گرایش علوم و صنایع غذایی

عنوان

بهینه سازی فرآیند خشک کردن جعفری و نعناع با بهره گرفتن از روش ترکیبی هوای داغ و مایکروویو

استاد راهنما

آقای دکتر مهدی کاشانی نژاد

استادان مشاور

خانم دکتر مرضیه بلندی

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده
در این پژوهش خشک کردن جعفری و نعناع با بهره گرفتن از سه روش خشک کردن با هوای داغ (۵۰، ۶۰ و ۷۰ درجه سانتی‌گراد)، مایکروویو (۹۰، ۱۸۰، ۳۶۰، ۶۰۰ و ۹۰۰ وات) و روش ترکیبی هوای داغ-مایکروویو (۶۰ درجه سانتی‌گراد و ۳۶۰ وات) انجام شد. انتخاب سطوح بهینه برای خشک کردن در روش ترکیبی، با بررسی آزمایشات کیفی نمونه‌های خشک شده صورت گرفت. داده‌های حاصل از خشک کردن جعفری و نعناع با روش هوای داغ و مایکروویو با ۸ مدل پیج، نیوتن، هندرسون و پابیس، لگاریتمی، میدیلی، دو جمله‌ای نمایی، ورما و همکاران و وانگ و سینگ برازش شدند. نتایج نشان داد مدل پیج و دو‌جمله‌ای نمایی بهترین توصیف برای رفتار خشک کردن جعفری و نعناع را دارا می‌باشند. همچنین بررسی فرآیند خشک کردن ترکیبی و آزمایشات کیفی محصول نهایی حاصل از آن نشان داد استفاده از انرژی مایکروویو به عنوان فرآیند خشک کردن نهایی می‌تواند جنبه‌های مهم و مطلوب مختلفی را به همراه داشته باشد و این روش می‌تواند تا مقدار قابل توجهی باعث بهبود پارامترهای کیفی مثل رنگ، جذب مجدد آب و از جمله مقدار ویتامین ث و همینطور کاهش زمان خشک شدن جعفری و نعناع شود. طولانی‌ترین زمان فرایند خشک شدن جعفری و نعناع در خشک کردن با هوای داغ و در دمای ۵۰ درجه سانتی‌گراد بود که ۴۲۰ دقیقه برای هر دو محصول به طول انجامید. این زمان در فرایند خشک کردن ترکیبی به ترتیب باعث کاهش ۴۳/۶۶% و ۵۸/۶۸% در زمان خشک شدن جعفری و نعناع نسبت به خشک کردن با هوای داغ ۵۰ درجه سانتی‌گراد گردید.
کلید واژه ها: بهینه سازی، جعفری، خشک کردن ترکیبی، خشک کردن با مایکروویو، خشک کردن با هوای داغ، مدل سازی، نعناع.
 1-1. کلیات
خشک کردن میوه‌ها و سبزیجات یکی از قدیمی‌ترین و در عین حال گسترده‌ترین روش‌های شناخته شده جهت نگهداری غذا و از مهم‌ترین فرآیندها برای حفظ کیفیت مواد غذایی است. هدف عمده در خشک کردن محصولات کشاورزی، کاهش رطوبت تا حدی است که در طولانی مدت قابل نگهداری باشند که با کاهش فعالیت‌های میکروبی و آنزیمی و تقلیل سرعت فعل و انفعالات شیمیایی، زمان ماندگاری محصول را افزایش و با کاهش قابل توجه در وزن و حجم آنها، هزینه‌های بسته بندی، ذخیره سازی و حمل و نقل آن را سهولت می‌بخشد (آکپینار و همکاران، ۲۰۰۶).
