التركيب الكيميائي والقيمة الغذائية لعصير الفاكهة والخضار

الفصل
الأول





التركيب الكيميائي والقيمة الغذائية لعصير الفاكهة والخضار


1 ـ 1 :
مقدمة :





عصائر
الخضار والفاكهة منتجات غذائية قيمة ، فبالاضافة إلى الخضار والفواكه تؤمن
العصائر كثيراً من المركبات الغذائية
اللازمة لجسم الانسان وخاصة الفيتامينات والبولي فينولات وغيرها من المواد الهامة في
إنجاز النشاط الحيوي للكائن الحي .


يرتفع
معدل استهلاك العصائر في العالم بشكل مستمر ويعزى ذلك لقيمتها الغذائية أولاً
وللربح الاقتصادي الناتج عن تصنيعها ثانياً ، فعلى المستوى العالمي تحتل الولايات
المتحدة الأمريكية المركز الأول في انتاجها تليها بلدان الاتحاد السوفييتي السابق
ثم ايطاليا فألمانيا وفرنسا فالسويد وغيرها من دول العالم .


ومن
حيث نصيب الفرد السنوي من عصائر الفاكهة فهي كما يلي :


الولايات المتحدة الأمريكية (27) ليتر


السويد
(24) ليتر


النمسا
وهولندا بحدود (19) ليتر


(احصائيات
العام 1995) .


أما
في سوريا فلا توجد إحصائيات دقيقة تبين نصيب الفرد السنوي من عصائر الفاكهة
الطبيعية سواء المصنعة محلياً أو المستوردة .





1 ـ 2 : التركيب الكيميائي :


يحتوي
عصير الفاكهة والخضار على جميع المكونات التي تحتويها الثمرة نفسها تقريباً لذا فإن
تناول العصير يغني عن تناول الثمار أو الخضار نفسها وخاصة في غير مواسمها وفيمايلي
لمحة عن التركيب الكيميائي لبعض الخضار والفواكه وعصائرها :


أ ـ الجزر :


الجزر
من الخضار ثنائية الحول يزرع في كافة بلدان العالم تقريباً ، في أوروبا وآسيا وأمريكا
وافريقيا ، يختلف شكل هذه الثمار الجزرية كثيراً إلا أن الغالب منها الشكل
المخروطي او شبيه الاسطواني ، أما لونها فيختلف أيضا حيث يمكن أن تكون ذات لون أصفر
أو برتقالي محمر والنوع الغالب في سوريا هو الجزر ذو اللون البرتقالي.


يستهلك
الجزر من قبل النسان إما بشكله الطازج أو المسلوق كما يمكن أن يحفظ بطرق الحفظ
المختلفة فيجفف أو يستخرج عصيره ويمكن أن يكون مصدراً رئيسياً للكاروتين .


بالاضافة
إلى ذلك يستخدم الجزر للحصول على المستحضرات الطبية حيث يستخلص من بذوره مركب
الداوكارين الذي يستخدم في بعض حالات أمراض القلب كما تستخدم الزيوت العطرية
المستخلصة من البذورأيضاً في صناعة بعض المستحضرات التجميلية وفي صناعة الحلويات .


يعتبر
الجزر المصدر الأساسي للكاروتين ( الذي يتحول في جسم الانسان إلى فيتامين A ) ، حيث
يتراوح محتوى الثمار من الكاروتين من 7 وحتى 36 مغ في كل 100 غرام .


كما تحتوي بعض أصناف الجزر على صبغة الليكوبين ذات الأهمية
الطبية المعروفة ، ويتواجد في ثمار الجزر مركبات قيّمة أخرى مثل :


حمض النيكوتين ، وكثير من العناصر الأخرى الهامة ، وهكذا
يعتبر الجزر منتجاً دوائياً ويستخدم بكثرة في صناعة أغذية الأطفال .





