مقاله کاربرد خشک کردن اسمزی در تولید محصولات نیمه خشک

بخشی از مقاله

چکیده:

کنترل مقدار آب موجود در محصولات کشاورزی یکی از روشهای نگهداری مواد غذایی است که مورد توجه بشر بوده است. گرچه استفاده از هوای داغ در خشک کردن روش مرسومی است اما اثرات سویی بر کیفیت محصول از جمله تغییر رنگ، سفتی بافت و طعم اسیدی محصول خشک شده می گذارد. به همین علت می بایست از روش های دیگری برای بهبود کیفیت محصول نهایی استفاده نمود.

خشک کردن اسمزی یک فرایند آبگیری از مواد غذایی مانند میوه جات و سبزیجات است که شامل خیساندن آنها در یک محلول هایپرتونیک مناسب مانند سوربیتول یا گلیسرول، مخلوط هایی از قند و نمک و محلول های غلیظ قندی می باشد که باعث کاهش رطوبت موادغذایی قبل از فرایند خشک کردن نهایی می شود. این فرایند باید به گونه ای اعمال شود که درکنار حفظ موادغذایی در مقابل فساد، به شاخص های کیفی فراورده از جمله ارزش غذایی، طعم، عطر، رنگ و بافت کمترین صدمه ممکن وارد گردد.

نتایج تحقیقات منتشر شده توسط محققان در مورد نحوه آبگیری اسمزی و تاثیر عوامل مختلف بر آن، حاکی از آنست که برای هر محصولات می بایست شرایط ویژه و کنترل شده ای را در نظر گرفت تا تاثیر مثبت این پیش فرآیند بر حفظ رنگ، بافت، ارزش تغذیه ای و خصوصیات کیفی ماده خشک شده بطور قابل توجهی افزایش یابد.

-1 مقدمه:

یکی از قدیمی ترین و در عین حال گسترده ترین فرایندهای مورد استفاده جهت حفظ موادغذایی در مقابل فساد، خشک کردن می باشد که باعث کاهش فعالیت های میکروبی، آنزیمی و تقلیل سرعت فعل و انفعالات شیمیایی، می شود. همچنین باعث افزایش زمان ماندگاری محصول، کاهش وزن و حجم مواد، سبب سهولت در بسته بندی، حمل و نقل و انبارداری محصولات می شود . - 1 -

روش های مختلفی جهت خشک کردن مواد غذایی وجود دارد که در این مقاله اشاره کوتاهی به آنها می شود. یکی از روش هایی که در سال های اخیر مورد توجه قرارگرفته است خشک کردن اسمزی است که طیف وسیعی از میوه جات و سبزیجات را شامل میشود. لذا در ادامه سعی بر توصیف این روش جدید و بررسی پژوهش های صورت گرفته در این زمینه شده است.

-2 روش های خشک کردن مواد غذایی در ادامه معایب و مزایای انواع روشهای خشک کردن مواد غذایی به صورت مختصر توضیح داده شده است . - 1-9 -

✓    خشک کردن با آفتاب

یکی از قدیمی ترین روش های نگهداری مواد غذایی می باشد و دستگاههایی که بر اساس این روش کار می کنند ارزان هستند. در این روش با کاهش آب آزاد از فساد جلوگیری می شود. اما مشکلات تکنیکی زیادی در این روش سنتی خشک کردن وجود دارد؛ آلودگی ناشی از باران، گرد و غبار، پرندگان و حیوانات و .. وجد دارد. شرایط خشک کردن به طور کامل قابل کنترل شدن نیستند. فساد شیمیایی، آنزیمی و میکروبی به دلیل زمان طولانی خشک کردن قابل ملاحضه می باشد. انواع خشک کن های آفتابی شامل خشک کن آفتابی مستقیم، غیر مستقیم و سیستم های ترکیبی می باشد.

✓    خشک کردن با هوای گرم

یکی از ساده ترین و اقتصادی ترین روش های خشک کردن مواد غذایی، استفاده از هوای داغ می باشد. در این روش هوای گرم در تماس با ماده قرار می گیرد و رطوبت به کمک گرما خشک می شود و انتقال گرما به روش جابجایی است. فاکتور های مهمی که روی سرعت و زمان خشک کردن اثر می گذارد شامل خواص فیزیکی ماده غذایی مثل اندازه ذرات وشکل هندسی؛ خواص فیزیکی هوا مثل دما، رطوبت، چگالی؛ و روش خشک کردن می باشد.

