भोजन में पानी. भोजन में मुक्त एवं बंधी हुई नमी
सभी खाद्य उत्पादों में शामिल। कई खाद्य उत्पादों के कुल द्रव्यमान में इसकी मात्रा के संदर्भ में, पानी सबसे महत्वपूर्ण घटक है, और यह उनकी कई गुणात्मक विशेषताओं, विशेष रूप से बनावट और संरचना को प्रभावित करता है। उच्चतम जल सामग्री फलों और सब्जियों (72-95%), दूध (87-90%), मांस (58-74%), मछली (62-84%) के लिए विशिष्ट है। मार्जरीन, मक्खन (15.7-32.6%), स्टार्च (14-20%), अनाज, आटा, अनाज, पास्ता, सूखे फल, सब्जियां और मशरूम, नट्स (10-14%), चाय (8.5) में काफी कम पानी पाया जाता है। %). पानी की न्यूनतम मात्रा दूध पाउडर (4.0%), कैंडी कारमेल (3.6%), टेबल नमक (3.0%), खाना पकाने वाली वसा (0.3%), वनस्पति तेल और चीनी (0.1%) में पाई जाती है।
जानवरों और पौधों के ऊतकों में, पानी रासायनिक संरचना का सबसे परिवर्तनशील घटक है। उदाहरण के लिए, आलू में, आर्थिक वानस्पतिक विविधता, बढ़ते क्षेत्र, मिट्टी, जलवायु परिस्थितियों और बढ़ते मौसम के आधार पर, पानी की मात्रा 67 से 83% तक होती है।
वनस्पति और पशु कच्चे माल - चीनी, कन्फेक्शनरी, पनीर, आदि से बने उत्पादों में - पानी की मात्रा मानकों द्वारा नियंत्रित होती है।
कई खाद्य उत्पादों के लिए, पानी की मात्रा (नमी) गुणवत्ता का एक महत्वपूर्ण संकेतक है। उत्पाद के लिए स्थापित मानक के विरुद्ध पानी की मात्रा कम या अधिक होने से उसकी गुणवत्ता में गिरावट आती है। उदाहरण के लिए, मुरब्बा और जैम में नमी की कमी से उनकी बनावट और स्वाद ख़राब हो जाता है, ताजे फलों और सब्जियों में नमी की कमी से कोशिका स्फीति 5-7% तक कम हो जाती है, जिससे वे सुस्त, पिलपिले हो जाते हैं, उनकी गुणवत्ता में तेजी से गिरावट आती है और वे जल्दी खराब हो जाते हैं। .
उच्च जल सामग्री वाले खाद्य पदार्थ शेल्फ-स्थिर नहीं होते हैं, क्योंकि वे तेजी से सूक्ष्मजीव विकसित करते हैं। पानी खाद्य उत्पादों में रासायनिक, जैव रासायनिक और अन्य प्रक्रियाओं के त्वरण में योगदान देता है। कच्चा मांस और मछली बैक्टीरिया से आसानी से प्रभावित होते हैं, जबकि फल और सब्जियां फफूंदी से आसानी से प्रभावित होती हैं।
कम पानी की मात्रा वाले उत्पाद बेहतर संरक्षित होते हैं, आटा, अनाज, पास्ता, सूखे फल और सब्जियां और अन्य उत्पाद लंबे समय तक संग्रहीत होते हैं; उच्च आर्द्रता पर, ये उत्पाद भंडारण के दौरान जल्दी से फफूंदीयुक्त हो जाते हैं।
हालाँकि, समान नमी सामग्री वाले विभिन्न खाद्य उत्पादों को अक्सर अलग-अलग तरीके से संग्रहीत किया जाता है। यह पाया गया कि यह मायने रखता है कि खाद्य उत्पादों के मुख्य पदार्थों के साथ पानी का किस प्रकार का संबंध है। इन कारकों को ध्यान में रखते हुए, पिछली सदी के शुरुआती 50 के दशक में एक नई अवधारणा सामने आई - जल गतिविधि, aw द्वारा निरूपित किया गया। जल गतिविधि को किसी दिए गए उत्पाद पर जल वाष्प दबाव और उसी तापमान पर शुद्ध पानी पर जल वाष्प दबाव के अनुपात के रूप में व्यक्त किया जाता है। जल गतिविधि खाद्य उत्पादों में पानी की स्थिति को दर्शाती है और रासायनिक, भौतिक और जैविक प्रतिक्रियाओं के लिए इसकी उपलब्धता निर्धारित करती है। आमतौर पर, जितना अधिक पानी बंधी अवस्था में होगा, उसकी गतिविधि उतनी ही कम होगी। लेकिन कुछ शर्तों के तहत बंधे हुए पानी में भी एक निश्चित गतिविधि हो सकती है।
जल गतिविधि के अनुसार खाद्य उत्पादों को तीन समूहों में बांटा गया है:
1. पानी से भरपूर ताजा खाद्य उत्पाद, जिसमें इसकी गतिविधि 0.95-1.0 है। इनमें ताज़ी सब्जियाँ, फल, जूस, दूध, मांस, मछली, आदि शामिल हैं;
2. 0.90-0.95 की जल गतिविधि वाले प्रसंस्कृत खाद्य उत्पाद। इनमें ब्रेड, उबले हुए सॉसेज, हैम, पनीर, आदि शामिल हैं;
3. 0.90 तक जल गतिविधि वाले खाद्य उत्पाद। इनमें पनीर, मक्खन, स्मोक्ड सॉसेज, सूखे फल और सब्जियां, अनाज, आटा, जैम आदि शामिल हैं। इन उत्पादों में जल गतिविधि अक्सर 0.65-0.85 होती है, और नमी की मात्रा 15-30% होती है।
भंडारण के दौरान खाद्य उत्पादों की गुणवत्ता को कम करने वाली कई भौतिक-रासायनिक, जैव-रासायनिक प्रतिक्रियाओं, उनके सूक्ष्मजीवविज्ञानी खराब होने को रोकने के लिए, खाद्य उत्पादों में जल गतिविधि को कम करना एक प्रभावी उपकरण है। ऐसा करने के लिए, सुखाने, सुखाने, विभिन्न पदार्थों (नमक, चीनी, आदि) को जोड़ने, ठंड का उपयोग करें। कम जल गतिविधि सूक्ष्मजीवों के विकास और भौतिक-रासायनिक और जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं में बाधा डालती है। प्रत्येक प्रकार के सूक्ष्मजीवों के लिए जल गतिविधि की एक निचली सीमा होती है, जिसके नीचे उनका विकास रुक जाता है।
खाद्य भंडारण के दौरान होने वाली प्रक्रियाओं को प्रभावित करने के अलावा, जल गतिविधि उत्पादों की बनावट के लिए भी महत्वपूर्ण है। वांछित गुणों को खोए बिना सूखे उत्पादों में अनुमत अधिकतम जल गतिविधि 0.34-0.50 है, जो उत्पाद (पाउडर दूध, क्रैकर) पर निर्भर करता है। नरम बनावट वाले उत्पादों के लिए उच्च जल गतिविधि की आवश्यकता होती है जो भंगुर नहीं होनी चाहिए।
खाद्य उत्पाद हीड्रोस्कोपिक होते हैं . हाइग्रोस्कोपिसिटी आसपास के वातावरण से अवशोषित करने और जल वाष्प को बनाए रखने के उत्पादों के गुणों को संदर्भित करती है। हाइग्रोस्कोपिसिटी उत्पादों के भौतिक और रासायनिक गुणों, उनकी संरचना, उनमें जल-बाध्यकारी पदार्थों की उपस्थिति, साथ ही आसपास की हवा के तापमान, आर्द्रता और दबाव पर निर्भर करती है। .
खाद्य उत्पादों के भंडारण के दौरान, एक संतुलन नमी सामग्री बनाई जाती है, जिसमें पर्यावरण से उत्पादों द्वारा नमी का अवशोषण नहीं होता है, और उत्पादों से नमी पर्यावरण में नहीं जाती है। यह स्थिति तब होती है जब उत्पादों पर जल वाष्प का दबाव परिवेशी वायु और उत्पाद के समान तापमान पर आसपास के स्थान में जल वाष्प के आंशिक दबाव के बराबर होता है।
उत्पादों की संतुलन नमी सामग्री गतिशील है, क्योंकि यह बाहरी स्थितियों - आर्द्रता, वायु तापमान और दबाव, साथ ही उत्पाद के भौतिक रासायनिक गुणों के आधार पर बदलती है। जब बाहरी परिस्थितियाँ बदलती हैं, तो उत्पादों की संतुलन नमी की मात्रा बदल जाती है, और फिर खुद को एक नए स्तर पर स्थापित कर लेती है।
खाद्य भंडारण की स्थिति चुनते समय, ऐसी सापेक्ष आर्द्रता बनाने की सिफारिश की जाती है जिस पर उत्पाद सूक्ष्मजीवों द्वारा खराब न हों और सूखने, मुरझाने या बहुत अधिक नमी के कारण उनकी गुणवत्ता कम न हो। इसलिए, आटे का भंडारण करते समय, हवा की सापेक्ष आर्द्रता 70%, ताजे आलू और सेब - 90-95, हरी सब्जियां - 100% होनी चाहिए।
परिचय 2
भोजन में मुक्त एवं बंधी हुई नमी 3
जल गतिविधि। सोरशन इज़ोटेर्म्स 9
जल गतिविधि और भोजन स्थिरता 13
भोजन स्थिरता में बर्फ की भूमिका 17
खाद्य उत्पादों में नमी निर्धारित करने की विधियाँ 19
निष्कर्ष 20
सन्दर्भ 21
परिचय
पानी भोजन का एक महत्वपूर्ण घटक है। यह विभिन्न प्रकार के पौधों और पशु उत्पादों में एक सेलुलर और बाह्य कोशिकीय घटक के रूप में, एक फैलाने वाले माध्यम और विलायक के रूप में मौजूद होता है, जो उनकी स्थिरता और संरचना का निर्धारण करता है और उत्पाद की उपस्थिति, स्वाद और भंडारण स्थिरता को प्रभावित करता है। प्रोटीन, पॉलीसेकेराइड, लिपिड और नमक के साथ अपनी शारीरिक बातचीत के माध्यम से, पानी भोजन की बनावट में महत्वपूर्ण योगदान देता है।
खाद्य उत्पादों में पानी की मात्रा उनकी गुणवत्ता और शेल्फ जीवन को प्रभावित करती है। उच्च नमी सामग्री वाले खराब होने वाले उत्पाद डिब्बाबंदी के बिना लंबे समय तक संरक्षित नहीं रहते हैं। उत्पादों में निहित पानी उनमें रासायनिक, जैव रासायनिक और अन्य प्रक्रियाओं के त्वरण में योगदान देता है। कम पानी की मात्रा वाले खाद्य पदार्थ बेहतर बनाए रखते हैं।
कई प्रकार के खाद्य उत्पादों में बड़ी मात्रा में नमी होती है, जो भंडारण के दौरान उनकी स्थिरता पर प्रतिकूल प्रभाव डालती है। चूंकि पानी सीधे तौर पर हाइड्रोलाइटिक प्रक्रियाओं में शामिल होता है, इसलिए नमक या चीनी की मात्रा बढ़ाकर इसे हटाना या बांधना कई प्रतिक्रियाओं को रोकता है और सूक्ष्मजीवों के विकास को रोकता है, जिससे उत्पादों की शेल्फ लाइफ बढ़ जाती है। यह भी ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि सूखने या जमने से नमी को हटाने से रासायनिक संरचना और प्राकृतिक गुणों पर काफी प्रभाव पड़ता है।
इस कार्य का उद्देश्य खाद्य उत्पादों में पानी और बर्फ के गुणों और व्यवहार का अध्ययन करना है।
इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए, निम्नलिखित मुख्य कार्य हल किए गए हैं:
खाद्य उत्पादों में जल के संचार के विभिन्न रूपों का अध्ययन;
खाद्य उत्पादों की जल गतिविधि के उनके भौतिक-रासायनिक, रियोलॉजिकल और तकनीकी गुणों के साथ-साथ प्रसंस्करण और भंडारण के दौरान गुणात्मक परिवर्तनों के संबंध को स्पष्ट करना।
भोजन में मुक्त एवं बंधी हुई नमी
जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, भोजन में पानी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, क्योंकि यह उत्पाद की स्थिरता और संरचना को निर्धारित करता है, और मौजूद घटकों के साथ इसकी बातचीत भंडारण के दौरान उत्पाद की स्थिरता को निर्धारित करती है।
उत्पाद की कुल नमी उसमें नमी की मात्रा को इंगित करती है, लेकिन उत्पाद में रासायनिक, जैव रासायनिक और सूक्ष्मजीवविज्ञानी परिवर्तनों में इसकी भागीदारी को चिह्नित नहीं करती है। भंडारण के दौरान इसकी स्थिरता सुनिश्चित करने में मुक्त और बाध्य नमी का अनुपात महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। बंधी हुई नमी पानी से जुड़ी होती है, जो रासायनिक और भौतिक बंधनों के कारण विभिन्न घटकों - प्रोटीन, लिपिड और कार्बोहाइड्रेट से दृढ़ता से जुड़ी होती है। मुक्त नमी वह नमी है जो किसी बहुलक से बंधी नहीं होती है और जैव रासायनिक, रासायनिक और सूक्ष्मजीवविज्ञानी प्रतिक्रियाओं के लिए उपलब्ध होती है। आइए कुछ उदाहरण देखें.