ﺏ ـ الحمضيات :


تنتشر
صناعة الحمضيات في المناطق الاستوائية وفي حوض البحر الأبيض المتوسط وهي تدخل في
الحركة الاقتصادية للدول المنتجة من خلال التصنيع والتصدير، ومن الأصناف الأكثر أهمية
من الناحية الزراعية والتسويقية المندرين ،الغريفون ،الليمون الحامض والليميه .


تنتشر
زراعة الحمضيات في سوريا التي تمتلك مناخا ملائماً لنمو أصناف متعددة من الحمضيات
وفي السنوات الأخيرة تطورت هذه الزراعة من خلال إدخال بعض الأصناف الجديدة التي
تتمتع بجدوى اقتصادية أكبر وهي أكثر ملاءمة للتصنيع .


تزايد
الانتاج السنوي في سوريا بشكل متسارع حتى تجاوز 750 ألف طن في موسم ( 97 ـ 98 )
حيث يحول جزء من هذا الانتاج للتصنيع والاستهلاك المحلي والباقي للتصدير .


يتأثر
التركيب الكيميائي لثمار الحمضيات بعوامل متعددة من قبيل درجة النمو ، النضج ،
التغذية ، شروط الوسط ، النوع والصنف ، موضع الثمار على الأشجار والشروط الزراعية
.


يحدد
التوازن بين مقدار الحلاوة و الحموضة وكذلك نسبة المادة الجافة وحمض الاسكوربيك
درجة القبولية العالمية لثمار الحمضيات كما هو مبين في الجدول ( 1 ـ 2 ) .


تمثل
السكريات 75 ـ 85 % من المواد المنحلة الكلية
لثمار الحمضيات و 4 ـ 12 % من الثمار الطازجة ، يحتوي عصير البرتقال (سكروز ، غلوكوز، وفركتوز ) بنسبة ( 4
: 4 : 1 ) وفي عصير الليمون بنسبة (
3 : 3 : 1 ) كما تحتوي ثمار الحمضيات على الكزيلوز والغالاكتوز واﻟDمانوز .





















جدول (1 ـ 2 ) التركيب
الكيميائي لعصير بعض أنواع من الحمضيات





تحتوي
ثمار الحمضيات على 0.3 ـ 1.5 مواد آزوتية نسبة 70 % منها على شكل أحماض أمينية مثل
البرولين والأسبارجين واﻵرجينين وحمض الأسبارتيك والباقي بروتينات .


تمثل
الفيتامينات حوالي 2.5 % من المواد المنحلة في الحمضيات فهي غنية بفيتامين C بالاضافة
إلى الكاروتينات ، كما تمثل الأملاح المعدنية نسبة 0.5 % تقريبا .





1 ـ
3 القيمة الغذائية للعصائر :


يمكن للجسم البشري أن يستمر في نشاطه الفزيولوجي
باستمرار عمليات التحول المادية للمواد الغذائية ( استقلاب المواد الغذائية ) في الأنسجة
، إضافة إلى ذلك تحتل عملية التبادل المائي في العمليات الفزيولوجية و
البيوكيميائية أهمية خاصة واستثنائية ، حيث أن الانسان يمكن أن يبقى حياً دون غذاء
لمدة شهر ولكن لا يبقى كذلك دون ماء لعدة أيام
.


وبحسب المعايير الطبية فان حاجة الانسان العادي اليومية
من الماء بحدود (2200 ـ 1750 ) غرام تؤمن عن طريق المواد الغذائية السائلة ( ماء ـ
عصائر ـ شاي و غيرها ) وجزءاً أقل عن طريق المواد الغذائية الاخرى .


ومن وجهة النظر الفزيولوجية فان عصائرالخضار و الفاكهة
يمكن اعتبارها موادا غذائية من ناحية ومواداً تؤمن حاجة الجسم من الماء من جهة
اخرى .


تحدد القيمة الغذائية للعصائر من خلال محتواها من
البروتينات ، والكربوهيدرات والأحماض العضوية والبولي فينولات ، والأملاح المعدنية
والفيتامينات وغيرها من المركبات والعناصر الدقيقة الهامة للجسم البشري .


