تجهیزات صنایع غذایی و کشاورزی
دسته دیگری از تجهیزاتی که مورد استفاده انسان ها قرار گرفته است تا نیازمندی های انسانی را در جنبه دیگری مرتفع سازد، تجهیزاتی است که در حوزه کشاورزی و پایاپای آن، صنایع غذایی وجود دارد. اگر تفکر خود را در زمینه انواع تجهیزاتی که می تواند در این دو صنعت به هم وابسته وجود داشته باشد، معطوف کنیم، متوجه خواهیم شد که این ابزارها و تجهیزات دسته های متنوعی را در بر میگیرند. دسته ای از تجهیزات مربوط به زمان کشاورزی و در مزارع، باغات و گلخانه ها می شود، تجهیزاتی که کار کشت دادن، و برداشت محصول را اصولی، و با صرفه اقتصادی و زمانی میکنند و یکی از مثال های معروف آنها کمباین ها هستند. و یا مواردی که مانند بذر شمارها که سید کانتر (seed counter) نیز نامیده می شوند. علاوه بر آن دسته ای از تجهیزات در این میان مربوط به دستگاه هایی هستند که مواد مورد نظر را ایمن و دور از شرایط میکروبی و یا تخریب نگاه می دارند. دسته ای از تجهیزات در تعیین ویژگی های مواد عمل می کنند. مثلا در تعیین سفیدی، میزان براقیت، بافت های سازنده میزان رطوبت مواد عمل می کنند. علاوه بر آن در صنایع غذایی بسیار مهم است تا با موارد دیگری مانند تعیین نقطه ذوب مواد، میزان سیالیت، غلظت و جریان مواد را می سنجند تا در تولید مواد غذایی با ماندگاری مفید، و دارای بیشترین کارامدی و مواد سازنده مفید ایجاد شود
در این مقاله کوتاه تلاش شده است به تعدادی از این تجهیزات در حد کوتاهی اشاره گردد:
دستگاه تعیین کننده نقطه ذوب
نقطه ذوب درجه حرارتی است که در آن درجه حرارت، ماده جامد به مایع تبدیل شود. در تمام مدت ذوب درجه حرارت ثابت می ماند و در این درجه حرارت دو فاز در حال تعادل هستند. وجود ناخالصی در یک ماده، نقطه ذوب آنرا پایین می آورد و مخلوط دو ماده، دارای نقطه ذوبی پایین تر از هر کدام از دو ماده اولیه است. دامنه ذوب، دمايی است که ترکیب شروع به مایع شدن میکند تا دمایی که به طور کامل مایع میشود. ترکیب خیلی خالص دامنه ذوب 5/0 درجه یا کمتر دارد. دامنه ذوب ترکیبات خالص معمولی 2-1 درجه است. خلوص ترکیب از دو طریق مشخص میشود: اول اینکه ماده خالص تر نقطه ذوب بالاتری دارد، دوم اینکه ماده خالص تر دامنه ذوب کمتری دارد یعنی بین درجه حرارت شروع و پایان ذوب اختلاف کمتری وجود دارد. تعیین نقطه ذوب صحیح یک ترکیب آلی احتیاج به ماده کافی دارد تا با سرد و گرم کردن های متناوب بتوان در بین فازهای مایع و جامد تعادل برقرار کرد و درجه حرارت آن را اندازه گرفت.
تعيين نقطه ذوب يك نمونه با استفاده از دستگاه
یک لوله مویین کاملا تمیز برداشته و به وسیله شعله یک طرف آنرا کاملا مسدود نمائید و چند بار نوک باز لوله مویین را آهسته به داخل جسم جامد بزنید. با برگرداندن لوله و با زدن سریع انتهای بسته لوله بر روی یک سطح محکم میتوان جسم جامد را به طرف انتهای بسته لوله هدایت کرد. جسم باید در انتهای بسته لوله کاملا متراکم شود. بهترین راه انجام این کار آن است که در خاتمه لوله مویین را از درون یک قطعه لوله شیشه ای بزرگتر که تقریبا به طول 60 سانتیمتر باشد، بر روی سطح محکمی رها کنید. سپس لوله مويين را در محل مخصوص قرار داده و با توجه به منابع دماي آن ماده را 10 درجه پايين تر در نظر ميگيريم . قطره ابتدايي شروع نقطه ذوب را نشان مي دهد و همانطور كه اشاره شد ماده خالص با يك تا دو درجه اختلاف از نقطه شروع ذوب مي شود. اما اگر اين اختلاف بيشتر شد ماده ناخالص است.
