا ۶۰ درصد از مهم‌ترین روش‌های کنترل رشد باکتری‌ها و کپک‌هاست. CO₂ هنگام حل شدن در آب موجود در ماده غذایی به اسید کربنیک تبدیل شده که موجب کاهش pH می‌شود؛ این کاهش اسیدیته، مانعی مهم برای فعالیت میکروارگانیسم‌ها به شمار می‌آید. کاربرد این روش به خصوص در مواد غذایی با رطوبت بالا مانند گوشت، ماهی و سبزیجات تازه بسیار مؤثر است. البته، باید دقت شود که فشار بسته‌بندی کنترل شده باشد، زیرا حل شدن CO₂ ممکن است باعث کاهش فشار یا ایجاد خلأ شود که می‌تواند بر کیفیت محصول تأثیر بگذارد. به همین دلیل، تنظیم دقیق درصد گاز و انتخاب نوع فیلم بسته‌بندی متناسب اهمیت زیادی دارد.
2. ذخیره‌سازی در جو کنترل‌شده (Controlled Atmosphere – CA)
در نگهداری طولانی‌مدت محصولات کشاورزی، به ویژه میوه‌ها مانند سیب، گلابی و موز، کنترل غلظت گازها در انبارها رایج است. در این روش، غلظت اکسیژن به حدود ۱ تا ۳ درصد کاهش یافته و درصد CO₂ تا حدود ۳ تا ۱۰ درصد افزایش می‌یابد. این شرایط باعث کاهش سرعت تنفس میوه‌ها شده و روند رسیدن و فساد آنها را کند می‌کند. استفاده از جو کنترل‌شده موجب می‌شود محصولات کشاورزی برای مدت طولانی‌تری تازه بمانند و کیفیت خود را حفظ کنند، بدون آنکه نیازی به مواد نگهدارنده شیمیایی باشد.
3. سردسازی و انجماد با CO₂ مایع
CO₂ مایع به دلیل دمای تبخیر بسیار پایین، گزینه مناسبی برای انجماد سریع یا Cryogenic Freezing مواد غذایی است. انجماد سریع با این روش موجب می‌شود که ساختار سلولی، رنگ، طعم و بافت مواد غذایی در بهترین حالت حفظ شود. این ویژگی به ویژه در مواد حساس مانند ماهی، گوشت و سبزیجات تازه اهمیت دارد، زیرا انجماد سریع از تشکیل کریستال‌های بزرگ یخ که باعث آسیب به بافت می‌شوند جلوگیری می‌کند.
4. استفاده از CO₂ فوق بحرانی (Supercritical CO₂ – SC-CO₂)
در دما و فشار بالا، حدود ۴۵ تا ۵۰ درجه سانتی‌گراد و فشار ۸ تا ۱۲ مگاپاسکال، CO₂ وارد حالت فوق بحرانی می‌شود که ویژگی‌های منحصر به فردی مانند ویسکوزیته پایین و نفوذپذیری بسیار بالا دارد. این حالت اجازه می‌دهد CO₂ به عمق دیواره سلولی باکتری‌ها نفوذ کرده و آنها را به سرعت غیرفعال کند. تحقیقات آزمایشگاهی روی محصولات گوشتی مانند همبرگر و ژامبون نشان داده باشرایط ۵ دقیقه‌ای تحت فشار ۱۲ مگاپاسکال و دمای ۵۰ درجه سانتی‌گراد، می‌تواند تعداد باکتری‌ها را تا ۲.۵ تا ۳ لگ کاهش دهد و قارچ‌ها و مخمرها را حذف کند، بدون آنکه به رنگ، طعم یا ساختار محصول آسیب بزند. این تأثیر تا ۳۰ روز در دمای یخچال پایدار می‌ماند. از مزایای مهم این روش می‌توان به حفظ خواص تغذیه‌ای و طعم طبیعی محصول به دلیل عدم استفاده از حرارت اشاره کرد.
| بیشتر بخوانید: کاربرد دی اکسید کربن در فرآیند تصفیه آب |  |
5. ضدعفونی و پاستوریزاسیون غیرحرارتی
فراورش با دی‌اکسید کربن فوق بحرانی نوعی فرآیند پاستوریزاسیون غیرحرارتی است که به دلیل اثر ضد میکروبی قوی، می‌تواند میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا، کپک‌ها و مخمرها را بدون تخریب مواد مغذی، رنگ و طعم طبیعی مواد غذایی حذف کند. این فناوری به ویژه در صنایعی که حفظ خواص اولیه و تازگی محصول اهمیت دارد کاربرد دارد. سناریوی صنعتی شامل قرار دادن ماده غذایی داخل بسته‌بندی مقاوم تحت فشار ۶۰ تا ۱۵۰ بار برای چند دقیقه است که منجر به افزایش ایمنی و طول عمر محصول می‌شود.
مزایای استفاده از CO₂ در کنسروسازی
• مهار رشد میکروارگانیسم‌ها:
دی‌اکسید کربن به واسطه کاهش pH و ایجاد محیط نامساعد، رشد باکتری‌ها، قارچ‌ها و کپک‌ها را مهار می‌کند. همچنین تزریق CO₂ به فضای بالای قوطی کنسرو، رشد میکروب‌های هوازی را محدود می‌کند و از فساد جلوگیری می‌کند.
