المواصفات الصناعية للخضار والفواكه وأهم الخطوات الأولية في التصنيع الغذائي

من المعروف أن المواد الخام الأولية الداخلة في عملية التصنيع الغذائي يجب أن تتمتع بمواصفات خاصة نظرا للدور الذي تلعبه هذه المواد الخام الأولية في التأثير على مواصفات المنتج النهائي وعلى العملية التصنيعية بشكل كامل، وبالتالي استلزم الأمر وضع معايير محددة يجب توافرها في المواد الأولية المستخدمة في عملية التصنيع الغذائي، وبالتالي فإننا سوف نستعرض في الفقرات التالية بعض المواصفات الواجب توافرها في المواد الخام.

المواصفات التصنيعية العامة للخضار والفواكه General characteristics:

1. الشكل النموذجي للصنف والغير محتوي على التعرجات أو الانحناءات غير الطبيعية، حيث يلعب الشكل الطبيعي دورا هاما في تحديد العمليات التصنيعية الخاصة بالتقشير والتقطيع والطحن .

2. القشرة الطبيعية غير المقترنة أو المتمزقة التي يمكن انتزاعها بسهولة أثناء العمليات التصنيعية دون أن يؤدي ذلك إلى التأثير في طبقات ما تحت القشرة أو تلف في القيمة الغذائية للثمار.

3. السطح الأملس للثمار أو المحتوي على العيون السطحية غير العميقة المميزة للدرنات كما في البطاطا، مع ضرورة عدم تواجد الجذور الثانوية أو البقايا الترابية في الخضار التي تنمو تحت التربة كما في الجزر والشوندر.

4. صغر حجم البذور الداخلية في الثمار أو النوى كما في ثمار الخوخ والحمضيات والزيتون وغيرها، مع عدم وجود حويصلات هوائية مرافقة لبذور الثمار كما في الخيار.

5. عدم وجود الأجزاء المتليفة أو المتخشبة أو وجودهما ضمن الحدود الطبيعية كما في عروق الفاصولياء.

6. التماثل في حجم الثمار وعدم التفاوت الكبير في تجانس الثمار من حيث الحجم، حيث تؤثر هذه الخاصية بشكل كبير على عمليات التحضير الأولية مثل الغسيل والتقشير والتقطيع .

7. تجانس النضج للثمار حيث يجب أن تصل جميع الثمار إلى طور النضج المقرر لما لهذا الموضوع من تأثير كبير ليس على المواصفات الفيزيائية والمورفولوجية للناتج النهائي فحسب وإنما على التركيب الغذائي ودرجة الحموضة والعمليات التكنولوجية المرافقة للتصنيع كالتعقيم والبسترة.

8. القوام والتجانس النسيجي بحيث تضمن عدم وجود مضاعفات تؤثر على المظهر العام أو التركيب الغذائي للمادة خلال التصنيع.

9. اللون وهو مرتبط بدرجة النضج والتركيب الكيميائي للثمار الخاضعة للتصنيع، ولا يخفى على أحد أهمية المحافظة على لون المنتجات المصنعة لما في ذلك من جذب للمستهلك .

10. الطعم والرائحة المميزان للثمار بحيث لا تؤثر عليهما التغيرات الناتجة عن العمليات الزراعية كالتربة والأسمدة، أو التغيرات الناتجة عن عمليات النقل والتخزين .

المواصفات الفيزيولوجية للخضار والفواكه :

بالإضافة إلى المواصفات السابقة هناك مجموعة أخرى من المواصفات التي تحدد قابلية الخضار والفواكه للتصنيع الغذائي ومن أهم هذه المواصفات ما يلي:

1) درجة الإصابة الخارجية :

عند استخدام المواد الأولية في التصنيع الغذائي يجب مراعاة مدى الإصابة التي تعرضت لها هذه المواد والتي تتراوح من الإصابة قليلة الأهمية من الناحية التصنيعية إلى الإصابة التي تمنع وتعيق استخدام هذه المواد الأولية في العملية التصنيعية.

ومن أهم أنواع الإصابات التي يمكن أن تتعرض لها المواد الأولية ما يلي:

* الإصابة الفطرية :

وهي الإصابة الناتجة بسبب نمو الفطور حيث تظهر على شكل بقع سطحية ذات لون أسود كما في التفاح، أو قد تظهر على شكل بثرات سطحية وعميقة داخل النسج.

* الإصابة الحشرية :

كما في إصابة بعض الخضار والفواكه ببعض الديدان أو الحشرات حيث تصل الإصابة إلى داخل النسج مما يؤدي إلى استهلاك المواد والعناصر الغذائية في الثمرة بشكل جزئي أو كلي الأمر الذي يؤدي إلى الإضرار بالعملية التصنيعية بشكل كامل.

* الإصابة الميكانيكية :

تنجم الإصابات الميكانيكية نتيجة سوء عملية القطاف أو أثناء التعبئة والنقل، كما يمكن أن تحدث الإصابة الميكانيكية نتيجة حدوث الصقيع الذي يعمل على تمزيق اللب أو القشرة في الثمار، وبشكل عام فإن الإصابات الميكانيكية تعزز خطر تلوث الثمار وبالتالي إصابتها بالأمراض المختلفة.

