صناعة الخل

الخل Vinegar: هو المادة الناتجة من عملية التخمر للمواد الأولية المحتوية على النشا أو السكر أو كليهما. حيث يتم في المرحلة الأولى من التخمر إنتاج الكحول الأثيلي بواسطة الخميرة التي تكون غالبا من الجنس Saccharomyces والتي تعمل على تحويل السكريات إلى كحول (في ظروف لا هوائية). بينما يتم في المرحلة الثانية من التخمر أكسدة الكحول بواسطة بكتيريا حامض الخليك وذلك تحت الظروف الهوائية إلى حامض الخليك والذي تتراوح نسبته في الخل عادة بين 4 – 5 %.

أنواع الخل:

 يتم تقسيم الخل المنتج إلى عدة أقسام وذلك تبعا للمادة الأولية المستخدمة في التصنيع

1- خل الفاكهة: وهو الخل الناتج من استخدام عصائر الفاكهة مثل عصير العنب والبرتقال والفراولة.

2- الخل الناتج من استخدام مواد نشوية: مثل البطاطا أو الخضر النشوية بشكل عام وفي هذه الحالة يجب تحويل النشويات إلى سكريات قابلة للتخمر.

3- خل المولت: وهو الخل الناتج من استخدام منقوع الشعير المنبت أو القمح أو الذرة أو غيرها.

4- الخل الناتج من المحاليل السكرية : مثل المولاس وعسل النحل.

5- الخل المقطر: وهو الخل الناتج من استخدام الكحول المتحصل عليه من المخلفات الكحولية (صناعة البيرة) أو من صناعة الخميرة.

وبشكل عام يمكن إنتاج الخل من أي مادة تحوي على كميات كافية من السكريات القابلة للتخمر أو الكحول بشرط عدم وجود ما يمنع استخدامها في الغذاء.

أهم العمليات التي تتم على المواد الأولية المستخدمة في التصنيع

يتطلب إنتاج الخل استخدام مواد أولية تشكل ركيزة أساسية للنشاط الميكروبي وبالتالي تحتاج هذه المواد الأولية لإجراء بعض المعاملات عليها كي تصبح صالحة لنمو ونشاط الأحياء الدقيقة. وتختلف هذه المعاملات حسب المادة الأولية المستخدمة والتي يمكن إيجازها ضمن النقاط التالية:

الفواكه العصيرية: يتم هرسها وتعريضها إلى الضغط للحصول على العصير والذي يتم تصفيته للتخلص من الشوائب العالقة به. وقد يحتوي العصير على كمية من الزيت نتيجة لاستخدام الضغط كما هو الحال بالنسبة لعصير البرتقال مما يحتم التخلص من كمية الزيت الموجودة بواسطة الطرد المركزي.

الفواكه الجافة: تحتوي هذه الفواكه على حوالي 50-70 % سكر وبالتالي يتم خفض تركيز السكر فيها إلى 15 % عن طريق إضافة الماء. كما يتم إضافة كمية من بادئ الخميرة ويترك المحلول للتخمر قبل استخدامه في عملية التصنيع.

الفواكه اللحمية: يتم هرسها وإضافة كمية من الأنزيمات المحللة للبكتين خلال عملية الهرس ثم يترك الخليط لعدة أيام مما يسمح بتخمر كحولي ذاتي الأمر الذي يساعد على إتمام عملية الأكسدة وزيادة كمية الخل الناتج.

المولاس وعسل النحل: يتم استخدامهما بعد إجراء عملية تخفيف لهما بواسطة الماء وذلك من أجل ايصال تركيز المواد السكرية الى حوالي 15 %.

أهم الصفات الواجب توافرها في بكتريا حامض الخليك:

1- أن تكون قادرة على إنتاج حامض الخليك بالكمية والسرعة المناسبين دون أكسدة الحامض الناتج.

2- أن تتحمل تراكيز عالية نسبيا من الكحول.

3- أن لا تكون مواد لزجة لتفادي انسداد فتحات جهاز التخمير.

