دانشگاه آزاد اسلامی

واحد دامغان

دانشکده فنی و مهندسی، گروه آموزشی مهندسی شیمی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

گرایش: صنایع غذایی

عنوان:

بررسی اثر پیش فرایند های اسمز و میدان های الکتریکی پالسی بر مدلهای سینتیکی

خشک کردن باهوای داغ درهویج

استاد راهنما:

جناب آقای دکتر عبدالرضامحمدی نافچی

استاد مشاور:

سرکارخانم دکترلیلانوری

چکیده

آب گیری اسمزی فرایندخارج سازی آب براساس قرارگرفتن موادغذایی درمحلول هیپرتونیک است دراین پژوهش ترکیب فرایند آب گیری اسمزی برای قطعات هویج به ضخامت 5/0سانتیمتردردمای60درجه سانتیگرادودرفواصل زمانی120دقیقه(6بازه زمانی20دقیقه)و180دقیقه(6بازه زمانی30دقیقه)ودرغلظت های مختلف ساکارزوگلوکزومخلوط ان هادر3سطح20و30و40درصددرحالت استاتیک دردمای25درجه سانتیگرادانجام گرفت نسبت محلول اسمزی به میوه درسطح5به1انتخاب گردید.

نتایج نشان دادمیزان حذف آب وجذب موادجامدوکاهش وزن باافزایش غلظت وزمان درمعرض بودن فراصوت ارتباط مستقیم داردمحلول اسمزی گلوکزدارای بیشترین میزان دفع آب وجذب قند ومحلول اسمزی ساکارزدارای کمترین میزان دفع آب بوده است محلولهای اسمزی حاوی هردوقندساکارزوگلوکزدارای جذب قندودفع آب مابین محلول گلوکزوساکارزاست.

همچنین نتایج نشان دادبه کاربردن فراصوت میزان حذف آب وجذب قندوافت وزن رانسبت به نمونه های بدون تیمار(شاهد)بافراصوت افزایش می دهد.

 واژه های کلیدی:

آب گیری اسمزی- فراصوت- کاهش آب- جذب موادجامد

مقدمه

مشخص نیست که ازچه زمانی خشک کردن برای نگه داری موادغذایی استفاده می شداما تاریخ گویای این واقعیت است که پیشینیان ما نحوه خشک کردن مواد غذایی راباآزمون وخطاآموختند خشک کردن مواد غذایی علمی است مبتنی بر محیط پیرامون این علم امکان ایجاد یک صنعت جهانی را فراهم می کند که قادر به تهیه مواد غذایی مناسب و مغذی است.                                                              

خشک کردن حذف حداکثر آب ازمحصول با هدف افزایش مدت ماندگاری یا به عبارتی فرایندی است که در آن آب ماده غذایی جهت توقف یا کاهش رشد میکروارگانیسم های فاسد کننده و وقوع واکنش های شیمیایی گرفته می شود.

خشک کردن ازقدیمی ترین روشهای نگهداری مواد غذایی ومحصولات کشاورزی به شمارمی رودسالانه میلیون ها تن فراورده های زراعی باغی ودامی وشیلاتی وغیره توسط انواع روشهای خشک کردن خشک می شوند که ضمن ایجاد تنوع در محصول وافزایش ماندگاری موجب کاهش قابل توجه درهزینه های انبارداری می شود .

اولین گزارش خشک کردن مواد غذایی مربوط به سبزی هااست که به قرن 18میلادی بر می گردد(وان ارس دل وکوپلی 1963)بعدهاگسترش صنعت خشک کردن رابطه نزدیکی باسناریوی جنگ درسراسرجهان پیدا کردسربازان بریتانیادرجنگ کریمه (1854-1856)ازکشورشان سبزی خشک دریافت می کردنددر طول جنگ بوئر(1899-1902)کانادایی هاسبزی خشک رابه آفریقای جنوبی می فرستادند ودر حدود4500تن سبزی خشک از ایالات متحده آمریکادرطول جنگ جهانی اول حمل شده بودفرایندخشک کردن به ویژه برای مقاصدنظامی به دلیل صرفه جویی درفضاووزن مناسب است ایران سابقه تاریخی در تولید وعرضه خشکباردرپهنه جهانی داردبخش قابل توجهی ازخشکبارایران توسط روشهای سنتی به ویژه خشک کردن آفتابی تولید می شوددراین روش گرچه از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است ولی به دلیل عدم کنترل پارامترهای خشک کردن وتماس محصول باآلاینده های محیطی دارای کیفیت پایینی می باشدعلاوه بر این عدم بسته بندی مناسب نیز باعث از دست دادن بازارهای صادرات محصولات کشور شده است اکثر میوه ها و سبزیجات زمان برداشت معین و ماندگاری محدودی دارند و به دلیل فعالیت های میکروبی و بیوشیمیایی به سرعت خراب می شوند. با این حال روش های نگهداری مختلف برای گسترش ماندگاری چند هفته، یک سال و یا بیشتر استفاده می شوند، این روش ها شامل: کنسرو کردن، انجماد، خشک کردن، تخمیر، افزودنی های شیمیایی، بسته بندی و تابش اشعه و پاستوریزاسیون هستند. قابل توجه ترین روش به کار برده شده در مقیاس صنعتی کنسرو کردن، انجماد و خشک کردن است. انتخاب روش حفاظت اغلب به مواد خام بستگی دارد.                  