2) درجة نظافة الخضار والفواكه :

من المعروف أن الخضار والفواكه تخضع خلال عمليات التحضير الأولية للغسيل الآلي، إلا أنه يجب أن تكون الثمار الواصلة إلى المعمل على درجة معقولة من النظافة وخالية من الكتل الترابية الكبيرة والأوراق والأغصان والتي يؤدي وجودها إلى إعاقة عمليات الغسيل كما يرفع من التكلفة الاقتصادية لمثل هذه العمليات الأمر الذي يؤدي إلى رفع تكلفة التصنيع بشكل عام.

3) طازجية الخضار والفواكه :

من الأمور الهامة والضرورية استلام المواد الأولية الداخلة في عملية التصنيع الغذائي وهي بحالة طازجة، حيث وجد أن ترك بعض الخضار والفواكه كالفاصولياء والبندورة والفريز والسبانخ لعدة ساعات دون تصنيع يؤدي إلى تغيرات كبيرة في المحتوى الغذائي مما ينعكس سلبا على مواصفات المنتج النهائي .

فالفواكه بشكل عام تتعرض إلى التخمرات المختلفة بسبب احتوائها على نسبة كبيرة من السكريات، أما فيما يتعلق بالخضروات فقد تتعرض إلى التخريب الداخلي بسبب استمرار عملية التنفس وارتفاع درجة حرارة الوسط الذي يؤدي إلى فقدها لجزء كبير من مائها بالإضافة إلى فقد جزء من موادها السكرية مما يؤدي إلى ليونة وانكماش في أنسجتها .

درجة النضج :

تختلف درجة النضج المطلوبة في عملية التصنيع تبعا لنوع المادة الغذائية ونوع المنتج النهائي المراد الحصول عليه فعلى سبيل المثال تتطلب عملية تصنيع منقوع الفواكه في السوائل السكرية نضجا أوليا مبكرا للفاكهة بحيث تكون نسجها قوية ومتماسكة ولا تتأثر الشرائح الناتجة عنها بعوامل التصنيع المختلفة.

وفي المقابل عند تصنيع المرملاد والمربيات فإن المطلوب هو درجة النضج النهائية حيث تتكامل محتويات المادة الغذائية بالمواد السكرية والحموض العضوية والفيتامينات .

أما بالنسبة للخضار فإن درجة النضج الباكورية هي المرغوبة في التصنيع حيث تتمتع الخضار بالطازجية المعهودة والعصيرية، وفي المقابل فإنه يوجد بعض الخضار مثل الجزر والشوندر الأحمر والسكري يتطلب تصنيعها النضج الكامل لاعتبارات تتعلق بمحتواها الغذائي .

درجة التجانس :

يجب أن تكون المواد الأولية المستخدمة في العملية التصنيعية متجانسة فيما بينها، بحيث تكون متماثلة في الحجم وأن لا تكون في درجات نضج متفاوتة كما يجب أن لا تحتوي على أصناف متعددة من نفس النوع.

التركيب الكيميائي:

يعتبر التركيب الكيميائي من أهم العوامل التي تحدد مدى صلاحية الخضار والفواكه للاستعمال ضمن عملية التصنيع الغذائي وذلك كونها تحدد القيمة الغذائية للمنتج النهائي، لذا لابد من توافر المواصفات الكيميائية الضرورية في الفواكه والخضار المعدة للتصنيع، فعلى سبيل المثال يجب أن تكون الثمار (البندورة) في مرحلة النضج الكامل عند تصنيع رب البندورة بحيث تكون محتوية على النسبة العليا من المادة الجافة، أما فيما يتعلق بالفواكه المعدة لتصنيع العصير والشرابات المختلفة فيجب أن تحوي على الحموض العضوية المختلفة وبنسبة لا تقل عن 0,7 %.

والجدولان رقم (1) ورقم (2) يوضحان المواصفات الكيميائية الضرورية للفواكه والخضار القابلة للتصنيع.

جدول رقم (1) التركيب الغذائي للفواكه القابلة للتصنيع

جدول رقم (2) التركيب الغذائي للخضار القابلة للتصنيع

كما لاحظنا في الفقرات السابقة انه يجب ان تتمتع المواد الخام المستخدمة في العملية التصنيعية بمجموعة من المواصفات والتي تسمح باستخدامها في العملية التصنيعية، وفي المقابل تجري على هذه المواد الخام مجموعة من العمليات الأولية الضرورية وذلك قبل البدء باستخدامها في العملية الإنتاجية .

