نکاتی در مورد سرخکن

فرآیند سرخ کردن

سرخ كردن يكي از قديمي ترين و متداول ترین فرايند های تهيه مواد غذایی است كه از گذشته به منظور بهبود بافت ، عطر  و طعم  مواد غذايي استفاده می گردد. در این فرآیند واكنش هاي شيميایي پيچيده اي اتفاق مي افتد كه انتقال حرارت  نقش بسيار مهمي در آن داشته و به دلیل استفاده از درجه حرارت های بالا، نمي توان از هر روغني بدین منظور استفاده کرد.روغن ها و چربی ها موجب افزایش مزه ، طعم، احساس دهانی مطلوب، قابلیت پذیرش و در بسیاری از موارد بهبود ظاهر و رنگ  محصول می شوند، اما رژیم های غذایی حاوی مقادیر بالای روغن و چربی به بروز بیماری های قلبی– عروقی  منجر خواهد شد. به همین جهت میزان جذب روغن  به درون بافت ماده غذایی یکی از عوامل بسیار مهم در ایمنی محصولات سرخ شده و سلامت مصرف کننده می باشد. روغن نقش بسیار مهمی در تعیین کیفیت و پایداری  محصولات سرخ شده در طول زمان نگهداری دارد. هر چند که وجود روغن منجر به اکسیداسیون و تند شدن  محصول طی این زمان نیز می شود.

در فرآیند سرخ کردن، از چربی ها و روغن ها به عنوان یک محیط انتقال گرما استفاده می شود. تمامی روغن ها و چربی های خوراکی موادی نامحلول در آب هستند که غالباً شامل گلیسریل استرهای اسید چرب یا تری گلیسیریدها بوده و برخی مواد غیر گلیسیریدی نیز به مقادیر اندک در آنها وجود دارد. معمولاً از واژه های چربی و روغن به جای یکدیگر استفاده می شود و انتخاب واژه معمولاً براساس حالت فیزیکی ماده در دمای محیط و روال معمول می باشد. معمولاً چربی ها در دمای محیط جامد بوده و روغن ها مایع هستند. به غیر از روغن پالم یا اجزاء آن، سایر روغن های گیاهی معمول مورد استفاده برای سرخ کردن چیپس یا سیب زمینی سرخ شده، روغن های سویا، کلزا  و آفتابگردان  هستند که معمولاً به خاطر بهبود پایداری ترمو ـ اکسیداتیو، هیدروژنه می شوند. استفاده از دماهاي بالا (۱۷۰ الی ۱۹۰ درجه سلسیوس)  طي فرایند سرخ كردن و نیز واكنش هيدروليزي كه در روغن به علت حضور رطوبت به وجود مي آيد، افزايش قابل توجهی در ميزان اسیدهای چرب آزاد  بوجود می آورد.
کیفیت روغن سرخ کردنی ممکن است تحت تأثیر طبیعت خود ماده غذایی در حال سرخ شدن،روغن های افزوده شده، امولسیفایرها ، فلزات کمیاب  و  اسیدهای چرب فرار قرار گیرد.کیفیت روغن و پایداری عطر و طعم به طور قابل ملاحضه ای در پایداری عطر و طعم محصولات سرخ شده در طول مدت نگهداری مؤثر است. طی سرخ کردن، تغییرات پیچیده اي شامل تغییرات فیزیکی مانند افزایش ویسکوزیته و دانسیته، افزایش تیرگی و تمایل به ایجاد کف در روغن،کاهش نقطه دود، کاهش کشش سطحی، تغییرات شیمیایی(نظیر افزایش عدد پراکسید  ومیزان اسیدهاي چرب آزاد، افزایش جذب در طول موج ۲۳۱نانومتر ناشی از دي اِن هاي مزدوج،افزایش ترکیبات با وزن مولکولی بالا، کاهش پایداري روغن، کاهش میزان ترکیباتغیراشباعی) و تغییرات حسی(به عبارتی تغییر در پروفایل طعم و مزه) در روغن روي می دهدکه اثر مستقیمی بر کیفیت و افزایش زمان ماندگاری ماده غذایی دارند.