अनाज में नमी की मात्रा 15-20% होने पर बाध्य पानी 10-15% होता है। उच्च आर्द्रता के साथ, मुक्त नमी दिखाई देती है, जो जैव रासायनिक प्रक्रियाओं (उदाहरण के लिए, अनाज के अंकुरण) को बढ़ाने में योगदान करती है।
फलों और सब्जियों में नमी की मात्रा 75 - 95% होती है। मूल रूप से, यह मुफ़्त पानी है, हालाँकि, लगभग 5% नमी सेलुलर कोलाइड्स द्वारा कसकर बंधी अवस्था में बरकरार रखी जाती है। इसलिए, सब्जियों और फलों को 10-12% तक सुखाना आसान होता है, लेकिन कम नमी की मात्रा तक सुखाने के लिए विशेष तरीकों के उपयोग की आवश्यकता होती है।
उत्पाद के अधिकांश पानी को -5°C पर बर्फ में बदला जा सकता है, और सभी को -50°C और उससे नीचे पर। हालाँकि, मजबूती से बंधी नमी का एक निश्चित अनुपात -60°C पर भी नहीं जमता है।
"जल बंधन" और "हाइड्रेशन" ऐसी परिभाषाएँ हैं जो पानी की अलग-अलग डिग्री की ताकत वाले हाइड्रोफिलिक पदार्थों के साथ जुड़ने की क्षमता को दर्शाती हैं। जल बंधन या जलयोजन का आकार और शक्ति गैर-जलीय घटक की प्रकृति, नमक संरचना, पीएच, तापमान जैसे कारकों पर निर्भर करती है।
कुछ मामलों में, "बाध्य जल" शब्द का उपयोग इसके अर्थ को निर्दिष्ट किए बिना किया जाता है, लेकिन इसकी कई परिभाषाएँ भी पेश की जाती हैं। उनके अनुसार, संबंधित नमी:
एक निश्चित तापमान और कम सापेक्ष आर्द्रता पर नमूने की संतुलन नमी सामग्री को दर्शाता है;
कम तापमान (-40°С और नीचे) पर जमता नहीं है;
अतिरिक्त पदार्थों के लिए विलायक के रूप में काम नहीं कर सकता;
प्रोटॉन चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रा में एक बैंड देता है;
अवसादन, चिपचिपाहट, प्रसार की दर निर्धारित करते समय मैक्रोमोलेक्यूल्स के साथ चलता है;
यह विलेय और अन्य गैर-जलीय पदार्थों के पास मौजूद होता है और इसमें ऐसे गुण होते हैं जो सिस्टम में पानी के पूरे द्रव्यमान से काफी भिन्न होते हैं।
ये संकेत बंधे हुए पानी का काफी हद तक पूर्ण गुणात्मक विवरण देते हैं। हालाँकि, किसी न किसी विशेषता द्वारा इसका मात्रात्मक मूल्यांकन हमेशा परिणामों के अभिसरण को सुनिश्चित नहीं करता है। इसलिए, अधिकांश शोधकर्ता उपरोक्त संकेतों में से केवल दो द्वारा बाध्य नमी का निर्धारण करने के इच्छुक हैं। इस परिभाषा के अनुसार, बंधी हुई नमी -यह पानी है जो विलेय और अन्य गैर-जलीय घटकों के पास मौजूद है, इसकी आणविक गतिशीलता और एक ही प्रणाली में पानी के पूरे द्रव्यमान से अलग अन्य गुण कम हो गए हैं, और -40 डिग्री सेल्सियस पर जम नहीं पाता है। ऐसी परिभाषा बंधे हुए पानी के भौतिक सार की व्याख्या करती है और इसके अपेक्षाकृत सटीक मात्रात्मक मूल्यांकन की संभावना प्रदान करती है। जो पानी -40°C पर नहीं जमता, उसे संतोषजनक परिणाम के साथ मापा जा सकता है (उदाहरण के लिए, पीएमआर विधि द्वारा या कैलोरीमेट्रिक रूप से)। इस मामले में, बाध्य नमी की वास्तविक सामग्री उत्पाद के प्रकार के आधार पर भिन्न होती है।
जटिल प्रणालियों में नमी के बंधन के कारण अलग-अलग हैं। सबसे अधिक मजबूती से जुड़ा हुआ तथाकथित है जैविक रूप से बंधा हुआ पानी।यह उच्च नमी वाले खाद्य पदार्थों में पानी के बहुत छोटे अनुपात का प्रतिनिधित्व करता है और उदाहरण के लिए, प्रोटीन के अंतराल क्षेत्रों में या रासायनिक हाइड्रेट्स के हिस्से के रूप में पाया जाता है। एक और बहुत मजबूती से बंधा हुआ पानी है पास की नमी,जो गैर-जलीय घटक के अधिकांश हाइड्रोफिलिक समूहों वाला एक मोनोलेयर है। इस तरह से आयनों और आयनिक समूहों से जुड़ा पानी आस-पास के पानी का सबसे कसकर बंधा हुआ प्रकार है। मोनोलेयर के निकट बहुपरत जल(बहुआण्विक सोखना का पानी), पास के पानी के पीछे कई परतें बनाता है। यद्यपि मल्टीलेयर आस-पास की नमी की तुलना में कम मजबूती से बंधी हुई नमी है, फिर भी यह गैर-जलीय घटक से इतनी निकटता से बंधी होती है कि इसके गुण शुद्ध पानी से काफी भिन्न होते हैं। इस प्रकार, बंधी हुई नमी में "जैविक", पास में और बहुपरत में लगभग सारा पानी शामिल होता है।
इसके अलावा, कुछ कोशिका प्रणालियों में पानी की थोड़ी मात्रा केशिकाओं में पानी की उपस्थिति के कारण गतिशीलता और वाष्प दबाव कम हो सकती है। वाष्प दबाव और जल गतिविधि (aw) में कमी तब महत्वपूर्ण हो जाती है जब केशिकाओं का व्यास 0.1 µm से कम हो। दूसरी ओर, अधिकांश खाद्य उत्पादों में 10 से 100 µm के व्यास वाली केशिकाएँ होती हैं, जो स्पष्ट रूप से महत्वपूर्ण नहीं हो सकती हैं खाद्य उत्पादों में aw की कमी को प्रभावित करें।
खाद्य उत्पादों में मैक्रोमोलेक्यूलर मैट्रिक्स द्वारा धारण किया गया पानी भी होता है। उदाहरण के लिए, पेक्टिन और स्टार्च जैल, पौधे और जानवरों के ऊतक, थोड़ी मात्रा में कार्बनिक पदार्थ के साथ, भौतिक रूप से बड़ी मात्रा में पानी धारण कर सकते हैं।
यद्यपि कोशिकाओं और मैक्रोमोलेक्युलर मैट्रिक्स में इस पानी की संरचना स्पष्ट रूप से स्थापित नहीं की गई है, लेकिन खाद्य प्रणालियों में इसका व्यवहार और भोजन की गुणवत्ता के लिए इसका महत्व स्पष्ट है। उच्च यांत्रिक बल के तहत भी यह पानी खाद्य उत्पाद से नहीं निकलता है। दूसरी ओर, तकनीकी प्रसंस्करण में यह लगभग शुद्ध पानी की तरह व्यवहार करता है। उदाहरण के लिए, सूखने पर इसे हटाया जा सकता है या जमने पर इसे बर्फ में बदला जा सकता है। इस प्रकार, मुक्त जल के रूप में इस पानी के गुण कुछ हद तक सीमित हैं, लेकिन इसके अणु तनु नमक के घोल में पानी के अणुओं की तरह व्यवहार करते हैं।
यह वह पानी है जो कोशिकाओं और जैल में पानी का मुख्य हिस्सा बनाता है, और इसकी मात्रा बदलने से खाद्य उत्पादों की गुणवत्ता पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। उदाहरण के लिए, जैल के भंडारण से अक्सर इस पानी की हानि (तथाकथित तालमेल) के कारण गुणवत्ता में कमी आती है। ऊतकों को फ्रीज में संरक्षित करने से अक्सर पिघलने की प्रक्रिया के दौरान जल धारण क्षमता में अवांछनीय कमी आ जाती है।
तालिका 1 और 2 खाद्य पदार्थों में विभिन्न प्रकार की नमी के गुणों का वर्णन करती हैं।
| गुण | मुक्त | मैक्रोमोलेक्यूलर मैट्रिक्स में पानी |
| सामान्य विवरण | पानी, जिसे उत्पाद से आसानी से हटाया जा सकता है। जल-जल-हाइड्रोजन बंधन प्रबल होते हैं। यह है कमजोर नमक के घोल में पानी के समान गुण। मुक्त प्रवाह का गुण रखता है |
पानी, जो हो सकता है उत्पाद से हटा दिया गया. पानी- जल-हाइड्रोजन बंधन प्रचलित होना। जल गुण तनु नमक के घोल में पानी के समान। मुक्त प्रवाह कठिन है |
| जेल या ऊतक मैट्रिक्स | ||
| हिमांक बिन्दू | शुद्ध जल से थोड़ा कम | |
होने की क्षमता विलायक |
बड़ा | |
| शुद्ध जल की तुलना में आणविक गतिशीलता | कुछ हद तक कम | |
वाष्पीकरण की एन्थैल्पी शुद्ध पानी की तुलना में |
महत्वपूर्ण परिवर्तन के बिना | |
|
खाद्य पदार्थों की कुल नमी की मात्रा अधिक है आर्द्रता (90% एच 2 0),% |
96% | |
इज़ोटेर्म ज़ोन |
जोन III में पानी मौजूद है ज़ोन I और II में, + पानी जोड़ा गया या हटाया गया जोन III के अंदर |
|
जैल की अनुपस्थिति में और सेलुलर संरचनाएँ यह पानी मुफ़्त है ज़ोन III की निचली सीमा फजी और पर निर्भर करता है उत्पाद और तापमान |
जैल की उपस्थिति में या कोशिका संरचनाएँ सारा पानी एक मैक्रोमोलेक्युलर मैट्रिक्स में बंधा हुआ। निचला ज़ोन III की सीमा अस्पष्ट है और उत्पाद और तापमान पर निर्भर करता है |
|
सामान्य कारण भोजन का नुक़सान उत्पादों |
अधिकांश प्रतिक्रियाओं की उच्च दर, सूक्ष्मजीवों की वृद्धि |