أهم العمليات الأولية التي تتم على المواد الخام :

نقل المادة الخام إلى المصنع:

تتوقف درجة جودة المنتجات المصنعة إلى حد كبير على نقل وتداول المواد الأولية الخام وعلى وسائط النقل المستخدمة، لما لها من تأثير على جودة هذه المواد الخام وعلى مواصفاتها العامة والتي تؤثر بدورها كما ذكرنا على جودة المنتجات المصنعة، وبالتالي يجب أن تتم هذه العملية بأسرع ما يمكن مع استخدام أحسن وسائط النقل والتي تتناسب مع طبيعة المادة المنقولة، فعلى سبيل المثال هناك بعض الثمار التي يجب تبريدها مبدئيا بهدف التخلص من حرارة الحقل field heat والتي كثيرا ما تؤدي إلى تغيرات غير مرغوبة في المادة الخام، كما يجب أن يتم في عملية النقل استخدام العبوات البلاستيكية أو المصنوعة من الورق المقوى حيث تحافظ على الثمار من التجريح والتلوث .

التخزين المؤقت للمادة الأولية :

قد يحدث في بعض الأحيان توفر كميات كبيرة من المواد الأولية في المصنع تزيد عن طاقته الإنتاجية حيث يضطر القائم على التصنيع الغذائي إلى تخزين الكميات الزائدة من المواد الخام الواردة إلى المصنع، ولما كان التخزين الرديء يسبب الإضرار بمواصفات المواد الخام وبالتالي الإضرار بمواصفات المنتج النهائي، فإنه يراعى أن تتوافر شروط التخزين الجيد لأي مادة خام واردة، وذلك بحفظها على درجات حرارة مناسبة لمنع فقد رطوبتها الأمر الذي يؤثر على القيمة التغذوية للمادة الأولية فمثلا نلاحظ أن جذور الشوندر السكري التي تفقد 10 - 15 % من رطوبتها يزداد فيها نشاط أنزيم الأنفرتاز وفاعليته بمقدار 5 - 7 مرات وهذا الأنزيم كما هو معروف يشارك في تفكك مادة السكروز وتحللها مما يؤدي إلى ارتفاع نسبة السكروز المفقودة وبالتالي انخفاض نقاوة العصير الشوندري الخام والسكر الناتج عنه مما ينعكس سلبا على مردود المادة الناتجة النهائية.

كما يتم في بعض الأحيان التخزين ضمن أجواء معدلة غازيا كما هو الحال في تخزين البطاطا على درجة حرارة 3 م ضمن ثلاجات في جو من غاز ثاني أكسيد الكربون لمنع إنباتها، إلا أنه أثناء فترة التخزين يتحول جزء من المواد النشوية الموجودة في الدرنات إلى مواد سكرية تعطي تأثيرا غير مرغوب وطعم حلو في الناتج النهائي المصنع، ولذلك نلجأ غالبا إلى عملية تكييف Conditioning لدرنات البطاطا وذلك بتخزينها على درجات حرارة مرتفعة نسبيا نحو 25 م وذلك بهدف تنشيط العمليات الحيوية الفيزيولوجية للدرنات وبخاصة عملية التنفس للتخلص من السكريات الموجودة ولو جزئيا وذلك من أجل القضاء على الصفات غير المرغوبة في البطاطا المصنعة.

ومن الأمور الضرورية والتي يجب تأمينها أثناء عملية التخزين التهوية الجيدة لما لها من تأثير بالغ الأهمية على القيمة الغذائية للمادة الأولية، فلو أخذنا الشوندر السكري كمثال نلاحظ أن هناك نوعين من التنفس الأول هوائي (بوجود الأكسجين) والثاني لا هوائي (بمعزل عن الأكسجين)، حيث تتم عملية تحول السكريات خلال عملية التنفس الهوائي وفقا للمعادلات التالية:

C12H22011 + H2O →2C6H12O6

C6H12O6 + 6O2 →6CO2 +6H2O + ∆H

∆H = 2872 كيلو جول حرارة.

وبالتالي نلاحظ أن كل غرام جزيء مستهلك في التنفس الهوائي يعطينا 2872 كيلو جول حرارة.

أما تحول السكريات أثناء عملية التنفس اللاهوائي فتتم وفق المعادلة التالية :

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + ∆H

∆H 234.5 = كيلو جول حرارة.

في هذه العملية يعطي كل غرام جزيء مستهلك في التنفس اللاهوائي 234.5 كيلو جول حرارة أي أقل بحوالي 12 مرة من كمية الحرارة الناتجة عن عملية التنفس الهوائي وأقل بحوالي 3 مرات من كمية غاز ثاني أكسيد الكربون المنطلق أثناء التنفس الهوائي، وعليه فإن جذور الشوندر السكري لكي تحصل على الطاقة الضرورية أثناء التنفس اللاهوائي تستهلك كمية كبيرة من السكروز مقارنة بالكمية المستهلكة أثناء التنفس الهوائي وعليه فإن التهوية الجيدة تقلل من الفقد في مادة السكروز.

التنظيف:

تعد عملية تنظيف المواد الأولية أحد المراحل الأساسية في جميع عمليات التصنيع الغذائي والتي تهدف إلى إزالة الشوائب والمواد الغريبة، كما يتم تنظيف الطبقة السطحية للثمار من المواد الكيميائية الناتجة عن استخدام المبيدات الحشرية والتي تشكل خطورة على صحة الإنسان، وبالتالي يجب أن تتم عملية التنظيف في بداية عملية التصنيع لمنع تلوث معدات التصنيع بمواد مثل الحصى والرمل والقطع المعدنية .

