التعبئة والتغليف القابل للتعقيم: البسترة
أولا: التعريف
البسترة، المعروفة أيضًا بالتطهير منخفض الحرارة أو التعقيم البارد، هي طريقة تطهير تقضي على البكتيريا في درجات حرارة منخفضة نسبيًا. تُستخدم على نطاق واسع في تصنيع الأغذية، حيث تحافظ على نضارة الطعام ونكهته مع تقليل فقدان العناصر الغذائية.
II. المبادئ الرئيسية
أثناء البسترة، تُسخّن المكونات المختلطة إلى درجة حرارة تتراوح بين 68 و70 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة. تكفي هذه الحرارة وهذه المدة للقضاء على معظم البكتيريا والجراثيم المسببة للأمراض، مع الحفاظ على قوام ونكهة الطعام. ثم يُبرّد المنتج بسرعة إلى درجة حرارة تتراوح بين 4 و5 درجات مئوية لمنع نمو البكتيريا مجددًا.
ثالثًا: مقارنة بين التعقيم والبسترة بدرجة حرارة عالية
• درجة الحرارة والوقت: تستخدم البسترة درجات حرارة منخفضة نسبيًا (68-70 درجة مئوية) ومدة أقصر (30 دقيقة)، بينما تتطلب التعقيم بدرجة حرارة عالية عادةً التعقيم عند درجة حرارة أعلى من 135 درجة مئوية لعدة ثوانٍ.
• النكهة والملمس: تحتفظ المنتجات المبسترة بمذاق أقرب إلى الطازج، في حين أن المنتجات الناتجة عن التعقيم بدرجة حرارة عالية قد يكون لها طعم مطبوخ أو مسلوق.
• الخسائر الغذائية: تؤدي البسترة إلى خسائر غذائية أقل مقارنة بالتعقيم بدرجة حرارة عالية، والذي على الرغم من ضمانه لعمر تخزين طويل، إلا أنه قد يؤدي إلى فقدان الفيتامينات والعناصر الغذائية الدقيقة الأخرى.
• ظروف التخزين ومدة الصلاحية: يمكن تخزين المنتجات المبسترة لمدة تتراوح من 3 إلى 10 أيام عند درجة حرارة تتراوح من 2 إلى 8 درجات مئوية، بينما يمكن عادةً تخزين المنتجات المعقمة ذات درجة الحرارة العالية في درجة حرارة الغرفة لمدة تتراوح من 3 إلى 6 أشهر، ويمكن أن تدوم المنتجات المعقمة المعبأة في درجة حرارة عالية لمدة تصل إلى 1.5 شهر.
رابعًا: تطبيقات البسترة
• منتجات الألبان: الحليب والزبادي وغيرها.
• العصائر والمشروبات: عصير البرتقال، عصير التفاح، الخ.
• الشاي والقهوة: الشاي الأخضر والقهوة وما إلى ذلك.
• المعجنات والحلويات: الكريمة والمربى وغيرها.
خامسًا: البحث وآفاق الأساليب البديلة
مع التقدم في علم الأغذية، يدرس الناس تكنولوجيا التعقيم الأكثر تقدمًا لتحل محل البسترة التقليدية والتعقيم بدرجة حرارة عالية، مثل تكنولوجيا المجال الكهربائي النبضي، وتكنولوجيا المعالجة تحت الضغط العالي للغاية، وما إلى ذلك.
1. التعقيم بدرجة حرارة عالية جدًا
أدى التقدم التكنولوجي أيضًا إلى استخدام التعقيم بدرجة حرارة فائقة الارتفاع (UHT)، وهو تعقيم فوري للحليب عند درجة حرارة تزيد عن 100 درجة مئوية، ولكن بتسخين قصير جدًا، مما يُحدث ضررًا ضئيلًا بالعناصر الغذائية. تُطيل هذه الطريقة مدة صلاحية الحليب المُعالج، وتُستخدم هذه الطريقة في معظم عبوات الحليب المُعبأة في علب كرتونية.
2. تقنية تخزين التعقيم
عند استخدام التأثير البيولوجي للتفريغ النبضي لقتل البكتيريا في الوسط السائل، تتكون معدات التعقيم عادةً من جزأين: مصدر طاقة التفريغ النبضي وغرفة التعقيم المباشر للمادة السائلة. في التعقيم بالتفريغ النبضي، توضع المادة السائلة في الفجوة بين قطبي غرفة التعقيم، أو تتدفق باستمرار بينهما. عند تطبيق مجال كهربائي نبضي بكثافة وتردد معينين على القطبين، يُولّد تأثيرًا بيولوجيًا قويًا جدًا لقتل البكتيريا في السائل.
