دانلود تحقیق تولید سرکه از سیب

مقدمه

میزان تولید  سیب :

استان خراسان پس از استان اذربایجان غربی دومین را از نظر تولید سیب دارامی باشد .

به طوری کلی انواع سیب های به عمل آمده در استان خراسان را بر حسب وا ریته به دو نوع :1- سیب محلی 2- سیب خارجی تقسیم محلی مشهور :

1=سیب عباسی

2= سیب شیخی

3= سیب علی موری

4= سیب گلشاهی

5= سیب گلاب

6= سیب قاسم شاهی

7= سیب اخلمد

بعضی از این واریته ها تا بستانه (شیخی وعلی موری ) و بعضی زمستان می باشند سیب خارجی در دو وا ریته زیر خالا صه میشوند .1- سیب زرد  2- سیب قرمز

30-40% تولید سیب مختص به سیبهای محلی است که سلا نه از در صد انهاکاسته  میشود و60-70%دیگر را سیب خارجی تشکیل میدهد که از میان این میزان 10%کل سیب خارجی متعلق به واریته قرمز و بقیه زرد می باشد .

ضایعات سالانه سیب:

حدود 10-15% محصول سیب یعنی 12-18 هزار تن سلانه بصورت پا درختی در می اید این میزان به عوامل زیادی از قبیل وزشی باد پر با ربود ن درخت و دیر چیدن محصول از درخت بستکی دارد.از کل محصول چیده شده طبق یک بر آورده مقدماتی حدود7-10% در سرد خانه ها. و درصد غیر مشخصی د رانبار های محلی مایع میگردد .

بررسی منابع :

تعریف سرکه :

برای سرکه در منابع مختلف تعاریف کم و بیش متفاوتی عنوان شده است از نقطه نظر های مختلفی بیان گردیده اند ولی آن چه همگان  بر ان اتفاق نظر دارند چنین است .سرکه فراورده ای است که از تخمیر الکلی و متعارقب آن تخمیراستیکی شر بتهای  قند دار بدست می اید تعاریف دیگری هم در منابع و نوشته ها دیده میشود که در مجموع به تعریف ومذکو ر بر میگردد از جمله سرکه فراوارده ای است که از تخمیر استیکی مایع الکل داروپا رقیق شده آن نتیجه شده با شد وداری حداقل 4 گرم اسید استیک درصد میلی لیتر باشد .

تاریخچه :

بدرستی روشن نیست که شناسائی و تولید سرکه از چه زمانی شروع شده است .

هرودوت (480-425ق-م)مورخ یونانی اولین کسی است که د راثار خود از سرکه صحبت به میان آورده و پس ازاوبلیانس(23 میلادی )طبیعی دان رومی  در نوشته های خود یا د اورشده که سرکه توسط سربازان رومی مصرف میشده است.منابع فرنکی همگی متغقا چنین ذکر می کنند که انسان همزمان باشناسائی شراب به وجود سرکه  پی برده است چون اولین بیماری شراب تبدیل آن به سرکه بشمار می آید و حتی کلمه VINEGARیا سرکه را که کلمه فرانسوی است و مرکب از دوکلمه یعنی vin(شراب)وaigre(ترش)را شاهد ی بر این ومدعا می داند با این ترتیب و بر اساس منابع مختلف حداقل000 /10سال است که بشر مبادرت به ساختن شراب می کند و قدمت ساختن را در همین حدود میدانند .د رقرون وسطی صنعت سرکه سازی رواج یافته وگسترش چشمیگیری می یابد بطوری که منجر به تولداصناف خاصی میگردد.در ان هنگام روش تهیه سرکه بسیار سرعی بوده است.

در قرن هیجدهم شیمی دانان تئوریهای مختلفی درباره علت تبدیل شراب به سرکه (استیفیکا سیون)ارائهد داده اند  وبه ازاءهر تئوری روشی برای تهیه این فراورده پیشنهاد کردند . لاوازیه(1994-1743 ثابت کرد که در اثر اکسیدشدن الکل سرکه تولید می شود فرمول شیمیائی این تبدیل بار دیوی (1829-1778) ارائه نمود.

در همین اوان شیمی  دان  فرانسوی  شاپتال (1832-1756) تهیه سرکه را به روش اورلئان تشریح می کند و اثر عوامل مختلف محیطی را در مدت زمان تهیه سرکه بررسی می نماید/

در سال 1822 به بعد است که انسان به علل حقیقی تولید سرکه پی برد در این سال پرسون برای اولین بار ابراز داشت که مسبب تولید سرکه موجوداتی ذره بینی هستند که وی آنها میکو درما استی  نامید .