تكون المواد البروتينية في العصائر بالدرجة الأولى على
شكل أحماض أمينية وهي تتواجد بكميات صغيرة نسبياً ولكن بتنوع كبير فمثلاً يحتوي
عصير العنب على 18 حمضاً أمينياً .


تتواجد الكربوهدرات في العصائرعلى شكل سكريات أحادية
وثنائية وقليلاً من السكريات المتعددة (البكتين ، النشاء ، الديكسترين ) وهذه الأخيرة
تتواجد في العصائر غير المصفاة فقط .


تحتوي عصائر الفاكهة بشكل أساسي على الغلوكوز والفركتوز
التي تمتص بسهولة من قبل أنسجة الجسم كما يتواجد السكروز وغيره من السكريات بدرجة أقل
، ففي عصير التفاح مثلاً يتواجد بالاضافة إلى الغلوكوز والفركتوز والسكروز سكر
المالتوز والرافينوز والغالاكتوز، وكما هو معروف تؤمن السكريات وغيرها من
الكربوهدرات الطاقة الضرورية لحياة الكائن الحي الطبيعية.


من الأحماض العضوية تتواجد في عصيرالفاكهة بالدرجة الأولى
: حمض التفاح وحمض النبيذ وحمض الليمون وغيرها وتشترك الأحماض العضوية باعطاء
الطعم المميزللعصير .


أما البولي فينولات فتعطيه الطعم القابض وتشكل مع
السكريات والأحماض طعم العصير المعروف .


تلعب الفيتامينات الموجودة في عصائر الفاكهة دوراً هاماً
في فزيولوجيا التغذية ويحتل الفيتامين C المركز الأول في أهميته حيث يشترك
في عمليات الأكسدة والبناء محتلاً دور الوسيط في هذه التفاعلات ، كما يعود لهذا
الفيتامين دوراً في عملية تحول المواد السكرية والبروتينية في الجسم ويرفع مقاومة
الجسم ضد الأمراض .


لا يتشكل فيتامين C في أنسجة
الجسم كما أنه لا يخزن فيه لذلك يجب تناوله دائماً مع الغذاء وهو متواجد بكميات
كبيرة في عصيرالفاكهة .


من الفيتامينات الهامة الأخرى المتواجدة في عصير الفاكهة
والخضار الفيتامين A حيث يتواجد بشكل أساسي في الخضار والفاكهة على شكل بروفيتامينات A ـ
كاروتين الذي يتحول في أنسجة الجسم إلى فيتامين A .


كما يوجد في عصائر الخضار والفاكهة فيتامينات أخرى
كفيتامينات المجموعة B وبشكل أقل فيتامين P و PP ( حمض النيكوتين ) .


تعتبر عصائر الخضار والفاكهة مصادراً غنية بالأملاح
المعدنية التي تدخل في تركيب الخلية وفي النسيج الخلوي الحي كما يعتبر البعض منها
جزءاً اساسياً في تركيب كثير من اﻹنزيمات ، تحدد الكمية الكلية للأملاح المعدنية
في العصائر كمقدار الرماد الكلي ويحتوي هذا الرماد على : البوتاسيوم ، كالسيوم ،
فوسفور ، صوديوم ، منغنيز ، وبصورة أقل على : الحديد ، النحاس ، اليود ، وغيرها .


ومن العناصر سابقة الذكر يحتل المركز الاول في عصير
الفاكهة : البوتاسيوم ( في عصير التفاح والمشمش والعنب والاجاص والدراق والخوخ )
ومن ثم الكالسيوم ويعتبر هذا العنصر هاماً من حيث اشتراكه في عمليات التحول المادي
وفي عملية تخثر الدم كما يدخل مع الفوسفور في تركيب العظام . نبين في الجداول
التالية التركيب الكيميائي لبعض الأشكال والأنواع من عصائرالخضار والفاكهة :


إن القيمة الغذائية للعصير غير المصفى أعلى من مثيلاتها
للعصير المصفى نظراً لبقاء بعض المركبات الهامة في هذا النوع من العصير مثل
البروتينات والبكتين وبعض مركبات النكهة والطعم.


