مراقبة الرطوبة والأملاح في طحن جبنة الشيدر

لماذا يحدّد التفتيت والتمليح مسار التسوية

الشيدر جبن مملَّح جافاً: فبعد عملية الشدرة تُفتَّت الخثرة، وعند بلوغ الحموضة المطلوبة يُخلط الملح بالخثرة المفتَّتة قبل القولبة والكبس، كما يصف معيار Codex لجبن الشيدر في ملحقه الخاص بطريقة التصنيع [1]. ويصف استعراض Guinee كيف يحدّ الملح من الفساد ونمو الممرضات ويغيّر التركيب والنشاط الميكروبي والإنزيمي والكيمياء الحيوية للتسوية؛ ولأن عوامل كثيرة تؤثر في امتصاص الملح وتوزّعه، فإن الضبط الدقيق للتمليح ضروري لجودة متّسقة [2]. وبالنسبة إلى مصنع الألبان، فإن سير التمليح هو آخر نقطة يمكن عندها تعديل توازن الملح والرطوبة في الدفعة.

الملح في الرطوبة: المعامل الحاسم

المعامل الذي يعمل به صانعو الجبن هو الملح في الرطوبة (S/M)، أي الملح معبَّراً عنه نسبةً مئوية من الطور المائي الذي تعمل فيه البكتيريا البادئة وإنزيمات التسوية. فقد غيّر Rulikowska وآخرون إضافة الملح بين 0.50 % و3.00 % (w/w) في الشيدر: فأدّى الملح الأقل إلى خفض pH ورفع النشاط المائي ونمو بكتيريا حمض اللاكتيك البادئة وغير البادئة، وعزّز التحلّل البروتيني، مع آثار سلبية في النكهة والقوام [3]. وقارن Upreti وآخرون الشيدر عند مستويي S/M بقيمة 4.8 % و6.4 % على مدى 48 أسبوعاً، ووجدوا تحلّلاً بروتينياً أكبر وأعداداً أعلى من البكتيريا غير البادئة في الأجبان منخفضة S/M [4]. وتبيّن الورقة المرافقة مدى مباشرة تحديد معدل التمليح لقيمة S/M: فتمليح الخثرة المفتَّتة بنسبة 2.25 % أو 3.5 % من وزن الخثرة، عند pH 5.4، أعطى S/M بقيمة 4.77 % و6.68 % على التوالي [5].

وللرطوبة أيضاً سقف تنظيمي. إذ يحدّد معيار Codex لجبن الشيدر مستوى مرجعياً يتراوح بين 48 % و60 % من دهن الحليب في المادة الجافة، ويحدّد للجبن ضمن هذا المدى حداً أدنى للمادة الجافة قدره 61 %، وهو ما يقابل رطوبة قصوى قدرها 39 % [1].

الطرائق المرجعية وكلفتها الزمنية

تُحدَّد الرطوبة في الجبن بوصفها مواد صلبة كلية بالطريقة المرجعية الوزنية للتجفيف بالفرن ISO 5534 | IDF 4 [6]. ويُحدَّد الملح بوصفه كلوريداً بالمعايرة الجهدية وفق ISO 5943 | IDF 88، المطبّقة على الأجبان التي تحتوي على أكثر من 0.2 % من أيون الكلوريد [7]. وكلتاهما إجراء مخبري؛ وحين تتوافر الأرقام تكون الخثرة التي أُخذت منها العينة قد كُبست عادةً. وتبقيان أساس كل مواصفة ومعايرة، لكنهما لا تستطيعان توجيه سير التمليح والدفعة عليه.

