گرايش علوم و صنايع غذايي
عنوان
بهينه سازي فرآيند خشك كردن جعفري و نعناع با بهره گرفتن از روش تركيبي هواي داغ و مايكروويو
استاد راهنما
آقاي دكتر مهدي كاشاني نژاد
استادان مشاور
خانم دكتر مرضيه بلندي
تكه هايي از متن به عنوان نمونه :
چكيده
در اين پژوهش خشك كردن جعفري و نعناع با بهره گرفتن از سه روش خشك كردن با هواي داغ (۵۰، ۶۰ و ۷۰ درجه سانتي‌گراد)، مايكروويو (۹۰، ۱۸۰، ۳۶۰، ۶۰۰ و ۹۰۰ وات) و روش تركيبي هواي داغ-مايكروويو (۶۰ درجه سانتي‌گراد و ۳۶۰ وات) انجام شد. انتخاب سطوح بهينه براي خشك كردن در روش تركيبي، با بررسي آزمايشات كيفي نمونه‌هاي خشك شده صورت گرفت. داده‌هاي حاصل از خشك كردن جعفري و نعناع با روش هواي داغ و مايكروويو با ۸ مدل پيج، نيوتن، هندرسون و پابيس، لگاريتمي، ميديلي، دو جمله‌اي نمايي، ورما و همكاران و وانگ و سينگ برازش شدند. نتايج نشان داد مدل پيج و دو‌جمله‌اي نمايي بهترين توصيف براي رفتار خشك كردن جعفري و نعناع را دارا مي‌باشند. همچنين بررسي فرآيند خشك كردن تركيبي و آزمايشات كيفي محصول نهايي حاصل از آن نشان داد استفاده از انرژي مايكروويو به عنوان فرآيند خشك كردن نهايي مي‌تواند جنبه‌هاي مهم و مطلوب مختلفي را به همراه داشته باشد و اين روش مي‌تواند تا مقدار قابل توجهي باعث بهبود پارامترهاي كيفي مثل رنگ، جذب مجدد آب و از جمله مقدار ويتامين ث و همينطور كاهش زمان خشك شدن جعفري و نعناع شود. طولاني‌ترين زمان فرايند خشك شدن جعفري و نعناع در خشك كردن با هواي داغ و در دماي ۵۰ درجه سانتي‌گراد بود كه ۴۲۰ دقيقه براي هر دو محصول به طول انجاميد. اين زمان در فرايند خشك كردن تركيبي به ترتيب باعث كاهش ۴۳/۶۶% و ۵۸/۶۸% در زمان خشك شدن جعفري و نعناع نسبت به خشك كردن با هواي داغ ۵۰ درجه سانتي‌گراد گرديد.
كليد واژه ها: بهينه سازي، جعفري، خشك كردن تركيبي، خشك كردن با مايكروويو، خشك كردن با هواي داغ، مدل سازي، نعناع.
1-1. كليات
خشك كردن ميوه‌ها و سبزيجات يكي از قديمي‌ترين و در عين حال گسترده‌ترين روش‌هاي شناخته شده جهت نگهداري غذا و از مهم‌ترين فرآيندها براي حفظ كيفيت مواد غذايي است. هدف عمده در خشك كردن محصولات كشاورزي، كاهش رطوبت تا حدي است كه در طولاني مدت قابل نگهداري باشند كه با كاهش فعاليت‌هاي ميكروبي و آنزيمي و تقليل سرعت فعل و انفعالات شيميايي، زمان ماندگاري محصول را افزايش و با كاهش قابل توجه در وزن و حجم آنها، هزينه‌هاي بسته بندي، ذخيره سازي و حمل و نقل آن را سهولت مي‌بخشد (آكپينار و همكاران، ۲۰۰۶).