|
| गुण | जैविक रूप से बंधा हुआ पानी | मोनोलेयर | बहुपरत |
| सामान्य विवरण | जल गैर-जलीय घटक का एक सामान्य भाग है | जल जो जल-आयन या जल-द्विध्रुवीय संघ द्वारा गैर-जलीय घटकों के हाइड्रोफिलिक समूहों के साथ दृढ़ता से संपर्क करता है; माइक्रोकैपिलरीज़ में पानी (डी< 0,1 \एम) | पानी जो मोनोलेयर के निकट है और जो हाइड्रोफिलिक समूह/जल घटक के चारों ओर कई परतें बनाता है। जल-जल और जल-घुलनशील-हाइड्रोजन बंधन प्रबल होते हैं |
| शुद्ध जल की तुलना में हिमांक बिंदु | -40 डिग्री सेल्सियस पर जमता नहीं है | -40 डिग्री सेल्सियस पर जमता नहीं है | अधिकांश -40'C पर नहीं जमते। बाकी काफी कम तापमान पर जमते हैं |
| विलायक के रूप में कार्य करने की क्षमता | नहीं | नहीं | काफ़ी कमज़ोर |
| आणविक गतिशीलता | बहुत छोटे से | काफ़ी कम | कम |
| शुद्ध जल की तुलना में वाष्पीकरण की एन्थैल्पी | बहुत बढ़ा हुआ | महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा हुआ | कुछ हद तक बढ़ा हुआ |
सोरशन इज़ोटेर्म ज़ोन |
जैविक रूप से बंधा हुआ पानी व्यावहारिक रूप से शून्य गतिविधि दिखाता है और इस प्रकार क्षेत्र के सबसे बाएं छोर पर मौजूद होता है। | इज़ोटेर्म के ज़ोन 1 में पानी में थोड़ी मात्रा में कार्बनिक नमी होती है और शेष नमी मोनोलेयर होती है। ज़ोन I की ऊपरी सीमा स्पष्ट नहीं है और उत्पाद और तापमान के आधार पर भिन्न होती है | ज़ोन 11 में पानी में ज़ोन I में मौजूद पानी + ज़ोन II के अंदर जोड़ा या हटाया गया पानी (बहुपरत नमी) शामिल है। ज़ोन II की सीमा स्पष्ट नहीं है और उत्पाद और तापमान के आधार पर भिन्न होती है |
| खाद्य स्थिरता | स्व-ऑक्सीकरण | aw = 0.2-0.3 पर इष्टतम स्थिरता | यदि पानी की मात्रा ज़ोन II के निचले भाग से ऊपर बढ़ जाती है, तो लगभग सभी प्रतिक्रियाओं की दर बढ़ जाती है |
जल गतिविधि। सोरशन इज़ोटेर्म
यह लंबे समय से ज्ञात है कि खाद्य पदार्थों की नमी की मात्रा और उनके संरक्षण (या खराब होने) के बीच एक संबंध है (हालांकि पूर्ण से बहुत दूर)। इसलिए, खाद्य पदार्थों के शेल्फ जीवन को बढ़ाने का मुख्य तरीका हमेशा एकाग्रता या निर्जलीकरण द्वारा नमी की मात्रा को कम करना रहा है।
हालाँकि, अक्सर समान नमी वाले अलग-अलग खाद्य पदार्थ अलग-अलग तरह से खराब होते हैं। विशेष रूप से, यह पाया गया है कि यह मायने रखता है कि पानी गैर-जलीय घटकों से कितना जुड़ा हुआ है: पानी, अधिक मजबूती से बंधा हुआ है, उन प्रक्रियाओं का समर्थन करने में कम सक्षम है जो खाद्य उत्पादों को नष्ट (खराब) करते हैं, जैसे कि माइक्रोबियल विकास और हाइड्रोलाइटिक रासायनिक प्रतिक्रियाएं।
इन कारकों को ध्यान में रखते हुए, "जल गतिविधि" शब्द की शुरुआत की गई। यह शब्द निश्चित रूप से केवल नमी की मात्रा की तुलना में भोजन के खराब होने पर नमी के प्रभाव का बेहतर वर्णन करता है। स्वाभाविक रूप से, अन्य कारक भी हैं (जैसे 0 2 की सांद्रता, पीएच, पानी की गतिशीलता, विलेय का प्रकार), जो कुछ मामलों में उत्पाद के विनाश पर अधिक मजबूत प्रभाव डाल सकते हैं। हालाँकि, जल गतिविधि कई विनाशकारी प्रतिक्रियाओं की दर से अच्छी तरह से संबंधित है और इसे मापा जा सकता है और खाद्य पदार्थों में पानी की स्थिति और रासायनिक और जैव रासायनिक परिवर्तनों में इसकी भागीदारी का आकलन करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। जल गतिविधि (aw) किसी दिए गए उत्पाद के ऊपर पानी के वाष्प दबाव और उसी तापमान पर शुद्ध पानी के वाष्प दबाव का अनुपात है। यह अनुपात सामग्री के साथ नमी की बंधन ऊर्जा निर्धारित करने के लिए बुनियादी थर्मोडायनामिक सूत्र में शामिल है (रिबाइंडर समीकरण):
∆F=L=RTln=-RT-lna w
जल गतिविधि के मूल्य (तालिका 3) के अनुसार, निम्नलिखित को प्रतिष्ठित किया गया है: उच्च आर्द्रता वाले उत्पाद (एडब्ल्यू = 1.0-0.9); मध्यवर्ती नमी सामग्री वाले उत्पाद (एडब्ल्यू = 0.9-0.6); कम नमी वाले उत्पाद (ए = 0.6-0.0)।
तालिका 3 - खाद्य उत्पादों में जल गतिविधि (एडब्ल्यू)।
किसी खाद्य उत्पाद में स्थिर तापमान पर पानी की गतिविधि के साथ नमी की मात्रा (पानी का द्रव्यमान, जी एच 2 0 / जी डीएम) के बीच संबंध दिखाने वाले वक्रों को सोर्शन इज़ोटेर्म कहा जाता है। उनके द्वारा प्रदान की गई जानकारी एकाग्रता और निर्जलीकरण प्रक्रियाओं को चिह्नित करने के लिए उपयोगी है (क्योंकि पानी निकालने में आसानी या कठिनाई aw से संबंधित है) साथ ही खाद्य उत्पाद स्थिरता का मूल्यांकन करने के लिए भी उपयोगी है। अंजीर पर. 10.5 उच्च नमी सामग्री (नमी सामग्री की एक विस्तृत श्रृंखला पर) वाले उत्पादों के लिए नमी अवशोषण इज़ोटेर्म दिखाता है।
चित्र 1. उच्च नमी वाले उत्पादों के लिए नमी सोखने वाला इज़ोटेर्म
हालाँकि, बंधी हुई नमी की उपस्थिति को ध्यान में रखते हुए, खाद्य उत्पादों में कम नमी की मात्रा वाले क्षेत्र के लिए सोर्शन इज़ोटेर्म अधिक रुचि रखता है (चित्र 1)
चित्र 2. खाद्य पदार्थों में कम नमी वाले क्षेत्र के लिए नमी सोखने वाला इज़ोटेर्म।
सोरशन इज़ोटेर्म के महत्व को समझने के लिए, ज़ोन I-III पर विचार करना उपयोगी है।
जैसे-जैसे आप ज़ोन I (कम नमी सामग्री) से ज़ोन III (उच्च नमी सामग्री) की ओर बढ़ते हैं, उत्पाद में पानी के गुण बहुत भिन्न होते हैं। इज़ोटेर्म का ज़ोन I पानी से मेल खाता है, जो खाद्य पदार्थों में सबसे अधिक दृढ़ता से अवशोषित और सबसे अधिक स्थिर होता है। यह पानी ध्रुवीय जल-आयन और जल-द्विध्रुव अंतःक्रिया के कारण अवशोषित होता है। इस पानी की वाष्पीकरण एन्थैल्पी शुद्ध पानी की तुलना में बहुत अधिक है, और यह -40°C पर जमता नहीं है। यह विलायक होने में असमर्थ है, और ठोस के प्लास्टिक गुणों को प्रभावित करने के लिए महत्वपूर्ण मात्रा में मौजूद नहीं है; वह बस इसका एक हिस्सा है।
जोन I का उच्च नमी वाला सिरा (जोन I और II की सीमा) नमी की एक मोनोलेयर से मेल खाता है। सामान्य तौर पर, ज़ोन I-उच्च नमी वाले खाद्य उत्पाद में कुल नमी के एक अत्यंत छोटे अंश से मेल खाता है।
ज़ोन II में पानी में ज़ोन I का पानी और ज़ोन II में संलग्न पानी प्राप्त करने के लिए जोड़ा गया पानी (पुनरुत्थान) शामिल है। यह नमी एक बहुपरत बनाती है और जल-जल-हाइड्रोजन बंधों के माध्यम से पड़ोसी अणुओं के साथ संपर्क करती है। बहुपरत जल के लिए वाष्पीकरण की एन्थैल्पी शुद्ध जल की तुलना में कुछ अधिक होती है। इनमें से अधिकांश पानी -40°C पर जमता नहीं है, जैसा कि जोन I और II की सीमा के अनुरूप नमी की मात्रा वाले खाद्य उत्पाद में मिलाया गया पानी जमता है। यह पानी विघटन प्रक्रिया में शामिल होता है, प्लास्टिसाइजिंग एजेंट के रूप में कार्य करता है और ठोस मैट्रिक्स की सूजन में योगदान देता है। ज़ोन II और I में पानी आम तौर पर उच्च नमी वाले खाद्य पदार्थों में कुल नमी का 5% से कम बनाता है।
इज़ोटेर्म के ज़ोन III में पानी में वह पानी शामिल है जो ज़ोन I और II में था और ज़ोन III में जोड़ा गया था। किसी खाद्य उत्पाद में, यह पानी सबसे कम बंधा हुआ और सबसे अधिक गतिशील होता है। जैल या सेल सिस्टम में, यह शारीरिक रूप से बंधा होता है, जिससे इसका स्थूल प्रवाह मुश्किल होता है। अन्य सभी मामलों में, इस पानी में पतले खारे घोल में पानी के समान गुण होते हैं। ज़ोन III बनाने के लिए जोड़े गए (या हटाए गए) पानी में वाष्पीकरण की एन्थैल्पी लगभग शुद्ध पानी के समान होती है, यह जम जाता है और एक विलायक है, जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं और माइक्रोबियल विकास के लिए महत्वपूर्ण है। विशिष्ट जोन III नमी (चाहे मुक्त हो या मैक्रोमोलेक्यूलर मैट्रिक्स में बरकरार) उच्च नमी सामग्री में सभी नमी का 95% से अधिक है। नमी की स्थिति, जैसा कि नीचे दिखाया जाएगा, भोजन की स्थिरता के लिए महत्वपूर्ण है।
