فراتر رفتن از آبزدایی تراوشی معمول با هدف مزیت کیفیتی و صرفه جویی در انرژی Going beyond conventional osmotic dehydration for quality advantage and energy savings
- نوع فایل : کتاب
- زبان : فارسی
توضیحات
رشته های مرتبط: صنایع غذایی، فراوری مواد غذایی، زیست شناسی و بیوشیمی
خشک کنندهء اسمزی (تراوشی) فرآیندی جزئی در آب زدایی است، که عمدتأ بعنوان درمان در جهت بهبودِ کیفیت محصول بر روند خشک کنندهء متداول در نظر گرفته می شود. درمان اسمزی شامل اشباعِ مواد غذایی در محلول پرفشار شکر و یا نمک می باشد که در زمان های بخصوصی تحت شرایطِ دمایِ کنترل شده قرار می گیرد. این فرآیند دو جابجاییِ عظیم در جریان شمارگرِ را شامل می گردد: آب زداییِ مواد غذایی در جهت محلول و جابجاییِ همزمانِ اتم ها از مواد جامد در جهت حل مواد غذایی. چنین پدیدهء عظیمی از جابجایی با معالجهء قبلی، محلول اسمزی، محصول و عوامل مرتبط با محیط زیستِ اسمزی مهار می گردد. این روش دو مزیتِ عمده را هنگامی که با سایر روشهای خشک کننده ترکیب و یا مقایسه گردد، دارا می باشد. کیفیت محصولات از راه تراوشی (اسمزی) بهتر است و انقباض بطور قابل ملاحظه ای در مقایسه با محصولاتی که از فرآیندهای خشک کننده استفاده نموده اند پایین تر است. در مرحله دوم، بطور کلی این روش به حفاظت از انرژی نسبت به سایر روش های خشک کننده کمک می کند. اولین جنبه به طور گسترده تری مورد مطالعه قرار گرفت، در حالی که به ندرت به جنبه های انرژی پرداخته شد. هدف اصلی این مقاله این است که مزیتِ آب زداییِ اسمز برحسب کاهش انرژی و سهم بالقوه شان در جهت به حداکثر رساندن سود از طریق کاهش هزینه های مربوطه را مورد بحث قرار دهند. جزء واکنشیِ کم آبی در اسمز می تواند قبل، در طول، و یا بعد از فرآیندِ خشک کننده؛ به منظور افزایش سرعت جابجایی و یا در جهت کوتاه شدن طولِ مدت زمانِ خشک شدن انجام پذیرد شود. بعد از درمان اسمزی، آب محتویِ میوه ها و سبزیجات معمولا تا ۳۰ الی۵۰٪ کاهش می یابد (براساس وزن آبِ موجود). مقدار آبِ باقی مانده در محصول، مدت زمان و انرژی مورد نیاز را جهت پایان یافتن مرحلهء خشک شدن محصول برای رسیدن به ثبات مورد نظر محصول را تعیین می کند. این کاهش در رطوبت تاثیر بسزایی را در حفاظت از انرژی دارد، آن هم زمانیکه فن حاضره، دیگر روشهای خشک کننده مانند همرُفتی، منجمد کردن، مایکروویو و خشک کنندهء مکنده را تکمیل کرده باشد. انتقال و جابجایی آب با تغییر فاز (تبخیر آب) همره است که فرآیند فشردگیِ انرژی است که با توجه به گرمای نهان تبخیر بالای آب ایجاد می شود. در طول تراوش (اسمز)، هیچ انتقال فازی وجود ندارد و فرآیند را می توان با حداقل تامین انرژی که دلیل اصلی صرفه جویی انرژی است، به انجام رساند. روشهای جدید، در خشک کردن مواد غذایی جهت به حداقل رساندن تقاضای انرژی و افزایش سود دائمأ در حال بررسی قرار دارند. مقدمه آب زداییِ اسمزی (OD) یک فرایند آب زدایی از غذاهایی است که مواد غذایی آبی در قند و یا محلول نمک را به منظور کاهش رطوبت از مواد غذایی قبل از فرآیند خشک شدن شامل می گردد. OD به منظور کاهش آبِ مواد غذایی در حداقل پردازش، تحت پیرامون اطراف و محیط تعدیل شده ایفای نقش می کند (Escriche و همکاران، ۲۰۰۰). در طی فرایند، دو جریان همزمان ممکن است رخ دهد؛ که جریان آب در خارج از مواد غذایی در درون محلول، انتقال همزمان از املاح محلول در آب به مواد غذایی، و جابجایی اتم های املاح طبیعی (قند، اسیدهای آلی، ویتامین ها، قندهای کاهنده، برخی از ترکیبات ناپابدار، مواد معدنی، و غیره) از مواد غذایی به محلول را شامل می شود (Le Maguer و Biswall، ۱۹۸۸). این فرایند را می توان همانطور که در شکل ۱ نشان داده شده، ارائه نماییم. از آنجایی که محلول پرفشار، فشار اسمزیِ بالاتری را با کاهش فعالیت آب نشان می دهد، از اینرو می توان آن را بعنوان نیروی محرکه ای برای خروج آب از محلول سلولی به محلول فعالِ اسمزی در نظر گرفت. انتقال آب در طول فرآیند اسمزی عمدتا با نفوذ و جریان مویرگی همراه است، در حالی که جذب املاح و یا خیساندن آن تنها با نفوذ است که به انجام می رسد (رحمان، ۲۰۰۷). تمامیِ این مبادلات حجیم بین محلول اسمزی و مواد غذایی رخ می دهد که ممکن است بر عملکرد کلی و کیفیت محصول اثر بگذارد. بطور عمده غشاء و فرآیندهای غشاییِ نیمه تراوا، محلولی