تاريخچه توليد فراورده‌هاي خشك در ايران به دوران بسيار قديم باز مي‌گردد. با گذشت ساليان طولاني در بخش فرآوري اين محصولات، تغيرات عمده‌اي پديدار نشده و هنوز هم به طور غالب در ايران از روش‌هاي سنتي (آفتابي) استفاده مي‌گردد كه اين روش‌ها داراي نارسايي‌هايي است مانند قرار گرفتن محصولات در محيطي كه روي پارامترهاي آن كنترلي وجود ندارد. فرآيند خشك كردن در شرايط كنترل شده (سيستم صنعتي) روند رو به رشدي را نشان مي‌دهد كه ريشه در انتظارات مصرف كنندگان دارد. در اين روش فرآيند خشك كردن محصولات در فضايي با شرايط كنترل شده و بدون وابستگي به شرايط جوي انجام مي‌پذيرد. پارامترهاي مؤثر بر شاخص‌هاي كيفي محصول (مانند درجه حرارت، سرعت جابه جايي هوا و رطوبت نسبي) تحت كنترل، فرآيند را پشت سرمي‌گذارد. در بازار عرضه و فروش فرآورده‌هاي خشك در سطح جهاني، هنگامي كشور ما مي‌تواند حضور داشته باشد و با ديگر كشورهاي توليد كننده به رقابت بپردازد كه قادر باشد با به كارگيري روش‌هاي نوين و طبق استاندارد‌هاي قابل قبول محصولات خود را توليد و عرضه نمايد (زيرجاني و توكلي پور، ۱۳۸۹).
انجام صحيح عمليات خشك كردن به علت امكان بروز تغييرات نامطلوب در ماده غذايي اهميت زيادي دارد. براي كاهش آب مواد غذايي زمان طولاني و دمايي نسبتا بالا مورد نياز است كه همين زمان طولاني موجب بروز برخي تغييرات نامطلوب مي‌شود كه از جمله مي توان به تغييرات رنگ، طعم، عطر، كاهش مواد مغذي، افزايش وزن مخصوص (به علت چروكيدگي شديد) و كاهش ظرفيت آبگيري مجدد محصول خشك شده اشاره كرد (امام جمعه و عسكري، ۱۳۸۳).
۱-۲. معايب خشك كن‌هاي معمول امروزي
در خشك كن‌هاي معمول صنعتي با هواي گرم به خاطر اينكه هدايت حرارتي پايين است و انتقال حرارت به قسمتهاي داخلي ماده غذايي محدود مي‌باشد، راندمان انرژي پايين مي‌آيد و مدت زمان طولاني‌تري براي خشك كردن لازم است. با توجه به اين موارد، امروزه روش‌هاي ديگري براي خشك كردن مواد غذايي مورد توجه قرار گرفته‌اند، يكي از آنها مانند خشك كردن با مايكروويو است (زيرجاني و توكلي پور، ۱۳۸۹).
۱-۳. خشك كردن با مايكروويو
يكي از روش‌هايي كه طي دهه اخير توجه زيادي به آن مبذول شده، خشك كردن با بهره گرفتن از اشعه مايكروويو است. پرتوهاي مايكروويو از دسته پرتوهاي الكترومغناطيسي با طول موج بلند و فركانس (٢۴۵٠ مگاهرتز) مي‌باشند. در هنگام عبور اين امواج از بافت ماده غذايي، مولكول‌هاي قطبي نظير آب و نمك‌ها به ارتعاش در‌آمده و همين ارتعاش موجب تبديل انرژي مايكروويو به حرارت مي‌شود. قابل توجه اينكه بر خلاف روش‌هاي ديگر خشك كردن كه در آنها گرما بايد از سطح به عمق نفوذ كند، در اين روش گرما در خود ماده غذايي به وجود مي‌آيد. مثال‌هاي متعددي از كاربردهاي خشك كردن مايكروويو وجود دارد كه مايكروويو مزيت‌هاي قابل توجهي را فراهم كرده است. كاربرد مايكروويو در خشك كردن گستره وسيعي از صنايع از جمله صنايع غذايي را دربر مي‌گيرد. در هر مورد، سيستم‌هاي خشك كردن