بخشی از مقاله
استفاده از خشک کن REFRACTANCE WINDOW در صنایع غذایی
چکیده
یکی از جدیدترین انواع خشک کن ها " REFRACTANCE WINDOW" می باشدکه سبب حفظ رنگ، طعم و مواد مغذی در محصول می شود. این روش خشک کردن نسبتاً کم هزینه بوده و جهت خشک کردن مایعات، دوغاب ها و پوره ها در دمای پایین و زمان کوتاه طراحی شده است. این خشک کن از سیرکولاسیون آب با حداکثر دمای 95 تا 98 درجه سانتیگراد به عنوان منبع حرارتی استفاده می کند. هنگامیکه ماده غذایی بر روی سطح این خشک کن پاشیده می شود، به علت خاصیت منحصر به فرد فیلم پلاستیکی که اجازه عبور امواج مادون قرمز با طول موج های متناسب با طیف جذبی ملکولهای آب را می دهد، یک "WINDOW" تشکیل می شود. اثر evaporative-cooling سبب شده این خشک کن در خشک کردن مواد حساس به حرارت، حفظ رنگدانه ها (کلروفیل، کاروتنوییدها و...)، ویتامین ها موثر معرفی شود.
کلمات کلیدی
صنایع غذایی، خشک کن، REFRACTANCE WINDOW
مقدمه
سالهاست که از خشک کردن به عنوان روشی برای افزایش مدت زمان ماندگاری مواد غذایی استفاده می شود .[4] دوعامل محدود کننده در طراحی خشک کن ها، یکی استفاده مناسب از انرژی و دیگری حفظ کیفیت محصول می باشد، بنابر این در خشک کردن کیفیت و هزینه ی نهایی محصول حائز اهمیت است .[8]
پیشرفت خشک کن ها طی 4 نسل صورت گرفته: نسل اول که از هوای داغ برای خشک کردن محصول استفاده می کردند نظیر خشک کنهای کابینتی، نسل دوم خشک کن هایی بودند که برای خشک کردن مایعات، دوغابها و پوره ها طراحی
شدند، نظیر خشک کن های پاششی و غلطکی، نسل سوم شامل خشک کن انجمادی وخشک کن اسمتیک و نسل چهارم خشک کن های جدیدی شامل مایکرویو و خشک کن هایی که با خلأ بالا کار می کنند و خشک کن هایی که از امواج رادیویی استفاده می کنند و "Refractance Window" هستند .[11]
نحوه عملکرد Refractance Window
سازوکار " " Refractance Window مانند ظرف آبی است که روی یک منبع حرارتی مثل شعله گاز قرار گرفته است، انرژی مادون قرمز از طریق جابجایی در میان ملکول های آب منتقل می شود. افت انرژی به صورت تبخیر آب از سطح و از طریق هدایت از جداره ها اتفاق می افتد. زمانیکه سطح آب درون ظرف توسط لایه ای از یک غشا ی شفاف مانند پلاستیک پوشانده شود و ظرف بر روی شعله قرار گیرد، تبخیر و افت انرژی مرتبط با آن متوقف می شود و در واقع غشای پلاستیکی مانند یک آینه عمل می کند و موجب انکسار انرژی مادون قرمز و برگشت آن به داخل آب می شود. در این حالت افت انرژی فقط از طریق دیواره ها و به روش هدایت است. زمانیکه ماده مرطوب بر روی سطح غشاء پلاستیکی قرار می گیرد، آب درون ماده یک "window" ایجاد می کند که اجازه می دهد انرژی مادون قرمز از درون ماده عبور کند. انرژی حرارتی به نحوی منتقل می شود که گویی هیچ غشایی وجود نداشته و حرارتی منتقل شده سبب تبخیر آب ماده غذایی می شود. زمانیکه آب درون ماده غذایی تبخیرشد، "window" تشکیل شده که باعث عبور انرژی مادون قرمز می شود، بسته شده و مجددا "refract" یا انکسار انرژی به درون منبع آب داغ اتفاق می افتد. این ویژگی یعنی ویژگی خود تنظیمی یا self-regulation سبب می شود که ماده بیش از حد در معرض حرارت قرار نگیرد .[3]
بررسی ویژگی های Refractance Window
دستگاه از سیرکولاسیون آب حداکثر95 تا 98 درجه سانتیگراد بسته به نوع ماده غذایی، به عنوان منبع حرارتی استفاده می کند. از یک نوار نقاله از جنس پلاستیک تشکیل شده که ماده ی غذایی روی سطح آن ریخته می شود. جریانی از هوای سرد کنترل شده به جمع آوری بخارات کمک می کند.