• حفظ کیفیت و طعم:
دی‌اکسید کربن با کنترل فعالیت آنزیم‌ها و واکنش‌های اکسیداتیو، به حفظ طعم و کیفیت محصول کمک کرده و حتی می‌تواند در برخی موارد باعث ایجاد طعم مطلوب‌تر شود.
• کاهش استفاده از نگهدارنده‌های شیمیایی:
با توجه به خواص ضد میکروبی دی‌اکسید کربن، می‌توان میزان افزودنی‌های نگهدارنده مصنوعی را کاهش داد و محصولات سالم‌تر و طبیعی‌تری عرضه کرد.
• افزایش ماندگاری:
کنترل رشد میکروارگانیسم‌ها و حفظ ویژگی‌های کیفی، منجر به افزایش طول عمر محصولات کنسروی شده و امکان ذخیره‌سازی طولانی مدت را فراهم می‌آورد.
• بهبود بافت:
در برخی از مواد غذایی، به ویژه میوه‌ها و سبزیجات، دی‌اکسید کربن به حفظ بافت سفت و ترد کمک می‌کند و از افت کیفیت بافتی جلوگیری می‌کند.
نکات مهم و ملاحظات در استفاده از دی‌اکسید کربن
1. کنترل دقیق غلظت دی‌اکسید کربن
غلظت نامناسب دی‌اکسید کربن می‌تواند منجر به تغییرات ناخواسته در طعم، بافت و ظاهر محصول شود. غلظت بیش از حد ممکن است باعث ایجاد طعم اسیدی یا تند شود که برای مصرف‌کننده ناخوشایند است. همچنین، تأثیر منفی بر بافت محصول مانند نرم شدن یا تغییر ساختار بافتی محتمل است. بنابراین، انجام آزمایش‌های اولیه برای تعیین غلظت بهینه، استفاده از تجهیزات دقیق اندازه‌گیری و تنظیم گاز و پایش مداوم طعم و بافت ضروری است.
2. عدم جایگزینی استریلیزاسیون حرارتی
دی‌اکسید کربن نمی‌تواند جایگزین فرآیند استریلیزاسیون حرارتی شود؛ به ویژه برای از بین بردن باکتری‌های بی‌هوازی خطرناکی مانند Clostridium botulinum که عامل بوتولیسم (یک بیماری خطرناک و کشنده) هستند، استریلیزاسیون حرارتی ضروری است. CO₂ به عنوان یک عامل کمکی در کنار استریلیزاسیون حرارتی به کار می‌رود.
| حتما بخوانید: کاربرد کربن دی‌اکسید (CO2) مایع در صنعت نفت |  |
3. حساسیت برخی مواد غذایی به CO₂
برخی مواد غذایی مانند میوه‌ها، سبزیجات و محصولات لبنی ممکن است نسبت به دی‌اکسید کربن حساس باشند و دچار تغییرات نامطلوب در رنگ، بافت یا طعم شوند. در چنین مواردی باید با دقت غلظت گاز تنظیم شده یا از روش‌های جایگزین استفاده شود.
4. ملاحظات ایمنی و بهداشتی
فشار بالای CO₂ در بسته‌بندی می‌تواند خطر انفجار ایجاد کند، به ویژه در صورت عدم آب‌بندی مناسب. همچنین تغییر pH ممکن است بر ایمنی و کیفیت محصول تأثیرگذار باشد. رعایت استانداردهای ایمنی، استفاده از تجهیزات مناسب و کنترل مداوم پارامترهای فرآیندی از اهمیت بالایی برخوردار است.
5. تأثیر بر بسته‌بندی
برخی مواد بسته‌بندی ممکن است نسبت به دی‌اکسید کربن نفوذپذیر باشند و در طول زمان منجر به کاهش غلظت گاز در داخل بسته شوند. فشار بالای CO₂ نیز ممکن است باعث آسیب بسته‌بندی شود. انتخاب مواد بسته‌بندی مقاوم و طراحی ویژه برای فشارهای بالا ضروری است.
6. ملاحظات اقتصادی
استفاده از CO₂ نیازمند تجهیزات خاص، خرید و تأمین مداوم گاز، و انجام آزمایش‌های متعدد است که می‌تواند هزینه‌بر باشد. بررسی دقیق هزینه‌ها و بهینه‌سازی مصرف گاز، انتخاب تأمین‌کنندگان مناسب و برنامه‌ریزی دقیق از راهکارهای کاهش هزینه است.
7. رعایت مقررات و استانداردها
رعایت قوانین ملی و بین‌المللی مرتبط با استفاده از دی‌اکسید کربن در صنایع غذایی، از جمله استانداردهای FDA و EFSA، برای اطمینان از ایمنی و سلامت محصول ضروری است. آموزش نیروی انسانی و اطلاع‌رسانی به مصرف‌کنندگان نیز باید به دقت انجام شود.
————————————————–
منابع