۳.۱. سرخ کردن عمیق

سرخ کردن عمیق یکی از قدیمی ترین روش های تهیه مواد غذایی بوده و  به صورت فرو بردن یک ماده غذایی در روغن خوراکی حرارت دیده تا بالاتر از نقطه جوش آب تعریف می شود، از این رو می توان آن را نوعی فرآیند آبگیری محسوب کرد. سرخ كردن عميق يك فرآيند پخت خشك و شامل مکانیسم انتقال گرما و جرم  و بعضی از تغییرات فیزیکی و شیمیایی است كهدر آن چربي به عنوان محيط انتقال حرارت ايفاي نقش مي كند و نيز مسئول ايجاد و انتقال موادمغذي، عطر و طعم به مواد غذايي مي باشد. مقدار روغن يكي از مهمترين ويژگي هاي كيفي محصولات سرخ شده عميق در روغن مي باشد. بافت محصولات با ميزان روغن كم، مي تواندسخت و نامطلوب باشد. به هر حال مقدار روغن بالا در صنعت، پُر هزینه بوده و منجر به توليديك محصول چرب و فاقد مزه نيز مي شود.
جذب روغن به وسيله مقدار رطوبت  ماده غذايي كنترل مي گردد. در حين سرخ كردن عميق،آب موجود در پوسته تبخير شده و به خارج از ماده غذايي انتقال مي يابد. به منظور ادامه يافتن جريان بخار، آب كافي بايد قادر به مهاجرت از ماده غذايي به پوسته باشد و پوسته بايد همچنان قابل نفوذ باقي بماند. خروج بخار مانع ورود روغن خواهد شد. دمای بالا موجب تبخیر آب می شود که از ماده غذایی و از روغن اطراف آن خارج می گردد. روغن توسط ماده غذایی جذب شده و جایگزین آب از دست رفته می گردد. این شرایط منجر به آهنگ بالای انتقال حرارت، پخت  سریع، قهوه ای شدن و ایجاد بافت و طعم می شود. میزان روغن یا چربی موجود در ابتدا و انتهای سرخ کردن عمیق نیز نقش قابل توجهی در تعیین راندمان سرخ کردن و سرخ کردن عمیق ایفا می کند. سه مكانيسم، مقدار چربي محصولات سرخ شده نهايي راتحت تأثير قرار مي دهند كه شامل روغني كه پس از مرحله سرد كردن به سطح محصول مي چسبد، روغني كه از طريق منافذ پوسته پس از برداشتن از سرخ كن توسط نيروي مكشِ حاصل وارد پوسته مي شود و در نهايت روغني كه در حين تشكيل پوسته در هنگام سرخ كردن جذب مي گردد، است.
