بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
مدل سازی انتقال جرم در خشک کردن اسمزی هویج
چکیده
خشک کردن اسمزی هویج در محلول های اسمزی نمک و سوربیتول با غلظت 20 درصد وزنی/ وزنی و دماهای 5 ، 25 و 50 درجه سانتیگراد و در نسبت وزنی 1:10 (نسبت محلول به هویج) انجام شد. مقادیر حذف آب و جذب مواد جامد برای هر دما و در هر محلول اسمزی در فواصل زمانی 60، 120، 180، 240، 300، 360 و 420 دقیقه محاسبه گردید. با استفاده از مدل پیشنهادی آزوارا و همکاران (1992) مقادیر تعادلی حذف آب، جذب مواد جامد و شدت انتقال جرم محاسبه شد. مقادیر S1 و S2 پیش بینی شده توسط مدل مذکور در طی زمان محاسبه گردید و نمودارهای جذب مواد جامد و دفع آب در برابر زمان رسم شد. میزان دفع آب و جذب مواد جامد با افزایش دما و زمان اسمز افزایش یافت. اثر دما روی جذب مواد جامد کم تر از دفع آب بود.
کلید واژه: هویج، خشک کردن اسمزی، حذف آب تعادلی، جذب مواد جامد تعادلی.
-1 مقدمه
هویج یکی از مغذی ترین موادغذایی است. هیچ یک از سبزی ها و میوه ها به اندازه هویج دارای ذخیره پیش ساز ویتامین A (بتا کاروتن) نمی باشند. این ماده غذایی یکی از متنوع ترین سبزی ها و بهترین منبع ویتامین B، C، پکتات کلسیم و پکتین است. هویج گیاهی است دو ساله دارای ریشه راست و ساقه بی کرک که نوع پرورش یافته آن در اکثر نقاط زمین کشت می شود. قسمت مورد استفاده گیاه هویج، ریشه، میوه و تخم آن است. هویج دارای 87
درصد آب، 5/1 درصد مواد ازته، 0/2 درصد چربی، 8 درصد مواد گلوسیدی، حدود 5/1 درصد سلولز، مقداری بتا کاروتن، دیاستازهای مختلف و ویتامین های B6, B2, B1 و B12 می باشد. از هویج برای تولید آبمیوه، ترشی، انواع سالاد، سوپ های آماده، خورش ها، ادویه های کاری، گوشت شیرین، پای ها و مرباجات استفاده می شود. از این رو هویج جایگاه مهمی در میان سبزیجات ریشه ای دارد، که به نوبه خود منجر به توسعه روشهای فرآوری مختلف برای تولید محصولات متنوع و افزایش مدت ماندگاری شده است 1)، 2 و .(3 هویج تازه را نمی توان بیشتر از 3 یا 4 روز در شرایط عادی نگهداری کرد، اما در صورت پوشش دهی با فیلم های پلاستیکی در دمای صفر درجه سانتی گراد و رطوبت نسبی 96-93 درصد، به مدت 7 یا 8 ماه قابل نگهداری خواهد بود( .(2 برای افزایش قابلیت نگهداری می توان از روش هایی مثل کنسرو کردن، تخمیر و خشک کردن انجمادی نام برد. از میان این روشها، خشک کردن انجمادی، محصولی با بالاترین کیفیت تولید می کند اما یکی از گران قیمت ترین روش ها است. بنابراین به یک روش ساده و ارزان قیمت با سرمایه گذاری پایین نیاز است که بتواند قابلیت ماندگاری بسیاری از محصولات فاسد شدنی را افزایش داده و در دسترس تمام مصرف کنندگان دور از مناطق کشت هم قرار گیرد، خشک کردن اسمزی یکی از این روش ها است(4 و .(5
-2 جذب مواد جامد و دفع آب تعادلی
به دست آوردن مقادیر تعادلی حذف آب و جذب مواد جامد در فرآیند خشک کردن اسمزی مستلزم ادامه
فرآیند تا زمان های نسبتاً طولانی است که به دلیل شرایط حساس و مختلف ادامه فرآیند برای دستیابی به این
اطلاعات به طور کامل امکان پذیر نیست، در حالتیکه فرآیند اسمز در دما و غلظت ثابت انجام شود، شدت
حذف آب و جذب مواد جامد تنها تابعی از زمان است. آزووارا و همکارانش ( (1992 معادلاتی دو پارامتری
برای دفع آب و جذب مواد جامد پیشنهاد دادند که توسط آن الگوی انتقال جرم را بر اساس فرآیند کوتاه مدت
اسمز به دست آوردند. این مدل قادر به پیش بینی مقادیر تعادلی دفع آب و جذب مواد جامد نیز هست. این
معادله برای دفع آب به صورت زیر نوشته می شود ( :(3
WLt میانگین درصد حذف آب در زمان t، WL مقدار تعادلی درصد حذف آب، S1 ثابت وابسته به شدت نفوذ آب به بیرون از بافت هویج .(min-1)
معادله فوق را میتوان به صورت زیر به فرم خطی نوشت:
SGt میانگین درصد جذب مواد جامد در زمان t، SG مقدار تعادلی درصد جذب مواد جامد و S2 ثابت وابسته به شدت نفوذ مواد جامد محلول اسمزی به درون بافت هویج .(min-1)
با ترسیم مقادیر نسبت زمان به دفع آب در برابر زمان و همچنین نسبت زمان به جذب مواد جامد در برابر زمان خطوطی به دست می آید که از طریق محاسبه شیب و عرض از مبدأ خطوط می توان مقادیر ثابت ها و جذب مواد جامد تعادلی و دفع آب تعادلی را محاسبه نمود.