مراحل إنتاج الخل

يعتمد إنتاج الخل حدوث نوعين من التخمرات. الأول هو التخمر الكحولي والذي يعتمد فعالية الخمائر في ظروف لاهوائية. أما الاخر فهو التخمر الخليكي (تفاعل الأكسدة) بوجود الاوكسجين والذي يعتمد على بكتريا حامض الخليك وبالتالي يمكن تقسيم عملية إنتاج الخل بين مرحلتين أساسيتين هما:

المرحلة الأولى- (التخمر الكحولي): يتم في هذه المرحلة تحويل السكر إلى كحول.

المرحلة الثانية- (التخمر الخليكي): تمتاز هذه المرحلة بأنها تتم تحت الظروف الهوائية ويتم فيها أكسدة الكحول الناتج من العملية السابقة إلى حامض خليك بواسطة بكتريا حامض الخليك.

لذلك يجب اختيار أنواع البكتريا التي تمتاز بمقدرتها على أكسدة الكحول إلى حامض الخليك فقط واستبعاد الأنواع التي تمتاز بمقدرتها على إحداث الأكسدة الكاملة اذ أن وجودها يؤدي إلى نقص كمية الخل المفترض الحصول عليها من الناحية النظرية.

وتتوقف كمية الخل الناتجة على عوامل عدة منها:

1- مدى نشاط البكتريا ونقاوتها.

2- تتميز عملية التخمر الخليكي بالسرعة الطبيعية إذا كانت نسبة الكحول 6-8 % وسوف تتباطئي العملية إذا هبطت هذه النسبة الى 1-2 % أو ارتفعت عن 12 %.

3- درجة الحرارة المثلى 30-6. 35 درجة سليزية.

4- نسبة السطح المعرض للهواء من المحلول الكحولي (لسهولة التعرض للأوكسجين الجوي) إلى كمية المحلول بأكملها وقد تصل نسبة حامض الخليك في الخل الناتج الى 5 % وبهذا يكون ذا قابلية حفظ عالية وخاصة بعد بسترته والقضاء على المحتوى الميكروبي فيه.

طرائق صناعة الخل Methods of manufacture

يتم تقسيم الطرائق المتبعة لتصنيع الخل إلى طرائق بطيئة وأخرى سريعة والتي سوف نأتي على شرح كل منها في الفقرات التالية:

أولا: الطرق البطيئة Slow methods كما في الشكل ادناه

قبل البدء بشرح هذه الطرائق يجب أولا التعرف الى الملامح العامة لهذه الطرائق والتي تتلخص في النقاط التالية:

1- السائل الكحولي لا يتحرك أثناء تحوله إلى خل.

2- يتم في هذه الطرائق استخدام عصائر الفواكه المتخمرة أو محاليل المولت لإنتاج الخل.

3- لا يتم في هذه الطرائق إضافة مواد مغذية للبكتريا أذان عصير الفواكه أو مستخلص المولت المستخدمة قادرة على إمداد البكتريا بما تحتاجه من مواد غذائية.

شكل يبين البراميل الخشبية المستعملة في إنتاج الخل بالطرائق البطيئة

هذا وتتضمن الطرائق البطيئة ما يلي:

1- طريقة Let alone: تعتمد هذه الطريقة إحداث عملية التخمر والأكسدة ذاتيا وذلك بالاعتماد على الخميرة وبكتريا حامض الخل الموجودة بشكل طبيعي في عصير الفواكه. اذ تترك البراميل الحاوية على العصير مملوءة جزئيا مع ترك السدادة مفتوحة حتى يتحول العصير إلى خل ويتكون على السطح غشاء أم الخل vinegar of mother الناتج عن بكتريا حامض الخليك.

وفي المقابل نلاحظ أن هذه الطريقة غير اقتصادية اذ أن الخل الناتج يكون قليل بالنسبة لكمية الكحول المنتجة بواسطة الخميرة ويمكن إرجاء هذا الأمر إلى السببين التاليين:

أ- غياب الأنواع النشطة من بكتريا حامض الخليك والتي تمتاز بمقدرتها على الإنتاج العالي لأن هذه الطريقة تعتمد التواجد الطبيعي لبكتريا حامض الخليك وليس على السلالات المنتخبة.