بخش كوچكي از روغن جذب شده به علت مكانيسم آخر جذب مي شود، زيرا بخش عمده جذب روغن بعد از برداشتن محصول سرخ شده از سرخ كن صورت مي گيرد. جذب روغن درحين سرخ كردن عميق بوسیله تعدادی از عوامل نظير كيفيت روغن، دما و مدت زمان سرخ كردن، تركيب ماده غذايي(نظیر رطوبت و مواد جامد آن، تخلخل ، تيمارهاي قبل از سرخ كردن(نظير خشك كردن و آنزیم بری) ، پوشش دهي ماده غذايي و اندازه ماده غذایی تحت تأثير قرارمي گيرد. يكي از پارامترهاي مهم براي كاهش جذب روغن در مواد غذايي، كاهش رطوبت است .مواد غذايي كه در طي سرخ كردن عميق افت رطوبت بالايي داشته باشند، ميزان جذب روغن بالاتري نيز خواهند داشت. خشك كردن با استفاده از ميكروويو، تيمار با هواي داغ و پختن قبل از فرآيند سرخ كردن موجب كاهش قابل توجهی در ميزان روغن محصولات مختلف مي شود. پِدرِشي و مويانو نشان دادند كه خشك كردن مقدماتي در سطح معني دار ۵ درصد، به طور قابل توجهي ميزان جذب روغن در محصول سرخ شده نهايي را كاهش داده و بر روي خواص بافتي اثر مثبتی دارد.
تكان دادن و آبكش كردن صحيح ماده غذايي براي كاهش مقدار روغن مواد غذايي نیز  عملی بسيار مهم است. از آنجايي كه بيشترین میزان چربي بعد از برداشتن ماده غذايي از داخل روغن، جذب مي شود، بنابراين نحوه برداشتن مواد غذايي از داخل روغن توسط مصرفكنندگان نيز مي تواند نقش مهمي در تعيين مقدار جذب روغن ايفا کند. هنگام برداشتن ماده غذايي سرخ شده از داخل سرخ كن به علت كاهش دما و كندانس شدن بخار آب ايجاد شده،در داخل ماده غذايي حالت خلاء ايجاد گردیده و در نتیجه باعث مكش روغن به داخل بافت ماده غذايي مي شود. از آنجا كه غوطه وري در محلول هاي اسمزي باعث حفظ بهتر رطوبت درمحصول نهايي مي شود، بنابراين كاهش جذب روغن را به دنبال دارد.  استفاده از مواد بسته بندی مناسب حاوی نیتروژن، مانع جذب رطوبت شده و زمان نگهداری را افزایش می دهد.روغن سویا حاوی مقادیر کمی از اسیدهای چرب چند غیر اشباع و میزان بالای اسیدهای چرب اشباع است، در حالی که روغن سبوس برنج دارای اسیدهای چرب آزاد زیادی است. گزارش شده که مخلوط این دو روغن  موجب تأخیر در تندی اکسیداتیو شده و برای سرخ کردن مناسب است. ارزيابي كيفيت روغن هاي سرخ كردني بر اساس تركيبات كربونيل نیز در جای خود حائزاهميّت است، زيرا اين تركيبات غالباً در بروز طعم هاي تند و ناخوشايند شركت نموده وارزش غذايي مواد غذايي سرخ شده راكاهش مي دهند.

