تحقیق مقاله فن آوری نوین خشک کردن

دربسیاری از فرایندها خشک کردن یک کار سخت و مهم است . یک بررسی پژوهشی نشان داد که در سال 1985 در آمریکا 4/2 کواد , افزون بر 20 کواد نیرو برای خشک کردن  مصرف شده است . پس حتی درصد کوچکی صرفه جویی در مصرف انرژی بهبود قابل توجهی را در کارایی  انرژی ایجاد می کند . افزون بر این دیگر  کیفیت نهایی محصول غذایی به شدت تحت تأثیر روش و راهکار خشک کردن قرار دارد.

 در بخشهای بعد این فصل  روشهای جدید خشک کردن  و کاربرد استخراج با سیال فوق بحرانی و متراکم مکانیکی مجدد بخار در فرایند  خشک کردن آورده شده است .

1-4 خشک کردن با کهموج (میکروویو)

امواج رادیویی با بسامد بالا تا 000/30  مگاهرتز می تواند در  خشک کردن به کار گرفته شود . یک  ژنراتور بسامد بالا موجها را به درون یک آون که برای جلوگیری از عبور موجها طراحی شده است می فرستد. طول موج گزیده شده به گونه ای است که از عبور  و نفوذ آنها از داخل ماده‌ی غذایی اطمینان به دست آید.  افزون بر این میزان نفوذ تحت تأثیر عمق و نوع مواد در معرض موج قرا ر می گیرد . هر ماده ای باید به طور جداگانه مورد آزمایش و محاسبه قرار گیرد تا طول موج مناسب برا ی خشک کردن آن شناخته شود. چنانچه انرژی امواج به داخل ماده وارد شود مولکولهای ماده سعی می کنند در جهت میدان الکتریکی اعمال شده آرایش بگیرد . سپس در حول محور خود شروع به نوسان می کند و انرژی موج ها را به انرژی  حرارتی تبدیل می کند.

این حرارت تولید شده موجب خشک شدن ماده غذایی می گردد. نوع طراحی  اتاقک  خشک کن که مانع عبور موجها و فرار آنها می گردد موجب می شود که موج‌ها پس از بازتابهای  متوالی بر روی دیواره های محفظه به طورکامل جذب  ماده ی در حال خشک شدن گردد  در این روش  سرعت خشک شدن  به طور قابل توجهی  افزایش می یابد . به دلیل آن که موج ها باید از ماده غذایی عبور کند  تا بتواند نقاط درونی آن را خشک کند  , خشک کردن غیر یکنواخت  می گردد.

این نوع گرمایش کارایی بالایی دارد  و راندمان مصرف توان , معمولا بیشتر از  70%  است  .

جنبه های تجاری مهم این روش  نگهداری رنگها و کیفیت طبیعی ماده غذایی  است . این روش می تواند چیپس  سیب زمینی و کلم و تکه های سیب زمینی را به ترتیب از مقدار رطوبت 15% به 9% و 7% به 5% کاهش دهد. در این روش زمان مورد نیاز برای خشک کردن  5/1 زمان لازم نسبت به  خشک کن های  دمش  عرضی هوا می باشد .

در این زمینه  (جپسون) و (نوری و سالونخه ) و (هوکسول و مورگان)و (دیویس)و(وینکه) و(پورتر)و(بلو)و(اوامیر) کارهایی را انجام دادند.

2-4 : اتیل اولئات :

در فرایند  خشک کردن می توان از برخی ترکیب ها برا ی افزایش سرعت خشک کردن برخی از محصول های  غذایی بهره گیری کرد.

یکی از این ترکیب ها اتیل اولئات می باشد. این ماده باعث می گردد که سطح ماده ی غذایی  خشک شود و رطوبت پدیر گردد و رطوبت داخلی را بیشتر به طرف سطح بکشد . بسیاری از پژوهشگران بر این باورند که این پدیده  به علت واکنش حل کنندگی اتیل اولئات که پوسته ی مومی و دیواره ی یاخته ی برخی فرآورده ها را در خود حل می کند می باشد.

تنها نشاسته با آمیلوز بالا انگورهای بی دانه , دانه های ذرت و برخی از میوه های متخلخل  تحث تاثیر  این ماده بهتر خشک می شود . این ماده همچنین  روی خمیر های نشاسته تاثیر دارد و لی بر روی  ژل ها بی اثر است .