انواع خشک کن های هوای گرم شامل خشک کن کابینتی، خشک کن تونلی، خشک کن تسمه ای، خشک کن نقاله ای، و خشک کردن بستر سیال می باشد. در خشک کن بستر سیال، محصول مورد نظر در بستر سیالی قرار می گیرد که در آن عامل سیالت جریان هوا است. رطوبت از سطح محصول به بستر سیال انتقال می یابد. نیرو محرکه خروج آب از محصول، اختلاف غلظت بین رطوبت هوای در حال تعادل با سطح ماده و رطوبت رطوبت هوای سیستم است.

شریفی وهمکاران - 1389 - سینتیک خشک کردن ورقه نازک پرتقال رقم تامسون در یک خشک کن آزمایشگاهی براساس مدل های ریاضی موجود مورد بررسی قرار دادند. نتایج نشان داد که با افزایش دما وسرعت هوای خشک کن زمان خشک شدن کاهش می یابد و مدل میدیلی وهمکاران منحنی سینتیک خشک کردن ورقه های نازک پرتقال رابهتر توصیف می کند - . - 1

✓    خشک کردن با مایکروویو

در این روش با استفاده از اثر متقابل انرژی اشعه رادیویی و مواد شیمیایی تشکیل دهنده غذا، گرما در داخل ماده غذایی تولید می شود. این روش برای تکمیل خشک کردن چیپس سیب زمینی استفاده می شود. از مزایای این روش حفظ کیفیت بالای محصولی است که تحت تاثیر گرمایش یکنواخت حاصل از برخورد تشعشعات می باشد که این تشعشعات توسط آب ماده غذایی جذب می شود و این مسئله باعث کاهش زمان خشک کردن می شود. از معایب این روش هزینه بالای تولید هر واحد انرژی و هزینه مربوط به تجهیزات خشک کردن است.

✓    خشک کردن افشانه ای

از نقطه نظر تعریف، خشک کردن مایع با افشاندن آن در هوای گرم است. بطور کلی ذرات ریز مایع با افشانه - بوسیله نازل - درگیر می شود وبین افشانه
و    واسطه خشک شدن - هوای گرم - تماس ایجاد شده و در پی آن پودر خشک از واسطه خشک شدن بوسیله سپراتور جدا می شود.

✓    خشک کردن انجمادی

خشک کردن انجمادی دو مرحله دارد: ابتدا آب موجود در ماده غذایی منجمد می شود و به دنبال آن یخ موجود در محصول با گرفتن حرارت به بخار تصعید می شود. تصعید یخ در زیر نقطه سه گانه آب، در فشار Torr 4/58 و دمای تقریبی 32 درجه فارنهایت، کامل می شود. لذا محصول بدون اینکه در معرض حرارت زیاد قرار گیرد خشک می شود.

-3 خشک کردن اسمزی

در واقع خشک کردن اسمزی، یک فرایند آبگیری از مواد غذایی مانند میوه جات و سبزیجات است که شامل خیساندن آنها در یک محلول هایپرتونیک مناسب مانند سوربیتول یا گلیسرول؛ مخلوط هایی از قند و نمک؛ و محلول های غلیظ قندی می باشد که باعث کاهش رطوبت مواد غذایی قبل از فرایند خشک کردن نهایی می شود 6 - ،. - 5 از آنجا که محلول هایپرتونیک دارای فشار اسمزی بالاتر و فعالیت آبی کمتری است، بعنوان نیروی محرکه برای خروج آب از سلول های ماده غذایی به داخل محلول اسمزی عمل میکند 6 - ،. - 5 این فرایند شامل دو پدیده انتقال جرم بطور همزمان در خلاف جهت همدیگر می باشد.

ابتدا خروج آب از بافت ماده غذایی به درون محلول اسمزی و سپس انتقال املاح در جهت مخالف از محلول اسمزی به بافت غذا صورت می گیرد و یک جریان دیگر که خیلی قابل توجه نمیباشد ولی ممکن است خواص ماده غذایی را تحت تاثیر قرار دهد این است که تراوش موادی مانند ویتامینها، اسیدهای آلی، نمک های معدنی و ساکاریدها به همراه محلول اسمزی می باشد.

در حقیقت آبگیری اسمتیک، فرایند انتقال آب است که با قرار دادن مواد غذایی از قبیل تکه های میوه ها یا سبزیجات، در محلول های هیپرتونیک صورت می گیرد. به دلیل اینکه این محلول دارای فشار اسمزی بالایی است و در نتیجه فعالیت آبی کمتری دارد، نیروی محرک برای انتقال آب بین محلول و غذا ،افزایش می یابد.نظر به اینکه دیواره سلولی به عنوان یک غشاء نیمه تروا عمل می کند. درروش اسمز بیش از %50 کاهش وزن در غذای تازه صورت می گیرد.