طراحی و ساختار دستگاه تعیین نقطه ذوب
با آن که طراحی قسمت بیرونی دستگاه ها می توانند بسیار متفاوت باشند اکثر دستگاه ها از قرار دادن نمونه به داخل لوله های مویی سر بسته ای ( لوله ی مویی دستگاه تعیین نقطه ی ذوب ) استفاده می کنند که خود این لوله ها سپس در دستگاه ها قرار داده می شوند. نمونه سپس یا توسط یک حمام روغن گرم یا توده ی حرارت دهنده حرارت داده می شود و همانطور که دما افزایش پیدا می کند مشاهده می شود تا مشخص شود چه زمانی تغییر فاز جامد به مایع رخ می دهد. فردی که از دستگاه تعیین نقطه ذوب استفاده می کند محدوده ی دمایی را ثبت می کند که از دمای تغییر اولیه ی فاز شروع می شود و به دمای تغییر کامل فاز ختم می شود. محدوده ی دمایی که تعیین می شود را سپس می توان میانگین گرفت تا نقطه ی ذوب نمونه ی مورد بررسی به دست آید.
وایتنس تستر یا براقیت سنج یا سفیدی سنج برنج دستگاهی است که برای اندازه گیری مقدار سفیدی برنج طراحی شده است.سفیدی برنج به صورت مستقیم با مقدار خرد شدگی برنج رابطه مستقیم دارد.بنابراین شما میتوانید به طور غیر مستقیم از این دستگاه برای محاسبه مقدار درصد خرد شدگی برنج استفاده کنید.این دستگاه در کارخانه های شالیکوبی برنج و مراکز تحقیقاتی اصلاح نباتات و….کاربرد وسیعی دارد.
رطوبت سنج غلات
رطوبت يكي از عوامل مؤثر در كيفيت ، مدت زمان نگهداري و عامل مهم آلودگي گندم و آرد مي باشد .
افزايش رطوبت موجب كاهش ماده خشك در نتيجه كاهش بازدهي آرد ، افزايش احتمال آلودگي به ميكروارگانيسم ها و كاهش مدت زمان نگهداري محصول مي گردد .
در نقاط خشكي مانند ايران رطوبت گندم معمولا" در حدود 8 درصد و در نقاط مرطوب در حدود 14- 13 درصد مي باشد . با توجه به عوامل ذكر شده اندازه گيري رطوبت از نظر اقتصادي و بهداشتي حائز اهميت است .
ترازوی رطوبت سنج
دستگاه NIR
دستگاه NIR روش مدرن و سريع جهت اندازه گيري شاخصه هاي كيفي آرد و گندم مي باشد كه قادر است تركيبات پيچيده شيميايي در مقادير بسيار كم نمونه را بدون نياز به مواد شيميايي ، ترازو و ساير تجهيزات آزمايشگاهي اندازه گيري نمايد .
پروتئين ، فيبر ، نشاسته ، چربي ، آمينواسيدها و ساير تركيبات آلي از عناصر كربن ، هيدروژن ، اكسيژن ، نيتروژن ، سولفور و فسفر بوسيله پيوندهاي كووالان و الكترووالان بهم متصل هستند .
تمام تركيبات آلي با منشاء حيواني و يا گياهي مي توانند انرژي نوراني نزديك مادون قرمز Near Infrared را جذب و مقداري را منعكس نمايد ، مقدار انعكاس توسط يك دتكتور شناسايي و تقويت مي شود و با نمونه استاندارد مقايسه و محاسبه مي شود . بر اساس اطلاعات موجود دستگاه NIR در دامنه طول موجهاي 1000 تا 2500 نانومتر قادر به اندازه گيري بسياري از مواد است .