وبشكل عام يمكن تقسيم طرائق التنظيف المتبعة إلى قسمين أساسين هما التنظيف الجاف والتنظيف الرطب، والتي سوف نستعرضها بشكل مفصل في الفقرات التالية .

أولا : التنظيف الجاف :

تمتاز طرائق التنظيف الجاف بسهولة إجرائها وانخفاض نفقاتها وإبقاء سطوح المادة المعاملة جافة، ومن أهم طرق التنظيف الجاف ما يلي:

النخل Screening :

وهو فصل الشوائب والمواد الغريبة عن المادة الغذائية اعتمادا على اختلاف الحجم بينها وبين المادة الغذائية وذلك عن طريق استخدام مناخل ذات ثقوب متساوية في المنخل الواحد وتختلف أقطارها من منخل لآخر، ومن أهم هذه المناخل المستخدمة في التصنيع الغذائي:

1. المناخل المسطحة flat-bed screen :

تتكون هذه المناخل من شبكة معدنية وقماشية مثبتة في إطار أفقي مغطاة بغلاف معدني لمنع تطاير الغبار وتهتز أفقيا بواسطة محرك وتحتوي على كرات تقوم بضرب السطح العلوي والسفلي للغلاف لمنع انسداد الثقوب، ويتم استخدام هذه المناخل في تنظيف المواد الناعمة مثل الطحين الشكل رقم (3) :

الشكل (3) يبين أجزاء المنخل المسطح

2. المنخل الاسطواني الدوار rotary drum screen:

يتألف من وعاء أسطواني ذي فتحات معينة تسمح بمرور المادة المعاملة وتحجز الشوائب التي تطرح من فتحة خاصة، ويساعد على استمرار عملية النخل دوران المنخل الذي يجهز بمضارب دافعة تساعد على خروج المادة من ثقوب المنخل وتمتاز هذه المناخل برخص ثمنها وقلة نفقات تركيبها وصيانتها وتشغيلها، لكن في المقابل هناك صعوبة في تنظيفها كما أنها قابلة لإعادة التلوث بالشوائب إذا لم تكن جيدة التصميم، الشكل رقم (4).

الشكل (4) يبين اجزاء المنخل الاسطواني

التذرية aspiration :

هي فصل الشوائب عن المادة الغذائية المعاملة اعتمادا على اختلاف الكثافة بينهما وذلك عند تعريض المادة إلى تيار من الهواء، ويتم ذلك بتلقيم المواد على شكل تيار ينصب من أعلى الجهاز ويدفع في مواجهته من الأسفل تيار من الهواء منظم الكمية والسرعة، وبمجرد أن تواجه الأجزاء الأولى من المادة تيار الهواء تتفرق حسب كثافة المواد إلى ثلاثة أقسام:

قسم خفيف يصعد إلى الأعلى.

قسم متوسط غالبا ما يكون المادة المرغوبة.

قسم ثقيل يتجه إلى أسفل الجهاز.

كما هو الحال في تنظيف حبوب القمح.

التنظيف المغناطيسي :

تعتمد هذه الطريق من طرق التنظيف الجاف على خاصية انجذاب الحديد إلى المغناطيس، الشكل رقم (5) .

الشكل ( 5 ) ببين اجزاء المنظف المغناطيسي

ثانيا : التنظيف الرطب :

يعتبر الماء النقي الوسيط الأساسي المستخدم في عملية التنظيف الرطب، إلا أن قدرته على التنظيف الجيد تكون عادة محدودة لذا غالبا ما تضاف المنظفات الكيميائية المساعدة بنسبة 0.05-2 % مخلوطة مع الماء الساخن أو البارد مما يسمح بقدر كبير من المرونة في العمل، ولكن يؤخذ على هذه الطريقة أنها تستهلك كميات كبيرة من الماء المحتوي على قدر كبير من الأملاح والواجب صرفه، كما أن الماء الساخن يعمل على تسريع عمليات الفساد بالأحياء الدقيقة، ومن أهم طرق التنظيف الرطب ما يلي:

النقع soaking :

وهو غمر المادة الغذائية المعاملة بالماء الموضوع ضمن أحواض ذات أحجام محددة مصنوعة من الحديد غير القابل للصدأ أو من الاسمنت ذو الجدران الملساء الخالية من الشقوق ومجهزة بأرضية مثقبة تسمح بنزول الأتربة والشوائب إلى الأسفل حيث تصرف من فتحة في أسفل الحوض وتتم عملية الغسيل بتحريك المواد في الماء بواسطة مضارب تدور بسرعة محددة لا تؤذي المادة المعاملة.