-3 مواد و روش ها
هویج واریته نانتس (CV. Nuntes)، به عنوام ماده خام اولیه از یک فروشگاه محلی در شهر نیشابور خریداری شد و به منظور کاهش فعالیت های تنفسی و بیولوژیکی تا زمان آزمایش در یخچال در دمای 4 درجه سانتی گراد نگهداری گردید. مقدار رطوبت اولیه هویج تازه 89/75 ± 0/8 درصد (بر مبنای وزن مرطوب) با استفاده از آون در دمای 70 درجه سانتیگراد تعیین گردید. مراحل آماده سازی شامل پوست گیری، شستشو و حلقوی کردن نمونه ها بود. حلقه ها
به ضخامت 1 میلی متر و قطر 25 ± 1 میلی متر برش داده شدند. حلقوی کردن نمونه ها با استفاده از دستگاه سبزی خرد کن مدل Z3028A انجام شد، عمل بلانچینگ جهت آنزیم بری به مدت 1 دقیقه با آب جوش صورت گرفت و
سپس بلافاصله نمونه ها در آب سرد قرار داده شدند. آبگیری اسمزی در دماهای 5، 25 و 50 درجه سانتیگراد انجام
شد. محلول های اسمزی به کار رفته در این پژوهش با غلظت 20 درصد وزنی/ وزنی با انحلال نمک و سوربیتول
ساخت شرکت مرک آلمان در آب مقطر تهیه شدند. به منظور کاهش اثر رقیق شدن محلول اسمزی توسط آب دفع
شده از هویج طی فرآیند اسمزی نسبت وزنی هویج به محلول اسمزی 1:10 تعیین گردید. زمان فرآیند اسمزی 7
ساعت در نظر گرفته شد و نمونه ها در فواصل یک ساعته ( 60، 120، 180، 240، 300، 360 و 240 دقیقه) از
محلول اسمزی خارج شدند. دمای فرآیند اسمزی با استفاده از بن ماری و ترمومتر کنترل گردید. بعد از اتمام فرآیند
اسمزی نمونه ها با آب مقطر شستشو داده شدند و آب اضافی سطح نمونه ها با کاغذ صافی گرفته شد. مقدار دفع آب و جذب مواد جامد محلول در دمای 70 ± 0/5 درجه سانتی گراد به مدت 18 ساعت و تا رسیدن به وزن ثابت در آون تعیین گردید.
-4 نتایج و بحث
نسبت زمان به دفع آب و جذب مواد جامد در طی خشک کردن اسمزی محاسبه شد. تغییرات این مقادیر در برابر
زمان در شکل های ا تا 4 مشاهده می شود. مقادیر بالای ضریب تبیین به دست آمده نشان دهنده مناسب بودن مدل
آزوارا و همکاران است. شیب این خطوط برابر عکس مقدار تعادلی جذب مواد جامد و حذف آب در شرایط اسمزی
مورد بررسی است. براساس مقادیری که از عرض از مبدأ بدست می آید، می توان ثابت های S1 و S2 را محاسبه کرد.
مقادیر محاسبه شده در جدول 1 آمده است.
شکل -1 تغییرات نسبت زمان به جذب مواد جامد شکل- 2 تغییرات نسبت زمان به دفع آب
در برابر زمان در محلول اسمزی نمک در برابر زمان در محلول اسمزی نمک
شکل -3 تغییرات نسبت زمان به جذب قند شکل -4 تغییرات نسبت زمان به دفع آب
در برابر زمان در محلول اسمزی سوربیتول در برابر زمان در محلول اسمزی سوربیتول
شکل های 5 تا 8 میزان تغیرات دفع آب و جذب مواد جامد را در طی 7 ساعت اسمز، در محلول های نمک و سوربیتول نشان می دهد. همانطور که در شکل 6 مشاهده می شود میزان دفع آب در محلول اسمزی نمک ، با افزایش