دستگاه از یک فیلم پلاستیکی با ضخامت 0/2 میلیمتر تشکیل شده، این ضخامت کم سبب می شود تا سریعتر با دمای آب به تعادل برسد. فیلم پلاستیکی باید food grade بوده و تحمل دمای 98 درجه سانتیگراد را داشته باشد. نمونه ای از این فیلم، پلاستیک Mylar، فیلم پلی استری شفافی می باشد که سبب تسهیل انتقال حرارت از منبع حرارتی به مایع غذایی می شود.
افزایش سرعت سیرکولاسیون آب باعث افزایش سرعت انتقال حرارت می شود. این خشک کن برای خشک کردن مایعات، پوره ها و دوغابها طراحی شده است و به علت اثر خنک کنندگی فرآیند تبخیر، دمای محلول به ندرت از 70 درجه سانتیگراد بالاتر می رود. این دستگاه می تواند بصورت مستقل کار کند یا اینکه از ماده پیش تغلیظ شده به عنوان ماده اولیه استفاده شود. بعلاوه ورود هوای سرد کنترل شده از بالای نوار سبب خروج سریعتر بخارات از سطح محصول می شود .[8]
بررسی نحوه انتقال حرارت
انتقال حرارت از طریق فیلم به وسیله ی هدایت و تشعشع صورت می گیرد. فیلم پلاستیکی اجازه عبور امواج مادون قرمز با طول موج متناسب با طیف جذبی آب را می دهد، که سبب تبخیر سریع آب در دمای پایین می شود و انتقال هدایت حرارتی پایین پلاستیک را جبران می کند (ضریب انتقال حرارت پلاستیک حدود 0/15 w/mºk است که در مقایسه استیل با ضریب هدایت حرارتی 15 w/mºk، تقریبا 100 بار کمتر است) .[10]
همانطور که در (شکل شماره(1 نشان داده شده است، ماده اولیه که بصورت مایع، دوغاب یا پوره است بر روی سطح نوار نقاله ای از جنس یک پلاستیک شفاف ریخته می شود. در زیر این فیلم پلاستیکی منبع حرارتی وجود دارد که با سیرکوله کردن آب داغ انرژی حرارتی لازم را تأمین می کند. زمانیکه ماده غذایی رطوبت بالایی دارد window تشکیل می شود، که این window سبب عبور انرژی مادون قرمز از آب زیرین به ماده غذایی می شود، به تدریج که آب ماده غذایی تبخیر شد، این window بسته می شود. در قسمت آخر آب سرد در زیر پلاستیک جریان دارد که به جدا شدن ماده غذایی از سطح فیلم وکاهش دمای محصول کمک می کند. بعلاوه استفاده از یک فن در بالای فیلم به جمع کردن بخارات خارج شده از ماده غذایی کمک می کند .[6]
تغییر محتوای رطوبتی پوره کدو با توجه به موقعیت آن بر روی نوار در ( شکل شماره( 2 نشان داده شده است. زمانیکه دمای آب در حال سیرکوله شدن 95 درجه سانتیگراد و سرعت نوار حدود 3 متر در هر دقیقه باشد، حدود %80 از محتوی رطوبتی در یک سوم اول نوار از پوره خارج می شود و تقریبا پس از طی %60 از طول نوار به رطوبت نهایی می رسد. این خشک کن قابلیت بهره گیری از انرژی زمانیکه محصول مرطوب است را دارد و زمانیکه میزان رطوبت به مقدار نهایی رسید از ویژگی Self-regulation استفاده کرده و از حرارت دیدن بیش از حد ماده غذایی جلو گیری می کند. حدودا پس از 3 دقیقه به رطوبت نهایی می رسد و در پایان نوار هم جریانی از آب سرد (از زیر نوار یا فیلم) به جدا شدن محصول از سطح نوار کمک می کند .[4] در نتیجه هر چه دما بیشتر باشد، سرعت تبخیر سریع تر است ولی در محصولات حساس به حرارت استفاده از دمای بالا مجاز نمی باشد .[5]