الغسيل بالرذاذ Spray washing :

تعتمد هذه الطريقة على تعريض المادة الغذائية المحمولة على حزام متحرك لتيار قوي من رذاذ الماء، وتعد عملية الغسيل بهذه الطريقة من أفضل طرائق الغسيل الرطب، وأهم طرائق الغسيل بالرذاذ ما يلي:

1. الغاسل الرذاذي الاسطواني :

يتألف من اسطوانة يصنع غلافها الخارجي من قضبان معدنية على أبعاد متساوية تمنع نزول المادة المغسولة، ويتم تثبيت الاسطوانة بشكل أفقي مائل قليلا بحيث يسمح بحركة المواد، ويثبت في منتصف محور الاسطوانة أنبوب مجهز بثقوب متساوية الأبعاد تعمل على رش المادة بالرذاذ عندما يمر بها الماء المضغوط الشكل رقم (6).

الشكل (6) يبين أجزاء الغاسل الاسطواني

2. الغاسل الرذاذي ذو الحزام Spray belt washer :

يتألف من حزام متحرك مكون من اسطوانات معدنية قطرها 5 سم وطولها 20 سم تدور باتجاه معاكس لحركة سير المادة مائلة قليلا يثبت فوقها أنبوب معدني يحتوي على فتحات على أبعاد متساوية ينفذ منها الماء، ويتم الغسيل بوضع الثمار الكروية التي تتدحرج بدوران ذاتي حول نفسها حيث تتعرض جميع سطوح المادة الغذائية للغسيل الشكل رقم (7) .

الشكل (7) ببين عمل الغاسل الرذاذي ذي الحزام

3. جهاز الغسيل الاسطواني Revolving Washing drum :

يستخدم في غسيل الثمار القاسية ويتكون من اسطوانة مثقبة من المعدن غير القابل للصدأ تتحرك أفقيا ضمن حوض مائي، وتحتوي داخلها على حلزون لدفع الثمار النظيفة باتجاه المخرج النهائي الشكل رقم (8) .

شكل رقم (8) جهاز الغسيل الاسطواني

1- اسطوانة افقية على شكل مصفاة 1- فتحة لصب المواد الخام

3- فتحة لادواش الماء 4- حلزون التحريك الداخلي 5ـ هيكل الجهاز 6- محرك

المواصفات الصناعية للخضار والفواكه

4. جهاز الغسيل بالسواعد

Washing machine with Claw movements:

عبارة عن قناة معدنية على شكل مخروط تتحرك في داخله سواعد خشبية أو معدنية لتحريك الثمار القاسية مع الماء، ويكون تيار الماء معاكسا لحركة الحلزون حيث تخرج الثمار من الطرف الأنقى للماء الشكل رقم (9) .

شكل رقم (9) جهاز الغسيل بالسواعد

A - المقطع الطولاني -B المقطع العرضاني لقسم الغسيل

C - المقطع العرضاني لقسم الاستلام .

1- حوض 2- قاع الحوض 3- سواعد دفع الثمار باتجاه الحوض 4- ور مركزي للتحريك 5ـ سواعد لتحريك الثمار 6- محور سواعد الثمار 7- فتحة لإزالة الشوائب .

5. جهاز الغسيل بالهواء المضغوط (المراوح الهوائية)

Washing machine by pumping air

وهو عبارة عن حوض مجهز من الأسفل بفتحات خاصة لضخ الهواء حيث يظهر الماء على شكل نوافير تساعد في تحريك الثمار وإزالة الأوساخ العالقة فيها ، ويتم استخدام هذا الجهاز في غسيل الثمار الطرية مثل البندورة والدراق والفريز وغيرها، الشكل رقم (10) .

شكل رقم (10) جهاز الفصل بالسواعد والهواء المضغوط (المراوح الهوائية).

1. نفق داخلي للثمار.

2. سواعد دفع الثمار النظيفة.

3. ناقل.

4. مرشات مائية.

5. جهاز دفع هوائي.

6. جهاز الغسيل الاهتزازي Washing by Vibration machine :

يعتمد مبدأ عمل هذا الجهاز على أساس توليد اهتزازات دورانية بمستوى 1000-3000 هزة / دقيقة في الماء، حيث يستفاد من الأمواج المتولدة هنا في التخلص من الشوائب العالقة مع الثمار، ويستخدم هذا الجهاز في تنظيف الثمار التي تحتوي على تقعرات وانحناءات يصعب تنظيفها بالطرق الأخرى الشكل رقم (11).

شكل رقم 11 جهاز الغسيل الاهتزازي الاسطواني

1- قمع صب الثمار 2- اسطوانة دواره 3- حوض ماشي ثابت

4- سواعد تحريك 5ـ قمع للتفريع 6- جهاز توليد الاهتزازات

الفرز Sorting :

الفرز هو عبارة عن فصل المادة الغذائية إلى مجموعات على أساس خصائص مقيسة تتمثل في الحجم والوزن والشكل واللون، وتعتبر هذه العملية هامة جدا من حيث تأثيرها على سير العمليات التصنيعية اللاحقة ويرجع ذلك إلى الأسباب التالية:

* تصبح المواد الأولية أكثر ملائمة للعمليات الآلية.

* تفيد في العمليات التي يكون للتماثل أهمية مثل انتقال الحرارة.