بخش آبادی و همکاران - 1390 - سینتییک خشک شدن اسمزی برگه های سیب را در محلول های مختلف بررسی نمودند. نتایج نشان داد که بالاترین درصد جذب مواد، و کاهش آب درمحلول های با غلظت 65 درصد مشاهده شد و نمونه های خشک شده در این غلظت بالاترین ویژگیهای حسی را دارا بودند . - 8 - فرآیند اسمز بعنوان پیش فرآیند قبل از سرخ کردن عمیق برای تولید چیپس سیب زمینی توسط دلوی و همکاران - 1391 - مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان داد که غوطه وری در محلولهای اسمزی قبل از سرخ کردن به علت کاهش رطوبت ورقه های سیب زمینی منجرب به کاهش جذب روغن در چیپس حاصل شده بود . - 7 -

فیسوت - 2011 - بیان کرد که برای تولید مناسب محصولات در سطح صنعتی به روش اسمزی نیاز به درک صحیح از فاکتورهای تاثیرگذار بر انتقال جرم در طول خشک کردن اسمزی برای بهینه سازی فرایند موردنیاز است که نوع محلول اسمزی ، غلظت محلول اسمزی و دما را سه عامل اصلی فرایند بیان کرد و دو کمیت که در انتقال جرم فرایند اسمزی اهمیت دارد دفع آب و جذب مواد جامد است که با استفاده از آنها مدل سازی صورت می گیرد و به این نتیجه رسید که با دفع آب و جذب مواد جامد، غلظت ساکارز - محلول اسمزی - افزایش و در مورد دما نشان داده شد که دفع آب در طول زمان با افزایش درجه حرارت، افزایش یافت . - 5 -

امیریوسفی و محبی - - 2008 به منظور پیشگویی درصد جذب مواد جامد، کاهش آب و محتوای رطوبتی سیب زمینی آبگیری شده توسط محلول اسمزی نمک، از شبکه های عصبی مصنوعی استفاده نمودند. نتایج این محققان نشان داد که بهترین مدل برای پیشگویی پارامترهای فوق دارای 2 لایه پنهان و 10 نورون در هر لایه می باشد . - 9 -

همچنین اوکوآ- مارتینز و آیالا- آپااونته - 2007 - از شبکه های عصبی مصنوعی به منظور مدل سازی سینتیک آبگیری اسمزی سیب استفاده نمودند. این محققان بیان نمودند مدل شبکه عصبی مصنوعی دارای 1 لایه پنهان و 4 نورون در لایه پنهان نسبت به مدل های رگرسیونی کارایی بهتری برای پیشگویی درصد جذب مواد جامد و کاهش آب دارد . - 10 -

فتحی و همکاران - 2011 - به بررسی مقدار جذب مواد جامد و کاهش آب کیوی آبگیری شده طی فرآیندهای مختلف آبگیری اسمزی پرداختند و سپس سینتیک انتقال جرم آن را توسط شبکه های عصبی مصنوعی مدل سازی گردید. این محققین گزارش دادند با افزایش دما و غلظت محلول اسمزی، همچنین زمان غوطه وری درصد جذب مواد جامد و کاهش آب افزایش می یابد.

پیکربندی های مختلف شبکه عصبی چند لایه پرسپترون برای پیشگویی درصد جذب مواد جامد و کاهش آب کیوی آبگیری شده را مورد آزمون قرار داده و نتایج گزارش شده نشان می دهد که مدل شبکه عصبی مصنوعی دارای 9 نورون در لایه پنهان، کمترین میزان خطا را در پیشگویی پارامترهای سینتیکی انتقال جرم طی فرآیند آبگیری اسمزی کیوی دارد. این مدل می تواند به منظور تولید محصولی با کیفت مطلوب، طراحی مناسب تجهیزات فرآوری و بهین هسازی فرآیند مورد استفاده قرار گیرد . - 11 -

-4 نتیجه گیری:

درواقع خشک کردن اسمزی یک فرآیند آبگیری از مواد غذایی مانند میوه جات وسبزی جات است. این روش مزیت هایی قابل توجهی نسبت به سایر روش های خشک کردن دارد و به دلیل غوطه ور بودن ماده غذایی در محلول اسمزی ازتماس آن باهوا و واکنش های نامطلوب حین فرآیند خشک کردن جلوگیری می شود. همچنین به دلیل اعمال دماهای پایین تر وعدم تغییرفاز، موادمغذی حفظ شده و در مصرف انرژی صرفه جویی می شود که به دلیل علاقه محققان جهت مطالعه و پژوهش درمورد فرآیند اسمز ارتقای کیفیت تغذیه ای، شیمیایی و مکانیکی محصول بدست آمده وصرفه جویی در مصرف انرژی می باشد.