بخشی از مقاله
چکیده:
این پژوهش جهت ارزیابی تغییرات کیفی و ساختاری محصول سیب زمینی در طی خشک کردن مایکروویو و از طریق هدایت انجام شده است . از یک آون مایکرویوی اصلاح شده که از طریق 2 مکانیسم خشک کردن مایکرویوی و هدایتی عمل می کند ، جهت خشک کردن نمونه ها استفاده شده است. ویژگیهای کیفی نمونه های سیب زمینی خشک شده براساس حفظ اسیداسکوربیک - ویتامین - c و قابلیت بازیابی آب و ساختار از لحاظ دوره های رفتار کاهشی و افت مورد بررسی قرار گرفته است. اسیداسکوربیک شاخص مهم کیفی بوده و انتخاب آن به دلیل طبعیت ناپایدار آن در برابر حرارت است
از بین رفتن اسید اسکوربیک یک رفتار سنتیکی درجه اول را نشان می دهد. علاوه بر آن بعدها مشخص شد که این امر، به درجه حرارت هوا، قدرت مایکرویو و محتوای رطوبتی بستگی دارد. کاهش از بین رفتن ویتامین c در نمونه های خشک شده توسط مایکرویو مشاهده شده است. انقباض حجمی نمونه ها، رابطه ای خطی را با محتوای رطوبتی نشان داده است. نمونه ها در فرآوری هدایتی، انقباض یکنواختی را در سرتاسر نمونه نشان می دهند، هرچند که در خشک کردن از طریق مایکرویو 2 دوره انقباضی و کاهشی مشاهده شده است. نمونه های خشک شده ی مایکرویوی دارای پتانسیل رهیدراسیون بالاتری می باشند.
مقدمه
در طی فرآوری مایکرویو ، کیفیت غذا یکی از مهم ترین نگرانی های مشتری است. خشک کردن مایکرویو غذاها باعث افزایش تغییرات و واکنش های شیمیایی پیچیده می شود. این واکنش ها ممکن است باعث تجزیه ویتامین ها، اکسیداسیون چربیها و واکنش های قهوه ای شدن گردد که از طریق مکانیسم هایی انجام می گیرد که تحت تأثیر عواملی مثل غلظت ، درجه حرارت و فعالیت آبی - aw - هستند.
در تحقیقات اخیر مشخص شده است که میزان بازیافت آب به شرایط فرآوری، آماده سازی نمونه، ترکیب نمونه و میزان از بین رفتن ساختار و تجزیه شیمیایی ایجاد شده در طی خشک کردن، بستگی دارد. بررسی ها جهت شناسایی ارتباط میان زمان و شدت فرایندهای خشک کردن و سرعت و میزان بازیافت آب، بازیافت سریعتر و کاملتری را با کاهش زمان خشک کردن نشان می دهد.
این امر نشانگر انقباض کمتر بوده و بنابراین حضور فضاهای توخالی درون سلولی بخوبی سرعت زیاد بازیافت آب را بهبود می بخشد، همچنین مشخص می کند که قطعات کیوی که به کمک مایکرویو خشک می شود، ظرفیت بازیافت آب کمتر و سرعت جذب آب سریعتری را نسبت به خشک شدن از طریق هوای داغ و یا مایکرویو به کمک هوای داغ نشان می دهد. هدف این پژوهش، بررسی تجزیه ویتامین C، انقباض و ویژگی های بازجذب آب محصول سیب زمینی در طی خشک کردن از طریق مایکرویو و خشک کردن هدایتی می باشد.
مواد و روشها
سیستم خشک کردن از طریق مایکرویو هدایتی مورد استفاده در این بررسی، یک آون مایکرویو اصلاح شده با تنظیم خروجی برق متغیر و ظرفیت مجاز 650 w در GHZ 2/45 می باشد. این ابزار از 2 بخش تشکیل شده است: یک واحد خشک کن با هوای داغ و یک آون مایکرویو آزمایشگاهی. هوای اتاق از طریق یک مجرا به هواکش سانتریفوژی هدایت شده ، از یک المنت حرارتی الکتریکی عبور کرده و سپس پیش از رفتن به اتاقک خشک کن در یک بخش احیا با هم ترکیب می گردند: نمونه های سیب زمینی استوانه ای شکل - شعاع 13/5 میلی متر و نسبت طول به شعاع - 4: 1 ، با محتوای رطوبت اولیه تقریبی 4/5 - بر اساس وزن خشک - ، در خشک کن آزمایشی خشک شدند. این سیستم در حالت هدایتی در سرعت هوای 1/5ms -1 و در درجه حرارت های - 30 ، 40 و - و حالت مایکرویو با سطح نیروی خروجی مختلفی بین 90 و 650 w عمل می کند.