* تحسين وتماثل عملية التعليب.

* تعطي المنتج النهائي تجانسا ويصبح أكثر جاذبية للمستهلك.

وتم تقسيم عملية الفرز إلى الأنواع التالية:

أولا: الفرز على أساس الحجم :

تختلف أحجام المواد الغذائية الأولية من ثمار ودرنات وجذور الأمر الذي أدى إلى استخدام مناخل مختلفة التصاميم من أجل فرزها والتي من أهمها :

1. المناخل ثابتة الفتحات :

تصنع هذه المناخل من مواد مختلفة تتلاءم مع طبيعة المواد الأولية الخام مثل صفائح المعدن ذات الثقوب أو الفتحات أو من أسلاك الحديد أو القماش أو الحرير المثبتة في إطار معدني، ويتم فرز المواد الغذائية بتأثير حركة دورانية أو اهتزازية ناتجة عن إطار المنخل، وتقسم هذه المناخل إلى قسمين :

1.1. المناخل المسطحة Flat bed screen:

تتألف هذه المناخل من قطعة من المعدن المثقب أو القماش مثبتة في إطار المنخل المعدني، وتستعمل مثل هذه المناخل في فرز الثمار والخضار مثل البطاطا والجزر.

2.1. المناخل الاسطوانية drum screen :

تستخدم هذه المناخل في فرز المواد الغذائية ذات الأحجام الكروية المتماثلة، وتقسم إلى:

المناخل الاسطوانية متحدة المركز :

تتكون هذه المناخل من عدة اسطوانات مختلفة الأقطار تحيط كل واحدة منها بالأسطوانة الأصغر منها وتبرز نهايات المناخل ذات الفتحات الكبيرة أكثر من الأخرى ثم التي تليها وهكذا، تدور الاسطوانات حول محور يديره محرك حيث تدخل المواد الغذائية من الملقم إلى المنخل الأول فتحجز المواد الكبيرة في الداخل وتمر المواد الباقية إلى المنخل التالي فتحجز المواد التي تليها حجما وهكذا، الشكل رقم (12) .

الشكل ( 12 ) مخطط المنخل الاسطواني متحد المركز

وقد تتكون هذه المناخل من اسطوانة معدنية واحدة مجهزة بعدة مناطق مختلفة الفتحات حيث تكون الفتحات الصغيرة أولا ثم الفتحات الكبيرة ثم الأكبر، ومن مساوئ هذا النوع من المناخل عدم قدرة المنخل ذي الفتحات الصغيرة على القيام بعملية الفرز بشكل كامل نتيجة لزيادة كمية المادة الغذائية الداخلة عن طاقته.

المناخل الاسطوانية المتوازية المتتالية :

تتكون هذه المناخل من اسطوانات متساوية الطول والأقطار ولكنها مختلفة الفتحات، وتوضع الواحدة تلو الأخرى بحيث تلقم المادة الغذائية إلى الاسطوانة الأولى التي تحتوي على أصغر الفتحات فتحجز المواد الكبيرة وتسقط الصغيرة ثم تمر المواد إلى الاسطوانة التالية فتحجز المواد متوسطة الحجم ثم تنتقل إلى الاسطوانة التالية وهكذا الشكل رقم (13) .

الشكل (13) يبين المنخل الاسطواني متتالي الاسطوانات

2. المناخل متغيرة الفتحات :

تتألف هذه المناخل من اسطوانات معدنية أو أسلاك ممدودة تترك بينها فتحات تزداد أقطارها كلما قارب المنخل إلى نهايته، وتقسم هذه المناخل إلى الأنواع التالية:

1.2. مناخل الفرز ذات الفتحات مستمرة التغير :

تتألف هذه المناخل من زوج من الاسطوانات المعدنية المائلة والدائرة حول نفسها بواسطة محرك، وتتباعد تدريجيا من بدايتها حتى نهايتها بحيث تترك بينها شقا يتسع كلما اقتربنا من النهاية، وهذا الشق قابل للتعديل الشكل رقم (14) .

الشكل (14) ببين كيفية عمل الفراز القرصي

2.2. الفراز الحبلي Rope sorter :

يتألف هذا الفراز من حبال معدنية تمتد طوليا وبانحراف قليل بحيث تترك بينها شقوقا تتسع تدريجيا، وتتم عملية فرز المواد الأولية عن طريق وضع الثمار على الفراز متدحرجة نحو الطرف الآخر حتى إذا مرت بالشق الملائم لحجمها سقطت فيه، ويستعمل هذا الفراز في فرز ثمار الأجاص.

ثانيا : الفرز على أساس اللون:

تعتمد هذه الطرق على استعمال الخصائص الضوئية للمواد الغذائية للاستدلال على مدى صلاحيتها للتصنيع مثل خاصية انعكاس الضوء والتي تستعمل لبيان مدى نضج الثمار أو وجود الإصابات السطحية أو جودة عملية التصنيع كما هو الحال في شوي البسكويت أو قلي رقائق البطاطا، ويمكن تقسيم الفرز المعتمد على استعمال خاصية انعكاس الضوء إلى:

(1) الفرز اللوني البصري :

تعتمد هذه الطريقة على مقارنة المادة الغذائية المختبرة بقطع أو شرائح بلاستيكية أو صور ملونة تقوم مقام المعيار المقارن به وتتم هذه العملية يدويا أثناء مرور المواد على الحزام الناقل أمام العمال.

