بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش تاثیر پیش تیمار فراصوت و اسمز به صورت تکی و ترکیبی و نیز زمان فرایند بر ویژگیهای کیفی نمونه های خشک شده سیب زمینی به روش سطح پاسخ مورد بررسی قرارگرفت. متغیر های مستقل شامل فرکانس فراصوت در محدوده 0-50 کیلو هرتز، غلظت محلول اسمزی نمک در محدوده 0-20 درصد و زمان فرایند در محدوده 6-30 دقیقه بود.
نتایج تجزیه آماری دادهها نشان داد که با افزایش فرکانس فراصوت، غلظت محلول اسمزی و زمان فراوری رطوبت بطور معنیداری کاهش یافت . با افزایش غلظت محلول اسمزی - آب نمک - درصد نمک سیب زمینی خشک افزایش یافت .قابلیت جذب آب نمونه ها با افزایش فرکانس فراصوت افزایش یافت ولی با افزایش غلظت اسمز کاهش معنی داری داشت .
درصد چروکیدگی نیز در اثر افزایش فرکانس فراصوت و غلظت محلول اسمزی کاهش معنی داری داشت استفاده از عملیات فراصوت، اسمز و زمان موجب کاهش معنی دار دانسیته نوری و به عبارت دیگر موجب کاهش قهوه ای شدن نمونه ها شد . - p<0.05 - در شرایط بهینه، فرکانس فراصوت 40 کیلوهرتز، غلظت محلول اسمزی نمک 12 درصد و زمان فراوری 18 دقیقه تعیین گردید.
مقدمه:
سیب زمینی با اسم علمی Solanum tuberosum و متعلق به خانواده Solanaceae، یکی از مهمترین محصولات غذایی دنیا است. سیب زمینی بعد از برنج ، گندم و ذرت ، یکی از چهار ماده ی اصلی غذای جهان به شمار می رود و مقدار تولید ان در سال 2003 در جهان 316 میلیون تن بود
سیب زمینی یک محصول غذایی پرکالری و دارای مقدار زیادی کربوهیدراتعمدتاً - به شکل نشاسته و مقدار کمی هم شامل قندهای محلول - است که در بدن به چربی تبدیل میشود. دارای مقادیر متوسطی از پروتئین و املاح معدنی است. همچنین دارای مقادیر زیادی ویتامین نظیر B1،2 B، A و به ویژه ویتامین C است. مقدار پتاسیم آن زیاد است. در آن همچنین مواد رنگی، اسیدهای آلی، هورمونها، چربی و سلولز وجود دارند
خشک کردن یکی از روش های نگهداری مواد غذایی محسوب می شود که در مقایسه با سایر روش های نگهداری، بدلیل تولید محصول با وزن و حجم کمتر و عدم نیاز به سردخانه و کاهش هزینه حمل و نقل و بسته بندی، بیشتر مورد توجه قرار دارد
فرایند آبگیری اسمزی میتواند به عنوان پیشتیمار جهت آبگیری اولیه، قبل از خشککردن با هوای داغ مورد استفاده قرار گیرد. فرایند آبگیری اسمزی عبارت است از : خارجکردن بخشی از آب بافت گیاهی یا حیوانی بوسیله تماسمستقیم آنها با یک محلول غلیظ مناسب - محلولهای قندی یا نمکی و یا مخلوطی از قندها و نمکها - دراینفرایند براساس گرادیان غلظت بوجود آمده بین ماده غذایی و محلول، دو جریان خلاف جهت هم بوجود میآید، که موجب خروج آب از بافت محصول به سمت محلول و ورود مواد جامد از محلول به داخل بافت ماده غذایی میگردد
مکانیسم تاثیرگذاری امواج فراصوت با شدت بالا بر اساس پدیده ای با نام کاویتاسیون میباشد که عبارت است از تشکیل، رشد و متلاشی شدن حباب های کوچک در مایع در اثر ایجاد فشار منفی. افزایش شدت موج سبب تغییر مکان یا جابه جایی ذرات میگردد و زمانی خواهد رسید فاصله مولکول ها در حدی میشود که سبب خارج شدن یک مولکول از دایره ارتباطی مولکول مجاورش و ایجاد حباب میگردد.