تئوری پیرسون که با مخالفت شدید لیبیگ روبرو شده بود با تحقیقات قابل توجه پاستور دانشمند شهیر فرانسوی در سال1864 برای همیشه به اثبات رسید.پاستور ثابت کرد که فعل و انفعالات مربوط به تولید سرکه یک تخمیر حقیقی است که بدون حضور یک موجود زنده مخصوص ( میکودرما استی ) امکان پذیر نمی باشد .

پاستور با مطالعه روی بیولوژِی و سایر خواص این موجودات زنده روش نویتی برای تهیه سرکه تعیین کرد . پاستور معتقد بود که تخمیر توسط سوشهای منفردی از باکتری بنام میکو درمااستی صورت می گیرد ولی در سال 1878 هانسن نشان داد که بیش از یک سوش از باکتریها می توانند ترش شدن آبجورا باعث گردند. جدا سازی و ابزوله نمدن بیهوشیهای مختلف از روی مایعات الکلی ترش شده توسط وی و متعاقب آن توسط دیگران انجام گرفت و امروزه بیوشهای زیادی که تما ماً نام استوباکتر بر آنها گذارده می شود شناخته شده اند . که در جای خود در مورد آنها صحبت به میان می آید .

امروزه با توجه به ماهیت میکروبیولوژیک و تخمیری تولید سرکه مطالعه و تحقیق در این زمینه ها از حیطه عمل شیمیست ها خارج و در زمره صنایع تخمیری که بخشی است از صنایع غذائی و همچنین در بیوتکنولوژی در ابعاد وسیعی چه از جنبه اقتصادی و چه از جنبه پروس مورد  توجه قرار می گیرد.

چگونگی بیوشیمیائی تولید سرکه :

دو نوع پروسس میکروبی مختلف جهت تولید سرکه انجام می گیرد که عبارتند از مرحله الکلی و مرحله استیکی پروسس یا مرحله تخمیر الکلی : در این مرحله بر طبق معادله کیلو ساک تبدیل قند موجود در سوبسترا به الکل اتیلیک بوسیله انواع مخصوص مخمر صورت می گیرد.

معادله گیلوساک :

ترکیبات فرعی +  2C2H5   OH+2CO2                       C6 H12 O6

مکانیسم عمل تخمیر الکلی در ابتدا ناشناخته بود تا اینکه تحقیقات دانشمندان مختلف از قبیل لاوازیه (1789) گیلوساک و بوخیز (1897) و بالاخره هاردن ویانگ (1905) منجر به کشف کامل مکانیسم گردید.

و در یک کلام می توان گفت که قند موجود در مایع قندی (موبسترا ) با گذراندن سیکل امبدن میر هوف 2 در مخمر به الکل اتیلیک تبدیل می گردد. لازمه ورود قند به سیکل امبدن میرهوف تبدیل قند هگزوز به هگزوز به هگزوز فسفات می باشد ( با استفاده از فسفات غیر آلی موجود  در محیط ).

شکل شماره 1 سیکل امبدن میرهوف زا به طور کامل نشان میدهد.

همراه با تولید الکل و co2 میزانی ترکیبات فرعی دیگر که عطر و طعم خاص محصول را سبب می شوند تولید می گردند که تفصیل همراه با ذکر شرایط لازم در این مرحله بحث جداگانه ای در این فصل آمده است.

 مرحله استیکی :

در این مرحله الکل حاصل از مرحله قبل به عنوان سوبسترا  مورد استفاده انواع مخصوص از باکتریها بنام استو باکتر قرار می گیرند و عمل اکسیداسیون را بر روی آن انجام می دهند و به اسید استیک تبدیل می نمایند .

مکانسیم این تبدیل با مقایسه به دیگر پروسس های بیولوژیکی ساده است و به این ترتیب است که در دو مرحله تبدیل صورت می گیرد ابتدا  اتانول در حضور اکسیژن  هوا به استالد ئید تبدیل شده و همزمان با آن هیدراته می گردد و استالد ئید هیداته توسط آنزیم الدئید دهیدروژناز باکتری به اسید استیک دهیدرژنه می گردد.

CH3CH2OH + O                                CH3CHO + H2O

CH3CHO + H2O                                -C - C-OH

-C - C- OH + O            آنزیم          CH3COOH + H2O

                                                                                          هیدرژناز                          OH  

انواع سرکه  و مواد اولیه سرکه سازی:

با توجه به تعریف سرکه و با در نظر گرفتن این مطلب که مواد نشاسته نیز می توانند بر اثر هیدرولیز سوبسترا  ی مخمر گردند می توان چندین نتیجه گرفت که انواع سرکه به ماده اولیه ای که در سرکه سازی بکار برده می شود بستگی کاملی دارد.