ما تُظهره دراسات الأشعة تحت الحمراء القريبة على الجبن

طُبّق التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) على رطوبة الشيدر منذ عقود. فقد حصل Wehling وPierce، بجهاز مرشّحات ثلاثي الأطوال الموجية، على r² قدره 0.92 وخطأ معياري للأداء (SEP) قدره 0.38 % مقابل طريقة الفرن على 47 عينة تحقّق [8]. وأثّرت درجة حرارة العينة تأثيراً ملحوظاً في الأطياف، فكان لا بد من موازنة العينات عند درجة حرارة موحّدة، وقد تغيّر التسويةُ أيضاً خصائص NIR للجبن [8]. وفي مقارنة لاحقة، أعطى انحدار PLS على أطياف انعكاس المشتقة الأولى لعينات مبشورة SEP قدره 0.335 % للرطوبة، في حين كان مسبار الألياف البصرية على الكتل السليمة أقل موثوقية [9]. وأفاد Margolies وBarbano بأن أجهزة NIR في أربعة مصانع جبن أعطت قيم SEP قدرها 0.30 للرطوبة و0.45 للدهن على 36 عينة تحقّق من الشيدر [10].

والملح هو المعامل الأصعب. ففي 64 عينة من الجبن المطبوخ تراوحت فيها الأملاح غير العضوية بين 2.0 % و4.7 % (w/w)، وجد Blazquez وآخرون، الذين استخدمت أفضل نماذجهم للرطوبة والدهن تصحيح التشتت والمشتقة الثانية، أن التنبؤ بالملح كان أقل دقة [11]. وفي مصانع الشيدر التي درسها Margolies وBarbano قيس الملح بالطريقة الكولومترية لا بـ NIR، وبلغت طريقة نفاذية بالأشعة تحت الحمراء المتوسطة على الجبن المذاب SEP قدره 0.036 مقابل 0.139 للطريقة الكولومترية عند متوسط محتوى ملح قدره 1.8 % [10]. والقراءة العملية: إن قياس رطوبة الجبن بـ NIR راسخ، ويجب التحقق من معايرة NIR للملح على خثرة المصنع نفسه، وقيمة S/M المحسوبة من قياسين تحمل خطأ كليهما.

من كأس العينة إلى سير التمليح

طبّق Solberg وآخرون NIR المدمج في الخط في الإنتاج الواسع لجبن من نوع غودا بدلاً من أخذ العينات العشوائية للمختبر: فأعطت الإشارة المستمرة تقديرات أدق للدفعات وكشفت مصادر لتباين العملية ما كان لأخذ العينات العشوائية أن يكشفها [13]. وثمة ثلاث ممارسات تجعل مثل هذا التركيب قابلاً للدفاع عنه:

• عايِر على الخثرة كما تُقدَّم. استخدمت معايرات الشيدر المنشورة جبناً مبشوراً موازَناً حرارياً، وكانت قراءات المسبار على الكتل السليمة أقل موثوقية [8][9]؛ ويجب بناء نموذج الخثرة المفتَّتة السائبة عند درجة حرارة السير على تلك المادة نفسها.
• اربط المعايرة بالطرائق المرجعية. فقيم NIR لا تكون أفضل من نتائج ISO 5534 وISO 5943 التي انحُدرت عليها [6][7]، وينبغي أن يتبع التحقق إرشادات ISO 21543 | IDF 201 لتطبيق NIR على منتجات الحليب [12].
• استخدم قيمة الرطوبة مدخلاً للتحكم. فلأن معدل التمليح يحدّد S/M عند رطوبة خثرة معيّنة [5]، تتيح قراءة تؤخذ قبل التمليح تعديل جرعة الملح دفعةً دفعة.

كيف تتعامل USTECH مع ذلك

للخثرة على الناقل، تركّب USTECH محلل NIR المدمج في الخط ProLine17EC فوق السير؛ وتُبنى معايراته في caliX بأدوات تصحيح التشتت والمشتقات وPLS المستخدمة في الدراسات المذكورة أعلاه [9][11]، وينقل ProChem القراءات إلى PLC المصنع للتحكم في نقطة ضبط جرعة الملح. أما ما إذا كان يمكن التنبؤ بالملح، ومن ثمّ بـ S/M، على نحو موثوق في خثرة مصنع معيّن فيُحدَّد في دراسة جدوى على عيناتكم الخاصة وتحاليلكم المرجعية.