निष्कर्ष में, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि सूखे नमूने में पानी (पुनरुत्थान) जोड़ने से प्राप्त सोर्शन आइसोथर्म पूरी तरह से डिसोरेशन द्वारा प्राप्त आइसोथर्म से मेल नहीं खाता है। इस घटना को हिस्टैरिसीस कहा जाता है। कई खाद्य उत्पादों के लिए नमी सोखने वाले इज़ोटेर्म में हिस्टैरिसीस होता है। हिस्टैरिसीस की मात्रा, वक्रों का ढलान, हिस्टैरिसीस लूप के आरंभ और अंत बिंदु खाद्य उत्पाद की प्रकृति, तापमान, विशोषण दर और विशोषण के दौरान निकाले गए पानी के स्तर जैसे कारकों के आधार पर काफी भिन्न हो सकते हैं।
एक नियम के रूप में, उत्पादों की हाइज्रोस्कोपिसिटी का अध्ययन करते समय अवशोषण (पुनर्जनन) इज़ोटेर्म की आवश्यकता होती है, और सुखाने की प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए अवशोषण उपयोगी होता है।
जल गतिविधि और भोजन स्थिरता
उपरोक्त को ध्यान में रखते हुए, यह स्पष्ट है कि खाद्य स्थिरता और जल गतिविधि का गहरा संबंध है।
कम नमी वाले खाद्य पदार्थों में, वसा ऑक्सीकरण, गैर-एंजाइमी भूरापन, पानी में घुलनशील पदार्थों (विटामिन) की हानि, एंजाइमों के कारण क्षति हो सकती है। यहां सूक्ष्मजीवों की गतिविधि दबा दी जाती है। मध्यवर्ती नमी वाले उत्पादों में, विभिन्न प्रक्रियाएं हो सकती हैं, जिनमें सूक्ष्मजीव शामिल हैं। उच्च आर्द्रता पर होने वाली प्रक्रियाओं में सूक्ष्मजीव निर्णायक भूमिका निभाते हैं।
लिपिड ऑक्सीकरण कम तापमान पर शुरू होता है। जैसे-जैसे यह बढ़ता है, ऑक्सीकरण दर इज़ोटेर्म पर ज़ोन I और II की सीमा तक लगभग कम हो जाती है, और फिर ज़ोन II और III की सीमा तक फिर से बढ़ जाती है। aw में और वृद्धि से ऑक्सीकरण की दर फिर से कम हो जाती है। इन परिवर्तनों को इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि जब सूखे पदार्थ में पानी मिलाया जाता है, तो सबसे पहले ऑक्सीजन के साथ टकराव होता है। यह पानी (ज़ोन I) हाइड्रोपरॉक्साइड को बांधता है, उनके टूटने वाले उत्पादों से टकराता है और इस प्रकार ऑक्सीकरण को रोकता है। इसके अलावा, जोड़ा गया पानी धातु आयनों को हाइड्रेट करता है जो ऑक्सीकरण को उत्प्रेरित करते हैं, जिससे उनकी प्रभावशीलता कम हो जाती है।
देखी गई अधिकतम अंधकार को प्रसार प्रक्रिया में संतुलन की शुरुआत से समझाया जा सकता है, जिसे चिपचिपाहट, विघटन की डिग्री और बड़े पैमाने पर स्थानांतरण द्वारा नियंत्रित किया जाता है। कम जल गतिविधि पर, अभिकारकों का धीमा प्रसार प्रतिक्रिया दर को धीमा कर देता है। जैसे-जैसे नमी की मात्रा बढ़ती है, मुक्त प्रसार प्रतिक्रिया को गति देता है, जब तक कि नमी सीमा के शीर्ष पर, अभिकारकों का विघटन इसे फिर से धीमा नहीं कर देता। इसी प्रकार, पानी की उच्च सांद्रता उन प्रतिवर्ती चरणों में प्रतिक्रिया के पाठ्यक्रम को धीमा कर देती है जो पानी का उत्पादन करते हैं।
एंजाइमैटिक प्रतिक्रियाएं मोनोलेयर की नमी सामग्री की तुलना में अधिक नमी सामग्री पर आगे बढ़ सकती हैं, यानी। जब मुफ़्त पानी हो. सब्सट्रेट के स्थानांतरण के लिए यह आवश्यक है। इसे देखते हुए, यह समझना आसान है कि एंजाइमी प्रतिक्रियाओं की दर aw पर क्यों निर्भर करती है।
मोनोलेयर की नमी की मात्रा के अनुरूप डब्ल्यू पर, सब्सट्रेट को परिवहन करने के लिए कोई मुफ्त पानी नहीं है। इसके अलावा, कई एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाओं में, पानी ही एक सब्सट्रेट की भूमिका निभाता है।
अधिकांश बैक्टीरिया के लिए, सीमा मान aw = 0.9 है, लेकिन, उदाहरण के लिए, सेंट ऑरियसा w = 0.86 के लिए। यह स्ट्रेन एंट्रोटॉक्सिन ए, बी, सी, डी, ई की एक श्रृंखला का उत्पादन करता है। अधिकांश खाद्य विषाक्तता विषाक्त पदार्थों ए और डी से संबंधित है। यीस्ट और मोल्ड कम जल गतिविधि मूल्यों पर बढ़ सकते हैं।
खाद्य भंडारण के दौरान, जल गतिविधि सूक्ष्मजीवों की व्यवहार्यता को प्रभावित करती है। इसलिए, उत्पाद में पानी की गतिविधि इसकी सूक्ष्मजीवविज्ञानी क्षति को रोकने के लिए महत्वपूर्ण है।
मूल रूप से, मध्यवर्ती नमी वाले उत्पादों का खराब होना यीस्ट और फफूंद के कारण होता है, बैक्टीरिया के कारण कम। यीस्ट सिरप, कन्फेक्शनरी, जैम, सूखे फल को खराब कर देता है; साँचा - मांस, जैम, केक, बिस्कुट, सूखे मेवे (तालिका 4)।
तालिका 4 - खाद्य पदार्थों में जल गतिविधि और सूक्ष्मजीव वृद्धि
| क्षेत्र डब्ल्यू | सूक्ष्मजीव जो इस क्षेत्र की तुलना में aw के कम मूल्य पर बाधित होते हैं | क्षेत्र के लिए विशिष्ट खाद्य पदार्थ aw |
| 1,00-0,95 | स्यूडोमोनस; एस्चेरिचिया; | फल, सब्जियाँ, मांस, मछली, |
| प्रोटियस; शिगेला, क्लेबसिएला; | दूध, घर का बना सॉसेज और ब्रेड, | |
| बेसिलस; क्लॉस्ट्रिडियम परफिंगेंस; | चीनी युक्त खाद्य पदार्थ | |
| कुछ ख़मीर | (-40%) और सोडियम क्लोराइड (~7%) | |
| 0,95-0,91 | साल्मोनेला, विब्रियोपराहैमोलिटिकस, सीबोटुलिनम, सेराटिया लैक्टोबैसिलस, पेडियोकोकस, कुछ कवक, यीस्ट (रोडोटोरुला, पिचिया) | कुछ चीज, डिब्बाबंद हैम, कुछ फलों का रस, चीनी युक्त खाद्य पदार्थ (~55%), सोडियम क्लोराइड (~12%) |
| 0,91-0,87 | कई यीस्ट (कैंडिडा; टोरुलोप्सिस, हैनसेनुला) माइक्रोकॉकस | किण्वित सलामी प्रकार के सॉसेज, सूखी चीज, मार्जरीन, ढीले बिस्कुट, चीनी युक्त खाद्य पदार्थ (65%), सोडियम क्लोराइड (15%)। |
| 0,87-0,80 | कई कवक (माइकोटॉक्सिजेनिक पेनिसिलियम)। | अधिकांश फलों का रस, मीठा गाढ़ा दूध, चॉकलेट, सिरप, आटा, चावल, 15-17% नमी वाले व्हीप्ड उत्पाद, फलों के केक, हैम |
| पेनिसिलिया); Staphylococcus | ||
| ऑरियस; बहुमत | ||
| सैक्रोमाइसेस; डेबेरियोमाइसेस | ||
| 0,80-0,75 | अधिकांश हेलोफिलिक बैक्टीरिया, माइकोटॉक्सिजेनिक एस्परगिलस | जैम, मुरब्बा, जमे हुए फल |
| 0,75-0,65 | साँचे (कवक) की जेरोफिलिक प्रजातियाँ (एएसपी. शेवेलिएरी; एस्प. कैनिडस; वाल्लेमियासेबी) सैक्रोमाइसेसबिस्पोरस | गुड़, सूखे मेवे, मेवे |
| 0,65-0,60 | ऑस्मोफिलिक यीस्ट (सैक्रोमाइसेस रौक्सी); कुछ साँचे (एएसपी. इचिनुलैटस, मोनास्कसबिस्पोरस) | सूखे मेवे जिनमें 15-20% नमी, कारमेल, शहद |
| कोई सूक्ष्मजीव नहीं | 12% नमी वाला आटा, 10% नमी वाला मसाला | |
| 0,5 | ||
| 0,4 | कोई सूक्ष्मजीव नहीं | अंडे का पाउडर -5% नमी के साथ |
| 0,3 | कोई सूक्ष्मजीव नहीं | बिस्कुट, पटाखे, नमी वाले पटाखे -3-5% |
| 0,2 | कोई सूक्ष्मजीव नहीं | -2-3% नमी सामग्री वाला दूध पाउडर, ~5% नमी सामग्री वाली सूखी सब्जियां, -5% नमी सामग्री वाले अनाज के टुकड़े, पटाखे |
भंडारण के दौरान खाद्य उत्पादों की गुणवत्ता को कम करने वाली सूक्ष्मजीवविज्ञानी क्षति और कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं को रोकने का एक प्रभावी तरीका खाद्य उत्पादों में पानी की गतिविधि को कम करना है। पानी की गतिविधि को कम करने के लिए सुखाने, सुखाने, विभिन्न पदार्थों (चीनी, नमक, आदि) को जोड़ने, जमने जैसी तकनीकी विधियों का उपयोग किया जाता है। उत्पाद में पानी की एक या दूसरी गतिविधि को प्राप्त करने के लिए, ऐसी तकनीकी विधियों को लागू करना संभव है:
सोखना - उत्पाद को सुखाया जाता है और फिर एक निश्चित नमी स्तर तक सिक्त किया जाता है;
परासरण द्वारा सुखाना - खाद्य उत्पादों को ऐसे घोल में डुबोया जाता है जिनकी जल गतिविधि खाद्य उत्पादों की जल गतिविधि से कम होती है।
इसके लिए अक्सर चीनी के घोल या नमक का इस्तेमाल किया जाता है। इस मामले में, दो प्रतिधाराएँ हैं: विलेय घोल से उत्पाद में फैलता है, और पानी उत्पाद से घोल में फैलता है। दुर्भाग्य से, इन प्रक्रियाओं की प्रकृति जटिल है, और साहित्य में इस मुद्दे पर पर्याप्त डेटा नहीं है।
वांछित जल गतिविधि को प्राप्त करने के लिए, उपरोक्त विधियों में से किसी एक द्वारा उपचारित उत्पाद में विभिन्न अवयवों को मिलाया जाता है और संतुलन की स्थिति में आने दिया जाता है, क्योंकि। अकेले सुखाने की प्रक्रिया अक्सर वांछित स्थिरता प्राप्त करने में विफल रहती है। ह्यूमिडिफ़ायर उत्पाद की नमी बढ़ा सकते हैं लेकिन नमी कम कर सकते हैं। संभावित खाद्य पदार्थ स्टार्च, लैक्टिक एसिड, शर्करा, ग्लिसरीन आदि हैं।
खाद्य स्थिरता में बर्फ की भूमिका
कई खाद्य पदार्थों को संरक्षित (संरक्षित) करने का सबसे आम तरीका फ्रीजिंग है। वांछित प्रभाव बर्फ के निर्माण की तुलना में कम तापमान के संपर्क में आने से काफी हद तक प्राप्त होता है। खाद्य कोशिका संरचनाओं और जैल में बर्फ के निर्माण के दो महत्वपूर्ण परिणाम होते हैं:
ए) गैर-जलीय घटक गैर-ठंड चरण में केंद्रित होते हैं (गैर-ठंड चरण सभी भंडारण तापमानों पर खाद्य उत्पादों में मौजूद होता है);
ख) बर्फ में परिवर्तित होने वाले सभी पानी की मात्रा में 9% की वृद्धि होती है।
जमने के दौरान, पानी विभिन्न, बल्कि उच्च, शुद्धता की डिग्री वाले बर्फ के क्रिस्टल में बदल जाता है। इसलिए सभी गैर-जलीय घटक कम मात्रा में बिना जमे पानी में केंद्रित होते हैं। इस प्रभाव के कारण, अनफ्रोज़ेन चरण पीएच, अनुमापनीय अम्लता, आयनिक शक्ति, चिपचिपाहट, हिमांक बिंदु, सतह तनाव, रेडॉक्स क्षमता जैसे गुणों में महत्वपूर्ण रूप से परिवर्तन करता है। पानी की संरचना और जल-घुलनशील अंतःक्रिया भी काफी हद तक बदल सकती है।
ये परिवर्तन प्रतिक्रिया दर बढ़ा सकते हैं। इस प्रकार, जमने से प्रतिक्रियाओं की दर पर दो विपरीत प्रभाव पड़ते हैं: कम तापमान से यह कम हो जाएगा, और बिना जमे पानी में घटकों की सांद्रता कभी-कभी इसे बढ़ा देगी। इस प्रकार, कई अध्ययनों से ठंड पर विभिन्न प्रतिक्रियाओं में होने वाली गैर-एंजाइमी ब्राउनिंग प्रतिक्रियाओं की दर में वृद्धि देखी गई है।
जमे हुए खाद्य पदार्थों में विभिन्न प्रतिक्रियाओं की दर में वृद्धि की संभावना के कारक को उनके भंडारण के दौरान ध्यान में रखा जाना चाहिए, क्योंकि यह कारक उत्पादों की गुणवत्ता को प्रभावित करेगा।
कई अध्ययनों से पता चला है कि जब खाद्य उत्पादों को पर्याप्त कम तापमान (-18 डिग्री सेल्सियस) पर संग्रहित किया जाता है तो प्रतिक्रिया दर में उल्लेखनीय कमी (2 गुना से अधिक) होती है।
पानी के हिमांक (0°C) के काफी करीब नकारात्मक तापमान पर, अघुलनशील प्रोटीन के अनुपात में वृद्धि होती है। -18°C के तापमान पर, प्रोटीन अघुलनशीलता काफी कम हो जाती है, और इससे खाद्य भंडारण के लिए अनुकूलतम स्थितियाँ बनती हैं।
खाद्य उत्पादों में नमी निर्धारित करने की विधियाँ
कुल नमी की मात्रा का निर्धारण
स्थिर वजन तक सुखाना। नमी की मात्रा की गणना 100-105 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर ओवन में सुखाने से पहले और बाद में नमूने के द्रव्यमान में अंतर से की जाती है। यह नमी निर्धारित करने की मानक विधि है वीखाद्य उत्पादों का तकनीकी-रासायनिक नियंत्रण। चूँकि यह विधि नमूने को स्थिर वजन तक सुखाने पर आधारित है, इसलिए इस विधि के विश्लेषण के लिए बहुत समय की आवश्यकता होती है।
संशोधित कार्ल फिशर विधि के अनुसार अनुमापन। यह विधि आयोडीन और सल्फर डाइऑक्साइड से युक्त ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रिया के उपयोग पर आधारित है, जो पानी की उपस्थिति में होती है। विशेष रूप से चयनित कार्बनिक अभिकर्मकों का उपयोग खाद्य उत्पाद से पानी की पूर्ण निकासी को प्राप्त करना संभव बनाता है, और कार्बनिक आधार के रूप में इमिडाज़ोल का उपयोग लगभग पूर्ण प्रतिक्रिया में योगदान देता है। उत्पाद की नमी की मात्रा की गणना अनुमापन के लिए प्रयुक्त आयोडीन की मात्रा से की जाती है। इस विधि को परिणामों की उच्च सटीकता और स्थिरता (बहुत कम नमी सामग्री सहित) और तेज़ विश्लेषण की विशेषता है।
मुक्त और बाध्य नमी का निर्धारण
विभेदक स्कैनिंग कैलोरीमेट्री। यदि नमूने को 0°C से नीचे के तापमान पर ठंडा किया जाता है, तो मुक्त नमी जम जाएगी, बंधी हुई नमी नहीं। जब जमे हुए नमूने को कैलोरीमीटर में गर्म किया जाता है, तो बर्फ पिघलने पर खपत होने वाली गर्मी को मापा जा सकता है। गैर-ठंड पानी को सामान्य और जमने वाले पानी के बीच अंतर के रूप में परिभाषित किया गया है।
थर्मोग्रैविमेट्रिक विधि। यह विधि सुखाने की दर के निर्धारण पर आधारित है। नियंत्रित परिस्थितियों में, निरंतर सुखाने की दर वाले क्षेत्र और उस क्षेत्र के बीच की सीमा जहां यह दर घटती है, बंधी हुई नमी की विशेषता है।
ढांकता हुआ माप। विधि इस तथ्य पर आधारित है कि 0°C पर पानी और बर्फ के ढांकता हुआ स्थिरांक लगभग बराबर होते हैं। लेकिन यदि नमी का कुछ हिस्सा बंधा हुआ है, तो इसके ढांकता हुआ गुण थोक पानी और बर्फ के ढांकता हुआ गुणों से बहुत अलग होने चाहिए।
ऊष्मा क्षमता माप। पानी की ऊष्मा क्षमता बर्फ की ऊष्मा क्षमता से अधिक होती है, क्योंकि जैसे ही पानी का तापमान बढ़ता है, हाइड्रोजन बंधन टूट जाते हैं। इस गुण का उपयोग पानी के अणुओं की गतिशीलता का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। पॉलिमर में इसकी सामग्री के आधार पर पानी की ताप क्षमता का मूल्य बाध्य पानी की मात्रा के बारे में जानकारी प्रदान करता है। यदि पानी विशेष रूप से कम सांद्रता पर बंधा हुआ है, तो ताप क्षमता में इसका योगदान छोटा है। उच्च आर्द्रता मूल्यों की सीमा में, यह मुख्य रूप से मुक्त नमी द्वारा निर्धारित किया जाता है, जिसका ताप क्षमता में योगदान बर्फ की तुलना में लगभग 2 गुना अधिक है।
एनएमआर। इस विधि में एक निश्चित मैट्रिक्स में पानी की गतिशीलता का अध्ययन करना शामिल है। मुक्त और बाध्य नमी की उपस्थिति में, एनएमआर स्पेक्ट्रम में थोक पानी के लिए एक के बजाय दो लाइनें प्राप्त की जाती हैं।
निष्कर्ष
खाद्य पदार्थों में पानी की मात्रा निर्दिष्ट होनी चाहिए। पानी की मात्रा कम या ज्यादा करने से उत्पाद की गुणवत्ता प्रभावित होती है। तो, गाजर, जड़ी-बूटियों, फलों और ब्रेड की प्रस्तुति, स्वाद और रंग आर्द्रता में कमी के साथ बिगड़ते हैं, और अनाज, चीनी और पास्ता - इसकी वृद्धि के साथ। कई उत्पाद जल वाष्प को अवशोषित करने में सक्षम हैं, यानी, वे हीड्रोस्कोपिक (चीनी, नमक, सूखे फल, पटाखे) हैं। चूंकि नमी खाद्य उत्पादों के पोषण मूल्य, साथ ही भंडारण के नियमों और शर्तों को प्रभावित करती है, इसलिए यह उनकी गुणवत्ता का आकलन करने में एक महत्वपूर्ण संकेतक है।
परिवहन और भंडारण के दौरान खाद्य पदार्थों में पानी की मात्रा स्थिर नहीं रहती है। उत्पादों की विशेषताओं के साथ-साथ पर्यावरणीय परिस्थितियों के आधार पर, वे नमी खो देते हैं या नम हो जाते हैं। बहुत सारे फ्रुक्टोज (शहद, कारमेल) वाले उत्पाद, साथ ही सूखे फल और सब्जियां, चाय, नमक में उच्च हाइज्रोस्कोपिसिटी (नमी को अवशोषित करने की क्षमता) होती है। इन उत्पादों को 65-70% से अधिक की सापेक्ष आर्द्रता पर संग्रहित किया जाता है
