تکنولوژی قند | جلسه سیزدهم: آلودگیهای میکروبی چغندر قند؛ عوامل فساد، باکتریها، قارچها و تأثیر آنها بر کیفیت و راندمان تولید شکر
مقدمه
کیفیت چغندر قند تنها به میزان ساکارز، مواد معدنی یا شرایط نگهداری محدود نمیشود. یکی از مهمترین عواملی که میتواند ارزش تکنولوژیکی این محصول را به شدت کاهش دهد، آلودگیهای میکروبی است. پس از برداشت، چغندر قند همچنان زنده است و اگر در شرایط نامناسب نگهداری شود، محیطی ایدهآل برای رشد انواع قارچها و باکتریها فراهم میشود.
فعالیت این میکروارگانیسمها علاوه بر مصرف ساکارز، باعث افزایش قندهای احیاکننده، تولید مواد چسبنده، افزایش ویسکوزیته شربت و ایجاد اختلال در فرآیندهای مختلف کارخانه قند میشود. به همین دلیل کنترل آلودگیهای میکروبی، یکی از مهمترین بخشهای مدیریت کیفیت در صنعت قند به شمار میرود.
در این مقاله با مهمترین عوامل ایجاد آلودگی، انواع میکروارگانیسمهای مؤثر، پیامدهای رشد آنها و راهکارهای کاهش خسارتهای ناشی از فعالیت میکروبی آشنا میشویم.
چرا چغندر قند مستعد آلودگی میکروبی است؟
چغندر قند محصولی زیرزمینی است و از زمان رشد تا برداشت، همواره با خاک در تماس قرار دارد. خاک یکی از غنیترین منابع میکروارگانیسمهاست و انواع باکتریها، قارچها و مخمرها بهطور طبیعی در آن زندگی میکنند.
پس از برداشت نیز بافت زنده چغندر همچنان دارای رطوبت و مواد غذایی فراوان است. اگر در این مرحله آسیبی به ریشه وارد شود یا شرایط نگهداری مناسب نباشد، میکروارگانیسمها بهسرعت وارد بافت شده و فعالیت خود را آغاز میکنند.
به همین دلیل مدیریت صحیح برداشت، حملونقل و سیلو کردن نقش مهمی در کاهش آلودگیهای میکروبی دارد.
مهمترین عوامل مؤثر بر آلودگی میکروبی
شدت آلودگی چغندر قند به عوامل متعددی بستگی دارد که هر یک میتوانند شرایط رشد میکروارگانیسمها را فراهم کنند.
۱. آسیبهای مکانیکی هنگام برداشت
هرگونه زخم، شکستگی یا لهشدگی روی ریشه، راه نفوذ میکروارگانیسمها را باز میکند.
چغندرهای آسیبدیده:
- سریعتر آلوده میشوند.
- سرعت تنفس بیشتری دارند.
- زودتر پوسیده میشوند.
- قند بیشتری از دست میدهند.
به همین دلیل تنظیم صحیح ماشینآلات برداشت و حملونقل اهمیت زیادی دارد.
۲. شرایط آبوهوایی هنگام برداشت
بارندگی یکی از مهمترین عوامل افزایش آلودگی است.
در زمان برداشت مرطوب:
- مقدار گل و خاک همراه چغندر بیشتر میشود.
- تعداد میکروارگانیسمهای منتقلشده افزایش مییابد.
- احتمال رشد قارچها و باکتریها بیشتر میشود.
همچنین برداشت زودهنگام در خاکهای بسیار مرطوب نیز خطر آلودگی را افزایش میدهد.
۳. وجود خاک همراه چغندر
خاک تنها یک ناخالصی فیزیکی نیست، بلکه میلیونها میکروارگانیسم را نیز وارد سیلو میکند.
افزایش مقدار خاک باعث میشود:
- نقاط گرم در داخل سیلو ایجاد شود.
- تهویه دشوارتر گردد.
- فعالیت میکروبی افزایش پیدا کند.