1 ـ
4 معايير جودة عصائر الفاكهة وفق الأنظمة العالمية والسورية :


لقد
دعا التوسع العالمي في إنتاج واستهلاك العصائر والتجارة بها إلى وجود نظام عالمي
لتحديد جودة أنواعها المختلفة وتقوم منظمة الفاو ( FAO ) والهيئات المنطوية تحتها بمهمة وضع الأنظمة العالمية الخاصة
بانتاج وتسويق المنتجات الزراعية ومنها عصائر الفاكهة والخضار .


وتضم
المقاييس العالمية ( الكود ) الخاصة بالعصائر مايلي :


التركيب
الكيميائي ، الخواص أو المواصفات الحسية ، الحدود المسموح بها من المعادن الثقيلة
، التلوث بالأملاح المعدنية ، التقييم الميكروبيولوجي وغير ذلك .


وتضم
الأنظمة العالمية بعض الملاحظات أو التعاريف حول العصائر فمثلاً تذكر هذه الأنظمة
مايلي:


·
يمكن تحضير العصير المعد للتناول من الفاكهة الطازجة أو
من مركزات العصائر بعد اعادة اشباعها بالماء .


·
يمكن أن تكون العصائر مصفاة أو غير مصفاة .


·
يمكن اضافة الأحماض العضوية أو حمض الأسكوربيك وذلك وفق
كميات محددة .


·
يمكن اشباع عصائر الخضار والفواكه بغاز ثاني أكسيد
الكربون واذا ما زادت نسبة هذا الغاز عن ( 2 غ / كغ ) تصنف العصائر بالمشروبات
الغازية ويجب أن يذكر ذلك صراحة على العبوات .


أما
في سوريا فتهتم وزارة التموين بوضع المواصفات القياسية لعصير الفاكهة وتشمل هذه
المواصفات مايلي :


الشروط العامة :


يجب
ان يتمتع عصير الفاكهة بالمواصفات التالية :


·
يتميز العصيربتجانس القوام ووضوح الطعم والرائحة ولون
العصير يماثل لون الفاكهة المصنع منها





·
أن يكون خاليا من طعم الاحتراق أوأي طعم غريب من الفاكهة
المصنع منها


·
أن يكون خاليا من الشوائب ( رواسب ترابية ، قشور ، بذور الفاكهة المصنع منها ، قطع صغيرة من مواد مختلفة غريبة عن الفاكهة أو
الحشرات أو اجزائها )


·
يجب أن يكون خالياً من الأحياء الدقيقة الممرضة


·
يجب أن يكون خالياً من المواد الناتجة عن الكائنات الحية
الدقيقة بكميات تجعلها ضارة بالصحة


·
يجب ألا تزيد نسبة الحموض الطيارة عن ( 0.4 غ / كغ )
معبراً عنها بحمض الخل


·
يجب ألا يكون العصير من أصل مخمر أو تخمر أثناء مراحل
الانتاج


·
يجب ألايحتوي العصير الرائق أياً من المواد المستخدمة في
عمليات التصفية كالسيانيد


·
يجب ألا تزيد نسبة الملوثات المعدنية إن وجدت عن :


الزرنيخ 0.2 mg / kg


الرصاص 0.3 mg / kg


النحاس mg / kg 5


الزنك mg / kg 5


الحديد mg / kg 15


القصدير mg / kg 150


ثنائي اكسيد الكبريت mg / kg 10








الفصل الثالث


طرق تركيز عصائر الخضار والفواكه


تعتمد عملية تركيز
السوائل الغذائية على ازاحة الجزء المناسب من الماء الموجود بهدف زيادة قابلية حفظ
المنتج وما ينتج عن هذه العملية من وفر اقتصادي من خلال عمليات التخزين والنقل
والوفر في العبوات مقارنة مع العصائر الطبيعية غير المركزة ، وبفضل عملية التركيز
يزداد محتوى السوائل المركزة من المواد الصلبة ويزداد تركيز المواد السكرية الأمر
الذي يؤدي غالباً إلى حفظ المادة المركزة دون اضافة المواد الحافظة ويؤمن تخفيض
حجمها الكلي عدة مرات مقارنة مع حجومها قبل التركيز .