آب دیونیزه به وزن 1000g که در دمای 5 زیر دمای اتاق تبدیل شده است با توان کامل در آون مایکرویو حرارت داده می شود . و این حرارت دهی ادامه می یابد تا زمانیکه درجه حرارت نهایی آب به 5 بالاتر از دمای اتاق برسد. درجه حرارت آب قبل و بعد از حرارت دهی با استفاده از پروب ترموکوپل نوع k بعد از ترکیب شدن کامل با کاردک اندازه گیری گردید.
نمونه ها در فواصل زمانی از پیش تعیین شده ای در سر تا سر دوره ی آزمایشی جهت اندازه گیری مقدار چروکیدگی و محتوای ویتامین c، جداسازی شدند. آزمونهای باز جذب آب بر روی نمونه ها که تا محتوای رطوب نهایی - بر اساس وزن خشک - خشک شدند ، اجرا گردید. یک نمونه ی 5 g از سیب زمینی خشک شده به 150 ml آب مقطر انتقال داده شد. این ارلن سپس بر روی هات پلیت قرار داده شده و با شیشه ساعت پوشانده شدند.آب به جوش آمده ، که تقریباً 3 دقیقه طول می کشد، و سپس برای مدت زمان مشخص جوشانده می شود. در پایان دوره برای جذب آب ، نمونه یه قیف بوخنر انتقال داده می شود که با کاغذ صافی واتمن شماره ی 4 پوشانده شده و با استفاده از کمی خلاء ، مازاد آب جداسازی می گردد .
نمونه سپس جدا سازی شده و وزن گردیدند .فرآیند مذکور برای زمانهای جوشش 10 ، 20 ، 30 و 45 دقیقه ای تکرار شدند بطوریکه دو آزمایش اخیر ، به 25 میلی لیتر آب نیاز دارد. آزمونهای باز جذب آب طبق توصیه ی پرابهانجان ، راماسوامای و راقاوان انجام گرفته است . محتوای رطوبتی هر نمونه از طریق خشک کردن در اطاق به روش هدایتی در 105- به مدت 8 -10 ساعت تعیین شدند. چروکیدگی این نمونه بر اساس تغییر حجم ارزیابی گردید. تغییرات حجمی با استفاده از روش پیشنهادی لوزانو و همکاران - - 1980 تعیین گردید .
نتایج و بحث
از بین رفتن کیفیت تغذیه ای در طی خشک شدن از لحاظ محتوای ویتامین - c اسید اسکوربیک ، - AA شناسایی گردید، که آن به دلیل درجه حرارت بالا و حساسیت نسبت به رطوبتش انتخاب گردید. تأثیر محتوای رطوبتی و شرایط خشک کنندگی، مثل درجه حرارت هوا و قدرت مایکرویو ، بر تثبیت ویتامین c با استفاده از تکنیک HPLC تعیین می شوند. تجزیه اسید آسکوربیک ممکن است توسط مسیرهای مختلفی روی دهد، هر چند که بدون در نظر گرفتن مکانیسم واقعی، این کمبود و فقدان را می توان توسط رابطه زیر بیان کرد :
محتوای کلی اسیدآسکوربیک را می توان از مجموع محتوای اسید آسکوربیک - AA - و اسید آسکوربیک دهیدراته - - تعیین کرد .محتوای کلی آسکوربیک، بطور مستمر با پیشرفت زمان فرآوری ، در درجه حرارت ثابت و یا سطح قدرت با مایکرویو جذب شده، کاهش می یابد. در یک زمان خشک کردن مخصوص، از دست دادن ویتامین c طبق انتظار به دلیل طبیعت ناپایدار اسید آسکوربیک نسبت به حرارت تحت شرایط خشک کردن مایکرویو، افزایش توان جذب شده منجر به افزایش درجه حرارت محصول و در نتیجه سرعت بالاتر از دست دادن ویتامین c می گردد.
پیشنهاد شده است که سنتیک تجزیه ویتامین c را می توان توسط معادله درجه اول توصیف کرد. نمونه های خشک شده تحت شرایط مایکرویو غلظت بالاتری از اسید آسکوربیک را در مقایسه با نمونه های خشک در هوا، در یک محتوای رطوبت خاص حفظ می کند؛ بر عکس، سیب زمینی هایی که تحت شرایط خشک کردن با هوا - - خشک شدند کمتر از %30 از این محتوای اولیه را حفظ نمودند. حتی تحت شرایط فرآوری شدیدتری از مایکرویو، حفظ ویتامین c از %45 تجاوز کرد.
