مهندسی صنایع غذایی: تفاوت میان نسخهها
Danial bzrr (بحث | مشارکتها) افزودن مهندسی صنایع غذایی در ویکی پدیای فارسی برچسبها: رونویسی آشکار به جای انتقال ویرایشگر دیداری |
(بدون تفاوت)
|
نسخهٔ ۷ فوریهٔ ۲۰۲۴، ساعت ۱۱:۳۱
این مقاله نیازمند تمیزکاری است. لطفاً تا جای امکان آنرا از نظر املا، انشا، چیدمان و درستی بهتر کنید، سپس این برچسب را بردارید. محتویات این مقاله ممکن است غیر قابل اعتماد و نادرست یا جانبدارانه باشد یا قوانین حقوق پدیدآورندگان را نقض کرده باشد. |
مهندسی صنایع غذایی رشتهای علمی، دانشگاهی و حرفهای است که اصول مهندسی، علوم و ریاضیات را در تولید و فراوری مواد غذایی از جمله فراوری، تولید، جابجایی، ذخیرهسازی، نگهداری، کنترل، بستهبندی و توزیع محصولات غذایی استفاده میکند. با توجه به این که مهندسی مواد غذایی تکیه بر علوم غذایی و رشته های مهندسی جامع تری چون مهندسی برق، مکانیک، عمران، شیمی، صنایع و کشاورزی دارد، به عنوان رشته ای چند رشته ای و چندجانبه در نظر گرفته می شود.[۱][۲].با دقت به ماهیت طبیعی پیچیده مواد غذایی، مهندسی مواد غذایی همچنین مفاهیم و مطالعات شیمیایی و فیزیکی خاص تری مانند بیوشیمی، میکروبیولوژی، شیمی مواد غذایی، ترمودینامیک، پدیده های حمل و نقل، رئولوژی و انتقال حرارت را ترکیب می کند. مهندسان مواد غذایی این دانش و معلومات را برای طراحی مقرون به صرفه، تولید و تجاری سازی مواد غذایی پایدار، ایمن، مغذی، سالم، مشتریپسند، مقرون به صرفه و با کیفیت بالا و همچنین برای توسعه سیستم های غذایی، ماشین آلات و دستگاهها به کار می برند.[۳][۴]
تاریخ
اگرچه مهندسی غذایی یک رشته مطالعاتی نسبتاً جدید و در حال توسعه است، اما بر مفاهیم و فعالیتهای دیرینه استوار است.[۱]تمرکز شناخته شدهی مهندسی صنایع غذایی بر امر نگهداری بوده، که این مهم شامل بر حفظ و استریل کردن غذاها، جلوگیری از فساد و حفظ مواد مغذی در غذا برای مدت طولانی تری است.[۵]تلاشهای مرسوم شامل بر کاهش رطوبت و تغلیظ مواد غذایی، بستهبندی محافظت کننده، کنسرو کردن و خشک کردن انجمادی هستند. در طول تاریخ توسعه فنآوریهای غذایی بسیار تحت تأثیر جنگها و سفرهای طولانی، از جمله مأموریتهای فضایی قرار گرفته است ، مواقعی که ماندگاری طولانی مدت غذا و حفظ مواد مغذی برای بقا ضروری است.[۲]بخش دیگری از فعالیت های معمول شامل آسیاب، ذخیره سازی و فرآیندهای تخمیر است.[۲]اگرچه چندین فعالیت معروف همچنان مورد توجه هستند و اساس فناوریها و نوآوریهای امروزی را تشکیل میدهند، اما تمرکز مهندسی مواد غذایی در سالهای اخیر به کیفیت، ایمنی، طعم، سلامت و پایداری مواد غذایی معطوف شده است.[۲][۵]
کاربرد و شیوهها
موارد زیر برخی از کاربردها و شیوه های مورد استفاده در مهندسی مواد غذایی برای تولید مواد غذایی ایمن، سالم، خوش طعم و پایدار را ارائه می کند:
سردسازی و انجماد