تتم عملية التركيز بعدة طرق :


1 ـ التركيز
بالحرارة المرتفعة :


وتتم باحدى طريقتين :


أ ـ أجهزة التبخير المفتوحة :


تعمل هذه الأجهزة تحت الضغط الجوي النظامي وتعتمد على
تركيز العصائر في أواني طبخ مفتوحة والمصدرالحراري هو التسخين المباشر بأنواع
الوقود المختلفة وتعتبر هذه الطريقة من الطرق التقليدية غير المتبعة حالياً في
عمليات التركيز الحديثة وخاصة للعصائر لما لها من تأثير واضح على تغيير القيمة
الفيتامينية والطعم والرائحة واللون وغالباً ما يرافق ذلك ظهور الكرملة الناتجة عن
احتراق المواد السكرية في العصير المركز .


وهناك أجهزة طبخ مفتوحة مجهزة بقميص بخاري داخلي وتعتبر
افضل من سابقتها الا أن الضياع في الطاقة الحرارية اللازمة يكون كبيراً بالاضافة إلى
الانخفاض في القيمة الفيتامينية والصبغات الطبيعية للعصير.


ب ـ التركيز بالحرارة المرتفعة مع التفريغ :


تعتبر من أفضل الطرق الحرارية المتبعة من حيث الحفاظ على
القيمة الغذائية والمواصفات الفيزيائية للعصير المر كز حيث تستخدم هنا درجات
الحرارة المنخفضة ( 25 ـ 59 ْ م ) مع تسريع واضح في عملية بخر وإزاحةالماء عن طريق
تخفيض الضغط بالتفريغ الداخلي .


حيث يتم تركيز العصير ( 6 ـ7 ) مرات ويمكن الوصول
بالعصير المركز إلى مادة جافة منحلة حوالي 70 % .


وحديثاً يتم استخدام طريقة تغير الضغط مع الحرارة في
التركيز حيث يتم تركيز العصائر في درجات الحرارة العادية ( دون 20 ْ م ) ويمكن رفع
تركيز المواد الصلبة من 10 % في العصير الخام إلى حوالي 56 % في العصير المركز
خلال 10 دقائق .


2 ـ التركيز
باستخدام الأغشية ( الميمبران ) :


يعتمد مبدأ الترشيح الغشائي على حدوث عملية عبور انتقائي
للجزيئات من خلال ثقوب أغشية الترشيح نصف النفوذة تحت تأثير قوة دافعة هي على الأغلب
فرق الضغط بين طرفي الغشاء حيث يسمح الغشاء بمرور بعض الجزيئات والتي تكون حجومها أصغر
من أقطار ثقوب الغشاء ويحتبس الجزيئات الكبيرة .


وتنجز عملية الفصل الغشائي بشكل بسيط وذلك بدفع المحلول
المراد ترشيحه ( التغذية ) على السطح الفعال للغشاء، ومع تطبيق القوة الدافعة فان
الجزيئات الصغيرة تعبر مسامات الغشاء إلى السطح المقابل( الراشح ) ويزداد تركيز
الجزيئات الكبيرة في المحلول تدريجياً ( الراجع ) .


يتم تركيز العصير باستخدام تقانة الترشيح على مرحلتين أساسيتين
:


المرحلة
الأولى :


يتم تصفية
العصير باستخدام تقانة الترشيح فوق العالي حيث يعبر الراشح الذي يحتوي على الماء
والمواد الذائبة في حين يحتبس الغشاء اللب الذي يعاد مزجه مع الراشح بعد تركيزه .


المرحلة
الثانية :


تتم تحت التفريغ أو باستخدام طريقة الترشيح فائق الدقة أو
التناضح العكسي الذي يسمح فقط لجزيئات الماء بالعبور .