प्रतिदिन उपभोग किए जाने वाले उत्पादों की गुणवत्ता और सुरक्षा का निर्धारण करने में जल गतिविधि सबसे महत्वपूर्ण मापदंडों में से एक है। जल गतिविधि खाद्य पदार्थों की शेल्फ लाइफ, सुरक्षा, संरचना और गंध को प्रभावित करती है। यह फार्मास्यूटिकल्स और सौंदर्य प्रसाधनों की स्थिरता के लिए भी महत्वपूर्ण है। चूँकि जल गतिविधि बहुत महत्वपूर्ण है, इसलिए इसे सटीक और शीघ्रता से मापा जाना चाहिए।
कई उत्पादों में पानी की मात्रा, एक नियम के रूप में, इसकी सामग्री की ऊपरी सीमा को इंगित करने वाले मानकों द्वारा मानकीकृत की जाती है, क्योंकि न केवल गुणवत्ता और गुणवत्ता बनाए रखना, बल्कि उत्पादों का पोषण मूल्य भी इस पर निर्भर करता है।
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शरीर पर पानी का प्रभाव इतना अधिक होता है कि इसे कम करके आंकना मुश्किल है। तरल पदार्थ के बिना, चयापचय प्रक्रियाओं का उल्लंघन शुरू हो जाता है, सभी अंगों और प्रणालियों के काम में खराबी आ जाती है। तो शरीर के लिए पानी का वास्तव में क्या लाभ है और इसका संतुलन किस स्तर पर बनाए रखा जाना चाहिए?
शरीर में पानी की मात्रा और इसके फायदे
"पानी दुनिया का सबसे नरम और कमजोर प्राणी है, लेकिन कठोर और मजबूत पर काबू पाने में यह अजेय है, और दुनिया में इसका कोई समान नहीं है" (चौथी-तीसरी शताब्दी ईसा पूर्व का चीनी ग्रंथ "ताओ डी जिंग")। समस्त जीवन का आधार जल है। जल के अभाव में जीवन रुक जाता है, लेकिन जैसे ही यह अल्प मात्रा में भी उपलब्ध हो जाता है, प्रकृति में जीवन फिर से जन्म लेता है। मानव शरीर में, पानी की पर्याप्त मात्रा सभी प्रणालियों और उनके कार्यों के निर्माण, उपचार और बहाली में भी योगदान देती है।
मानव शरीर पर पानी के प्रभाव को कम करके आंकना कठिन है। पानी उपयोगी पदार्थों को अपने अंदर घोलने और उन्हें विभिन्न अंगों और प्रणालियों तक पहुंचाने के लिए आवश्यक है।
पीने के लिए इच्छित पानी में विभिन्न हानिकारक रासायनिक अशुद्धियाँ नहीं होनी चाहिए। शुद्ध पानी शरीर द्वारा पूरी तरह से अवशोषित होता है - रासायनिक प्रक्रियाएं कई गुना तेज होती हैं, यह चयापचय में सुधार करती है, पुनर्योजी प्रक्रियाओं को तेज करती है और हृदय प्रणाली को उत्तेजित करती है। पानी शरीर को किस प्रकार प्रभावित करता है यह व्यक्ति के स्वास्थ्य की स्थिति और उम्र पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, निर्जलीकरण से द्रव अवशोषण की प्रक्रिया में कमी आती है (एक वयस्क के लिए निर्जलीकरण का महत्वपूर्ण संकेतक शरीर में तरल पदार्थ की कुल मात्रा का 1/3 है, बच्चों के लिए - 1/5 तक)। उम्र से संबंधित परिवर्तन भी पानी के गहराई में प्रवेश को रोकते हैं। यह वृद्ध लोगों की त्वचा पर विशेष रूप से ध्यान देने योग्य है, जो निर्जलीकरण के परिणामस्वरूप, टोन से वंचित हो जाती है, झुर्रीदार और पिलपिला हो जाती है। शरीर में पानी का प्रतिशत न केवल उम्र, स्वास्थ्य, लिंग, निवास स्थान से बल्कि शरीर की संरचना से भी जुड़ा है। वैज्ञानिक अध्ययनों से पता चला है कि एक वयस्क पुरुष के शरीर में पानी की मात्रा औसतन 60% और महिला - 65% होती है। नवजात शिशु के शरीर में कितना पानी है, इसके बारे में बोलते हुए अक्सर 80% का आंकड़ा कहा जाता है।
मानव शरीर को प्रतिदिन कम से कम 2.5 लीटर शुद्ध पानी की आवश्यकता होती है, अन्यथा इसमें विषाक्त पदार्थों की उच्च सांद्रता बन जाती है। सामान्य परिस्थितियों में, एक वयस्क के लिए पानी की आवश्यकता शरीर के वजन का 40 ग्राम/किलोग्राम है, एक शिशु के लिए - 120-150 ग्राम/किग्रा। एक वयस्क मानव शरीर के लिए मध्यम और सामान्य तापमान पर दैनिक पानी की आवश्यकता 1750-2200 मिलीलीटर है, हालांकि, पानी और पेय के रूप में - केवल 800-1000 मिलीलीटर।
यह जानते हुए कि पानी मानव शरीर को किस प्रकार प्रभावित करता है, निर्जलीकरण की अनुमति नहीं दी जानी चाहिए। पानी की कमी से चयापचय संबंधी विकार हो जाते हैं, जो अक्सर अतिरिक्त वजन का कारण बन जाता है। दूसरी ओर, अधिक वजन वाले लोगों में सामान्य शरीर के वजन या शारीरिक कमजोरी वाले लोगों की तुलना में बहुत अधिक नमी होती है।
किन खाद्य पदार्थों में पानी होता है
न केवल शुद्ध पानी, बल्कि चाय, कॉफी, सूप और अन्य पानी युक्त खाद्य पदार्थों का भी सेवन करना आवश्यक है।
मुख्य उत्पाद जिनमें पानी होता है वे हैं खीरे, तरबूज, खट्टे फल, सफेद गोभी, ब्रोकोली, स्ट्रॉबेरी, टमाटर, डंठल वाली अजवाइन, मूली, हेड लेट्यूस, अन्य फल और सब्जियां, सभी फल और जामुन। पानी दूध, मछली और मांस जैसे खाद्य पदार्थों में भी पाया जाता है।
शरीर को पानी की आवश्यकता क्यों है, बच्चों को प्राथमिक विद्यालय में प्रकृति अध्ययन पाठ में बताया जाता है। शरीर में पर्याप्त मात्रा में पानी के बिना सभी जीवन प्रक्रियाएं, साथ ही चयापचय उत्पादों का उत्सर्जन असंभव है। पानी विषाक्त पदार्थों और विषाक्त पदार्थों को साफ करता है, भोजन को ऊर्जा में बदलने में मदद करता है, आंतरिक अंगों को क्षति से बचाता है, त्वचा और श्लेष्मा झिल्ली को मॉइस्चराइज़ करता है और शरीर के तापमान को स्थिर बनाए रखता है। जल अपनी प्रकृति से एक अद्वितीय विलायक माना जाता है। दुनिया में ऐसा कोई पदार्थ नहीं है जो पानी का प्रतिकार कर सके। पानी में घुला हुआ पदार्थ पानी के अणुओं के बीच की जगह घेर लेता है, मानो समग्र संरचना में एकीकृत हो रहा हो। लेकिन, इस तथ्य के बावजूद कि विलेय पदार्थ पानी के इतने संपर्क में है, उसके लिए पानी केवल एक विलायक है जो अधिकांश पदार्थ को हमारे शरीर के एक या दूसरे वातावरण में ला सकता है।
दिल के लिए पानी के फायदे
शरीर में पानी की मात्रा जीवनशैली और खान-पान से प्रभावित होती है। शरीर में पानी का संतुलन बनाए रखने और नमी की अत्यधिक हानि को रोकने के लिए, जो हृदय और रक्त वाहिकाओं के लिए महत्वपूर्ण है, आपको यह करना चाहिए:
- प्रत्येक भोजन से पहले एक गिलास साफ पानी पियें;
- खाने के 1.5-2 घंटे बाद एक गिलास साफ पानी पियें;
- यदि जीवन की गति आपको सूखा भोजन खाने के लिए मजबूर करती है, तो भोजन करते समय पानी पिएं, जो स्वास्थ्य पर बेहद नकारात्मक प्रभाव डाल सकता है, विशेष रूप से हृदय और रक्त वाहिकाओं के स्वास्थ्य पर।
दिल के लिए पानी तभी उपयोगी होगा जब वह शुद्ध हो। शुद्ध करने वाले फिल्टर का उपयोग करें जो सिल्वर, आयन एक्सचेंज रेजिन, सक्रिय कार्बन, सिलिकॉन आदि का उपयोग करते हैं। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि अनुपचारित पानी में बैक्टीरिया, वायरस, भारी धातु, कीटनाशक और अन्य हानिकारक तत्व होते हैं। ये सभी हृदय संबंधी बीमारियों और उनसे होने वाली मृत्यु सहित कई बीमारियों का कारण हो सकते हैं। या यों कहें, पानी ही नहीं, बल्कि उसमें मौजूद लवण। कठोर जल में बड़ी मात्रा में कैल्शियम, मैग्नीशियम, लिथियम, सेलेनियम और अन्य खनिज तत्व होते हैं, शीतल जल में ये कम होते हैं, लेकिन इसमें बहुत अधिक सोडियम होता है।