سرکه طبیعی : سرکه های طبیعی یا تخمیری به سرکه ای گفته می شود. که تهیه آنها از موجودات ریز ذره بینی استفاده گردد این سرکه ها بر حسب ماده اولیه ای که در تهیه آنها به کار رفته است . دارای نامهای متفاوت می باشند. که مشهورترین آنها:

سرکه میوه جات :

 که تخمیر الکلی وسپس استیکی آب میوه جات مختلف مانند انگور ، سبه خرما، هلو، کشمکش و... حاصل می گردند.بعضی از این نوع سرکه نامهای دیگری در فرهنگ فرنگی  دارند مانند سرکه سید (سرکه سیب) سرکه شراب (سرکه انگور) و....

سرکه مالت = که از تخمیر الکلی و سپس استیکی غلات مالت دارد مانند جو، جود وسر ،گندم و ذرت حاصل می گردد.

سرکه شیرابه های قند دار که از هر ماده حاوی الکل یا قند به میزان کافی از نظر غذائی استفاده از آن بلامانع باشد می توان سرکه تولید کرد ولی پر واضح است که سرکه تولیدی از مواد اولیه فوق از نظر عطر و طعم در کیفیت مساوی بوده و در بین سرکه های فوق سرکه انگور و سیب دارای آرومای بیشتری از سایر سرکه های حاصل  از مواد دیگر است.

سرکه مصنوعی =

همانگونه که در تعریف سرکه آمده است به مصرف اینکه ماده ا دارای 4% اسید استیک باشد آن را به عنوان سرکه نمی شناسند بلکه تخمیر دو گانه را باید متحمل شده باشد.

ولی بعضی از کشورها (اتریش ) اجازه می دهند تا نام سرکه را برای رقیق شده اسید استیک تولید شده به روشهای شیمیایی قرار دهند بعضی کشورها مانند زلاند نو مقررات چنین نامگذاری را همراه با ذکر کلمه مصنوعی قرار داده اند و این امر را فقط جهت سرکه های مصنوعی قرار داده اندو این امر را فقط جهت سرکه های مصنوعی که به مصارف غذایی می رسند لازم می دادنند .

اما همانگونه  که ملاحظه می فرمائید این کشورها انگشت شمار بوده و بعلت امکان تاثیرات منفی مواد شیمیایی فرعی همراه با اسید امتیک بر روی مصرف کننده مصرف آن در غالب کشورها غیر مجاز می باشد.

سرکه مصنوعی معمولاً از تقطیر خشک چوب و اکسیداسیون اتانول یا استین حاصل می گردد و بهای آن به مراتب ارزان تر ازسرکه طبیعی تمام می شود ولی این نوع  سرکه به استثنای طعم ترش دارای هیچ خاصیت دیگری نیست.

مراحل تهیه سرکه سیب شرایط لازم برای هر مرحله

مرحله تخمیر الکلی – شرایط لازم این مرحله که غیر هوازی است عبارتند از:

انتخاب مخمر:

مخمر معمولا بصورت طبیعی همراه با مواد اولیه یافت می شود ولی به علت اینکه نوع و خصوصیات مخمره ای طبیعی موجود شناخته شده نیست به جهت انجام یک تخمیر مطمئن مناسب نمی باشند. معمولاً از روشهای شناخته شده مخمر که بطور مصنوعی  به ماده اولیه قند دار تلقیح می گردد استفاده می کنند انتخاب نوع سوش بستگی کاملی به طبیعت ماده اولیه بخصوص نوع ماده قندی دارد.

مقاومت در برابر غلظت  زیاد الکل ، سرعت تخمیر بالا، تبدیل کامل قند به الکل و ترکیب اجزاء فرعی تشکیل شده از دیگر خصوصیاتی است که نوع سوش به خصوصی را جهت مصارف مختلف ایجاب می کند.

از سوشهای مناسب مذکور در منابع مختلف و مناسب برای مواد اولیه متنوع می توان

ساکار و مایس او ولیفورمیس و ساکار مایسس اوراریوم برای تخمیر انگور

ساکار و مایس اوواریوم برای تخمیر سیب

ساکارومایسس دیاستاکوس وساکارو مایسس کالزبرگنس برای تخمیر غلات مالت دار را نام برد.

تغذیه مخمر:

علاوه بر قند که منبع اصلی تغذیه مخمر است (منبع کربن)، مخمر جهت رشد نیاز به منبع ازت و فاکتورهای کمک به رشد از قیبل مواد معدنی  و ویتامین دار.