باستخدام تقانة الترشيح فوق العالي فان المدة اللازمة لإنجاز
عملية التركيز يتم اختصارها بشكل كبير، حيث يتم في هذه الحالة ترشيح العصير بوحدة
الترشيح فوق العالي ثم يؤخذ العصير إلى وحدة التركيز والتي إما أن تكون مبخر ثلاثي
أو باستخدام تقانة الترشيح الفائق والتي تتمتع بميزات اقتصادية وبنقاوة عالية، حيث
يحتفظ العصير المركز بوحدات الترشيح بقيمة غذائية وخواص فيزيائية أفضل مما هو عليه
في الطرق التقليدية .





3 ـ التركيز
بالتجميد :


تعتبر طريقة تركيز المواد الغذائية السائلة بالتجميد
احدى الطرق الأكثر تقدماً في حفظ المواد الغذائية، حيث تبقى المواد المعالجة بهذه
الطريقة محافظة على صفاتها الأولية بشكل كامل تقريباً وتكتسب المواد امكانية
مقاومة التغيرات غير المرغوبة خلال التخزين طويل الأمد أو خلال عملية النقل
لمسافات بعيدة .


حيث تستهلك المواد الغذائية الخاضعة لهذه المعالجة بعد
اضافة كمية من الماء تعادل الكمية التي نزعت منها أثناء المعالجة فتعود إلى حالتها
الأولية الأصلية .


تتمثل الميزة الأساسية لهذه الطريقة في أن عملية التركيز
تتم بدرجات حرارة منخفضة(0 ÷ -15 ْم) وبذلك تكون التغيرات التي تتعرض لها المركبات
أقل ما يمكن وخاصة المركبات التي تتأثر بدرجات الحرارة المرتفعة .


تستخدم طريقة التركيز بالتجميد في انتاج المستحضرات
الطبية وفي الحصول على الأصبغة الطبيعية وكما يمكن أن تستخدم في تحلية المياه .





تكنولوجيا
تركيز العصائر بالتجميد :


مبدأ طريقة التركيز بالتجميد هو تبريد العصير إلى درجة
حرارة أخفض من درجة حرارة تجمده وعند ذلك يتجمد جزء من ماء العصير على هيئة بلورات
ثلجية تنزع بعد ذلك من العصير .


يتعلق التركيز النهائي الذي يمكن الوصول اليه بدرجة حرارة
التجمد النهائية، فكلما انخفضت درجة حرارة التجمد كلما أمكن ذلك الحصول على عصير
ذو مواد صلبة أكثر، أي عصيرأعلى تركيز، كما تتعلق درجة التركيز بالتركيب الكيميائي
للعصيرالأولي كمحتوى السكريات ، الأحماض ، الغرويات أو العوالق وغيرها من المركبات
.


ونظرياً فإن أعلى درجة من التركيز تحددها درجة حرارة
التجمد الحرجة، حيث لا يمكن بعد ذلك نزع الماء على هيئة جليد.


اضافة إلى ذلك فإن كمية الفقد بالمادة الصلبة تعتبر هي الأخرى
معياراً هاماً في تحديد درجة التركيز الممكنة أيضا، فمع ارتفاع التركيز ترتفع أيضا
كمية الفقد من المادة الصلبة في العصير ( المواد الصلبة المتواجدة مع الجليد
المنزوع ) .


أهم ايجابيات طريقة التركيز بالتجميد هي أن العملية تتم
بالكامل بظروف درجات الحرارة المنخفضة، وبالتالي تكون التغيرات التي تصيب المنتج
في حدودها الدنيا حيث تتميز المركبات الناتجة بهذه الطريقة وبالتالي العصائر
الجاهزة بعد إعادة إشباعها بالماء بخواص كيميائية وحسية مطابقة تقريباً للعصير
الطبيعي المستخلص حديثاً من الفاكهة الطازجة .