تاریخچه تولید فراورده‌های خشک در ایران به دوران بسیار قدیم باز می‌گردد. با گذشت سالیان طولانی در بخش فرآوری این محصولات، تغیرات عمده‌ای پدیدار نشده و هنوز هم به طور غالب در ایران از روش‌های سنتی (آفتابی) استفاده می‌گردد که این روش‌ها دارای نارسایی‌هایی است مانند قرار گرفتن محصولات در محیطی که روی پارامترهای آن کنترلی وجود ندارد. فرآیند خشک کردن در شرایط کنترل شده (سیستم صنعتی) روند رو به رشدی را نشان می‌دهد که ریشه در انتظارات مصرف کنندگان دارد. در این روش فرآیند خشک کردن محصولات در فضایی با شرایط کنترل شده و بدون وابستگی به شرایط جوی انجام می‌پذیرد. پارامترهای مؤثر بر شاخص‌های کیفی محصول (مانند درجه حرارت، سرعت جابه جایی هوا و رطوبت نسبی) تحت کنترل، فرآیند را پشت سرمی‌گذارد. در بازار عرضه و فروش فرآورده‌های خشک در سطح جهانی، هنگامی کشور ما می‌تواند حضور داشته باشد و با دیگر کشورهای تولید کننده به رقابت بپردازد که قادر باشد با به کارگیری روش‌های نوین و طبق استاندارد‌های قابل قبول محصولات خود را تولید و عرضه نماید (زیرجانی و توکلی پور، ۱۳۸۹).
انجام صحیح عملیات خشک کردن به علت امکان بروز تغییرات نامطلوب در ماده غذایی اهمیت زیادی دارد. برای کاهش آب مواد غذایی زمان طولانی و دمایی نسبتا بالا مورد نیاز است که همین زمان طولانی موجب بروز برخی تغییرات نامطلوب می‌شود که از جمله می توان به تغییرات رنگ، طعم، عطر، کاهش مواد مغذی، افزایش وزن مخصوص (به علت چروکیدگی شدید) و کاهش ظرفیت آبگیری مجدد محصول خشک شده اشاره کرد (امام جمعه و عسکری، ۱۳۸۳).
۱-۲. معایب خشک کن‌های معمول امروزی
در خشک کن‌های معمول صنعتی با هوای گرم به خاطر اینکه هدایت حرارتی پایین است و انتقال حرارت به قسمت‌های داخلی ماده غذایی محدود می‌باشد، راندمان انرژی پایین می‌آید و مدت زمان طولانی‌تری برای خشک کردن لازم است. با توجه به این موارد، امروزه روش‌های دیگری برای خشک کردن مواد غذایی مورد توجه قرار گرفته‌اند، یکی از آنها مانند خشک کردن با مایکروویو است (زیرجانی و توکلی پور، ۱۳۸۹).
۱-۳. خشک کردن با مایکروویو
یکی از روش‌هایی که طی دهه اخیر توجه زیادی به آن مبذول شده، خشک کردن با بهره گرفتن از اشعه مایکروویو است. پرتوهای مایکروویو از دسته پرتوهای الکترومغناطیسی با طول موج بلند و فرکانس (٢۴۵٠ مگاهرتز) می‌باشند. در هنگام عبور این امواج از بافت ماده غذایی، مولکول‌های قطبی نظیر آب و نمک‌ها به ارتعاش در‌آمده و همین ارتعاش موجب تبدیل انرژی مایکروویو به حرارت می‌شود. قابل توجه اینکه بر خلاف روش‌های دیگر خشک کردن که در آنها گرما باید از سطح به عمق نفوذ کند، در این روش گرما در خود ماده غذایی به وجود می‌آید. مثال‌های متعددی از کاربردهای خشک کردن مایکروویو وجود دارد که مایکروویو مزیت‌های قابل توجهی را فراهم کرده است. کاربرد مایکروویو در خشک کردن گستره وسیعی از صنایع از جمله صنایع غذایی را دربر می‌گیرد. در هر مورد، سیستم‌های خشک کردن مایکروویو، زمان خشک کردن را به طور قابل توجهی کاهش داده‌اند بدون اینکه اثر منفی بر کیفیت محصول بگذارند. در خشک کردن با