هایی اند که قادر به انتقال از طریق غشاء به سلول نیستند، اما به سختی می توانند چنین نوع غشایی را در مواد غذایی آن هم به سبب ساختار پیچیدهء داخلی اش فراهم آورند و ممکن است در طول پردازش آسیب ببیند (شیء، ۲۰۰۸). از این رو، چنین شرایطی در فرآیندهای اسمزی مهم بشمار می آیند که ممکن است به جریان شمارگرِ املاح و آب منجر شود. در گیاهان؛ به سبب ماهیتِ نیمه تراوایِ بافت گیاهی و اندازه کم مولکولیِ مولکول های آب، جریان آبی که از مواد غذایی بیرون آمده؛ بسیار وسیعتر از افزایش املاحِ اسمزیِ فعال است. این نتیجه در کاهش میزان آب، گنجایشی از محصول را با زمانِ موجود در وضعیت تعادل برقرار می سازد. بنابراین، وزن مواد غذایی و همچنین فعالیت آب کاهش می یابد. مطابق با برخی آثار، گزارش شده است که کاهش تا ۵۰٪ در وزن میوه یا سبزیجاتِ تازه را می توان با آب زدایی اسمز بدست آورد (Rastogi و Raghavararo، ۱۹۹۷).
خشک کنندهء اسمزی (تراوشی) فرآیندی جزئی در آب زدایی است، که عمدتأ بعنوان درمان در جهت بهبودِ کیفیت محصول بر روند خشک کنندهء متداول در نظر گرفته می شود. درمان اسمزی شامل اشباعِ مواد غذایی در محلول پرفشار شکر و یا نمک می باشد که در زمان های بخصوصی تحت شرایطِ دمایِ کنترل شده قرار می گیرد. این فرآیند دو جابجاییِ عظیم در جریان شمارگرِ را شامل می گردد: آب زداییِ مواد غذایی در جهت محلول و جابجاییِ همزمانِ اتم ها از مواد جامد در جهت حل مواد غذایی. چنین پدیدهء عظیمی از جابجایی با معالجهء قبلی، محلول اسمزی، محصول و عوامل مرتبط با محیط زیستِ اسمزی مهار می گردد. این روش دو مزیتِ عمده را هنگامی که با سایر روشهای خشک کننده ترکیب و یا مقایسه گردد، دارا می باشد. کیفیت محصولات از راه تراوشی (اسمزی) بهتر است و انقباض بطور قابل ملاحظه ای در مقایسه با محصولاتی که از فرآیندهای خشک کننده استفاده نموده اند پایین تر است. در مرحله دوم، بطور کلی این روش به حفاظت از انرژی نسبت به سایر روش های خشک کننده کمک می کند. اولین جنبه به طور گسترده تری مورد مطالعه قرار گرفت، در حالی که به ندرت به جنبه های انرژی پرداخته شد. هدف اصلی این مقاله این است که مزیتِ آب زداییِ اسمز برحسب کاهش انرژی و سهم بالقوه شان در جهت به حداکثر رساندن سود از طریق کاهش هزینه های مربوطه را مورد بحث قرار دهند. جزء واکنشیِ کم آبی در اسمز می تواند قبل، در طول، و یا بعد از فرآیندِ خشک کننده؛ به منظور افزایش سرعت جابجایی و یا در جهت کوتاه شدن طولِ مدت زمانِ خشک شدن انجام پذیرد شود. بعد از درمان اسمزی، آب محتویِ میوه ها و سبزیجات معمولا تا ۳۰ الی۵۰٪ کاهش می یابد (براساس وزن آبِ موجود). مقدار آبِ باقی مانده در محصول، مدت زمان و انرژی مورد نیاز را جهت پایان یافتن مرحلهء خشک شدن محصول برای رسیدن به ثبات مورد نظر محصول را تعیین می کند. این کاهش در رطوبت تاثیر بسزایی را در حفاظت از انرژی دارد، آن هم زمانیکه فن حاضره، دیگر روشهای خشک کننده مانند همرُفتی، منجمد کردن، مایکروویو و خشک کنندهء مکنده را تکمیل کرده باشد. انتقال و جابجایی آب با تغییر فاز (تبخیر آب) همره است که فرآیند فشردگیِ انرژی است که با توجه به گرمای نهان تبخیر بالای آب ایجاد می شود. در طول تراوش (اسمز)، هیچ انتقال فازی وجود ندارد و فرآیند را می توان با حداقل تامین انرژی که دلیل اصلی صرفه جویی انرژی است، به انجام رساند. روشهای جدید، در خشک کردن مواد غذایی جهت به حداقل رساندن تقاضای انرژی و افزایش سود دائمأ در حال بررسی قرار دارند. مقدمه آب زداییِ اسمزی (OD) یک فرایند آب زدایی از غذاهایی است که مواد غذایی آبی در قند و یا محلول نمک را به منظور کاهش رطوبت از مواد غذایی قبل از فرآیند خشک شدن شامل می گردد. OD به منظور کاهش آبِ مواد غذایی در حداقل پردازش، تحت پیرامون اطراف و محیط تعدیل شده ایفای نقش می کند (Escriche و همکاران، ۲۰۰۰). در طی فرایند، دو جریان همزمان ممکن است رخ دهد؛ که جریان آب در خارج از مواد غذایی در درون محلول، انتقال همزمان از املاح محلول در آب به مواد غذایی، و جابجایی اتم های املاح طبیعی (قند، اسیدهای آلی، ویتامین ها، قندهای کاهنده، برخی از ترکیبات ناپابدار، مواد معدنی، و غیره) از مواد غذایی به محلول را شامل می شود (Le Maguer و Biswall، ۱۹۸۸). این فرایند را می توان همانطور که در شکل ۱ نشان داده شده، ارائه