۴.۱. مکانیسم جذب روغن در سیب زمینی سرخ شده

برای دستیابی به محصولات کم چرب ، باید مکانیزم های مؤثر طی فرآیند سرخ کردن را به خوبی شناخت تا بتوان مهاجرت روغن به درون ساختار ماده غذایی را به حداقل رساند.  ذب روغن، لزوماً یک پدیده سطحی است که ناشی از رقابت میان تخلیه از سطح و مکش به درون پوسته متخلخل، به محض برداشتن سیب زمینی سرخ شده از روغن و آغاز خنک شدن آن می باشد. ایجاد سطح خشک، ترد و چرب، یک تغییر ساختاری عمده در طول سرخ کردن سیب زمینی است. در طول سرخ کردن، تبخیر انفجاری منجر به تشکیل منافذ بزرگ می شود. سپس این منافذ ایجاد شده بر اثر خروج آب، بویژه در لایه خارجی با روغن پُر می گردد. به همین دلیل  جذب روغن با مقدار رطوبت نهایی غذا تعیین می شود. با این حال انتظار می رود جذب روغن به نوع محصول نیز وابسته باشد. ژلاتینه شدن نشاسته، نرم شدگی غشاء میانی، دهیدراسیون و انقباض سلول ها، مسیرهایی برای مهاجرت روغن به درون فضای بین سلولی فراهم می سازد. شواهد بسیاری وجود دارد که بیان می کند در  بخش مرکزی و پخته شده ماده غذایی، روغن به سختی نفوذ می کند و ریز ساختار پوسته(میانگین اندازه منفذ، اتصال و نفوذپذیری) عامل اصلی تعیین کننده در جذب روغن می باشد.  مطالعات متعدد نشان داده اند که بیشترِ روغن محدود به منطقه سطحی سیب زمینی سرخ کرده جذب می شود. بیشترین بخش روغن به شکل قطره در اندازه های ۵ تا ۱۰۰ میکرومتر در پوسته قطعه سرخ کرده، پس از سرخ شدن و خنک شدن، حفظ می شود. در مورد سیب زمینی سرخ شده دریافتند که میزان روغن در پوسته تقریباً شش برابر مرکز است.
Bouchon  و همکاران در سال ۲۰۰۱ با استفاده از میکرواسپکتروسکوپی مادون قرمز، نشان دادند که عمق نفوذ روغن در سیب زمینی حدوداً ۳۰۰ تا ۵۰۰ میکرومتر  است که بسیار نزدیک به محل تبخیر قرار دارد. Pedreschi  و همکاران در سال ۱۹۹۹ با استفاده از میکروسکوپ اسکن کننده لیزری هم کانون نشان دادند که به نظر می رسد روغن از مسیرهایی جریان می یابد که پایین ترین مقاومت را داشته و در فضاهای بین سلولی پوسته یک ساختار موسوم به جعبه تخم مرغ در اطراف سلول های دست نخورده بدون وجود روغن در داخل تشکیل می دهند.
این موضوع بعدها توسط باچون و آگویلا(۲۰۰۱) و پدیرچی و همکاران(۲۰۰۸) تأیید شد. وقتی محصول سرخ شده درون روغن داغ فرو برده شده و بخار همچنان از آن خارج شود، روغن اندکی به غذا جذب می گردد. بیشترین میزان روغن در سطح غذای سرخ شده در طول سرخ کردن جذب شده در انتهای سرخ کردن به سطح آن می چسبد، ولی پس از سرخ کردن نسبت بالایی از روغن به درون ریز ساختار غذا نفوذ می نماید. نشان داده اند که جذب روغن و حذف آب پدیده های همزمان نیستند.  در انتهای سرخ کردن، روغن سطحی تنها بخش حداقلی(حدود ۳ درصد) روغن کلی را در چیپس سیب زمینی بدون هیچ اثر چشمگیری بر دمای سرخ کردن، نشان می دهد. روغن سطحی نفوذ یافته بخش روغن بالاتر بوده که از ۶۹ تا ۹۱ درصد روغن کلی متغیر بود. هرچه دمای سرخ کردن بالاتر باشد. درصد روغن سطحی نفوذ یافته، بر اساس مقدار روغن کلی بالاتر است.
برخی از عوامل اصلی مؤثر بر جذب روغن در محصولات سرخ شده عبارتند از: درجه تجزیه روغن سرخ کردنی، دما، فشار و زمان سرخ کردن، هندسی غذا، ترکیب شیمیایی ماده خام، پیش فرآیندها، سختی سطح و تخلخل غذا از طرف دیگر، جذب زیاد روغن در فرآورده های سیب زمینی سرخ کرده با میزان تجزیه بیشتر، مرتبط بوده است و کاهش صدای شکستگی غذای تُرد منجر به کاهش استنباط تُرد بودن محصول می شود. با این حال جذب بالاتر روغن، دریافت نمک سیب زمینی را پس از سرخ کردن به علت افزایش نیروهای چسبنده افزایش می دهد. درون سیب زمینی سرخ کرده می توان سه بخش مختلف روغن را در نتیجه مکانیسم های مختلف جذب، شناسایی کرد:
الف.  روغن ساختاری، که نشاندهنده روغن جذب شده در طول سرخ کردن است.
ب. روغن سطحی نفوذ یافته، که نشانگر روغن راه یافته به درون غذا در طول خنک شدن پس از خارج ساختن از سرخ کن است.
ج.  روغن سطحی، که روغن باقیمانده روی سطح می باشد.