عمل اتیل اولئات مانند یک فعال کننده ی سطحی می باشد و با افزایش دادن و پخش کردن نقاطی که مسیری برا ی عبور آب هستند سرعت تبخیر  رطوبت را زیاد می کند .

برای مثال مواد مومی کهدر سطح انگورها وجود دارد مانع انتقال رطوبت می  گردد که اتیل اولئات با حل کردن آنها انتقال حرارت را به درون محصول آسان می کند.

شکل 4-1 اثر میزان اتیل اولئات را بر روی سرعت خشک کردن مواد غذایی توسط هوا را نشان می دهد .

(نمودار و تصاویر در فایل اصلی موجود است)

ساراواکوس(1986) و سوارزو همکاران (1986) و سالاس و لابوزا (1968)و لوسین و روت (1985) و ساراوکوس و چارم (1962) و پونتینگ و مک بین (1970) و رازوو ساراواکوس (1986) وریواومازی (1986) و چمبرو پوسینگهام (1963) دراین زمینه ی کارهای بیشتری انجام داده اند.

3-4 خشک کردن صوتی :

نوآوری دیگر در خشک کردن مواد غذایی و خشک کردن صوتی است . در این روش محصول ها توسط موج های صوتی با شدت بالا و فرکانس کم  در دامنه ی دمایی پایین   0140  تا 200 درجه فارنهایت خشک می شود . این موج های صوتی نیرومند  ضرایب انتقال گرما و جرم را درلایه ی مرزی محصول افزایش می دهد . این پدیده باعث جدا شدن مایع از جامد می گردد. سرعت خشک کردن  این گونه خشک کن  3 تا 10 برابر خشک کن های معمولی  است. بهره وری آنها نزدیک  BTU/IB 1500  آب جدا شده است.

این فرایند در پهنه ی موج های فرا صوتی نیز انجام می گیرد . محصولی که باید خشک شود در اثر  وزن خود از بالای خشک کن  در آن می ریزد.

 محصول برای ورود به اتاقک  خشک کن ابتدا پودر  می شودو سپس با هوا و موج های صوتی نزدیک ودر معرض چند ثانیه  خشک می گردد .

 در نهایت یک سیکلون برای جمع آوری محصول خشک شده درمسیر قرار داده میشود . این دستگاه نیاز به یک سیستم صداگیر دارد . زیرا هنگام  خشک کردن سرو صدای زیادی ایجاد میکند.

غذاهایی که معمولا در دسته مواد غذایی قرار می گیرند که به سختی  خشک می شوند در خشک کن  صوتی به طور موفقیت آمیزی خشک گردیده اند.

 مایع هایی که دارای 5 تا 78%  رطوبت است .تا مرز  5/0%  رطوبت  خشک شده است .

محصول های غذایی دارای چربی فراوان تا نزدیک 30% نیز در این سیستم به خوبی خشک شده است.

محصولات دیگری که در این خشک کن به خوبی خشک می شود عبارت است از :

شربت های ذرت سرشار از فرکتوز و رب گوجه فرنگی و آب لیمو و آب پرتقال ازا آنجا که این فرایند کم و بیش تند و خنک است و افت  طعم و بو و رنگ و ارزش خوراکی آن کم است .

افزون بر این بازسازی  آن آسان و مزه ی آنها بر جای می ماند. آگاهی بیشتر در این زمینه را میتوان  از بنگاه گسترش آمریکا  (مورالیدها)و(انسمینگر) به دست آورد.

4-4 خشک کردن با پرتو زیر قرمز

این روش خشک کردن اغلب با خشک کردن  به روش تصعیدی  برا شتاب بخشیدن به فرایند تصعید و خشک کردن مرحله ای  و خشک کردن نواری پیوسته استفاده می شود.

تابش پرتو زیر قرمز به وسیله داغ کردن  فرآورده تا دمای بالا موجب جذب مستقیم رویه به وسیله پرتو افشانی می گردد . فراورده های آرمانی  برا ی این روش به کار بستن  اجسام سیاه است . این دما بیشتر با شعله گاز پدید می آید .

