پاستوریزهسازی مواد غذایی با فناوری هستهای
به گزارش اقتصاد ایران، در دهههای اخیر، نگرانی نسبت به حضور عوامل بیماریزا ــ اعم از باکتریهای بیماریزا، ویروسها، و پارازیتها ــ در مواد غذایی حیاتی مانند شیر، آبمیوه و تخممرغ افزایش یافته است.
استاندارد ریمهای سنتی پاستوریزاسیون بر پایه گرما (مثل فراپاستوریزهسازی یا UHT) برای جلوگیری از این خطرات به کار میروند.
اما این روشها میتوانند باعث کاهش کیفیت حسی، نابودی برخی ویتامینها، تغییر طعم و حتی کاهش ارزش تغذیهای شوند.
در این زمینه، پاستوریزهسازی با دز پایین اشعه (Low‑Dose Radiation Pasteurization) بهعنوان یک فناوری غیرحرارتی مؤثر معرفی شده است.
این روش، که بهاشتباه بهعنوان «رادوریزهسازی سرد» نیز شناخته میشود. با استفاده از تابش گاما، پرتو الکترونی یا ایکس، تنها به مقادیر اندکی از انرژی یونیزان نیاز دارد.
معمولاً در محدوده ۱ تا ۳ کیلوگری (kGy) ــ تا باکتریها و ویروسها را از میان بردارد.بدون اینکه محصول حرارت قابلتوجه ببیند یا خواص حسی آن تغییر کند.
مزیت عمده این فناوری در این است. که ساختار ویتامینها، طعم، عطر و رنگ محصولات بهشکلی مطلوب حفظ میشود. و در عین حال امنیت میکروبی بالایی بهدست میآید.
بهعنوان مثال، در شیر با دز پایین پرتودهی، فعالیت میکروبهایی مانند Coxiella burnetii، Listeria و Salmonella بهصورت مؤثر مهار شده.و ماندگاری محصول تا ۱۴ روز افزایش یافته است .
بسیاری از سازمانهای بینالمللی سلامت مواد غذایی مانند FAO، WHO، IAEA و Codex Alimentarius طی دهههای گذشته این فناوری را تأیید کردهاند. و آن را بهعنوان یک گزینه ایمن و مناسب در کنار پاستوریزاسیون گرمایی معرفی کردهاند.
در ایران، با رشد صنعت بستهبندی شیر و تولید آبمیوههایی نظیر مرکبات و انگور، نیاز شدیدی به روشهایی ایمن، مقرونبهصرفه و کماثر بر کیفیت وجود دارد. پاستوریزهسازی با دز پایین اشعه میتواند پاسخی مناسب به این دغدغه باشد. در ادامه، ابتدا اصول کار، تجهیزات اصلی و طراحی فرآیند معرفی میشود، سپس کاربردها، مزایا، چالشها و مسیر توسعه آن بررسی میگردد.
معرفی و اصول کلی فناوری
پاستوریزهسازی با استفاده از اشعه یک فناوری غیرحرارتی است که از تابش یونیزان ــ پرتو گاما (معمولاً از کبالت‑۶۰)، شتابدهندههای الکترونی یا اشعه X ــ جهت غیرفعالسازی عوامل بیماریزا استفاده میکند. بهدلیل عدم افزایش قابل توجه دما، این روش برخی اوقات بهعنوان«cold pasteurization» نیز نامیده میشود.
● مکانیسم عملکرد
پرتوهای یونیزان، از طریق ایجاد شکاف در DNA یا RNA میکروارگانیزمها، قابلیت تکثیر و زندهمانی آنها را خنثی میکنند. این کشف پشتیبانی شد که دوز پایین ۱‑۳ kGy برای کنترل مؤثر بسیاری از میکروبها کافی است. برخلاف پاستوریزاسیون حرارتی که باعث تخریب پروتئین و ویتامینها میشود، این روش تأثیر منفی کمی بر ساختار مولکولی مواد مغذی دارد.
● انتخاب دوز پرتودهی
دوز بهواسطه عواملی مثل نوع محصول، عرصه مورد نظر (شیر، آبمیوه، تخممرغ)، سطح آلودگی اولیه و هدف عملکرد (کاهش بار میکروبی یا طولانیمدت نگهداری) تنظیم میشود. مثلاً برای شیر، مقدار ۲‑۴ kGy توصیه میشود. برای آبمیوه و تخممرغ نیز دوزهای مشابه یا کمی بیشتر کافی است.