अमेरिका, ब्रिटेन, कनाडा और अन्य देशों में लोगों के बड़े समूहों पर किए गए गंभीर अध्ययनों से पता चला है कि कठोर पानी वाले क्षेत्रों में, लोगों के रक्त में कोलेस्ट्रॉल का स्तर कम होता है, और उच्च रक्तचाप होने की संभावना कम होती है। हृदय के लिए पानी के लाभों पर शोध करते समय, वैज्ञानिकों ने पाया कि शीतल जल वाले क्षेत्रों की तुलना में कठोर जल वाले क्षेत्रों में रहने वाली महिलाओं में हृदय रोगों से मृत्यु दर लगभग 40-45% कम है और पुरुषों में 25-30% कम है। साथ ही, पानी की गुणवत्ता अन्य कारणों से होने वाली मृत्यु दर को बिल्कुल भी प्रभावित नहीं करती है। आसुत जल, जिसमें खनिज तत्वों की मात्रा नगण्य हो, अत्यंत हानिकारक होता है। इसके प्रयोग के 4-6 माह बाद ही लवण की कमी प्रभावित करने लगती है। सबसे पहले, पानी-नमक संतुलन, जठरांत्र संबंधी मार्ग, हृदय और रक्त वाहिकाओं के कार्य गड़बड़ा जाते हैं।
परिचय 2
भोजन में मुक्त एवं बंधी हुई नमी 3
जल गतिविधि। सोरशन इज़ोटेर्म्स 9
जल गतिविधि और भोजन स्थिरता 13
भोजन स्थिरता में बर्फ की भूमिका 17
खाद्य उत्पादों में नमी निर्धारित करने की विधियाँ 19
निष्कर्ष 20
सन्दर्भ 21
परिचय
पानी भोजन का एक महत्वपूर्ण घटक है। यह विभिन्न प्रकार के पौधों और पशु उत्पादों में एक सेलुलर और बाह्य कोशिकीय घटक के रूप में, एक फैलाने वाले माध्यम और विलायक के रूप में मौजूद होता है, जो उनकी स्थिरता और संरचना का निर्धारण करता है और उत्पाद की उपस्थिति, स्वाद और भंडारण स्थिरता को प्रभावित करता है। प्रोटीन, पॉलीसेकेराइड, लिपिड और नमक के साथ अपनी शारीरिक बातचीत के माध्यम से, पानी भोजन की बनावट में महत्वपूर्ण योगदान देता है।
खाद्य उत्पादों में पानी की मात्रा उनकी गुणवत्ता और शेल्फ जीवन को प्रभावित करती है। उच्च नमी सामग्री वाले खराब होने वाले उत्पाद डिब्बाबंदी के बिना लंबे समय तक संरक्षित नहीं रहते हैं। उत्पादों में निहित पानी उनमें रासायनिक, जैव रासायनिक और अन्य प्रक्रियाओं के त्वरण में योगदान देता है। कम पानी की मात्रा वाले खाद्य पदार्थ बेहतर बनाए रखते हैं।
कई प्रकार के खाद्य उत्पादों में बड़ी मात्रा में नमी होती है, जो भंडारण के दौरान उनकी स्थिरता पर प्रतिकूल प्रभाव डालती है। चूंकि पानी सीधे तौर पर हाइड्रोलाइटिक प्रक्रियाओं में शामिल होता है, इसलिए नमक या चीनी की मात्रा बढ़ाकर इसे हटाना या बांधना कई प्रतिक्रियाओं को रोकता है और सूक्ष्मजीवों के विकास को रोकता है, जिससे उत्पादों की शेल्फ लाइफ बढ़ जाती है। यह भी ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि सूखने या जमने से नमी को हटाने से रासायनिक संरचना और प्राकृतिक गुणों पर काफी प्रभाव पड़ता है।
इस कार्य का उद्देश्य खाद्य उत्पादों में पानी और बर्फ के गुणों और व्यवहार का अध्ययन करना है।
इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए, निम्नलिखित मुख्य कार्य हल किए गए हैं:
खाद्य उत्पादों में जल के संचार के विभिन्न रूपों का अध्ययन;
खाद्य उत्पादों की जल गतिविधि के उनके भौतिक-रासायनिक, रियोलॉजिकल और तकनीकी गुणों के साथ-साथ प्रसंस्करण और भंडारण के दौरान गुणात्मक परिवर्तनों के संबंध को स्पष्ट करना।
भोजन में मुक्त एवं बंधी हुई नमी
जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, भोजन में पानी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, क्योंकि यह उत्पाद की स्थिरता और संरचना को निर्धारित करता है, और मौजूद घटकों के साथ इसकी बातचीत भंडारण के दौरान उत्पाद की स्थिरता को निर्धारित करती है।
उत्पाद की कुल नमी उसमें नमी की मात्रा को इंगित करती है, लेकिन उत्पाद में रासायनिक, जैव रासायनिक और सूक्ष्मजीवविज्ञानी परिवर्तनों में इसकी भागीदारी को चिह्नित नहीं करती है। भंडारण के दौरान इसकी स्थिरता सुनिश्चित करने में मुक्त और बाध्य नमी का अनुपात महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। बंधी हुई नमी पानी से जुड़ी होती है, जो रासायनिक और भौतिक बंधनों के कारण विभिन्न घटकों - प्रोटीन, लिपिड और कार्बोहाइड्रेट से दृढ़ता से जुड़ी होती है। मुक्त नमी वह नमी है जो किसी बहुलक से बंधी नहीं होती है और जैव रासायनिक, रासायनिक और सूक्ष्मजीवविज्ञानी प्रतिक्रियाओं के लिए उपलब्ध होती है। आइए कुछ उदाहरण देखें.
अनाज में नमी की मात्रा 15-20% होने पर बाध्य पानी 10-15% होता है। उच्च आर्द्रता के साथ, मुक्त नमी दिखाई देती है, जो जैव रासायनिक प्रक्रियाओं (उदाहरण के लिए, अनाज के अंकुरण) को बढ़ाने में योगदान करती है।
फलों और सब्जियों में नमी की मात्रा 75 - 95% होती है। मूल रूप से, यह मुफ़्त पानी है, हालाँकि, लगभग 5% नमी सेलुलर कोलाइड्स द्वारा कसकर बंधी अवस्था में बरकरार रखी जाती है। इसलिए, सब्जियों और फलों को 10-12% तक सुखाना आसान होता है, लेकिन कम नमी की मात्रा तक सुखाने के लिए विशेष तरीकों के उपयोग की आवश्यकता होती है।
उत्पाद के अधिकांश पानी को -5°C पर बर्फ में बदला जा सकता है, और सभी को -50°C और उससे नीचे पर। हालाँकि, मजबूती से बंधी नमी का एक निश्चित अनुपात -60°C पर भी नहीं जमता है।
"जल बंधन" और "हाइड्रेशन" ऐसी परिभाषाएँ हैं जो पानी की अलग-अलग डिग्री की ताकत वाले हाइड्रोफिलिक पदार्थों के साथ जुड़ने की क्षमता को दर्शाती हैं। जल बंधन या जलयोजन का आकार और शक्ति गैर-जलीय घटक की प्रकृति, नमक संरचना, पीएच, तापमान जैसे कारकों पर निर्भर करती है।
कुछ मामलों में, "बाध्य जल" शब्द का उपयोग इसके अर्थ को निर्दिष्ट किए बिना किया जाता है, लेकिन इसकी कई परिभाषाएँ भी पेश की जाती हैं। उनके अनुसार, संबंधित नमी:
एक निश्चित तापमान और कम सापेक्ष आर्द्रता पर नमूने की संतुलन नमी सामग्री को दर्शाता है;
कम तापमान (-40°С और नीचे) पर जमता नहीं है;
अतिरिक्त पदार्थों के लिए विलायक के रूप में काम नहीं कर सकता;
प्रोटॉन चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रा में एक बैंड देता है;
अवसादन, चिपचिपाहट, प्रसार की दर निर्धारित करते समय मैक्रोमोलेक्यूल्स के साथ चलता है;
यह विलेय और अन्य गैर-जलीय पदार्थों के पास मौजूद होता है और इसमें ऐसे गुण होते हैं जो सिस्टम में पानी के पूरे द्रव्यमान से काफी भिन्न होते हैं।
ये संकेत बंधे हुए पानी का काफी हद तक पूर्ण गुणात्मक विवरण देते हैं। हालाँकि, किसी न किसी विशेषता द्वारा इसका मात्रात्मक मूल्यांकन हमेशा परिणामों के अभिसरण को सुनिश्चित नहीं करता है। इसलिए, अधिकांश शोधकर्ता उपरोक्त संकेतों में से केवल दो द्वारा बाध्य नमी का निर्धारण करने के इच्छुक हैं। इस परिभाषा के अनुसार, बंधी हुई नमी -यह पानी है जो विलेय और अन्य गैर-जलीय घटकों के पास मौजूद है, इसकी आणविक गतिशीलता और एक ही प्रणाली में पानी के पूरे द्रव्यमान से अलग अन्य गुण कम हो गए हैं, और -40 डिग्री सेल्सियस पर जम नहीं पाता है। ऐसी परिभाषा बंधे हुए पानी के भौतिक सार की व्याख्या करती है और इसके अपेक्षाकृत सटीक मात्रात्मक मूल्यांकन की संभावना प्रदान करती है। जो पानी -40°C पर नहीं जमता, उसे संतोषजनक परिणाम के साथ मापा जा सकता है (उदाहरण के लिए, पीएमआर विधि द्वारा या कैलोरीमेट्रिक रूप से)। इस मामले में, बाध्य नमी की वास्तविक सामग्री उत्पाद के प्रकार के आधार पर भिन्न होती है।
जटिल प्रणालियों में नमी के बंधन के कारण अलग-अलग हैं। सबसे अधिक मजबूती से जुड़ा हुआ तथाकथित है जैविक रूप से बंधा हुआ पानी।यह उच्च नमी वाले खाद्य पदार्थों में पानी के बहुत छोटे अनुपात का प्रतिनिधित्व करता है और उदाहरण के लिए, प्रोटीन के अंतराल क्षेत्रों में या रासायनिक हाइड्रेट्स के हिस्से के रूप में पाया जाता है। एक और बहुत मजबूती से बंधा हुआ पानी है पास की नमी,जो गैर-जलीय घटक के अधिकांश हाइड्रोफिलिक समूहों वाला एक मोनोलेयर है। इस तरह से आयनों और आयनिक समूहों से जुड़ा पानी आस-पास के पानी का सबसे कसकर बंधा हुआ प्रकार है। मोनोलेयर के निकट बहुपरत जल(बहुआण्विक सोखना का पानी), पास के पानी के पीछे कई परतें बनाता है। यद्यपि मल्टीलेयर आस-पास की नमी की तुलना में कम मजबूती से बंधी हुई नमी है, फिर भी यह गैर-जलीय घटक से इतनी निकटता से बंधी होती है कि इसके गुण शुद्ध पानी से काफी भिन्न होते हैं। इस प्रकार, बंधी हुई नमी में "जैविक", पास में और बहुपरत में लगभग सारा पानी शामिल होता है।