اندازه گیری چربی شیر
روشهای سنجش نسبت درصد چربی شیر به سه دسته تقسیم می گردند:
دسته اول_ روشهای حجمی: در این دسته از روشها قسمت غیر چرب شیر در اسید سولفوریک حل شده و قسمت چرب پس از سانتریفوژ کردن در ستون مدرجی اندازه گیری می شود. روشهای حجمی بعلت سرعت در عمل در آزمایشهای روزانه بکار میروند. مهمترین و متداولترین روشهای حجمی عبارتند از: روشهای Gerber و Babcock
دسته دوم_ روشهای وزنی: در این روشها چربی شیر بوسیله انحلال در یک ماده حلاله چربی استخراج می گردد. روشهای وزنی از روشهای حجمی دقیق تر بوده و معمولاً بعنوان مقایسه و در کارهای تحقیقی مورد استفاده قرار میگیرند. مهمترین و متداولترین روشهای وزنی عبارتند از: روشهای Rose-Gottlieb و Adem-Meillere
دسته سوم_ روشهای طیفی: در این روشها از اصول اسپکتروفوتومتری استفاده میشود. مهمترین و متداولترین این روشها در حال حاضر روش Milko-Tester Mk II میباشد که برای تعیین نسبت درصد چربی شیر کامل, شیر پس چرخ و خامه بکار میرود.
1- روش ژربر: این روش در سال 1892 بوسیله شیمی دان سویسی, دکترNicola Gerber , که یکی از بنیان گذاران صنایع شیر سویس میباشد, ابتکار گردیده است. سادگی, سرعت , ارزانی و دقت عمل روش ژربر باعث شده است که این روش در عده زیادی از ممالکع بخصوص کشورهای اروپایی, بعنوان روش رسمی و استاندارد برای سنجش نسبت درصد چربی شیر شناخته شود. در ایران نیز روش ژربر برای تعیین نسبت درصد چربی شیر استاندارد گردیده است( به استاندارد اندازه گیری چربی شیر_ روش ژربر , شماره استاندارد ایران 366 مراجعه شود).
وسائل لازم برای آزمایش: وسائل لازم برای سنجش چربی شیر به روش ژربر عبارتند از:
1-چربی سنج:چربی سنج بطوریکه مشاهده می گردد, از یک مخزن استوانه ای, یک ستون مدرج و یک آمپول انتهایی تشکیل گردیده است.
سازمان بین المللی استاندارد(ISO) نوع چربی سنج را برای تعیین نسبت درصد چربی شیر استاندارد نموده است که ستون مدرج انها از صفر تا 4, 5, 6, 7, 8و 10 درصد درجه بندی شده است . برای سنجش چربی شیر گاومیش از چربی سنج هایی استفاده میشود که از صفر تا 10 یا حتی 14 درصد درجه بندی شده است.
نوعی که معمولاً برای تعیین نسبت درصد چربی شیر گاو بکار می رود از صفر تا 7 درصد درجه بندی شده است. گنجایش این چربی سنج تقریباً 22 میلی لیتر (4/0 5/21 میلی لیتر) میباشد, فاصله بین صفر تا 7 به 70 بخش تقسیم گردیده است . درجه بندی چربی سنج ها طوری است که در 20درجه سانتی گراد هر 125/0 میلی لیتر معادل یک درصد چربی است.
دقت درجه بندی چربی سنج های جدید ژربر در حدود 05/0 است بدین معنی که اشتباه در عمل از 05/0 درصد بیشتر یا کمتر تجاوز نمی نماید.
در روی آمپول انتهایی یک قسمت مات وجود دارد که مخصوص نوشتن شماره نمونه شیر مورد آزمایش یا سایر مشخصات نمونه می باشد. دهانه مخزن چربی سنج نیز بسته بنوع دری که برای مسدود کردن آن بکار برده میشود متفاوت است بدین معنی که در مورد چوب پنبه های معمولی برای جلوگیری از خروج چوب پنبه قسمت داخلی دهانه دارای فرورفتگی است. “در حالیکه برای درهای فشنگی داخل دهانه صاف و بدون فرورفتگی است.”
2-سانتریفوژ: چنانکه قبلاً نیز گفته شد برای جدا کردن چربی از سایر عناصر متشکله شیر که تحت تإثیر اسیدسولفوریک قرار میگیرند, باید از نیروی گریز از مرکز استفاده نمود.
سانتریفوژ باید دارای سرعت متوسط 1000 تا 1200 دور در دقیقه باشد.