روش های  برقی مانند لامپ های گداخته بازتابنده  100 تا 5000 وات , لوله های کوارتز و مقاومت ها می باشد.  پرتو افشانی داغ از صفحه های سوار شده در بالای سینی ها ی محصول می تابد.

چون ضخامت لایه های محصول  نباید بیشتر از 3 میلی متر باشد  بیشتراز روش پیوسته  بهره گیری می شود.

دوغاب ها و ژل ها  در این روش به خوبی خشک می گردد و جذب بهتری دارد.

این روش خشک کردن سرعت خشک کردن بالا را بدون خطر سوختن  ماده غذایی  فراهم می کند.

(بیااو)و(وینک)و(هاگن و دراورت)و(ساندو)و(اورفویل)و(سیفاوری وپریر)و(هاساتانی)و (کوتز )

پژوهش های دیگری را در این زمینه انجام داده اند و در روسیه نیز پژوهش های ارزشمندی انجام یافته است .

5-4 آب زدایی به روش میدان الکتریکی و مغناطیسی

بهره گیری از میدان های الکتریکی و مغناطیسی  در آغاز برای جدا کردن ترکیب های جامد با مایع به کار رفته است . نخستین بار که در فرایند این کار فر آورده  آب زدا گردید  به عنوان یک روش کامل  کننده ی روش سنتی  آبگیری به کار رفت .

بخش بنیادین  فرایند  جریان میدان برق مستقیم است که بر رو ی جسم آبگیری شونده  به کار می رود.

این روند بر ویژگی های رویه ای جامد- مایع مانند پتانسیل زتا برهم کنشی دوقطبی ها و ویژگی نم گیری آن اثر می گذارد .

 این روش در دو فرایند کار می کند.یکی تراوندگی برقی یا الکترو اسمزی و صافی الکتریکی .  اکترواسمزی حرکت آب از میان پوسته های متخلخل محصول  با به کاربردن جریان برق مستقیم است .

این یک فرایند نفوذ سطحی می باشد. صافی کردن  صافی الکتریکی  حرکت ذره های باردار شده است به سمت الکترودها در یک میدان الکتریکی مستقیم است . این فرایندها پیش از  فرستادن فرآورده به خشک کنی دیگر در یک اتاق  جداگانه انجام می گیرد .

  به دلیل های اقتصادی  روش این فرایندها در اندازه های بازرگانی انجام نمی شود. و لی در آینده به دلیله ای زیست محیطی توجه بیشتری به آن خواهد شد در این زمینه پژوهش های بیشتری  به وسیله سازمان های  کان های آمریکا ه سازمان علمی و پژوهش  صنعتی مشتر ک المنافع استرالیا  ه اداره  تولید برق مرکزی  انگلستان و انجمن بنیاد بانک سوئیس و شرکت برق فوجی با مسئولیت  محدود و ژاپن , روش های شیمیایی زیست محیطی مونسانتو در آ مریکا انجام گرفته است .

6-4 بخار داغ :

این روش خشک کردن معمولا  با یک روش خشک کن  دو نواری همراه است . محصول بر روی نوار بالایی به صورت یک لایه ی  یکنواخت و غیر فشرده قرا ر می گیرد. هنگامی که نوار وارد خشک کن می گردد بخار سراسر نوار و محصول را می پیماید .

در پایان  نخستین  نوار نقاله یک روش بارگیری گرانشی محصول را روی نوار پایینی بارگیری می کند. و محصول نیمه خشک  دوباره سراسر اتاقک خشک کن را می پیماید . بخار به طور موازی به محصول دمیده می شود .  این روش برا ی خشک کردن یوننجه و خمیرها مناسب است. شکل 4-2 نمایی از این نوع خشک کن  را نشان  می دهد.

هوا نباید به درون این سیستم راه یابد وبنابراین  دستگاه باید به خوبی و در برابر ورود هوا آب بندی شود.

بخار داغ در فشار اتمسفری تنها محیط خشک کننده ی  موجود می باشد. این روش نسبت به خشک کردن با هوای داغ  زمان و سطح  خشک کردن مورد نیاز را کاهش میدهد.