این مواد غالباً در مواد اولیه طبیعی نظیر انگور ، سیب و... یافت می شوند. ولی در بعضی موارد گزارش از کمبود مواد ازته در سیب داده شده است. که با افزودن مقادیر کمی املاح آمونیوم ( مانند فسفات آمونیوم ) کمبود را می توان جبران نمود

درجه حرارت میزان بازدهی الکل ، سرعت تخمیر و همچنین میزان و نسبت مواد فرعی تولید شده بر اثر تخمیر بستگی کاملی به درجه حرارت تخمیر دارد.

درجه حرارت مشخصی جهت تخمیر  وجود ندارد چرا که هر سوش درجه حرارت مختص به خود را جهت تخمیر همراه با ایجاد ترکیبات فرعی (مولد عطر وطعم ) مشخص نیاز دارد . ولی بطور کلی درجه حرارت اپتیم برای رشد مخمرهای 25-28 می باشد. و چون تخمیر با ایجاد گرما صورت می گیرد بنابراین ظروف بر تخمیر باید مجهز به دستگاه کنترل خودکار درجه حرارت باشند.

ترکیبات فرعی :

به غیر از دی اکسید کربن . اتانول برحسب نوع مخمر ودرجه حرارت تخمیر ترکیبات در مقادیر کم تولید می گردد که اهم آنها عبارتند از گلیسرول ، اسید استیک ، استالدئید ، 2و3 بوتادی ال ، اید سوک سنیک و الکهای سنگین

مرحله استیکی - شرایط لازم برای این مرحله که هوازی است عبارتند از :

انتخاب میکروارگانسیم :

 تعداد زیادی از روشهای مختلف باکتریائی قدرت تولید اسید استیک از سوبستراهای مختلف و در مقادیر مختلف را دارند.

نخستین مطالعات سیستماتیک روی این باکتریها بوسیله پاستور (1868) انجام گرفت، وی برای اولین بار نشان داد که این باکتریها به تنهائی مسئول استیفیکاسیون الکل می باشند. گرچه او آنها را به عنوان باکتری قلمداد ننمود ولی بعدها مایر (1873) کوهن هانس (1879) مطالعات بیشتری بطور جداگانه بر روی آنها انجام دادند و آنها را به سه دسته باکتویوم استی باکترویوم پاستوریانو و باکتریوم کوتز ینگیانوم تقسیم بندی نمودند.

آسائی (1935) پیشنهاد کرد که باکتریهای اسید استیک به دو قسمت یا دوگونه استوباکتروگلوکونوباکتر تقسیم بندی شوند. که دومی قدرت محدودی برای اکسیده کردن اتانول داشته و گلوکلونیک اسید  را بیش از استیک اسید تولید می کند. در سال 1954 لبف سن وجود فلاژلهای  پری تریش را روی بعضی گونه های شناخته شده است و باکتر مشاهده کرد وآنها را به دو استوباکتروا و استوموناس تقسیم بندی نمود.

پراکسیدان ، اکسیدان مزو اکسیدان و ساب اکسیدان  تقسیم نمود . و تا اندازه ای مشکل اختلاف در طبقه بندی و نام گذاری را حل نمود با توجه به مطالب فوق باکتریهای مناسب جهت تولید سرکه از مایع الکلی برحسب روش تولید سرکه (تند یا کند ) باید انتخاب شوند اما اغلب روشهای تجارتی تولید سرکه ،جهت تلقیح مایع الکلی از سرکه قوی غیر پاستوریزه با موشهای نامعلوم استفاده می کنند مسلماً شرایط را باید جهت عدم رشد موشهای نا مطلوب مناسب گردانید . در روشهای تند ،نوع روش انتخاب شده باید خصوصیت مقاومت در برابر اسید را داشته وراندمان تولید اسید استیک بالائی داشته باشد . طبیعت ماده خام : استو باکترها مانند دیگر میکروارگانیسم ها بجز منبع هیدرات کربن ( الکل) نیاز به منبع ازت دار و مواد معدنی دارند در مورد مواد معدنی نیاز استو باکترها منحصر به فسفاتها بویژه فسفاتهای منیزیم ،کلسیم و پتاسیم می باشد از نظر مواد ذرات دار معمولاً مواد البرمینوئیدی موجود در مایع الکلی حاصل از منابع طبیعی       ( انگور ، سیب و... ) نیاز باکتریها را تامین می کنند ولی در غیر این صورت استفاده از مواد ازته ضروری است.