(2) الفرز اللوني الآلي :

تعتمد هذه الطريقة على استعمال خلية ضوئية للقياس وخلية ضوئية كمعيار للمقارنة، حيث تقوم خلية القياس بفحص المادة ومقارنتها بالمعيار فإذا تماثلا مرت المادة الغذائية في قناة جمع المواد، وإن لم يتماثلا يحدث عدم توازن بين إشارتي الخليتين الضوئيتين ينتقل إلى مضخم يحرك ترسا معدنيا أو ذراعا يقوم باستبعاد المادة غير المطابقة، الشكل رقم (15) .

الشكل (15) يبين طريقة عمل الفراز اللوني الالي

تستعمل هذه الفرازات لفرز المواد الغذائية وتنظيفها كما في المكسرات والحبوب والخضار المقطعة والحمضيات والبندورة.

الشكل (16) يبين مخطط طاولة التنقية

التدريج Grading :

وهو عبارة عن فرز الثمار وفقا لمعايير تحددها هيئة المواصفات والمقاييس لتحديد مواصفات وحجوم وأوزان الثمار المستخدمة في التصنيع بدرجة الجودة المقررة.

ويجب أن ننوه في هذا المجال على الفرق بين الفرز وهو تفريق المادة على أساس صفة واحدة من صفات المادة، وبين التدريج وهو تفريق المادة على أساس مجموعة من صفاتها التي تشكل الجودة.

ومن أهم الأمور التي يتناولها التدريج ما يلي:

* الحجم والشكل.

* القوام.

* الطعم والنكهة.

* درجة النضج.

* اللون.

* الخلو من التبقعات والشوائب والمطابقة للمواصفات.

أهم الطرائق المتبعة في التدريج :

1. مرور المواد أمام العمال :

تعتمد هذه الطريقة على إمرار المادة المراد تدريجها على حزام ناقل متحرك أمام عمال مهرة مدربون يعملون على تدريج هذه المواد وذلك بالاعتماد على الخبرة والمهارة اليدوية، وعادة لا تستخدم هذه الطريقة إلى على المواد غالية الثمن.

2. طاولة التدريج الحلزونية :

تتألف من زوج من الاسطوانات القرصية المتحركة، حيث تتوضع طوليا وتترك بينها أخاديد تسير فيها المادة وهي تنقلب على جوانبها إلى منطقة الفحص.

3. طاولة التدريج المهتزة :

تستعمل هذه الطاولة من أجل فحص أنصاف الدراق للتأكد من خلوها من البذور أو القشور، حيث يتم فيها تلقيم الأنصاف إلى طاولة مهتزة ومائلة قليلا يتصل في نهايتها بروزات على شكل أسنان المشط تترك بينها فراغات لها شكل أسطواني، فعندما تمر أنصاف ثمار الدراق في هذه الأخاديد تنضد إثر بعضها ووجهها المقطوع إلى الأعلى وتارة إلى الأسفل مما يسمح بفحصها في جميع الأوضاع.

4. طاولة التنقية :

تعتمد هذه الطريقة على استعمال طاولة مستديرة تسقط عليها المواد بانتظام محكم من قناة ناقلة إلى وسط قرص أفقي دوار تثبت فيه سكة تقود المادة المعاملة إلى خارج القرص، ونتيجة للاحتكاك بين المادة والقرص والسكة تنتقل المادة من مركز القرص إلى صف مفرد يخرج إلى خارجه، الشكل رقم (16).

التقشير Peeling:

عبارة عن إزالة الأجزاء غير المأكولة وغير المرغوبة في بعض الثمار اثناء التصنيع، وهي عملية أساسية وهامة في تصنيع الكثير من المواد الغذائية مثل الخضار والثمار، ويجب بذل عناية كبيرة عند إتمام هذه العملية كي لا تزال كميات كبيرة من المادة المعاملة فتزداد نسبة الهدر العام.

طرائق التقشير Methods of Peeling : هناك عدة طرق لعملية التقشير والتي يمكن أن نلخصها بالتالي :

1. التقشير اليدوي Hand peeling :

وذلك باستخدام سكاكين خاصة أو عادية تساعد على سرعة التقشير دون المساس باللب، وتعتبر هذه الطريقة من الطرق التقليدية القديمة والبطيئة ولا يمكن الاعتماد عليها في خطوط التصنيع الآلية السريعة، هذا بالإضافة إلى الهدر الكبير في طبقة تحت القشرة والتي تستهلك منها عادة كمية كبيرة مما يؤدي إلى ارتفاع نسبة الهدر العام وفقدان وضياع في القيمة الغذائية للطبقة تحت القشرة الغنية بالفيتامينات .