بطور کلی جذب روغن را می توان با دو مکانیسم زیر توصیف کرد:

۱.۴.۱. جایگزینی آب

مکانیسم جایگزینی آب، عمدتاً مربوط به منافذ و درزهای بزرگ است که از مشخصات محصولات اصلاح شده درون خمیرآبه می باشد. تغییر در ساختار سلولی فرآورده سیب زمینی و تشکیل منافذ ناشی از تبخیر آب، امکان نفوذ روغن به درون منافذ ایجاد شده را فراهم می سازد. با تبدیل آب به بخار و خروج آن از محصول، شبکه اسفنج مانند یکنواختی به جا می ماند.
در نقطه ای معین از جریان سرخ کردن، آزاد سازی بخار از پوست خشک شده متوقف می شود. در صورتی که منافذ کاملاً بزرگ باشند، هیچ مقاومتی برای ورود روغن وجود ندارد. تحت این شرایط روغن می تواند قبل از برداشتن ماده غذایی، جذب غذا شود. این مورد در قطعات کوچک چیپس سیب زمینی رُخ می دهد که برای آن میزان حرارت دهی شدیدتر بوده و فرآیند خشک شدن زودتر تکمیل می گردد. این مکانیسم توضیح محدودی برای جذب روغن در سیب زمینی سرخ شده فراهم می سازد، زیرا جذب روغن عمدتاً در طول فاز خنک شدن رُخ می دهد.

۲.۴.۱. جذب روغن در طول فاز خنک شدن

در طول سرخ کردن، بویژه در مقادیر بالای رطوبت، رطوبت درون  ماده غذایی به بخار تبدیل می شود که از طریق موئینه ها و کانال های ساختار سلولی خارج می گردد. بخار، فشار بیش از حدی درون منافذ ایجاد می کند، از این رو روغن قادر به نفوذ به درون بافت ماده غذایی نیست. این ممانعت از خروج بخار تا چند ثانیه پس از خارج ساختن غذا از روغن ادامه می یابد، سپس دمای غذا کاهش یافته، منجر به تغلیظ بخار آب و در نتیجه کاهش فشار داخلی می شود. از آنجا که بیشتر منافذ پوسته با بخار پُر خواهند شد و فیلم تشکیل شده ناشی از روغن، سطح غذای سرخ شده را خواهد پوشاند، روغن به علت اثر خلاء به درون منافذ رانده می شود. کاهش دمای روغن موجود در سطح، موجب افزایش ویسکوزیته آن شده و خروج روغن را از سطح ماده غذایی به مراتب دشوارتر می سازد. در نتیجه، روغن با استفاده از منافذ و یا تخلخل اسفنجی ایجاد شده بوسیله تبخیر به پوسته نفوذ می کند. لازم به ذکر است که مکانیسم تغلیظ احتمالاً مهمترین فاکتور به منظور سرخ کردن در زمان کوتاه و قطعات بزرگ ماده غذایی است که مشابه سیب زمینی سرخ شده است که مقدار رطوبت نهایی حدود ۳۸ درصد بوده و در انتهای سرخ کردن ایجاد حباب هنوز رُخ می دهد.  قابل ذکر است که فرآیند جذب روغن یک فرآیند پیچیده دینامیک است و مکانیسم های فوق الذکر تنها یک تبیین نسبی بوده و نمی تواند توصیفی کامل از پدیده جذب روغن فراهم نماید.