غلظت الکل :

استوباکترها درمابعاتی که غلظت الکل آن بیش از اندازه باشد نمی تواند رشد کنند. الکل مناسب برای استوباکترها بین 9-13% می باشد.

در غیر این صورت استو باکتر ها نمی توانند الکل را تماماًبه اسید استیک اکسیده نمایند از طرفی در پایان مرحله استیکی غلظت الکل باقیمانده اهمیت دارد. زیرا در غلظتهای خیلی پائین الکل ، استوباکتر شروع به اکسید اکسیون اسید استیک co2 و آب نموده و علاوه بر کاهش اسیدتیه سرکه موجب از دست رفتن عطرو طعم و مزه سرکه می گردد این پدیده در روشهای کاملاً سریع مانند استفاده ازاستاتور موجب از بین رفتن استوباکترها می گردد اکسیژن : از آنجائیکه تبدیل به اسید استیک در اصل یک پروسس اکسید اتیو یا هید روژناسیون است نمام روشهای تولید سرکه نیاز به اکسیژن هوا جهت انجام پروسس مذکور دارند. و اساس تنوع روشهای تولید سرکه در حد زیادی به میزان اکسیژنی که در دسترس میکرو ارگانیسم قرار داده می شود .

درجه حرارت :

درجه حرارت لازم برای رشد استو  باکترها دامنه وسیعی را در بر می گیرد . (15-35) ولی درجه حرارت  32-30  اپتیم درجه حرارت این مرحله می باشد و طبیعی است به علت گرما زا بودن واکنش اکسید اسیون ظروف تبدیل باید مجهز به دستگاه کنترل کننده خودکار درجه حرارت باشد .

روشهای تولید سرکه سیب:

مایع الکلی از پروس تخمیر الکلی ، الکل حاصل از تفطیر شیرا به های قند دار مانند ملاس و یا الکل حاصل از تقطیر چوب را می توان به یکی از چند روش زیر به سرکه تبدیل نمود.

روش کند: در این روش مایع الکلی در طول دوره استیفیکاسیون حرکت نداشته و جابجا نمیگردد.

روش خود به خودی یا روش خانگی قدیمی ترین روش تولید سرکه که تا به حال در اکثر خانه ها هم از آن استفاده می شود فرآیند خود بخودی استیفیکاسیون عصاره طبیعی میوه جات می باشد. به علت اینکه مراحل تخمیر و اکسیداکسیون تحت تاثیر عوامل زیادی از قیبل کیفیت میوه ،درجه حرارت ، رعایت بهداشت محل وظروف نوع سوش مخمر و یا باکتریائی که برحسب تصادف در ظرف عصاره رشد و نمو می یابد دارد کیفیت سرکه حاصله را نمی توان پیش بینی نمود و بطور کلی روشی است غیر تجارتی

روش اورلئان یا روش فرانسوی :

در این روش جهت افزایشی میزان اکسیژن آتمسفریک قابل دسترس برای باکتریهای اسید استیک بشکه های چوبی با ظرفیت متوسط 200 لیتر را به پهلو خوابانده ویک سوراخ در هر طرف بشکه در محلی که حدود نصف بشکه را بتوان از مخلوط مایع الکلی وسرکه قوی  غیر پاستوریزه (استارتر) پر نمود ایجاد می کنند. با قرار دادن بشکه ها در مسیر جریان هوا و در محلی مناسب از نقطه نظر درجه حرارت میزان اکسیژن بیشتری در دسترس استوباکترها قرار خواهد گرفت و زمان لازم برای اتمام مرحله استیکی به مراتب نسبت به روش اولی کوتاهتر می گیرد. تمام روشهای کند که به نامهای مختلف در منابع مختلف از آنها یاد می شود اصلاح شده روش اورلئان می باشد.تمام روشهای کند که به نامهای مختلف در منابع مختلف از آنها یاد می شود اصلاح شده روش اورلئان می باشند. امروزه این روش کار برد تجارتی در سطح متوسط (تولید مزرعه ای ) دارد.

لازم به توضیح است که نحوه استفاده از این پروسس بصورت پیوسته می باشد.

روش تند:

در این روش مایع الکلی دائما در حرکت جابجائی می باشد.

روش ژنراتور :

 در سال 1732 شخصی هلندی به نام بوئر هاو پروسس سریع را که بنام روش ژنراتور موسوم گردید ابداع نمود این روش  در سال 1823 توسط آلمانی ب نام شوتز نباخ اصلاح و در تولید سرکه تجارتی در آلمان بکار گرفته شد و به همین مناسبت به روش آلمانی شهرت یافت.