ب- أكسدة حامض الخليك الناتج بواسطة بكتريا حامض الخليك أو بسبب نمو بعض أنواع من الخمائر والفطريات على السطح والتي تؤدي إلى انخفاض كمية حامض الخليك الناتج.

2- طريقة أورليان Oreleans أو الطريقة الفرنسية: تمتاز هذه الطريقة بكونها طريقة مستمرة على الرغم من إجرائها ضمن براميل وتتلخص هذه الطريقة باستخدام السائل الكحولي الناتج من عملية التخمر الكحولي والذي يوضع داخل براميل خشبية سعتها 200 لتر تملأ إلى ثلاثة أرباعها ويتم وضع هذه البراميل بشكل أفقي بغرض زيادة السطح المعرض ثم يضاف للسائل الكحولي كمية من الخل الطازج والذي يعتبر كبادئ بحيث تصبح نسبته 3% كحول إلى 3% حامض خليك، كما أن هذا الخل يساعد على تواجد الحموضة المطلوبة والتي تمنع نمو الأحياء الدقيقة غير المرغوبة. ثم يترك المحلول ليتخمر لمدة خمسة أسابيع. وقبل أن تقوم البكتريا بأكسدة جميع السائل الكحولي يسحب منه أسبوعيا نحو 10-14 لتر من فتحة موجودة في أسفل البرميل ويوضع عوضا عنها سائل كحولي جديد وهكذا.

 ويجب مراعاة عدم تخريب غشاء أم الخل الموضوع على سطح السائل عند إضافة السائل الكحولي الجديد لذلك يتم إضافة الكمية الجديدة من السائل الكحولي بواسطة قمع في أعلى البرميل بحيث يصل امتداد أنبوبة القمع إلى ما تحت سطح الغشاء. كما تم تزويد البراميل بفتحات مغطاة بسلك معدني لمنع دخول الحشرات ولتسهيل تبادل الهواء اللازم لعملية الأكسدة وبشكل عام تمتاز هذه الطريقة بإنتاج خل جيد النكهة اذ يجري تعتيق الخل أثناء إنتاجه أيضا.

3- الطريقة الفرنسية المعدلة French process Pasteur of modified: تم ابتكار هذه الطريقة من أجل التغلب على أهم مشاكل الخل بالطريقة السابقة والتي تتمثل في حدوث انخفاض في نشاط بكتريا أم الخل عند كل إضافة للمحلول الكحولي الجديد وذلك عن طريق عمل إطار داخلي من سواند خشبية (قاع كاذب) تعمل كحامل لغشاء أم الخل. كما يمكن التغلب على هذه المشكلة بإضافة المحلول الكحولي الجديد بواسطة قمع يصل امتداده لأسفل غشاء أم الخل كما سبق ذكر ذلك. ثم تتم عملية إنتاج الخل بشكل مماثل للطريقة السابقة.

ثانيا: الطرائق السريعة Quick methods كما في الشكل ادناه

تعتمد هذه الطرائق على مبدأ أن زيادة السطح المعرض للهواء تؤدي إلى زيادة كمية الخل الناتجة. وبالتالي يمكن تلخيص الملامح العامة لهذه الطرق في النقاط التالية:

1- السائل الكحولي المستخدم في إنتاج الخل دائم الحركة.

2- يتم في هذه الطرائق استخدام المحاليل الكحولية لإنتاج الخل.

3- عند استخدام الطرائق السريعة لا بد من إضافة مواد مغذية للبكتريا مثل اليوريا والنشا والأسباراجين والكلوكوز.

