Water Processing : अन्नपदार्थांतील पाणी क्रियाकलापास प्रभावित करणारे घटक

डॉ. अमित झांबरे

Water Management : कोणताही अन्नपदार्थ हा वेगवेगळ्या अन्नघटकांद्वारे बनत असतो. या प्रत्येक अन्नघटकांचे स्वतःचे असे काही गुणधर्म आहेत. त्यांचे एकमेकांसोबतचे संबंधही व त्यामुळे तयार होणारे गुणधर्मही वेगवेगळे असू शकतात.

येथे आपण पाण्याच्या अन्न पदार्थातील क्रियाकलापाविषयी माहिती घेत आहोत. तेव्हा या अन्नघटकांचे पाण्यावरील किंवा पाण्यासोबतच्या गुणधर्माविषयी जाणून घेऊ.

-अन्नपदार्थांमध्ये असलेल्या चरबीयुक्त घटक किंवा साखरेसारख्या स्फटिकमय पदार्थांपेक्षा प्रथिने आणि स्टार्च हे जास्त पाणी शोषून घेतात.

- अन्नावर काही पूर्वप्रक्रिया केली असल्यास (उदा. अन्न गरम करणे वगैरे) त्याचा प्रथिनांवर परिणाम कमी होतो. मात्र अशा पूर्वप्रक्रियेमुळे आकार नसलेल्या स्टार्चच्या तुलनेत पाण्याला भेदणे कठीण अशा प्रकारच्या स्फटिकयुक्त स्टार्चचे प्रमाण वाढते.

म्हणजेच एखाद्या पदार्थाला उष्णता दिलेली असल्यास पूर्वी जास्त पाणी शोषू शकणारे स्टार्च आता (स्फटिकयुक्त झाल्यामुळे) तितके पाणी शोषू शकत नाहीत. स्टार्च स्फटिकामध्ये रूपांतरित झाल्यामुळे पाणी शोषणासाठी आवश्यक अशी सक्रिय जागा कमी होते. त्यात फारच कमी पाणी राहू शकते.

- अन्नपदार्थामध्ये असलेल्या साखर आणि क्षार ही एक वेगळी व कठीण समस्या आहे. कारण त्यात आकाररहित ते वेगवेगळ्या प्रकारचे स्फटिक असल्यामुळे ते वेगवेगळ्या प्रकारे वागू शकतात. अशा घटकांना सामान्य तापमानामध्येही उष्णता मिळाल्यास त्यात बऱ्यापैकी वेगाने बदल होतात.

या बदलामुळे काही प्रमाणात पाणी मुक्त होते. अशा अन्न मिश्रणात जर शर्करा (साखर) असेल, (उदा. दुधाची भुकटीमध्ये शर्करा असतात.), ते त्याद्वारे उचलले जाते. त्यामुळे असा अन्नपदार्थ चिकट होऊन त्यात गाठी किंवा छोटे गोळे तयार होतात. असा पदार्थ मग वापरण्यायोग्य राहत नाहीत.

- अनेक घटकांच्या मिश्रणातून तयार होणाऱ्या अन्नपदार्थ स्थिर असल्यास त्यातील सर्व घटकांमध्ये समतोल साधलेला आहे, असे म्हणता येते. अर्थात, ही स्थिती म्हणून समान आर्द्रता नसून, सर्वांची मिळून एकाकार झालेली अंतिम व समतोल क्रिया आहे.

अन्न घटकांची भौतिक-रासायनिक स्थिती :

विविध अन्नघटक हे अनेक अवस्थेत असू शकतात. उदा. स्फटिकासारखे घन, आकारहीन घन, जलीय द्रावण किंवा इतर घटकांशी बांधलेले इ. त्यांचा स्वभाव पाण्याबाबत वेगवेगळा असू शकतो. उदा. स्फटिकासारखे शर्करा घटक हे फारच कमी पाणी शोषून घेतात.

मात्र आकारहीन शर्करा घटक त्याच परिस्थितीत जास्त पाणी शोषून घेतात. पाण्याच्या शोषणामुळे काही हायड्रोजन बंध तुटतात आणि शर्करेच्या रेणूंच्या गतिशीलतेत वाढ होते. परिणामी, शर्करेचे स्फटिकामध्ये रूपांतर होते.

या प्रक्रियेत शर्करेतील पाण्याचे प्रमाण कमी होते. मात्र, साखर व पॉलिमरमधील परस्परक्रिया आणि त्यांची भौतिक स्थिती प्रणालीमधून पाणी वेगळे करण्यात महत्त्वाची भूमिका बजावते.‍

उदा. अन्नपदार्थाचे जिलेटिनायझेशन (जेली स्वरूप तयार) केल्यानंतर अतिशीत व कोरडे केल्यास असे अन्नपदार्थ पाण्याच्या ठरलेल्या क्रिया वर्तनामध्ये फारच किरकोळ फरक (०.९४ पर्यंत) दिसून येतो. म्हणजे अशी जेली स्थिर असते. मात्र पाण्याच्या वर्तनामध्ये ०.९५ पेक्षा अधिक बदल झाले तर जिलेटिनाइज्ड पदार्थ जास्त पाणी शोषून घेतात.

पाण्याची जलीयक्रिया प्रथिनांच्या निर्मितीवर देखील परिणाम करते. पाणी, वेळ आणि तापमान या बाबींचा परिणाम होऊन तृणधान्यातील स्टार्चची संरचना बदलू शकते.

तसेच त्याचे कार्यात्मक गुणधर्मही बदलू शकतात. जेव्हा अन्नपदार्थातील स्फटिकमय स्टार्चचे आकाररहित स्टार्चमध्ये रूपांतर होते, तेव्हा अन्नपदार्थातील स्टार्च रेणूमध्ये ध्रुवीय जागा विकसित होऊन पाण्याच्या रेणूंसह हायड्रोजन बंध तयार होतात.