- سرعت فساد بیشتر شود.
به همین علت حذف خاک اضافی پیش از سیلو کردن اهمیت زیادی دارد.
۴. وضعیت فیزیولوژیک چغندر
چغندرهایی که:
- خشک شدهاند،
- پلاسیده شدهاند،
- یخ زده و سپس ذوب شدهاند،
- یا مدت زیادی در سیلو باقی ماندهاند،
در برابر آلودگیهای میکروبی بسیار آسیبپذیرتر هستند.
مهمترین میکروارگانیسمهای مؤثر بر فساد چغندر قند
در میان تعداد بسیار زیاد میکروارگانیسمهای موجود، دو گروه اهمیت بیشتری دارند:
- قارچها
- باکتریها
هر یک از این گروهها مشکلات خاصی برای کارخانه ایجاد میکنند.
قارچها؛ آغازگر بسیاری از فسادها
قارچها معمولاً نخستین گروهی هستند که در محل زخمها و ترکهای چغندر رشد میکنند.
یکی از مهمترین قارچهای مرتبط با فساد چغندر، گونههای متعلق به گروه بوتریتیس (Botrytis) هستند.
ویژگیهای قارچهای بوتریتیس
این قارچها معمولاً روی قسمتهای آسیبدیده رشد میکنند و نشانههایی مانند:
- ایجاد لکههای صورتی یا خاکستری
- نرم شدن بافت
- پوسیدگی موضعی
- ایجاد کپک
را به همراه دارند.
وجود رطوبت بالا و تهویه ضعیف رشد این قارچها را سرعت میبخشد.
پیامدهای رشد قارچها در کارخانه قند
فعالیت قارچها تنها باعث پوسیدگی ریشه نمیشود، بلکه اثرات مهمی بر فرآیند تولید نیز دارد.
از جمله:
- افزایش تجزیه ساکارز
- افزایش قندهای احیاکننده
- نرم شدن بافت چغندر
- افزایش نرمه هنگام خلالگیری
- کاهش راندمان استخراج شکر
در نتیجه، کارخانه با کاهش بازده و افزایش هزینههای فرآوری روبهرو میشود.
باکتریها؛ مهمترین عامل افت کیفیت تکنولوژیکی
در میان انواع مختلف باکتریها، گروهی به نام باکتریهای مزوفیل بیشترین اهمیت را دارند.
این باکتریها در دمای متوسط رشد مطلوبی دارند و در سیلوهای گرم بهسرعت تکثیر میشوند.
Leuconostoc mesenteroides؛ مهمترین باکتری صنعت قند
یکی از شناختهشدهترین باکتریهای مؤثر بر فساد چغندر قند، Leuconostoc mesenteroides است.
این باکتری در محیطهای مرطوب و غنی از ساکارز بهسرعت رشد میکند و از قند موجود در چغندر بهعنوان منبع انرژی استفاده میکند.
به همین دلیل در چغندرهای زخمی، پلاسیده یا نگهداریشده برای مدت طولانی، احتمال رشد آن بسیار زیاد است.
این باکتری چه موادی تولید میکند؟
مهمترین محصولات این باکتری دو پلیساکارید هستند:
- دکستران (Dextran)
- لوان (Levan)
این ترکیبات دارای ساختاری بسیار چسبنده و ویسکوز هستند و مشکلات متعددی در کارخانه ایجاد میکنند.
دکستران و لوان چگونه بر فرآیند تولید اثر میگذارند؟
۱. کاهش قند قابل استخراج
باکتری برای رشد خود از ساکارز استفاده میکند.
در نتیجه:
- مقدار قند قابل استحصال کاهش پیدا میکند.
- راندمان تولید شکر افت میکند.
۲. افزایش ویسکوزیته شربت
وجود دکستران باعث میشود شربت خام غلیظتر شود.
این افزایش ویسکوزیته مشکلات متعددی ایجاد میکند.