شكل يبين وعاء التخمر المستعمل الطريقة السريعة لصناعة الخل

أهم العمليات التي تتم على الخل المنتج بالطرائق السريعة

 يمتاز الخل المنتج بواسطة الطرائق السريعة باحتوائه على 10 % حامض الخليك لذا يجري عليه عملية تخفيف الى تركيز4 - 6 % ليصبح قابل للاستهلاك. ويعود السبب في إنتاج الخل بهذا التركيز المرتفع هو للحد من مخاطر تلوثه بأحياء دقيقة غير مرغوبة وبخاصة بعض أنواع الخمائر والبكتريا الضارة والتي يمكن أن تنمو على تراكيز 5-6 % حامض خليك. يجب إجراء عملية تعتيق للخل المنتج بالطرائق السريعة من أجل أن تتكون مواد النكهة المرغوبة. لذا لابد من تخزين الخل المنتج لمدة زمنية تتراوح بين عدة أسابيع إلى عدة شهور وذلك ضمن براميل مملوءة تماما تلافيا لوجود الهواء.

ترويق وترشيح الخل

من الأمور الهامة الواجب توافرها في الخل الجيد هو أن يكون رائقا وشفافا مما يحتم إجراء عملية ترويق وترشيح للخل من أجل إزالة المواد العالقة. ويتم ذلك باستخدام غراء السمك أو الكازين أو الجيلاتين والتانين أو تراب البنتونايت، وفي المقابل نلاحظ أنه بعد إتمام عملية الترشيح يمكن أن يحتوي الخل على عكارة ناتجة عن نمو بكتريا حامض الخليك ويمكن التغلب على هذه المشكلة ببسترة الخل المرشح على درجة حرارة 60 درجة سليزية لمدة 3-5 ثواني.

عيوب الخل وأمراضه Vinegar Defects& Spoilage

1ـ المعادن: يؤدي وجود آثار من الحديد في الخل الناتج بسبب تأثير الآلات المستخدمة إلى تطور لون داكن في لون الخل نتيجة أكسدة أيون الحديدوز إلى أيون الحديديك اذ يتفاعل الأخير مع التانينات أو الفوسفات أو البروتينات مكونا راسب مع تغير لونه الى اللون الغامق. لذا يفضل استخدام الأجهزة الخشبية أو الأجهزة المصنوعة من الفولاذ غير قابل للصدأ.

2ـ ذبابة الدروسوفيلا: وهي حشرة صغيرة تنمو في الخل وتتغذى على البكتريا. كما أنها غير مرغوبة من الناحية النفسية للمستهلك وتسبب مضايقات للعمال عند كثرتها. ويمكن التخلص منها عن طريق الالتزام بالشروط الصحية للمصانع.

3ـ سوس الخل: يمكن أن يتواجد في الخل عن طريق فتحات التهوية في البراميل. وتساعد الحرارة الدافئة والرطوبة على نشاط السوس والذي يؤثر على جودة الخل الناتج.

4ـ دودة الخل: لونها أبيض ويمكن مشاهدتها بالعين المجردة بصعوبة وهي من ديدان النيماتودا وتمتاز أنها تتكاثر بسرعة في المحلول اذ تهاجم غشاء أم الخل. ويمكن ملاحظتها في حالة الإنتاج بالطرائق البطيئة مما يؤدي إلى إنتاج خل رديء النوعية. ويمكن تفاديها عن طريق منع التهوية في آواني التعبئة. كما يمكن القضاء عليها بواسطة البسترة على درجة حرارة 55 درجة سليزية وإزالتها بعد ذلك بواسطة الترشيح.

5ـ وجود أجناس Lactobacillus و Leuconostoc:

اذ أن تواجدهما في عصير العنب أو مستخلص المولت أو السيدر المستخدمة لإنتاج الخل يؤدي إلى إعاقة التخمر الكحولي ونمو الخميرة. كما أنها تنتج مواد ذات رائحة كريهة وذلك تحت الظروف اللاهوائية. ويمكن التغلب على هذه الظاهرة بإجراء الكبرته وذلك بإضافة ثاني أوكسيد الكبريت للعصير قبل إجراء عملية التخمر الكحولي. ولكن يجب التنويه هنا أن هذه الإضافة تعيق نمو بكتريا حامض الخليك لذا يجب التخلص منها قبل إجراء التخمر الخليكي (بترك العصير المتخمر الناتج من عملية التخمر الكحولي لمدة تسمح بالتخلص من أثار الكبريت قبل المباشرة بإجراء التخمر الخليكي).