مايكروويو، زمان خشك كردن را به طور قابل توجهي كاهش داده‌اند بدون اينكه اثر منفي بر كيفيت محصول بگذارند. در خشك كردن با مايكروويو، گرما، حاصل از تبديل انرژي مايكروويو به انرژي حرارتي در درون مواد مرطوب است و دماي مطلوب را براي خشك كردن سريع مواد فراهم مي‌كند. گرمايش حجمي ناشي از نفوذ مايكروويو و كاهش هزينه هاي فرآيند، مايكروويو را به منبع جذاب انرژي حرارتي تبديل كرده است. زمان‌هاي كوتاهتر فرآوري، به ميزان قابل توجهي هزينه‌هاي توليد برخي از محصولات را كاهش مي‌دهد (ده بوره و اسمعيلي، ۱۳۸۹). همچنين به خاطر تمركز انرژي، سيستم مايكروويو فقط ۲۰ تا ۳۵ درصد نسبت به ساير روش هاي خشك كردن نياز به فضا دارد و چون نتايج تحقيقات نشان داده كه كاربرد نادرست مايكروويو باعث توليد محصولات با كيفيت بد شده پيشنهاد شده كه انرژي مايكروويو بايد در مرحله محتواي رطوبتي پايين، در انتهاي عمل خشك كردن استفاده شود (آليباس، ۲۰۰۷). در اين روش گرما در خود بافت ماده غذايي توليد شده و از آسيب ديدن و سوختن قسمتهاي سطحي ماده غذايي جلوگيري مي شود. با توجه به هزينه‌هاي بالاي خشك كردن با بهره گرفتن از انرژي مايكروويو و همچنين برخي ديگر از معايب آن تركيب خشك كن هواي داغ و مايكروويو بسيار مورد توجه قرار گرفته است. هدف از تركيب روش‌ها در تمامي موارد، استفاده از مزاياي هركدام از روش‌هاي مذكور بوده است. در اين رابطه استفاده از انرژي مايكروويو بسته به چگونگي و زمان استفاده از آن مي‌تواند نتايجي متفاوت و بعضا متضاد داشته باشد. اثرات اين انرژي بر رنگ محصول و نيز ميزان تخلخل آن از اين قبيل موارد هستند (امام جمعه و عسكري، ۱۳۸۳).
. روش‌هاي تركيبي خشك كردن
گرايش‌هاي جديد در توسعه و بهبود فرآيندها و محصولات غذايي در زمينه خشك كردن، منجر به ايجاد روش‌هاي تركيبي از فناوري‌هاي متعارف و غير متعارف مختلف خشك كردن شده است. يكي از اهداف تمامي اين فرآيندها به حداقل رساندن زمان عمل خشك كردن است به طوري كه تغيير در مقدار رطوبت، همراه با عدم آسيب رسيدن به محصول نهايي و فرآيندي كارآمد و مقرون به صرفه نيز باشد. سبزيجات و گياهان دارويي و معطر حاوي سطح بالايي از رطوبت و محيطي مناسب براي نفوذ ميكرو‌ارگانيسم‌ها هستند. بنابراين، خشك كردن فوري‌ترين عمليات بعد از برداشت، براي جلوگيري از زيان‌هاي وارده است (ازكان و همكاران، ۲۰۰۷).
۱-۵. ضرورت انجام تحقيق
سبزيجات نيز همانند اغلب محصولات كشاورزي فساد پذير است و ميزان ضايعات آنها نيز زياد است. بنابراين بايستي يا سريعا مصرف شوند و يا اينكه براي مصارف بعدي تحت شرايط كنترل شده و نگهداري گردند. جعفري و نعناع نيز به دليل دارا بودن تركيبات مهم و مفيد فراوان از جمله سبزي‌هاي شاخص و پركاربرد به حساب مي آيند. خشك كردن يكي از روش‌هاي مطلوب نگهداري است. در كشورهاي در حال توسعه، يكي از اهداف خشك كردن سبزيجات از جمله جعفري و نعناع، كاهش ضايعات پس از برداشت است. در حالي كه در كشورهاي توسعه يافته، اين محصول به عنوان يك نياز