در آزمایشگاههای کوچک میتوان از سانتریفوژهای دستی استفاده نمود ولی در ازمایشگاههای بزرگ مانند آزمایشگاههای کارخانه شیر پاستوریزه که روزانه تعداد زیادی نمونه مورد آزمایش قرار میگیرد, باید سانتریفوژ الکتریکی برای 24 تا 36 ازمایش بکار برده شود. سانتریفوژ الکتزیکی مدل ژربر برای آزمایشگاههای بزرگ بسیار مناسب است. این سانتیفوز دارای دقیقه شمار, ترمز الکتریکی و شوفاژ بوده در موقع توقف چربی سنج ها با زاویه 45 درجه قرار میگیرند و در نتیجه میتوان آنها را بسادگی از دستگاه خارج نمود.
3-وسائل اندازه گیری: برای اندازه گیری شیر میتوان از پیپت های 11 میلی لیتری معمولی یا از سرنگهای 11 میلی لیتری مخصوص شیر استفاده نمود. در بعضی از آزمایشگاههای بزرگ نیز دستگاه توزیع خودکار شیر مجهز به 12 تا 18 پیپت 11 میلی لیتری بکار برده می شود.
برای اندازه گیری اسیدسولفوریک و الکل آمیلیک میتوان به ترتیب از پیپت های 10 میلی لیتری حبابدار و 1 میلی لیتری اسنفاده نمود . در آزمایشگاههای بزرگ دستگاههای توزیع خودکار اسید سولفوریک یا الکل آمیلیک برای 12 تا 18 آزمایش نیز بکار برده میشود.
با استفاده از دستگاههای توزیع خودکار میتوان 85 تا 90درصد در وقت صرفه جویی نمود ولی باید در نظر داشت که این دستگاهها بطور کلی برای آزمایشگاههایی مناسب می باشند که روزانه 100تا 200 یا بیشتر نمونه مورد آزمایش قرار می گیرد.
دستگاههای توزیع خودکار معمولاً از 12 پیپت برای 24 آزمایش یا 18 پیپت برای 36 آزمایش تشکیل گردیده اند(طرز کار با این دستگاهها بعداً ذکر خواهد گردید).
4- حمام آب: حمام آب باید از فلزی ساخته شده باشد که در مقابل اسید مقاوم باشد زیرا ممکن است در حین عمل یکی از چربی سنجها شکسته و اسید سولفوریک محتوی آن به داخل حمام آب بریزد بعلاوه , باید دارای یک دستگاه تنظیم حرارت باشد تا بتوان حمام آب را روی درجه حرارت مورد نظر, یعنی 65 تا 70 درجه سانتی گراد, تنظیم نمود.
5- جایگاه چوبی , فلزی یا پلاستیکی برای چربی سنجها.
کلروفیل سنج:
كلروفيل متر غلظت نسبي كلروفيل برگ را بر اساس مقدار نور عبور كرده از برگ، در دو طول موجي كه جذب كلروفيل در آنها تفاوت دارد، نشان ميدهد. بيشترين جذب كلروفيل در دو طول موج قرمز و آبي و كمترین جذب در طول موج سبز بوده و در طول موج مادون قرمز كلروفيل هيچ جذبي ندارد. بنا براین اساس کار این دستگاه بر مبنای اختلاف بین نور قرمز تابیده شده به برگ با نور قرمزدور عبور کرده از برگ می باشد. زیرا نور قرمز در صورت زیاد بودن کلروفیل در برگ به مقدار بیشتری جذب می شود.
نحوه كار كلروفيل متر بدين ترتيب است كه در قسمت اول Illuminating يا توليدكننده نور قرار داشته و نور قرمز و مادون قرمز توليد ميكند و نور پس از گذشتن از نمونه برگ به يك سري گيرنده يا Receptors رسيده كه نور عبوري را به علایم الكتريكي آنالوگ تبديل ميكند. اين علائم به وسيله يك آمپليفاير تقويت شده و پس از آن بوسيله يك تبديل كننده به علائم ديجيتال تبديل ميشود. سپس آن علائم به وسيله ميكرو پروسسور تفسير شده و عدد ديجيتالي در صفحه نمايش نمايان شده و به صورت اتوماتيك در حافظه نگهداري ميشود.