نماییم. از آنجایی که محلول پرفشار، فشار اسمزیِ بالاتری را با کاهش فعالیت آب نشان می دهد، از اینرو می توان آن را بعنوان نیروی محرکه ای برای خروج آب از محلول سلولی به محلول فعالِ اسمزی در نظر گرفت. انتقال آب در طول فرآیند اسمزی عمدتا با نفوذ و جریان مویرگی همراه است، در حالی که جذب املاح و یا خیساندن آن تنها با نفوذ است که به انجام می رسد (رحمان، ۲۰۰۷). تمامیِ این مبادلات حجیم بین محلول اسمزی و مواد غذایی رخ می دهد که ممکن است بر عملکرد کلی و کیفیت محصول اثر بگذارد. بطور عمده غشاء و فرآیندهای غشاییِ نیمه تراوا، محلولی هایی اند که قادر به انتقال از طریق غشاء به سلول نیستند، اما به سختی می توانند چنین نوع غشایی را در مواد غذایی آن هم به سبب ساختار پیچیدهء داخلی اش فراهم آورند و ممکن است در طول پردازش آسیب ببیند (شیء، ۲۰۰۸). از این رو، چنین شرایطی در فرآیندهای اسمزی مهم بشمار می آیند که ممکن است به جریان شمارگرِ املاح و آب منجر شود. در گیاهان؛ به سبب ماهیتِ نیمه تراوایِ بافت گیاهی و اندازه کم مولکولیِ مولکول های آب، جریان آبی که از مواد غذایی بیرون آمده؛ بسیار وسیعتر از افزایش املاحِ اسمزیِ فعال است. این نتیجه در کاهش میزان آب، گنجایشی از محصول را با زمانِ موجود در وضعیت تعادل برقرار می سازد. بنابراین، وزن مواد غذایی و همچنین فعالیت آب کاهش می یابد. مطابق با برخی آثار، گزارش شده است که کاهش تا ۵۰٪ در وزن میوه یا سبزیجاتِ تازه را می توان با آب زدایی اسمز بدست آورد (Rastogi و Raghavararo، ۱۹۹۷).
Description
Osmotic drying is a partial dehydration process, often considered more as a treatment, to give the product a quality improvement over the conventional drying process. The osmotic treatment involves soaking of a food in hypertonic solution of sugar and/or salt for specific times under controlled temperature condition. The process involves two counter-current mass transfers, a loss of water from the food to the solution and the simultaneous migration of solids from solution to the food. Such mass transfer phenomena are governed by pretreatment, osmotic solution, product and osmotic environment related factors. The method has two major advantages when combined or compared with other drying methods. The quality of osmotically dehydrated products is better and shrinkage is considerably lower as compared to products from conventional drying processes. Secondly, the technique helps to conserve the overall energy relative to other drying procedures. The first aspect has been widely studied while the energy aspects are addressed rather scarcely. The major objective of this paper is to discuss the advantage of osmotic dehydration in terms of energy reduction and its potential contribution to maximize profit by reducing the associated costs. The osmotic dehydration step can be done before, during or after the conventional drying process to enhance the mass transfer rate or to shorten the duration of drying time. After the osmotic treatment, the moisture content of fruits and vegetable are usually reduced by 30-50% (wet basis). The amount of residual moisture in the product determines the duration and the energy required to finish dry the product to achieve the desired product stability. This reduction in moisture has a significant impact in conservation of energy when the technique complements other conventional drying methods like convective, freeze, microwave and vacuum drying. Moisture removal by phase change (evaporation of water) is an energy intensive process due to high latent heat of vaporization of water. During osmotic dehydration, there is no phase transition and the process can be done with minimum supply of energy, which is the principal reason for the energy savings. Novel approaches in food drying are constantly being explored to minimize the energy demand and maximize profit.