۵.۱. تأثیر شرایط فرآیند بر جذب روغن

دما و زمان سرخ کردن از عوامل اصلی فرآیند مؤثر بر جذب روغن می باشند. جذب روغن معمولاً  با افزایش زمان سرخ کردن، افزایش می یابد که البته این روند خطی نیست. تأثیر دمای سرخ کردن بر میزان جذب روغن، متناقض است. مشاهده شده که دما در محدوده ۱۵۵ تا ۱۸۵ درجه سانتی گراد تأثیر معنی داری ندارد. اگر چه طبق مطالعات بسیاری از محققین عموماً افزایش دمای سرخ کردن منجر به کاهش جذب روغن می شود ، که احتمالاً به این علت است که با کاهش زمان سرخ کردن، پوسته بهتری تشکیل می شود که مانع از جذب روغن یا کاهش تخلخل در پوسته می گردد.  کیتا و همکاران(۲۰۰۷) طی آزمایشی دریافتند که با هر افزایشی در دمای سرخ کردن تا ۲۰ درجه سانتی گراد، میزان جذب روغن به طور متوسط تا ۳ درصد با تمامی روغن های مورد آزمایش کاهش می یابد. از طرف دیگر، پژوهشگران زیادی افزایش میزان روغن را با افزایش دمای سرخ کردن گزارش کرده اند.
علاوه بر اثر دمای سرخ کردن بر میزان روغن نهایی، دماهای سرخ کردن بالاتر، موجب افزایش مقدار اکریل آمید فرآورده های سرخ شده می گردد. بسیاری از متغیرهای محصول نظیر ترکیب غذا ، شکل محصول، نسبت سطح به وزن و تخلخل بر مقدار چربی یا روغن نهایی محصول سرخ شده اثر می گذارند. گزارش شده که بین سطح و مقدار روغن یک رابطه خطی مشخصی وجود دارد. از آنجا که جذب روغن یک پدیده سطحی است، افزایش نسبت سطح به حجم محصول، میزان جذب روغن را افزایش می دهد. بعلاوه، اگر سطح ناهموار باشد، مساحت کلی افزایش یافته و منجر به جذب روغن بیشتر می گردد. کیفیت روغن سرخ کردنی نیز بر میزان جذب روغن و در نتیجه، بر بهبود خواص حسی و تغذیه ای محصول سرخ شده مؤثر است.
واکنش های بسیاری در روغن سرخ کردنی، هنگام سرخ کردن سیب زمینی رخ می دهند که موجب تجزیه اکسیداتیو و هیدرولیتیکی  و نیز پلیمری شدن روغن می شوند. روغن تجزیه شده به علت زمان طولانی سرخ کردن، جذب روغن را افزایش می دهد.میزان بالای جذب روغن طی زمان سرخ کردن طولانی، احتمالاً مربوط به افزایش ویسکوزیته ناشی از واکنش های پلیمری شدن در روغن در حال تجزیه است، نه به خاطر تشکیل عوامل فعال سطحی. سرخ کردن تحت خلاء، امکان کاهش روغن را در سیب، سیب زمینی و هویج سرخ شده به همراه دارد. در این تکنیک، ماده غذایی تحت فشار کاهشی در سیستم بسته ای حرارت داده می شود که می تواند نقاط جوش روغن سرخ کردنی و نیز میزان رطوبت غذا را کاهش دهد. Garayo و Moreira در سال ۲۰۰۲ نشان دادند که می توان با سرخ کردن تحت خلاء چیپس سیب زمینی با ۳۰ درصد روغن کمتر نسبت به چیپس سرخ شده در سرخ کن اتمسفری تولید نمود. امروزه عمدتاً در کشورهای آسیای شرقی چیپس های میوه ای در مقیاس صنعتی در سرخ کن های تحت خلاء نوع غیرمداوم، تولید می شود. همچنین تجهیزات سرخ کن تحت خلاء از نوع پیوسته به منظور تولید انبوه سیب زمینی و میوه سرخ شده توسعه یافته است. بنابراین، سرخ کردن تحت خلاء می تواند روش مناسبی برای تولید سیب زمینی سرخ کرده با سطوح روغن و اکریل آمید پایین و با خواص حسی مطلوب باشد.