هدف اصلی سردسازی و یا انجماد مواد غذایی حفظ کیفیت و ایمنی مواد غذایی است. تبرید و انجماد به حفظ خواص مواد غذایی فاسد شدنی کمک می کنند و برخی از عوامل کیفیت مواد غذایی مانند ظاهر، بافت، طعم، مواد مغذی را از آسیب حفظ می کند. انجماد مواد غذایی رشد باکتری هایی را که به طور بالقوه می توانند به مصرف کنندگان آسیب برسانند، کند می کند.[۵]
تبخیر
از تبخیر برای مرحلهی پیش از تغلیظ، افزایش ماده خشک، تغییر رنگ و کاهش آب مواد غذایی و محصولات مایع استفاده می شود.[۶]ین فرآیند بیشتر در فرآوری شیر، فرآوردههای نشاسته، قهوه، آب میوه، پوره و کنسانتره سبزیجات، چاشنی ها، سس ها، شکر و روغن خوراکی دیده می شود. از تبخیر در فرآیندهای کم آبی مواد غذایی نیز استفاده می شود. از اهداف کمآب کردن جلوگیری از رشد کپک ها در مواد غذایی است که فقط در صورت وجود رطوبت ایجاد می شوند.[۵]این فرآیند را همچنین می توان برای سبزیجات، میوه ها، گوشت ها و ماهی ها استفاده کرد.[۵]
بسته بندی
فناوری های بسته بندی مواد غذایی برای افزایش ماندگاری محصولات، تثبیت خواص غذا (حفظ طعم، ظاهر و کیفیت) و تمیز نگه داشتن ، محافظت کردن و مشتری پسندی استفاده می شود. این مهم را می توان به عنوان مثال با بسته بندی مواد غذایی در قوطی ها و شیشه ها به دست آورد.[۵]از آنجایی که تولید مواد غذایی باعث ایجاد مقادیر زیادی زباله می شود، بسیاری از شرکت ها برای حفظ محیط زیست و جلب توجه مصرف کنندگان آگاه به محیط زیست، به بسته بندی های سازگار با محیط زیست روی می آورند. برخی از انواع بسته بندی های سازگار با محیط زیست شامل پلاستیک های ساخته شده از ذرت یا سیب زمینی، محصولات پلاستیکی و کاغذی قابل تبدیل به کمپوست زیستی است که تجزیه یا بازیافت می شوند. اگرچه استفاده از بستهبندی سازگار با محیط زیست اثرات مثبتی بر محیطزیست دارد، اما بسیاری از شرکتها مزایای دیگری مانند کاهش مواد زائد بستهبندی، کمک به جذب و حفظ مشتریان و نشان دادن اینکه شرکتها به محیط زیست اهمیت میدهند، را نیز مدنظر قرار میدهند.[۷]
انرژی برای فرآوری موادغذایی
برای افزایش پایداری فرآوری مواد غذایی نیاز به بهره وری انرژی و بازیابی گرمای تلف شده است. جایگزینی فرآیندهای متداول انرژیبر در صنایع غذایی با فناوریهای جدید مانند چرخههای ترمودینامیکی و فرآیندهای گرمایش غیرحرارتی، پتانسیل های زیادی برای کاهش مصرف انرژی، کاهش هزینههای تولید و بهبود پایداری در تولید مواد غذایی ایجاد میکند.[۸]
انتقال حرارت در فرآوری مواد غذایی
انتقال حرارت در فرآوری تقریباً هر محصول غذایی تجاری شدهای مهم است و برای حفظ کیفیت بهداشتی، تغذیه ای و حسی غذا ضروری است. روش های انتقال حرارت شامل بر از القاء، همرفت و تابش هستند. این روشها برای ایجاد تغییرات در خواص فیزیکی مواد غذایی هنگام انجماد، پخت یا سرخ کردن عمیق محصولات و همچنین هنگام اعمال حرارت اهمی یا اشعه مادون قرمز به غذا استفاده میشوند.[نیازمند منبع] این ابزارها به مهندسان مواد غذایی اجازه می دهد تا در ایجاد خواص خاصی و تغییر محصولات غذایی نوآوری کنند.