مایکروویو، گرما، حاصل از تبدیل انرژی مایکروویو به انرژی حرارتی در درون مواد مرطوب است و دمای مطلوب را برای خشک کردن سریع مواد فراهم می‌کند. گرمایش حجمی ناشی از نفوذ مایکروویو و کاهش هزینه های فرآیند، مایکروویو را به منبع جذاب انرژی حرارتی تبدیل کرده است. زمان‌های کوتاهتر فرآوری، به میزان قابل توجهی هزینه‌های تولید برخی از محصولات را کاهش می‌دهد (ده بوره و اسمعیلی، ۱۳۸۹). همچنین به خاطر تمرکز انرژی، سیستم مایکروویو فقط ۲۰ تا ۳۵ درصد نسبت به سایر روش های خشک کردن نیاز به فضا دارد و چون نتایج تحقیقات نشان داده که کاربرد نادرست مایکروویو باعث تولید محصولات با کیفیت بد شده پیشنهاد شده که انرژی مایکروویو باید در مرحله محتوای رطوبتی پایین، در انتهای عمل خشک کردن استفاده شود (آلیباس، ۲۰۰۷). در این روش گرما در خود بافت ماده غذایی تولید شده و از آسیب دیدن و سوختن قسمتهای سطحی ماده غذایی جلوگیری می شود. با توجه به هزینه‌های بالای خشک کردن با بهره گرفتن از انرژی مایکروویو و همچنین برخی دیگر از معایب آن ترکیب خشک کن هوای داغ و مایکروویو بسیار مورد توجه قرار گرفته است. هدف از ترکیب روش‌ها در تمامی موارد، استفاده از مزایای هرکدام از روش‌های مذکور بوده است. در این رابطه استفاده از انرژی مایکروویو بسته به چگونگی و زمان استفاده از آن می‌تواند نتایجی متفاوت و بعضا متضاد داشته باشد. اثرات این انرژی بر رنگ محصول و نیز میزان تخلخل آن از این قبیل موارد هستند (امام جمعه و عسکری، ۱۳۸۳).
. روش‌های ترکیبی خشک کردن
گرایش‌های جدید در توسعه و بهبود فرآیندها و محصولات غذایی در زمینه خشک کردن، منجر به ایجاد روش‌های ترکیبی از فناوری‌های متعارف و غیر متعارف مختلف خشک کردن شده است. یکی از اهداف تمامی این فرآیندها به حداقل رساندن زمان عمل خشک کردن است به طوری که تغییر در مقدار رطوبت، همراه با عدم آسیب رسیدن به محصول نهایی و فرآیندی کارآمد و مقرون به صرفه نیز باشد. سبزیجات و گیاهان دارویی و معطر حاوی سطح بالایی از رطوبت و محیطی مناسب برای نفوذ میکرو‌ارگانیسم‌ها هستند. بنابراین، خشک کردن فوری‌ترین عملیات بعد از برداشت، برای جلوگیری از زیان‌های وارده است (ازکان و همکاران، ۲۰۰۷).
۱-۵. ضرورت انجام تحقیق
سبزیجات نیز همانند اغلب محصولات کشاورزی فساد پذیر است و میزان ضایعات آن‌ها نیز زیاد است. بنابراین بایستی یا سریعا مصرف شوند و یا اینکه برای مصارف بعدی تحت شرایط کنترل شده و نگه‌داری گردند. جعفری و نعناع نیز به دلیل دارا بودن ترکیبات مهم و مفید فراوان از جمله سبزی‌های شاخص و پرکاربرد به حساب می آیند. خشک کردن یکی از روش‌های مطلوب نگه‌داری است. در کشورهای در حال توسعه، یکی از اهداف خشک کردن سبزیجات از جمله جعفری و نعناع، کاهش ضایعات پس از برداشت است. در حالی که در کشورهای توسعه یافته، این محصول به عنوان یک نیاز