علی زند اکبری
عضو سازمان نظام دامپزشکی و نظام مهندسی
میکروسیال دانشی از فیزیک است که بر فناوری سیالات در ابعاد میکرومتری متمرکز است. این دانش در هر صنعت کاربردهای خاص خود را دارد و بر این اساس نیز صنعت غذا در حال تجربه یک تحول تکنولوژیک و کارآ در این زمینه میباشد. اساس این تحول نیز بر مبنای تقاضا برای روش های دقیق تر، کارآمدتر و مقیاس پذیرتر به منظور تضمین کیفیت، ایمنی و دست یابی به یک فناوری امیدوارکننده در جهت پایداری اصولی محصول است.
از اینرو است که میکروسیالات در دستکاری مایعات در مقیاس میکرو مورد توجه قرار گرفته اند و به طرز شگرفی در فرآیندهای مرتبط با مواد غذایی کاربرد دارند. دستگاه های میکروسیال با دستکاری حجم های کوچک سیال، معمولاً در محدوده میکرولیتر تا پیکولیتر، از طریق میکروکانال ها عمل می کنند. این امر امکان تجزیه و تحلیل نمونههای غذا با توان بالا، کم هزینه و زمان واقعی را فراهم میکند و آنها را به ابزاری ارزشمند برای کاربردهای مختلف در صنعت غذائی تبدیل میکند. با توجه به موارد یاد شده در این یادداشت نگاهی اجمالی داریم به پتانسیل میکروسیال در صنایع غذایی و در زمینه های مختلف.
میکروسیال در ایمنی مواد غذایی
تشخیص عوامل بیماری زا در کوتاهترین زمان ممکن و اطمینان از ایمنی مواد غذایی یکی از کاربردهای حیاتی میکروسیال ها می باشد. در واقع، میکروسیال راه حل های حساس و سریعی برای نظارت بر ایمنی مواد غذایی ارائه می دهد. به عنوان مثال، تشخیص پاتوژن را می توان از طریق پلتفرم های میکروسیالی که نتایج سریعی را ارائه می دهند، بسیار بهبود بخشید و عملا مشکلات ناشی از زمان بر بودن شناسائی عوامل بیماریزائی همچون سالمونلا ها را حل نمود. دستگاههای میکروسیال تجزیه و تحلیل نمونه غذا را در محل انجام داده و نتایج را بلادرنگ ارائه می کنند. بنابراین خطر رسیدن محصولات آلوده به مصرفکنندگان را به حداقل میرسانند.
آلاینده های شیمیایی
علاوه بر تشخیص پاتوژن، میکروسیالها برای شناسایی آلایندههای شیمیایی مانند آفتکشها، فلزات سنگین و سموم استفاده میشوند. حسگرهای زیستی ادغام شده با سیستمهای میکروسیال میتوانند این آلایندهها را در غلظتهای بسیار کم شناسایی کنند و اطمینان حاصل کنند که محصولات غذایی قبل از توزیع استانداردهای ایمنی را رعایت میکنند. این نظارت در زمان واقعی به طور قابل توجهی اقدامات ایمنی مواد غذایی را در سراسر صنعت افزایش می دهد.
امولسیون میکروسیالی: تغییر دهنده بازی برای تولید غذا
فنآوریهای میکروسیال برای تولید مواد غذایی، به ویژه در ایجاد و دستکاری امولسیونها، حیاتی هستند. امولسیون ها در بسیاری از محصولات غذایی از جمله لبنیات و سس ها نقش اساسی دارند اما روشهای امولسیونسازی سنتی اغلب با کنترل اندازه و یکنواختی قطرات مشکل دارند ( که بر پایداری و بافت محصول نهایی تأثیر میگذارند) از اینرو امولسیون میکروسیالی این چالش را با امکان تولید امولسیون های یکنواخت و بسیار پایدار با اندازه قطرات دقیقاً کنترل شده حل می کند. بدین صورت که با توجه به ویژه گیهای سطح بالای سیستم های میکروسیال مانند اتصال تمرکز دهنده جریان و با استفاده از تراشه های میکروساخت، غیرممکن را ممکن نموده است. این سیستم ها امکان تولید مداوم و مقیاس پذیر امولسیون هایی با اندازه قطرات از میکرون تا زیر میکرون را فراهم می کنند. این کنترل برای فرمولاسیون مواد غذایی ضروری است، جایی که یکنواختی قطرات نقش مهمی در تعیین بافت، طعم و ثبات محصول دارد.