● مقایسه با حرارت
در پاستوریزاسیون سنتی، شیر تا ۷۱درجه سانتیگراد گرم میشود که در آن بخشی از ویتامینهای B یا C و طعم خام نیز از بین میرود. اما با استفاده از اشعه در دز پایین، این اثرات به حداقل میرسند، ضمن اینکه میکروارگانیسمها کنترل دقیقتری میشوند.
● امنیت و استاندارد
از آنجا که تابش انجامشده هیچ تشعشع خوراکی ایجاد نمیکند و پسماند پرتوزایی ایجاد نمیگردد، این روش مطابق با مطالعات WHO و IAEA یک فناوری ایمن و مطابق با اصول سلامت عمومی شناخته شده است.
اجزای اصلی سیستم پرتودهی
برای تحقق «پاستوریزاسیون سرد»، یک تأسیسات پرتودهی تخصصی با ساختار مهندسی پیچیده مورد نیاز است. این تأسیسات شامل اجزای کلیدی زیرند:
۱. منبع تابش
ایزوتوپ کبالت‑۶۰: در تأسیسات گامایی استفاده شده، دارای عمر مفید، ایمنی بالا و کارایی مناسب برای اشعهی عمیق است.شتابدهنده الکترونی: مزیت حذف منابع رادیواکتیو، مقیاسپذیری و کنترل دقیقتر دارد.پرتو X با شتابدهنده: مشابه گاما، ولی بدون منبع رادیواکتیو دائمی .
۲. اتاقک پرتودهی و شیلدینگ
محفظهای از آلیاژهای سنگین (بتن مسلح، سرب یا فولاد) که پرتوی یونیزان را مهار میکند. بهوسیله درهای بینقفل و سنسورهای نظارتی، از خروج پرتوی خطرناک جلوگیری میشود .
۳. سیستم تغذیه ماده (نقاله)
برای مایعات مانند شیر، آبمیوه و تخممرغ مایع، دستگاههایی با جریان پیوسته (از جنس استنلساستیل 316L استاندارد غذایی) طراحی میشود، تا دوز تابش یکنواخت دریافت گردد.
۴. دزیمتر و سامانه کنترل دوز
حسگرهای دقیق (DOSIMETER) میزان پرتوی دریافتی را لحظهای ثبت کرده و به کنترلکننده مرکزی ارسال میکنند. این سامانه با الگوریتمهایی واحد دوز را حفظ میکند .
۵. سیستم ایمنی پرتو
دروازههای اتوماتیک بینقفلشونده، هشدار پخش پرتوی ناشی از سهلانگاری، و تجهیزات حفاظتی برای اپراتور (مانند گانردیوس) در استانداردهای IAEA الزامیست .
۶. محیط بسته و بهداشتی
تأسیسات باید مطابق GMP نگهداری شوند. مایعات باید در ظروف بسته یا در جریان پیوسته قرار گیرند تا خطر آلودگی ثانویه کاهش یابد. سیستم CIP (شستوشوی داخلی خودکار) برای حفظ شرایط بهداشتی اجرا میگردد.
۷. سیستم ثبت و ردیابی
تمام پارامترها ــ از دوز تابش، دما، زمان، نمونهبرداری میکروبی ــ در سیستم دیجیتال ثبت و قابل ارائه به مراجع قانونی هستند.
فرآیند کلی انجام پرتودهی با دز پایین
فرآیند پرتودهی مواد غذایی با دز پایین به منظور پاستوریزهسازی، یک زنجیره مهندسیشده و کنترلشده است که با هدف از بین بردن عوامل بیماریزا، افزایش ایمنی مصرف، و حفظ کیفیت تغذیهای اجرا میشود. در این فرآیند از پرتوهای یونیزان ــ عمدتاً گاما، ایکس یا الکترونی ــ استفاده میشود که با نفوذ در بافت مواد غذایی، ساختار DNA میکروارگانیسمها را تخریب کرده و از رشد یا تکثیر آنها جلوگیری میکنند، بدون آنکه موجب آسیب جدی به ساختار ماده غذایی شوند.
گام اول، آمادهسازی محصول است. محصولات مانند شیر بستهبندیشده، تخممرغ تازه، یا آبمیوههای صنعتی باید پیش از ورود به خط پرتودهی، از نظر کیفیت اولیه، سطح آلودگی میکروبی، و دمای محیط بررسی شوند. دمای پایین برای حفظ خواص حسی و شیمیایی محصول ضروری است.