اضافة إلى ذلك هناك ايجابية هامة وهي أن الطاقة
المستهلكة أثناء التركيز بالتجميد أقل من مثيلتها المستهلكة عند التركيز بالتبخير
لنفس الكمية من العصير، إلا أن ثمن تجهيزات التجميد أعلى( الكلفة التأسيسة للمنشأة
ككل )


تتألف طريقة التركيز بالتجميد من عمليتين :


·
تشكل بلورات الجليد


·
نزع البلورات المتشكلة من العصير





توزع
بلورات الجليد في العصير المعالج :


يؤدي التجميد البطيء للمحاليل إلى ظهور جليد خالٍ من
المواد الصلبة على سطح التبادل الحراري وارتفاع تركيز المادة الصلبة في عمق الوعاء
حيث يوجد المحلول .


تفسر هذه الظاهرة نظرية الحلول أو اﻹنتشار :


كلما كانت سرعة تجمد المحلول عالية اقترب الجليد المتشكل
من الطبيعة الواحدة، فعندما تبدأ عملية تجمد المحلول في الوعاء ـ حيث تسحب الحرارة
عبر جدرانه من الخارج ـ تتشكل على جدران الوعاء الداخلية طبقة رقيقة من الجليد
الخالي من المادة الصلبة المنحلة، وبالنتيجة يصبح المحلول الملامس لطبقة الجليد
المتشكلة أكثر تركيزاً من المحلول في عمق الوعاء ،يؤدي وجود الاختلاف في التركيز إلى
حصول الإنتشار .


المادة المنحلة تتجه نحو المركز بينما يتجه الماء أو
المذيب باتجاه المحيط، وبنفس الوقت الذي تزداد فيه سماكة الجليد تستمر عمليات التبادل
المادي .


يتبين من الشرح السابق أن التجميد يؤدي إلى الإنتشار
وبالتالي فإن سرعة التجميد أعلى من سرعة اﻹنتشار .


بالطبع لا يؤدي التجميد إلى الحصول عى طبقة جليد خالية
تماماً من المادة الصلبة حتى في حالة التجميد البطيء .


إن العلاقة بين سرعة التجميد وسرعة اﻹنتشاريؤدي إلى
ازدياد أو نقصان الاختلاف في تركيب الجليد مع الابتعاد عن الطبقة المحيطة باتجاه
المركز، ولهذا السبب لا يمكن سحب الماء النقي تماماً من المحاليل بواسطة التجميد.


مراحل
انتاج العصائر المركزة بالتجميد :


تتألف عملية التركيز بالتجميد من جملة عمليتين: تشكل
بلورات الجليد، وفصل هذه البلورات عن المحلول الغذائي.


وللحصول على تراكيز عالية من المادة الصلبة تتم العملية
على عدة مراحل مع التخفيض الحراري لدرجة حرارة التجميد، أو باستخدام طريقة إعادة
التدوير، ويرفع هذا اﻹجراء الفعالية الطاقية لعمل محطة التركيز .


1 ـ عملية
التبلور :


يتم الحصول في هذه العملية على مزيج على شكل معلق (
بلورات الجليد مع المحلول المشبع ) حيث يمكن أن تكون بلورات الجليد بإبعاد ( 200 ـ
400 mµ ) أو أكثر بقليل ويمكن في مثل هذه الحالة نزع هذه
البلورات .


تتعلق كمية وأشكال البلورات المتشكلة بدرجة التبريد
المنخفض للمحلول الغذائي، كما تتعلق أيضا بظروف سحب حرارة التحول الطوري وبطبيعة المحلول
وبتراكيز المواد الصلبة المنحلة فيه .


في ظروف التبريد البطيء ودرجات الحرارة المرتفعة نسبياً (
أخفض من درجة حرارة الصفر بقليل) تتشكل بلورات جليد كبيرة الحجم نسبياً لها سطح
صغير، وبالتالي كميات أقل من نوى البلورات التي تتركزعلى سطوح بلورات الجليد المتشكلة
على شكل طبقة رقيقة ،أما في حال التبريد السريع فتتشكل أعداد كبيرة من البلورات
الجليدية في المحلول وتزداد كمية المواد الصلبة التي يحتويها الجليد المتشكل .