سیستم های مدیریت ایمنی مواد غذایی (FSMS)
یک سیستم مدیریت ایمنی غذا (FSMS) "رویکردی سیستماتیک برای کنترل خطرات مربوط به ایمنی مواد غذایی در یک بیزینس به منظور اطمینان از ایمن بودن محصول غذایی برای مصرف است."[۹]در برخی کشورها FSMS یک الزام قانونی است که همه مشاغل تولید مواد غذایی را موظف می کند از FSMS بر اساس اصول تحلیل زیان و کنترل نقاط بحرانی (HACCP) استفاده کنند.[۹]HACCP یک سیستم مدیریتی است که ایمنی مواد غذایی را از طریق تجزیه و تحلیل و کنترل خطرات بیولوژیکی، شیمیایی و فیزیکی در تمام مراحل زنجیره تامین مواد غذایی مورد بررسی قرار می دهد.[۱۰] ISO 22000 الزامات FSMS را مشخص می کند.[۱۱]
فناوری های نوظهور
فناوری های زیر که همچنان در حال پیشرفت هستند، به نوآوری و پیشرفت شیوه های مهندسی مواد غذایی کمک کرده اند:
چاپ سه بعدی مواد غذایی
چاپ سه بعدی که به عنوان ساخت افزایشی نیز شناخته می شود، فرآیند استفاده از فایل های دیجیتال برای ایجاد اشیاء سه بعدی است. در صنایع غذایی از پرینت سه بعدی مواد غذایی برای پردازش لایه های غذایی با استفاده از تجهیزات کامپیوتری استفاده می شود. فرآیند پرینت سه بعدی کند است، اما در طول این چند ساله با هدف کاهش هزینه ها و زمان پردازش در حال بهبود است. برخی از مواد غذایی موفقی که از طریق فناوری سه بعدی چاپ شده اند عبارتند از: شکلات، پنیر، روکش کیک، بوقلمون، پیتزا، کرفس و... این فناوری به طور مداوم در حال بهبود و توسعه است و پتانسیل ارائه مواد غذایی مقرون به صرفه و کارآمد انرژی را دارد که انتظارات مربوط به پایداری، ایمنی و تنوع غذایی را برآورده می کند.[۱۲]
حسگرهای زیستی
از حسگرهای زیستی می توان برای کنترل کیفیت در آزمایشگاه ها و در مراحل مختلف فرآوری مواد غذایی استفاده کرد. فناوری حسگر زیستی یکی از راههایی است که کشاورزان و تولیدکنندگان غذا خود را با افزایش تقاضای جهانی غذا سازگار کرده اند و در عین حال تولید و کیفیت مواد غذایی خود را بالا نگه میدارند. علاوه بر این، از آنجایی که میلیونها نفر از بیماریهای منتقله از غذا ناشی از باکتریها و ویروسها رنج میبرند، حسگرهای زیستی به ابزاری مهم برای اطمینان از ایمنی مواد غذایی تبدیل شدهاند. آنها به ردیابی و تجزیه و تحلیل کیفیت غذا در چندین بخش از زنجیره تامین کمک می کنند: که شامل فراوری مواد غذایی، حمل و نقل و تجاری سازی هستند. حسگرهای زیستی همچنین میتوانند به شناسایی ارگانیسمهای اصلاحشده ژنتیکی (GMOs) برای کمک به تنظیم محصولات GMO کمک کنند. با پیشرفت برخی فناوری ها، مانند فناوری نانو، استفاده از حسگرهای زیستی به طور مداوم در حال توسعه است.[۱۲]
پاستوریزه کردن شیر با مایکروویو
وقتی شرایط نگهداری شیر رعایت شود، شیر طعم بسیار خوب خود را حفظ میکند. با این حال، طعم اکسید شده مشکلی است که بر طعم و ایمنی شیر تأثیر منفی می گذارد. برای جلوگیری از رشد باکتری های بیماری زا و افزایش ماندگاری شیر، فرآیندهای پاستوریزه سازی بیش از پیش توسعه داده شدهاند. شیر مایکروویو شده برای جلوگیری از اکسیداسیون در مقایسه با روش های سنتی پاستوریزه کردن شیرمورد مطالعه قرار گرفته است و این نتیجه معلوم شده که زمانی که شیر را تحت مایکروویو پاستوریزه می کند، کیفیت بهتری پیدا میکند.[۱۲]
آموزش و پرورش