وفي المقابل تعتبر هذه الطريق ضرورية في بعض الحالات كتقشير الفواكه غير منتظمة الشكل مثل الكمثرى، كما يمكن عد هذه الطريقة كطريقة متممة لطرق التقشير الأخرى والتي لا تؤمن التقشير التام للثمار حيث تبقى عملية إزالة القشور المتبقية عملية يدوية.

2. التقشير بالبخار Flash steam peeling:

تتم هذه العملية بوضع المادة الغذائية المعاملة في وعاء مغلق متحمل للضغط يدور بسرعة 4 - 6 دورات في الدقيقة، يتم ضخ البخار المضغوط إلى الوعاء (1500 كيلو باسكال) فيلامس المادة الغذائية التي يتعرض سطحها كاملا لمدة محدودة للبخار، فتؤدي الحرارة العالية إلى تسخين القشرة وعندما ينقطع البخار فجأة ينحبس البخار تحت القشرة ويسبب فصلها عن الطبقة التي تحتها وبرش الماء عليها يمكن إزالة الباقي من القشرة الذي لم يندفع مع البخار الخارج.

وفي المقابل فإن هذه الطريقة ليست دقيقة في التنظيف كما أن استعمال الحرارة العالية تؤثر بشكل سلبي على القيمة الغذائية للمادة المعاملة.

3. التقشير بالسكاكين Knife peeling :

تعتمد هذه الطريقة على مرور الثمار المضغوطة إلى سطح يحمل سكاكين ثابتة، أو تكون الثمار ثابتة والسكاكين متحركة، ويتم استخدام هذه الطريقة لتقشير ثمار البرتقال.

4. التقشير بالاحتكاك Abrassive peeling :

تستخدم هذه الطريقة لتقشير البذور والدرنات، حيث تطلى جدران أجهزة التقشير الميكانيكي من الداخل بمادة الكاربوراندوم الخشنة، ويوجد داخل الجهاز قرص يتحرك بشكل متموج حيث ينتج عن هذه الحركة احتكاك الثمار بالسطح الخشن الأمر الذي يؤدي إلى حدوث عملية التقشير ثم تخرج الثمار من خلال فتحة جانبية، ومن أهم الأمور الواجب مراعاتها هنا هو انتظام الشكل الخارجي للثمار وعدم وجود انحناءات أو بثور داخلية، وتمتاز هذه الطريقة بسرعتها الكبيرة في التقشير إلا أن نسبة الهدر فيها كبيرة وخاصة في الثمار غير المنتظمة الشكل حيث تصل إلى 30% الشكل رقم (17).

الشكل رقم 17 جهاز التقشير الالى بطبقة الكاربوراندوم للخضار

- المخطط     - مقطع عرضاني

1- قمع لصب المواد 2- قمع التفريغ 3- قسم تقشير الخضار

4- أسطوانات تحت على سطحها طبقة الكاربوراندوم 5- ادواش ماء بارد.

5. التقشير بالمحلول القلوي Caustic peeling:

تتم بمرور المادة الغذائية في حمام من محلول الصودا الكاوية تركيزه 1-2 % مما يؤدي الى طراوة القشرة التي تزال عن الدرنات بعد خروجها من وعاء المحلول القلوي بواسطة تيار من رذاذ الماء، وغالبا ما تستخدم هذه الطريقة في تقشير الدرنات والجذور، الشكل رقم (18).

الشكل (18) جهاز تقشير الخطر والفواكه بالقلوي

6. التقشير بالتحميص Flam peeling :

تعتمد هذه الطريقة على فصل القشرة الخارجية للمادة المعاملة وذلك بواسطة تعريضها إلى التقليب الحراري على النار مباشرة ضمن اسطوانات، ثم يدفع في خطوط فصل القشرة بهذه الطريقة تيارات هوائية بسرعة معينة تضمن تطاير القشرة مع إبقاء الأجزاء المطلوبة من المادة.

ومن مساوئ هذه الطريقة:

1. تغيير المظهر الفيزيائي العام للمادة المعاملة نتيجة التماس المباشر مع الحرارة.

2. احتمال احتراق الطبقة السطحية من المادة الغذائية .

3. إمكانية حدوث نفوذية معاكسة من الماء أو الزيوت العادية والطيارة إلى وسط التحميص مما يؤدي إلى زيادة الفقد (5 - 10 %).

4. احتمال التأثير على الطعم والنكهة والرائحة في المواد المعاملة.

وخز الثمار Piercing :

تهدف هذه العملية إلى نزوح العصارة الداخلية للمادة الأولية المصنعة إلى الوسط الخارجي المحيط خلال عملية التصنيع، حيث تستخدم هذه الطريقة في تصنيع المخللات كما هو الحال في تخليل الخيار كما تستخدم في تصنيع منقوع الفواكه للكرز على سبيل المثال، ويمكن أن تتم هذه العملية يدويا باستخدام إبرة كبيرة أو نهاية سكين حادة، أو تتم بشكل آلي باستخدام جهاز الوخز الآلي للثمار الشكل رقم (19) .