تتم عملية التبلور في أجهزة خاصة حيث تسحب كميات الحرارة
عبر سطح التبادل الحراري للجهاز الحاوي على المحلول الغذائي، كما يمكن أن تتم عن
طريق التلامس المباشر للمحلول الغذائي مع أنابيب وسيط التبريد في نظام العمل
المستمر أو المتقطع .


2 ـ عملية فصل
الجليد :


يجب أن تتم عملية فصل الجليد بدون اذابة البلورات
المتشكلة وبدون فقد بالمواد الصلبة ، وهكذا فإن كفاءةعملية التركيز بالتجميد يرتبط
بالدرجة الأولى بنجاح عملية فصل الجليد المتشكل ، وعملية فصل أو إبعاد الجليد
المتشكل عن المحلول تتعلق بحجم بلورات الجليد التي تشكلت وبلزوجة المادة المركزة .


يمكن أن تتم عملية فصل الجليد باستخدام الفارزات النابذة
أو باستخدام مكابس خاصة تعمل بالضغط على المزيج وتحرير المحلول عبر مرشحات خاصة
ومن ثم إبعاد الجليد المتبقي .


وفي التطبيقات الصناعية تتألف عملية الفصل من مرحلتين :
فصل الجليد عن المركزات ، غسيل الجليد المتشكل بالماء النقي .


يجب أن تكون درجة حرارة ماء الغسيل قريبة جداً من الصفر
وذلك للحيلولة دون تذويب الجليد المتشكل، كما يمكن أن يبعد الجليد عن المركزات
بفضل الفرق بالوزن النوعي للجليد عن المحاليل حيث يطفو الجليد على سطح المحلول ومن
ثم تتم عملية نزعه أو يمكن ان ينزع بفعل ضغط خارجي.


3 ـ بعض
التقانات المستخدمة في تركيز العصائر بالتجميد :


·
طريقة Montie :


تستعمل هذه الطريقة حالياً في
ايطاليا حيث يتم تجميد العصائر في أوانٍ أسطوانية معزولة حرارياً ومجهزة بفتحات
سفلية ومحور مركزي للتحريك .


يتم خلال العملية تجميد الماء
حيث يتوضع في الطبقات العليا وينساب العصير المكثف من الفتحات السفلية، ويمكن الوصول
بهذه الطريقة إلى كثافة عصير قدرها 50 % من المواد الصلبة المنحلة .


وقد صمم هذا العالم جهازاً أسطوانياً
يتحرك بشكل أفقي ضمن حوض يحتوي على العصير الخام، وبخفض الحرارة الداخلية للأسطوانة
المتحركة فانه يتشكل حولها غلاف سطحي من الجليد يمكن إزالته تباعاً بالكشط اﻵلي
عبر سكاكين مجهزة لهذا الغرض .


·
طريقة H.C.Gore :


يتم تجميد العصائر بهذه الطريقة
في أوان أسطوانية كما في السابق لمدة 1 ـ 2 يوم ، وتزاح ألواح الجليد المتشكلة
داخل العصير حيث يتم تكسيرها قطع أو
حبيبات جليد صغيرة وتوضع في أجهزة فرز خاصة يتم من خلالها انسياب العصير المكثف
تاركاً البلورات الثلجية في جهاز الفرز تحت تاثير القوة النابذة . وهكذا يعاد تجميد
العصير الناتج ولكن بدرجات حرارة أكثر انخفاضا
(- 15 ْ م ) حيث يعاد التجميد وتعاد عملية الفرز لحين الحصول على عصير مركز
حتى حدود 50 % مادة صلبة .


·
طريقة Crauze :


وهي طريقة استخدمت من قبل
العالم الألماني Crauze وتتلخص في تجميد العصائر في أوان أسطوانية مجهزة من الداخل بأنابيب
ذات فتحات على كامل المحيط ، وقد لوحظ أنه بهذه الطريقة توجد إمكانية انسياب
العصير المكثف من البلورات الجليدية خلال حركة جهاز الفرز بسرعة محددة وباتجاه
معين .