در دهه 1950، مهندسی صنایع غذایی به عنوان یک رشته دانشگاهی ظهور کرد،[۲]این موضوع زمانی اتفاق افتاد که چندین دانشگاه ایالات متحده علوم غذایی و فناوری مواد غذایی را در برنامه های درسی خود گنجاندند و کارهای مهمی در زمینه مهندسی مواد غذایی انجام دادند.[۲]امروزه موسسات آموزشی در سراسر جهان مدارک کارشناسی، کارشناسی ارشد و دکترا را در رشته مهندسی مواد غذایی ارائه می دهند. با این حال، به دلیل ویژگی منحصر به فرد مهندسی مواد غذایی، آموزش آن اغلب به عنوان شاخه ای از برنامه های گسترده تر در زمینه علوم غذایی، فناوری مواد غذایی، بیوتکنولوژی یا مهندسی کشاورزی و شیمی ارائه می شود.[۱۳]همچنین داوطلبان آموزش مهندسی مواد غذایی آموزههایی از چند رشته دیگر چون ریاضیات، شیمی، بیوشیمی، فیزیک، میکروبیولوژی، تغذیه و حقوق نیز یاد میگیرند. مهندسی صنایع غذایی هنوز به عنوان یک رشته تحصیلی در حال رشد و توسعه است و برنامه های درسی دانشگاهی همچنان در حال تکامل هستند. برنامههای آموزشی مهندسی مواد غذایی در آینده به دلیل چالشهای موجود در صنایع غذایی، از جمله اقتصاد زیستی، امنیت غذایی، رشد جمعیت، ایمنی غذا، تغییر عادات غذایی، جهانیسازی، تغییرات آب و هوایی، هزینه انرژی و تغییر در ارزشها و هزینه سوختهای فسیلی در معرض تغییر هستند.[۱۳]برای پرداختن به این چالش ها، که نیازمند توسعه محصولات، خدمات و فرآیندهای جدید است، برنامه های داشگاهی از اشکالی با ابتکار بیشتر و تکیه بر بخش عملی در آموزش استفاده می کنند.[۱۳]به عنوان مثال، آزمایشگاههای با نوآوری، برنامههای تحقیقاتی و پروژههایی با شرکتهای مواد غذایی و تولیدکنندگان تجهیزات توسط برخی از دانشگاهها پذیرفته میشوند.[۱][۱۳] علاوه بر این، مسابقات مهندسی مواد غذایی و مسابقات سایر رشته های علمی در حال پدید آمدن هستند.[۱۳] با تقاضای فزاینده برای مواد غذایی ایمن، پایدار و سالم و فرآیندها و بسته بندی های سازگار با محیط زیست، بازار کار بزرگی برای نیروهای آینده مهندسی مواد غذایی وجود دارد. مهندسان غذایی معمولاً توسط صنایع غذایی، دانشگاه ها، سازمان های دولتی، مراکز تحقیقاتی، شرکت های مشاوره، شرکت های داروسازی، شرکت های مراقبت های بهداشتی و پروژه های کارآفرینی استخدام می شوند.[۲][۱۲] ین شغلها شامل اما نه محدود به مهندس مواد غذایی، که شامل میکروبیولوژیست مواد غذایی، مهندسی زیستی/بیوتکنولوژی، تغذیه، پایش، ایمنی مواد غذایی و مدیریت کیفیت نیز است. [۳]
چالشها
ماندگاری
تولید مواد غذایی اثرات منفی بر محیط زیست مانند انتشار مقادیر زیادی زباله و آلودگی آب و هوا دارد که باید توسط مهندسان مواد غذایی در توسعه عملیات تولید و فرآوری مواد غذایی مورد توجه قرار گیرد. دانشمندان و مهندسان روشهای مختلفی برای ایجاد فرآیندهای بهبود یافته که آلودگی را کاهش میدهند، آزمایش میکنند، اما برای دستیابی به یک زنجیره تامین مواد غذایی پایدار، باید این فرآیندها بیش از پیش بهبود یابند. مهندسان مواد غذایی باید شیوهها و فناوریهای فعلی را مورد ارزیابی مجدد قرار دهند تا بر افزایش بهرهوری و در عین حال کاهش مصرف آب و انرژی و کاهش میزان ضایعات تولیدی تمرکز کنند.[۵]
رشد جمعیت
اگرچه عرضه مواد غذایی سالانه افزایش می یابد، اما تعداد گرسنگان نیز افزایش یافته است. انتظار می رود جمعیت جهان تا سال 2050 به 9 تا 10 میلیارد نفر برسد و مشکل سوء تغذیه همچنان در اولویت است.[۵]برای دستیابی به امنیت غذایی، مهندسان مواد غذایی ملزم به رسیدگی به کمبود زمین و آب هستند تا رشد و غذای کافی را برای افراد کمبرخوردار فراهم کنند.[۵] علاوه بر این، تولید مواد غذایی به زمین و تامین آب بستگی دارد که با افزایش جمعیت تحت فشار قرار دارند. فشار فزاینده ای بر منابع زمین وجود دارد که ناشی از افزایش جمعیت است و منجربه گسترش زمین های زراعی می شود. این معمولاً شامل تخریب جنگل ها و بهره برداری از زمین های قابل کشت است.[۱۴] مهندسان مواد غذایی با چالش یافتن راههای پایدار برای تولید برای سازگاری با جمعیت رو به رشد روبرو هستند.