 سرعت تبخیر توسط سرعت انتقال گرما میان مایع  خشک کننده  و محصول کنترل می شود  و در پایان فرایند خشک کردن بخار ساده  تر از هوا  از محصول خشک  خارج می گردد.

بخار کاملا اشباع شده از خشک کن  بیرون می رود و سپس فشرده شده  تا  اندک آب  به جا مانده درآن معیان یافته و از آن خارج شود . پس از پایان فرایند بخار منبسط شده و به داخل خشک کن باز گردانده می شود.

با اینکه هزینه ی  اولیه این روش بسیار بالاست ولی سودمندی آن بسیار است . هیچگونه ضایعاتی در فرآورده پدید نمی آید و موجب سوختن  محصول نمی شود آلودگی زیست محیطی نداردو 50 % انرژی  صرفه جویی می شود. برای اطلاعات بیشتر به گارین و همکاران مراجعه شود.

هوانباید به درون این سیستم راه یابد و بنابرین دستگاه باید به خوبی در برابر ورود هوا اب بندی شود بخار داغ در فشار اتمسفری تنها محیط خشک کننده ی موجود می باشد این روش نسبت به خشک کردن مورد نیاز را کاهش می دهد سرعت تبخیر توسط سرعت انتقال گرما میان مایع خشک کننده و محصول کنترل می شود در پایان فرایند خشک کردن, بخار ساده تر از هوا از محصول خشک خارج می گردد بخار کاملا اشباع شده از خشک کن بیرون می رود و سپس فشرده شده تا اندک اب به جا مانده در ان میعان یافته و از ان خارج شود .

پس از پایان فرایند, بخار منبسط شده و به داخل خشک کن باز گردانده می شود . با اینکه هزینه ی اولیه این روش بسیار بالا است, ولی سودمندی ان بسیار است هیچ گونه ضایعاتی در فراورده پدید نمی اید و موجب سوختن محصول نمی شود .

الودگی زیست محیطی ندرد و 50 ./. انرژی صرفه جویی می شود برای اطلاعات بیشتر به گارین و همکاران مراجعه شود.

7-4 آب گیرنده ها (نم گیرها)

نم گیرها ابتدا در صنعت تهویه مطبوع مورد استفاده قرارگرفته است . اما بسیاری بر این باورند که این روش ویژه می تواند کاربردهایی در خشک کردن مواد غذایی داشته باشد . فرایند بر پایه ی یک روش رطوبت زدایی از هوای در حال جریان در یک سیکل تبخیر کننده  سرکننده ی بسته قرار دارد. این گمان هست که با جذب رطوبت محصول غذایی  در حفره های نم گیر و چگالش آب  گرمای نهان تبخیر را می توان به گرمای محسوس تبدیل کرد.

محصول در یک خشک کن چرخان یا ناپیوسته  خشک می گردد. سرعت بالای چرخش دیگ  خشک کن همراه با سرعت  جریان پایین هوا  باعث ایجاد پتانسیل بالایی برای انتقال جرم  از هوا به نم گیر می شود.

برای پایه از نگهداشتن  دمای نم گیر همواره یک جریان آب سرد در چرخ است . می توان از ژل جامد یا یک مایع نم گیر نیز بهره گیری کرد . ژل جامد برای بیرون راندن  آب به فشار بالایی نیاز دارد وبرای فعال کردن نم گیر  نیز به دمای بالاتری نیاز است .

پس این فرایند  برای راه اندازی به هزینه چشم گیری نیاز دارد. فشار بخار نم گیر مایع از آب کمتر است که این خود موجب آبکی شدن نم گیر می شود . این بدان معنی است که ماده نم گیر رطوبت را از محصول جذب می کند. تحقیقات بیشتر توسط گاندیداسان و همکاران 1998 پنی و ماکلاین – کراس 1985 و اپشتاین و گرولمز 1983 انجام گرفته است.

8-4: در این فرایند اسمزی از چندین محلول برای خشک کردن تراوشی بهره گیری می شود . نوع اصلی تمیار با شربت شکر است . این روش آب زدایی با قرار دادن محصول مرطوب در مجاورت محلول شکر انجام می شود. برگه های محصول برای 4 تا 24 ساعت در محلول های غلیظ شکر گذارده می شود . که این زمان به گونه ی غذایی که باید خشک شود بستگی دارد.