इसके अलावा, कुछ कोशिका प्रणालियों में पानी की थोड़ी मात्रा केशिकाओं में पानी की उपस्थिति के कारण गतिशीलता और वाष्प दबाव कम हो सकती है। वाष्प दबाव और जल गतिविधि (aw) में कमी तब महत्वपूर्ण हो जाती है जब केशिकाओं का व्यास 0.1 µm से कम हो। दूसरी ओर, अधिकांश खाद्य उत्पादों में 10 से 100 µm के व्यास वाली केशिकाएँ होती हैं, जो स्पष्ट रूप से महत्वपूर्ण नहीं हो सकती हैं खाद्य उत्पादों में aw की कमी को प्रभावित करें।
खाद्य उत्पादों में मैक्रोमोलेक्यूलर मैट्रिक्स द्वारा धारण किया गया पानी भी होता है। उदाहरण के लिए, पेक्टिन और स्टार्च जैल, पौधे और जानवरों के ऊतक, थोड़ी मात्रा में कार्बनिक पदार्थ के साथ, भौतिक रूप से बड़ी मात्रा में पानी धारण कर सकते हैं।
यद्यपि कोशिकाओं और मैक्रोमोलेक्युलर मैट्रिक्स में इस पानी की संरचना स्पष्ट रूप से स्थापित नहीं की गई है, लेकिन खाद्य प्रणालियों में इसका व्यवहार और भोजन की गुणवत्ता के लिए इसका महत्व स्पष्ट है। उच्च यांत्रिक बल के तहत भी यह पानी खाद्य उत्पाद से नहीं निकलता है। दूसरी ओर, तकनीकी प्रसंस्करण में यह लगभग शुद्ध पानी की तरह व्यवहार करता है। उदाहरण के लिए, सूखने पर इसे हटाया जा सकता है या जमने पर इसे बर्फ में बदला जा सकता है। इस प्रकार, मुक्त जल के रूप में इस पानी के गुण कुछ हद तक सीमित हैं, लेकिन इसके अणु तनु नमक के घोल में पानी के अणुओं की तरह व्यवहार करते हैं।
यह वह पानी है जो कोशिकाओं और जैल में पानी का मुख्य हिस्सा बनाता है, और इसकी मात्रा बदलने से खाद्य उत्पादों की गुणवत्ता पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। उदाहरण के लिए, जैल के भंडारण से अक्सर इस पानी की हानि (तथाकथित तालमेल) के कारण गुणवत्ता में कमी आती है। ऊतकों को फ्रीज में संरक्षित करने से अक्सर पिघलने की प्रक्रिया के दौरान जल धारण क्षमता में अवांछनीय कमी आ जाती है।
तालिका 1 और 2 खाद्य पदार्थों में विभिन्न प्रकार की नमी के गुणों का वर्णन करती हैं।
| गुण | मुक्त | मैक्रोमोलेक्यूलर मैट्रिक्स में पानी |
| सामान्य विवरण | पानी, जिसे उत्पाद से आसानी से हटाया जा सकता है। जल-जल-हाइड्रोजन बंधन प्रबल होते हैं। इसमें कमजोर नमक के घोल में पानी के समान गुण होते हैं। मुक्त प्रवाह का गुण रखता है | पानी जिसे उत्पाद से हटाया जा सकता है। जल-जल-हाइड्रोजन बंधन प्रबल होते हैं। पानी के गुण तनु नमक के घोल में मौजूद पानी के समान होते हैं। मुक्त प्रवाह कठिन है |
| जेल या ऊतक मैट्रिक्स | ||
| हिमांक बिन्दू | शुद्ध जल से थोड़ा कम | |
| विलायक बनने की क्षमता | बड़ा | |
| शुद्ध जल की तुलना में आणविक गतिशीलता | कुछ हद तक कम | |
| शुद्ध जल की तुलना में वाष्पीकरण की एन्थैल्पी | महत्वपूर्ण परिवर्तन के बिना | |
| उच्च आर्द्रता (90% एच 2 0),% वाले उत्पादों में कुल नमी सामग्री पर आधारित सामग्री | 96% | |
| सोरशन इज़ोटेर्म ज़ोन | ज़ोन III में पानी में ज़ोन I और II में मौजूद पानी + ज़ोन III के अंदर जोड़ा गया या हटाया गया पानी शामिल है | |
| जैल और सेलुलर संरचनाओं की अनुपस्थिति में, यह पानी मुफ़्त है, ज़ोन III की निचली सीमा अस्पष्ट है और उत्पाद और तापमान पर निर्भर करती है | जैल या कोशिका संरचनाओं की उपस्थिति में, सारा पानी एक मैक्रोमोलेक्युलर मैट्रिक्स में बंधा होता है। ज़ोन III की निचली सीमा स्पष्ट नहीं है और उत्पाद और तापमान पर निर्भर करती है | |
| भोजन खराब होने का सामान्य कारण | अधिकांश प्रतिक्रियाओं की उच्च दर, सूक्ष्मजीवों की वृद्धि | |
प्रश्न का उत्तर देने के लिए, वहाँ है भोजन में पानी, आप एक रसोई की किताब खोल सकते हैं और उसमें शिलालेख के साथ एक रंग तालिका देख सकते हैं: "उत्पादों का पोषण मूल्य।" इसमें, ग्लोब की तरह, पानी का नीला रंग प्रबल होता हैप्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट और खनिजों के पीले, भूरे, लाल और हरे "ठोस द्रव्यमान" पर।
सबसे बड़ा प्रतिशत पौधों के खाद्य पदार्थों में पानी, अर्थात् मशरूम, और फलों में - लगभग 90 प्रतिशत. इसीलिए सूखे फल और सब्जियाँ इतनी हल्की होती हैं। यदि आप एक किलोग्राम सब्जियां खाते हैं, तो शरीर को एक लीटर दूध पीने के बराबर तरल पदार्थ की मात्रा प्राप्त होगी।
सभी वैज्ञानिक, पोषण विशेषज्ञ इसे बच्चों के लिए सबसे महत्वपूर्ण भोजन मानते हैं। इसमें वह सब कुछ शामिल है जो एक बढ़ते जीव को चाहिए; प्रोटीन और चीनी, खनिज लवण, वसा और पानी. दूध में 85-90 प्रतिशत पानी होता है, शेष ठोस है।
सभी जानते हैं कि हमें दूध कैसे मिलता है। हम में से प्रत्येक ने देखा है कि गाय, बकरी या भेड़ का दूध कैसे निकाला जाता है। लेकिन ऐसा दूध भी है जो पेड़ों पर "उगता" है। गाय के पौधे हैं. हालाँकि उन्हें दूध नहीं दिया जा सकता, फिर भी वे दूध, मक्खन, पनीर और अन्य उत्पाद प्रदान करते हैं।
जो दूध पेड़ों पर "उगता" है वह नारियल का रस है। अखरोट के गूदे वाले भाग से नारियल का तेल तैयार किया जाता है - "पामाइन".
गाय का वह पौधा जिसके न तो पैर होते हैं और न ही थन, वह है सोयाबीन। उनकी मातृभूमि चीन है। उबले और पिसे हुए सोयाबीन से प्राप्त किया जाता है सोय दूध. इसे गाढ़ा करके डिब्बों में संग्रहित किया जाता है। लेकिन सोयाबीन से तेल प्राप्त करना सबसे अच्छा है, क्योंकि केवल 10% पानी.
हमारा मक्खन, जो क्रीम से बनता है, इसमें 14 प्रतिशत पानी होता है. विभाजक का उपयोग करके क्रीम से पानी निकाल दिया जाता है।
कहने को तो बहुत कुछ है, लेकिन किस बारे में? मांस उत्पादों में पानी की मात्रा, तो एक कटोरी मीट सूप का अध्ययन हमारे लिए बहुत निराशाजनक रहा होगा। इसमें 20 चम्मच पानी और केवल एक चम्मच पोषक तत्व होते हैं! गाय के मांस में उतना ही पानी होता था जितना मनुष्य के शरीर में। लेकिन इसमें 20 प्रतिशत प्रोटीन होता है, - मुर्गे के मांस से दोगुना.
"तरल" रोटी
हमारे मुख्य खाद्य पदार्थों में से, ब्रेड में दोगुने पोषक तत्व होते हैं आलू से दोगुना पानी. ड्रायर में अनाज से अधिकांश पानी निकाल दिया जाता है। इसमें कोई आश्चर्य नहीं कि पुरानी जर्मन कहावत कहती है: "नमक के साथ रोटी खाओ और तुम्हारे गाल लाल हो जायेंगे।"
इसका जिक्र करना भी जरूरी है तरल रोटी. इसे जौ से बनाया जाता है. इसे कृत्रिम रूप से अंकुरित करना और पानी डालना, जौ को ब्राउन सिरप, माल्ट में बदल दिया जाता है. माल्ट- शराब बनाने का सबसे महत्वपूर्ण उत्पाद, जिसे प्राचीन काल से जाना जाता है। छह हजार साल पहले प्राचीन बेबीलोन में, आप 16 विभिन्न प्रकार की "तरल" ब्रेड पी सकते थे। "तरल" ब्रेड का एक और व्यापक प्रकार है - माल्ट कॉफ़ी. इसे भी अंकुरित जौ से बनाया जाता है।
हो सकता है कि वे कुछ और घंटों तक पेंट्री की खोज जारी रखें। आख़िरकार, एक भी खाद्य उत्पाद ऐसा नहीं है जिसमें पानी न हो! तो, अध्ययन से पता चलता है कि हमारे शरीर को सबसे अधिक पानी की आवश्यकता होती है लोग भोजन से प्राप्त करते हैं.
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