امولسیون دوتایی
یکی از کاربردهای نوآورانه سیستم های میکروسیال توسعه امولسیون های دوتایی است که در آن قطرات یک امولسیون در دیگری محصور می شود و بدین صورت از ادغام و جداسازی در هر فاز جلوگیری شده و در نتیجه، ماندگاری طولانیتری برای مواد غذایی امولسیون شده تضمین می گردد. از اینرو امولسیون میکروسیالی کنترل بی نظیری را بر روی فرآیندهای غذایی فراهم می کند و آن را به ابزاری قدرتمند برای تولید مواد غذایی مدرن تبدیل می نماید.
نتیجه این کاربرد میکروسیال در امولسیونها، موجبات به وجود آمدن غذاهای سالم و هوشمند را به وجود آورده است به این ترتیب که برای تولید غذاهای کم چرب یا بدون چربی با کنترل اندازه و توزیع قطرات، تولید کنندگان می توانند بافت خامه ای چربی را با محتوای چربی کمتر تولید کنند. این امر مخصوصاً برای تولید محصولات غذایی سالم، بدون به خطر انداختن طعم یا حس دهان بسیار مهم است.
در تولید غذاهای هوشمند نیز ترکیبات زیست فعال مانند آنتی اکسیدان ها، ویتامین ها و پروبیوتیک ها در قطرات امولسیون، کپسوله شده تا به وسیله این کپسولاسیون از ترکیبات حساس در برابر تخریب در طول ذخیره سازی و پردازش محافظت گردند. همچنین امکان آزادسازی کنترل شده این مواد مغذی با وجود کپسولاسیون، در طول هضم مهیا شده و در نتیجه فراهمی طبیعی/زیستی ارتقاء می یابد که مزایای سلامتی را به همراه خواهد داشت.
باید به یاد داشته باشیم با افزایش تقاضا برای مواد مغذی و موادغذایی کاربردی، امولسیون سازی میکروسیال به ابزاری حیاتی برای نوآوری موادغذایی تبدیل می شود.
مقیاس پذیری
از دیگر مزایای کلیدی میکروسیالها در صنعت غذا مقیاس پذیری است. در حالی که دستگاه های میکروسیال کوچک هستند، پیشرفت در موازی سازی و چندگانه سازی، امکان افزایش تولید برای کاربردهای صنعتی را فراهم کرده است. این مقیاس پذیری برای تولیدکنندگان مواد غذایی در مقیاس بزرگ حیاتی است، جایی که توان عملیاتی بالا و کارایی هزینه بسیار مهم است.
چالش ها و چشم اندازهای آینده
یکی از موانع مهم در استفاده از سیستم های میکروسیال، ادغام دستگاه های میکروسیال در زیرساخت های تولید مواد غذایی موجود است. هزینه های بالا برای مقاوم سازی تجهیزات و آموزش پرسنل می تواند پذیرش این فناوری ها را کُند کند. با این حال، مزایای بلند مدت، از جمله صرفه جویی در هزینه و بهبود کیفیت محصول، احتمالاً بیشتر از سرمایه گذاری های اولیه در تولیدات خواهد بود.
پژوهشگران بر نیاز به تحقیق و توسعه مداوم، بهویژه در توسعه دستگاههای میکروسیال قویتر که قادر به مدیریت طیف وسیعتری از مواد غذایی هستند، تأکید میکنند. با برطرف شدن این چالشها، امولسیونسازی میکروسیالی به یک ابزار اصلی در تولید مواد غذایی تبدیل شده، نوآوری در این مسیر را هدایت میکنند و امکان ایجاد محصولات غذایی با کیفیت بالا را فراهم می نمایند.
سخن پایانی
امولسیون میکروسیالی نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی در صنایع غذایی است که کنترل دقیقی بر خواص امولسیون ارائه می دهد و امکان ایجاد محصولات غذایی سالم ، ماندنی و نوآورانه را فراهم می کند. توانایی کنترل اندازه قطرات، ایجاد امولسیون های پایدار و محصور کردن ترکیبات فعال زیستی پیامدهای گسترده ای برای فرمولاسیون، بافت و تغذیه مواد غذایی دارد.
همانطور که صنعت غذا به تکامل خود ادامه می دهد، امولسیون میکروسیالی نقش مهمی را در برآوردن نیازهای محصولات غذایی ایمن، با کیفیت و بادوام ایفا می کند. تحقیق و توسعه مداوم در این زمینه نویدبخش غلبه بر چالش های فعلی و تسهیل پذیرش گسترده فناوری های میکروسیال است.