3. التعقيم بالتحليل الكهربائي
في المحلول الموصل، يحدث تفاعل الأكسدة والاختزال بسبب تبادل الإلكترونات عند الواجهة بين القطب والمحلول، والذي ينقسم إلى نوعين: الأول تحت تأثير الطاقة الكهربائية الخارجية، والآخر ليس مصدر طاقة خارجي ولكن بواسطة طاقة الضوء الخارجية أو طاقة الحرارة أو أشكال أخرى من إثارة الطاقة.
4. التعقيم بالتيار المتردد
يُقصد به عادةً قتل البكتيريا الميكروبية عن طريق ضخ تيار متردد منخفض التردد، أقل من مئات الهيرتز، في عصير الفاكهة والخضراوات. ويُستخدم التأثير الحراري للتيار المتردد على نطاق واسع، والمعروف أيضًا بتقنية التسخين بالمقاومة، والتي تعتمد على استغلال التأثير الحراري المقاوم للسائل الموصل في تدفق مستمر للتسخين، لتحقيق غرض التعقيم.
5. التعقيم بالموجات فوق الصوتية
استخدام تأثير التجويف، والتأثير الميكانيكي، والتأثير الكيميائي، والتأثير الحراري، وتأثير تشتت الموجات فوق الصوتية أثناء انتشارها في المواد الصلبة والسائلة والغازية لقتل البكتيريا.
6. التعقيم بالليزر
الليزر ليس مجرد موجة كهرومغناطيسية، بل هو أيضًا نوع من تدفق الطاقة (تدفق الفوتونات). يُمكن استخدامه لقتل البكتيريا من خلال بعض التأثيرات البيولوجية الخاصة، مثل التفاعلات الكيميائية، والتأثيرات الحرارية، والتأثيرات الإلكترونية، وتأثيرات الضغط، وتأثيرات التحفيز البيولوجي، وغيرها.
7. التعقيم بالضوء النبضي العالي
تُستخدم تقنية الوميض الأبيض القوي للتعقيم بشكل عام للتعامل مع تعقيم سطح الطعام، مما يؤدي إلى إطالة العمر الافتراضي للأطعمة المعبأة مسبقًا بمواد التعبئة الشفافة.
8. التعقيم بالمجال المغناطيسي
يمكن للمجال المغناطيسي الثابت والنبضي تثبيط نمو بعض الكائنات الدقيقة والبكتيريا بفعالية. عند وصوله إلى قوة مجال مغناطيسي معينة، يمكنه تعطيل الجزيئات الحيوية الكبيرة، مثل الإنزيمات والأحماض الأمينية والأحماض النووية والبروتينات، عن طريق تثبيط نشاط الجذور الحرة في الغذاء، والتأثير على نشاط البروتينات والإنزيمات، مما يؤدي إلى قتل البكتيريا.
9. التعقيم بالميكروويف
(١) التأثير الحراري لطاقة الميكروويف: تحت شدة معينة من مجال الميكروويف، تمتص الحشرات والبكتيريا الموجودة في الطعام طاقة الميكروويف لتسخينها نتيجةً للاستقطاب الجزيئي، مما يؤدي إلى تحلل بروتيناتها وفقدان نشاطها البيولوجي. يلعب التأثير الحراري للميكروويف دورًا رئيسيًا في التسخين السريع والتعقيم.
(2) التأثير غير الحراري لطاقة الميكروويف: يُغيّر المجال الكهربائي عالي التردد أيضًا جهد الغشاء وبنية الجزيئات القطبية، مما يُؤدي إلى تحور البروتينات والمواد الفسيولوجية النشطة في الكائنات الدقيقة وفقدان حيويتها أو موتها. ويلعب دورًا خاصًا في تعقيم التعقيم الفيزيائي التقليدي، وهو أيضًا أحد أسباب موت البكتيريا.
السادس.الخاتمة
عند اختيار عبوة معوجة، ينبغي على المُصنِّع اختيار طريقة التعقيم المناسبة وفقًا لطبيعة المنتج ومتطلبات السوق. تُحافظ البسترة، وهي طريقة تقليدية، لكنها لا تزال شائعة الاستخدام، على مذاق الطعام وقيمته الغذائية. ومع ذلك، فقد أتاح ظهور تقنيات التعقيم الجديدة إمكانياتٍ جديدةً لصناعة تجهيز الأغذية، وهي جديرةٌ بالاستكشاف والتطبيق في أبحاثنا وممارساتنا المستقبلية.