این حبابها در طی چندین سیکل رشد کرده، مقداری گاز یا بخار را از محیط جذب مینمایند تا هنگامی که به اندازه ی تعادلی برسند. مرحله ی بعد در چرخه ی کاویتاسیون متلاشی شدن آن است که سبب آزاد شدن انرژی و ظهور اثرات مکانیکی میگردد. در اثر انفجار یا فروپاشی حباب ها که به شدت رخ میدهد موجب ایجاد حرارت در حدود 50000 درجه سانتی گراد و فشار به 5500 کیلوپاسکال شده و اثرات نیروی برشی و تلاطم سیال در ناحیه حفره مشاهده می شود
با استفاده از امواج اولتراسونیک میتوان انتقال جرم را طی خشک کردن اسمزی افزایش داد. در غلظتهای بالای قند امواج اولتراسونیک عبور آب از بافت را تشدید کرده و موجب کاهش معنیداری در زمان خشک کردن محصول میشود. همچنین کاربرد امواج اولتراسونیک موجب خروج سریع و کامل گازها میشود، همچنین به دلیل تولید رادیکالهای آزاد، آغازگر واکنشهای مختلفی است
شهیدی وهمکاران - 1390 - تأثیر پیش تیمار اسمز و فراصوت را بر برخی ویژگی های کیفی موز خشک شده به روش هوای داغ مورد مطالعه قرار دادند و نشان دادند بیشترین میزان از دست دادن آب و جذب مواد جامد و همچنین کم ترین میزان چروکیدگی در هنگام استفاده از محلول % 50 گلوکز در هر دو پیش تیمار به دست آمد. مسکوکی و همکاران - 1386 - اثر امواج فراصوت را در فرایند خشک کردن را بررسی کردند و نشان دادند می توان از امواج فراصوت به عنوان یک روش اقتصادی در افزایش بهره وری وکاهش زمان خشک کردن انگور در تهیه کشمش استفاده نمود.
مواد و روش ها
طرح آزمایشی و تیمار آماری:
در این تحقیق، از روش سطح پاسخ - RSM - و از طرح باکس بینکن - Box Benken - و نرم افزار SAS استفاده شد. متغیرهای مستقل شامل محلول اسمزی نمک، فراصوت و زمان در 3 سطح میباشد. سطوح متغیرها در جدول 1 آمده است.
جدول -1 نمایش متغیرهای مستقل فرایند و مقادیر آنها
تعداد نمونههای آزمایش برابر 15 عدد بود که در این میان 3 آزمون تکرار در نقطه مرکزی بود و از این نقاط برای تعیین خطای آزمایش استفاده شد. آنالیز رگرسیون با مدل درجه دوم زیر انجام گرفت:
روش تهیه سیب زمینی خشک سیب زمینی رقم پشندی از مزارع حکم آباد تبریز تهیه شد. سیب زمینیهای سالم و بی عیب با اندازه و شکل مناسب برای خشک شدن انتخاب گردید. برای شستشو و تمیز کردن، سیب زمینیها در یک سطل پر از آب خیسانده شده و سپس شستشو داده شده و در سبدهای پلاستیکی منتقل شد. پس از آبکش شدن، سیب زمینی ها با استفاده از چاقوی تیز به صورت دستی پوستگیری شد و به حلقههای متحدالشکل بریده شد. سپس طبق جدول 1 تحت تیمار قرار گرفتند و پس از آبکششدن، سیب زمینی ها بطور منظم و یک لایه روی سینیهای استیل چیده شده و در آون در دمای 70 درجه سانتی گراد به مدت 6/5 ساعت خشک گردید. سپس در بستههای پلاستیکی بسته-بندی شد. سپس آزمایشات زیر بر روی سیب زمینی های خشک شده انجام گرفت.
رطوبت از طریق خشک کردن در آون 102 3 درجه سانتیگراد تا رسیدن به وزن ثابت و نمک به روش ولهارد تولید رنگدانههای قهوهای در محصول از طریق سنجش جذب نوری در طول موج 440 نانومتر تعیین شد - زمردی، . - 1391 برای تعیین قابلیت جذب آب مجدد 5 گرم از هر نمونه در مقدار 50 میلی لیتر آب مقطر غوطهور شد. پس از 6 ساعت هر نمونه از محلول خارج و بعد از آب چک شدندقیقاً توزین شد. نسبت جذب آب نمونهها با استفاده از نسبت وزن نمونه پس از جذب آب بر وزن نمونه قبل قبل از جذب آب تعیین گردید
برای تعیین درصد چروکیدگی نیز در طول فرایند، قطر و ضخامت ورقه هاتی سیب زمینی با استفاده از کولیس درابتدا و انتهای فرایند خشک کردن دقیقاً اندازهگیری ودرصد کاهش حجم و به تعبیری میزان چروکیدگی بافت درمرحله خشک کردن تکمیلی محاسبه گردید
نتایج و بحث -تاثیر تیمار ها بر میزان رطوبت
بر اساس نتایج آنالیز واریانس، تاثیر خطی فراصوت و مربعی زمان فرایند و تاثیر متقابل فراصوت و اسمز و تاثیر متقابل فراصوت و زمان فراوری بر میزان رطوبت معنی دار بود . - P 0.05 - همانطوریکه از شکل 1 مشخص است با افزایش فرکانس فراصوت و غلظت محلول اسمزی رطوبت بطور معنیداری کاهش یافت. به عبارت دیگر نمونه هایی که تحت تأثیر امواج فراصوت قرار گرفته بودند میزان از دست دادن آب بیشتری داشتند. این پدیده بعلت ایجاد میکروکانالها و سهولت از دست دادن آب توسط نمونه میباشد. با افزایش زمان فراصوت نیز رطوبت کاهش بیشتری داشت. زیرا همان طور که احتمال میرفت با افزایش زمان فراصوت، به دلیل تشکیل کانالهای میکروسکوپی بیشتر، حاصل از پدیده کاویتاسیون، زمان لازم برای خشک شدن نمونه ها کاهش یافته است