अन्नपदार्थांची सच्छिद्र रचना :

उच्च जलीय क्रियाकलापांवर अन्नपदार्थांची संरचना, त्यातील छिद्रांचा आकार आणि अन्नघटकांचे वितरण देखील परिणाम करू शकते.

तापमान :

वजा २६ ते वजा १ अंश सेल्सिअस तापमानाच्या कालावधीमध्ये असणारा बाष्प दाब हा त्याच तापमानावरील शुद्ध बर्फापेक्षा १३ ते २०% कमी असतो. गोठविलेल्या जैविक पदार्थांमधील बाष्प दाब हा त्याच तापमानातील बर्फाच्या बाष्प दाबाइतका असतो.

अशा स्थितीमध्ये पदार्थामध्ये होणाऱ्या जलीयक्रिया या त्यातील विविध घटकांचे प्रमाण आणि विद्राव्य घटकांचे स्वरूप आणि त्याच्या विद्राव्य तीव्रतेवर अवलंबून राहत नाही, तर त्या केवळ तापमानावर अवलंबून असतात. समतोल स्थितीत द्वि-चरण प्रणाली (बर्फ आणि द्रावण) मध्ये घन पाण्याचा बाष्प दाब आणि तीव्र द्रावणातील बाष्प दाब हे एकसारखे असतात.

त्यामुळे अन्नपदार्थांच्या गुणधर्मांमध्ये अतिशीत (वजा) तापमानात काही बदल केल्यास त्यातील पाण्याच्या क्रियाकलापांमध्ये कोणताही बदल होत नाही. या पदार्थामध्ये प्रसार गुणधर्मांमधील बदल, काही घटक मिसळणे (ॲडिटिव्ह) किंवा दीर्घकाळ साठवणीसाठी परिरक्षकाचा (प्रिझर्व्हेटिव्ह) यांचा वापर करता येतो.

दाब :

पदार्थांवर बाह्य आणि अंतर्गत घटकांचे वेगवेगळे दाब कार्यान्वित असतात. त्यांच्या समतोलातूनच पदार्थ स्थिर राहत असतो. योग्य दाबाच्या पातळीवर अन्य दाबांचा परिणाम कमी किंवा अत्यंत नगण्य असतो. मात्र यातील कोणताही दाब कमी अधिक झाला तर पदार्थांचा आकार बदलू शकतो.

पृष्ठभाग तणाव :

द्रवरूप पदार्थांच्या बाबतीत पृष्ठभागावरील ताण कमी केल्यास त्यातील पाण्याच्या क्रियेमध्ये शक्यतो वाढ होत नाही. सहसा पृष्ठभागावरील तणावाचा पाण्याच्या क्रियाकलापांवर कोणताही लक्षणीय परिणाम दिसून येत नाही.

अन्न पदार्थाची किण्वन प्रक्रिया

अन्न प्रक्रियेमध्ये किण्वनाची प्रक्रिया ही अत्यंत महत्त्वाची बनली आहे. त्यात यीस्ट, जिवाणू किंवा त्यांच्या विविध मिश्रणाचा वापर करून पदार्थ आंबवण्याची प्रक्रिया घडवली जाते. या प्रक्रियेत मुख्यत्वे मुक्त ऑक्सिजनच्या अनुपस्थितीत अन्नातील कर्बोदकांचे अल्कोहोल, कार्बन डायऑक्साईड आणि/किंवा सेंद्रिय आम्लांमध्ये रूपांतर केले जाते.

किण्वन ही मुख्यतः चयापचयाची प्रक्रिया असून, त्यात अन्नातील शर्करेचे आम्ल, वायू आणि/किंवा अल्कोहोलमध्ये रूपांतर करते. हीच बाब यीस्ट आणि जिवाणूंच्या वापरातून घडविलेल्या किण्वनाच्या बाबतीतही आढळते. किण्वनाच्या प्रक्रियेसाठी वापरले जाणारे जिवाणू हे शरीर आणि पचनासाठी उपयुक्त जिवाणूंच्या वर्गामध्ये येतात.

‘किण्वन’ हा शब्द काही वेळा विशेषत: साखरेचे इथेनॉलमध्ये रासायनिक रूपांतर करण्यासाठीही वापरला जातो. अशाच प्रक्रियेतून वाइन, बिअर आणि सायडर या सारखी अल्कोहोल असलेली पेये तयार केली जातात.

अन्न किण्वनाचे मुख्य उद्देश

• खाद्यपदार्थांमध्ये चव, सुगंध आणि पोत यामध्ये विविधता आणून आहाराचे समृद्धीकरण करणे.

• लॅक्टिक ॲसिड, अल्कोहोल, ॲसिटिक ॲसिड आणि अल्कधर्मी किण्वन याद्वारे अन्नाचे संरक्षण करणे.

• प्रथिने, अत्यावश्यक अमिनो ॲसिड आणि जीवनसत्त्वे असलेल्या अन्नपदार्थांचे जैविक संवर्धन करणे.

• विरोधी पोषक घटकांचे उच्चाटन करणे.

• या प्रक्रियेमुळे स्वयंपाकाचा वेळ वाचतो. पर्यायाने ते शिजविण्यासाठी इंधनाची आवश्यकता कमी होते.

डॉ.अमित झांबरे, ९९२२५९४५२४, (प्राचार्य, श्रीराम कृषी अभियांत्रिकी महाविद्यालय, पानीव, ता.माळशिरस, जि.सोलापूर)