سلامت انسان
مهندسان غذا باید فناوریها و عملیات مواد غذایی را با گرایش مصرفکنندگان جدید به سمت مصرف مواد غذایی سالم و مغذی تطبیق دهند. برای تامین مواد غذایی با این کیفیت ها و به نفع سلامت انسان، مهندسان غذا باید با متخصصان در حوزه های دیگر مانند پزشکی، بیوشیمی، شیمی و مصرف گرایی همکاری کنند.[۵]فناوری ها و شیوه های جدید باید برای افزایش تولید مواد غذایی که تأثیر مثبتی بر سلامت انسان دارند، توسعه یابد.
پیوند به بیرون
منابع
- ↑ ۱٫۰ ۱٫۱ ۱٫۲ Heldman, Dennis R.; Lund, Daryl B. (2010), "The Beginning, Current, and Future of Food Engineering: A Perspective", Food Engineering Series, New York, NY: Springer New York, pp. 3–18, doi:10.1007/978-1-4419-7475-4_1, ISBN 978-1-4419-7474-7, retrieved 2020-11-01
- ↑ ۲٫۰ ۲٫۱ ۲٫۲ ۲٫۳ ۲٫۴ ۲٫۵ ۲٫۶ "EOLSS eBook – Food Engineering". eolss.net. Retrieved 2020-11-01.
- ↑ ۳٫۰ ۳٫۱ Saguy, I. Sam; Roos, Yrjö H.; Cohen, Eli (2018-06-01). "Food engineering and food science and technology: Forward-looking journey to future new horizons". Innovative Food Science & Emerging Technologies (به انگلیسی). 47: 326–334. doi:10.1016/j.ifset.2018.03.001. ISSN 1466-8564. S2CID 102701480.
- ↑ Meghwal, Murlidhar (2016-11-18). Meghwal, Murlidhar; Goyal, Megh R (eds.). Food Engineering. doi:10.1201/9781315366258. ISBN 9781771883696.
- ↑ ۵٫۰۰ ۵٫۰۱ ۵٫۰۲ ۵٫۰۳ ۵٫۰۴ ۵٫۰۵ ۵٫۰۶ ۵٫۰۷ ۵٫۰۸ ۵٫۰۹ Boom, R. M.; Janssen, A. E. M. (2014-01-01), "Food Engineering", in Van Alfen, Neal K. (ed.), Encyclopedia of Agriculture and Food Systems (به انگلیسی), Oxford: Academic Press, pp. 154–166, doi:10.1016/b978-0-444-52512-3.00060-7, ISBN 978-0-08-093139-5, retrieved 2020-11-01
- ↑ "Evaporation in food industry - Efficiency Finder". wiki.zero-emissions.at. Retrieved 2020-11-01.
- ↑ "Eco-friendly packaging in the food and beverage industry: Types & benefits". Plant Engineering (به انگلیسی). 2015-06-05. Retrieved 2020-11-01.
- ↑ Wang, Lijun (2014-10-01). "Energy efficiency technologies for sustainable food processing". Energy Efficiency (به انگلیسی). 7 (5): 791–810. doi:10.1007/s12053-014-9256-8. ISSN 1570-6478. S2CID 255485007.
- ↑ ۹٫۰ ۹٫۱ Admin, Bromley. "Food safety for businesses". www.bromley.gov.uk (به انگلیسی). Retrieved 2020-11-01.
- ↑ Nutrition, Center for Food Safety and Applied (2020-02-11). "Hazard Analysis Critical Control Point (HACCP)". FDA (به انگلیسی). Retrieved 2020-11-01.
- ↑ "ISO 22000:2018". International Organization for Standardization. Retrieved 2021-06-05.
- ↑ ۱۲٫۰ ۱۲٫۱ ۱۲٫۲ ۱۲٫۳ Murlidhar, Meghwal; Goyal, Megh Raj. Food Engineering: Emerging Issues, Modeling and Applications. Oakville, ON, Canada. ISBN 978-1-77188-369-6. OCLC 955601763.
- ↑ ۱۳٫۰ ۱۳٫۱ ۱۳٫۲ ۱۳٫۳ ۱۳٫۴ Roos, Yrjö H.; Fryer, Peter J.; Knorr, Dietrich; Schuchmann, Heike P.; Schroën, Karin; Schutyser, Maarten A. I.; Trystram, Gilles; Windhab, Erich J. (2015-06-03). "Food Engineering at Multiple Scales: Case Studies, Challenges and the Future—A European Perspective". Food Engineering Reviews. 8 (2): 91–115. doi:10.1007/s12393-015-9125-z. ISSN 1866-7910. S2CID 107933426.
- ↑ "Why Population Matters to Food Security | Toolkits". toolkits.knowledgesuccess.org. Retrieved 2020-11-02.