از جمله:
- کاهش سرعت جریان شربت
- افزایش مصرف انرژی پمپها
- دشوار شدن عملیات انتقال
۳. اختلال در صافسازی و فیلتراسیون
یکی از مهمترین مشکلات دکستران، مسدود کردن فیلترها است.
پلیساکاریدهای تولیدشده مانند ژل عمل میکنند و باعث میشوند:
- منافذ صافیها بسته شوند.
- سرعت فیلتراسیون کاهش یابد.
- هزینه بهرهبرداری افزایش پیدا کند.
- توقفهای مکرر در خط تولید ایجاد شود.
۴. انتقال آلودگی به کل خط تولید
اگر چغندر آلوده وارد کارخانه شود، باکتریها میتوانند همراه خلال و شربت خام وارد تجهیزات مختلف شوند.
در نتیجه آلودگی تنها به یک بخش محدود نمیشود و ممکن است تمام فرآیند تولید را تحت تأثیر قرار دهد.
چه عواملی رشد Leuconostoc را افزایش میدهند؟
چند عامل مهم رشد این باکتری را تسریع میکنند.
افزایش آسیبهای مکانیکی
هرچه زخمهای ایجادشده روی چغندر بیشتر باشد، رشد باکتری نیز سریعتر خواهد بود.
افزایش دمای سیلو
دمای بالا شرایط مناسبی برای تکثیر این باکتری فراهم میکند.
به همین دلیل کنترل دمای سیلو اهمیت زیادی دارد.
رطوبت زیاد
محیط مرطوب رشد باکتریها را تسریع میکند.
به همین علت باید از تجمع آب در اطراف سیلو جلوگیری شود.
یخزدگی و ذوب مجدد
یخزدگی باعث تخریب دیواره سلولی میشود.
پس از ذوب شدن، مواد غذایی داخل سلولها آزاد شده و محیط مناسبی برای رشد باکتریها ایجاد میشود.
سیلو کردن زودهنگام
اگر چغندر در زمانی ذخیره شود که دمای محیط هنوز بالا است، فعالیت میکروبی افزایش پیدا میکند و احتمال رشد لوکونوستوک بیشتر خواهد شد.
چگونه میتوان از رشد میکروارگانیسمها جلوگیری کرد؟
اگرچه حذف کامل آلودگیهای میکروبی امکانپذیر نیست، اما میتوان با رعایت چند اصل ساده خسارت آنها را به حداقل رساند.
مهمترین اقدامات عبارتاند از:
- برداشت اصولی و کاهش آسیبهای مکانیکی
- حذف خاک اضافی
- جلوگیری از ورود چغندرهای پوسیده به سیلو
- کاهش مدت زمان نگهداری
- تهویه مناسب سیلو
- کنترل دما و رطوبت
- جلوگیری از یخزدگی و ذوب مکرر
- فرآوری سریعتر چغندرهای آسیبدیده
اجرای این اقدامات علاوه بر افزایش کیفیت محصول، موجب کاهش هزینههای کارخانه نیز خواهد شد.
جمعبندی
آلودگیهای میکروبی یکی از مهمترین عوامل کاهش ارزش تکنولوژیکی چغندر قند هستند. قارچها و باکتریها با مصرف ساکارز، تولید ترکیبات چسبنده و ایجاد اختلال در فرآیندهای مختلف کارخانه، میتوانند راندمان استخراج شکر را به میزان قابل توجهی کاهش دهند.
در میان میکروارگانیسمهای مختلف، Leuconostoc mesenteroides به دلیل تولید دکستران و لوان اهمیت ویژهای دارد و کنترل رشد آن یکی از اهداف اصلی مدیریت سیلو و کنترل کیفیت در کارخانههای قند است. رعایت اصول صحیح برداشت، حملونقل، نگهداری و فرآوری، مهمترین راهکار برای کاهش خسارتهای ناشی از فعالیت میکروبی و حفظ کیفیت چغندر قند محسوب میشود.
بدون دیدگاه