این امر، نشاندهنده ی یکی از فواید استفاده از قدرت مایکرویو برای فرآیندهای خشک کردن می باشد. از بین رفتن ویتامین c به مقدار زیاد در طی خشک کردن سنتی با هوا غیر معمول نبوده است . وانگ و همکاران - - 1992 از بین رفتن %30-100 در طی فراوری سیب زمینی بصورت فلس های دهیدراته را در مقیاس آزمایشگاهی گزارش کردند، در حالیکه در حین استفاده از ابزارآلات تجاری، این مقدار از بینرفتن حدوداً %50 بوده است. سرعت پایین این از بین رفتن در شروع فرآیند خشک کردن ممکن است به ساختار فیزیکی ماده مربوط باشد.
یکنواختی غشای بافت سیب زمینیساساً دست نخورده مانده و از اینرو حفاظی را در برابر اجزای سلولی مضر ایجاد می کند. بعلاوه، مواد تشکیل دهنده درونی آنتی اکسیدانی ممکن است مسئول این سرعت پایین واکنش باشدمشخصاً. محتوای آبی در کاهش ویتامین c دارای اهمیت بسزایی است ، هر چند که مکانیسم کنترل کننده ی واکنش پیچیده می باشد. محتوای آبی می تواند کنترل اسید آسکوربیک را تحت تأثیر قرار دهد.
با افزایش محتوای رطوبت، غلظت اسید آسکوربیک کاهش می یابد که به نوبه ی خود ، باعث ایجاد سرعت نسبتاً پایین تجزیه آن می گردد. هر چند که، افزایش محتوای آب می تواند باعث آسان تر شدن واکنش گردد و آن هنگامی است که فاز مایع ویسکوزیته کمتری داشته باشد. در ضمن حضور آب ممکن است سطح اکسیژن جذب شده توسط ماده و نیز تجزیه را تحت تأثیر قرار دهد.
در مراحل آخر خشک کردن، درجه حرارت درونی نمونه نیز در مقایسه با درجه حرارت مراحل اولیه بالا می رود و تورم، بخش جامد می تواند مکانهای کاتالیتیکی جدیدی را ایجاد کند که هر دو آنها ممکن است با کاهش محتوای اسید آسکوربیک مرتبط باشند. چنین پدیده ای در طی فرآوری با مایکرویو بیشتر مشهود است زیرا به محدوده ی گسترده تری از سطح رطوبتی دست می یابیم.
چروکیدگی
نمونه های غذایی دچار تغییرات حجمی مثل چروکیدگی در هنگام از دست رفتن آب می شوند. این چروکیدگی ویژگیهای فیزیکی و خواص انتقالی مواد جامد را تحت تأثیر قرار می دهد. تغییر حجمی در طی خشک شدن یک عمل به آسانی قابل پیش بینی نیست. آزمونهای بصری از نمونه ها در کل فرآیند خشک کردن نشان می دهد که چروکیدگی بطور کامل یکنواخت نمی باشد. در اولین مرحله خشک کردن، نمونه ها هندسه اصلی خود را حفظ می کنند، یعنی ساختار رشد به نظر دست نخورده باقی می ماند
هر چند که با پیشرفت فرآیند خشک کردن، چروکیدگی با تغییر اجزاء همراه می باشد. تأثیر درجه حرارت بر چروکیدگی ممکن است به وابستگی خواص مکانیکی و الاستیکی به درجه حرارت مربوط باشد. در طی فراوری در درجه حرارت پائین، احتمال توزیع رطوبت یکنواخت تری در درون نمونه وجود دارد، در حالیکه اختلاف کوچکی ما بین مرکز و سطح انتظار می رود. این امر منجربه کاهش فشار درون گشته و در نتیجه برای نمونه این امکان وجود خواهد داشت تا اواخر مراحل خشک شدن که شکل ماده تثبیت شده است ، به انقباض خود ادامه دهد.
نتیجه گیری کلی
تجزیه ی ویتامین c در سیب زمینی در طی خشک کردن با مایکرویو و خشک کردن انتقالی - هدایتی - ، سنتیک درجه اول را نشان داده است . نمونه های خشک شده از طریق مایکرویو حداقل دو برابر میزان ویتامین c حاصل از نمونه های خشک شده از طریق انتقال را حفظ می کند . - در محتوای رطوبت قابل مقایسه - چروکیدگی توده ای با محتوای رطوبت دارای رابطه ای خطی است . نمونه های خشک شده تحت شرایط خشککردن انتقالی کلاً انقباض یکنواختی را نشان دادند ، در حالیکه در طی خشک کردن مایکرویو2 دوره ی انقباضی مشاهده شد. نمونه های خشک شده از طریق مایکرویو دارای باز جذب آب بهتری هستند.