1-2.پیش زمینه

مصرف زیاد سبزی ها و میوه ها در سرتاسر جهان، باعث ابداع روش های گوناگون برای فراوری و نگهدرای آنها شده است. یکی از عمومی ترین این روش ها، فرایند خشک کردن است که باعث تسهیل حمل و نقل (به دلیل حجم کمتر ماده غذایی)، افزایش قابلیت نگهداری و کاهش واکنش های شیمیایی و میکروبی (به دلیل کاهش فعالیت آبی محصول) می گردد. در سال های اخیر، تلاش های گسترده ای در جایگزین نمودن روش های نوین با روش های متداول خشک کردن، که موجب بروز اثرات نامطلوب در فراورده های نهایی (مانند کاهش کیفیت رنگ و بافت، از دست دادن عطر و طعم، کاهش دانسیته و از دست ندادن مواد مغذی) می شوند، صورت گرفته است.

همچنین امروزه تقاضای بازار برای سبزی ها و میوه های فرایند شده ای که شبیه نوع تازه آنها بوده و حرارت کم یا متوسطی را طی فرایند متحمل شده باشند، رو به افزایش است از جمله مهمترین این روش ها فرایند آبگیری اسمزی است.

علاوه بر عمل نگه داری اهداف دیگر فرایند خشک کردن:

• کاهش هزینه یا مشکل بسته بندی
• تسهیل انبارداری و حمل و نقل
• کاهش وزن و گاهی تقلیل حجم
• حفظ اجزای مطلوب

اما با توجه به اثرات منفی روش های متداول خشک کردن مانند: کاهش کیفیت رنگ و بافت، از دست دادن عطر و طعم و از دست دادن مواد مغذی، تقاضا برای سبزی ها و میوه هایی که شبیه نوع تازه آنها بوده و حرارت کم یا متوسطی تحمل کرده باشند، افزایش یافته است. بنابراین تلاش های گسترده ای برای جایگزین کردن روش هایی که فاقد ایرادهای فوق باشند، صورت گرفته است یکی از این روش ها آب گیری اسمزی است. آب گیری به روش اسمزی به عنوان یک مرحله پیش فرایند برای روش های مختلف خشک کردن مانند خشک کردن با هوا، خشک کردن در معرض خورشید خشک کردن انجمادی، خشک کردن تحت خلاء استفاده می­شود.

1-3.بیان مساله

1-محلولهای هیپرتونیک قادر به جداسازی آب از بافت میوه در طی یک مدت زمان معین هستند.

2- عوامل مختلف از جمله غلظت محلول اسمزی، دما، زمان تماس… می تواند بر سرعت و کیفیت آبگیری محصول به روش فرآیند اسمزی تاثیرگذار باشد.

3-استفاده از فرآیند آبگیری اسمزی بعنوان پیش فرآیند خشک کردن تکمیلی می تواند باعث بهبود خصوصیات محصول خشک شده از لحاظ شاخص های کیفی و ماندگاری آن شود.

4-ترکیب آبگیری اسمزی با یک روش خشک کردن ملایم مانند خشک کردن با التراسونیک، راهکاری جدید است که احتمالا می تواند منجر به بهبود کیفیت کلی محصولات خشک شده و کاهش زمان خشک کردن نسبت به روش های دیگر شود.

5- التراسونیک می تواند بر زمان و کیفیت محصول نهایی تاثیر داشته باشد.

 1-4.اهمیت موضوع

نگهداری مواد غذایی یکی از قدیمی ترین تکنولوژی های مورد استفاده انسان می باشد. میوه­ها و سبزیجات به علت مقدار رطوبت بالا به شدت فاسد شدنی هستند و باید به سرعت بعد از برداشت فراوری شوند.

خشک کردن، یک فرآیند حذف رطوبت ناشی از انتقال همزمان گرما و جرم، یکی از فرآیندهای مورد استفاده برای نگهداری است.

فرایند خشک کردن نه تنها آب ماده غذایی را تقلیل می دهد، بلکه خواص فیزیکی، بیوشیمیایی و شیمیایی چون فعالیت آنزیمی، فساد میکروبی، تردی، ویسکوزیته، سفتی، طعم و رایحه و لذیذی ماده غذایی را دست خوش تغییر قرار خواهد داد.

کیفیت محصول غذایی به میزان تغییرات فیزیکی و بیوشیمیایی که در طول فرایند خشک کردن در آن رخ می دهد بستگی دارد. درجه ی حرارت، زمان و فعالیت آبی[1] در حین فرایند

خشک کردن بر روی کیفیت محصول نهایی تاثیر می گذارد. دماهای پایین اثر مثبتی بر روی کیفیت محصول دارد، ولی زمان فرایند را نیز طولانی تر می کند.

1-5.اهداف تحقیق                                                                                                  

الف- کیفیت محصول

• به حداقل رساندن واکنش های تجزیه ی شیمیایی و بیوشیمیایی
• انتخاب شرایط به صورتی که در طول خشک کردن فقط آب از ماده غذایی جدا شود و مواد دیگر مانند نمک ها و مواد مولد عطر فرار و طعم دهنده، حذف نشود.
• ساختار محصول حفظ شود.
• ماده ی غذایی در طول مدت انبار شدن، پایدار بوده، به سرد کردن و بسته بندی نیاز کمتری داشته باشد.
• ماده ی غذایی خشک شده رنگ مطلوبی داشته باشد.
• از آلودگی و تقلبات مبرا باشد.

ب- اقتصاد فرایند

• اتلاف محصول به حداقل برسد.
• جداسازی آب سریع صورت گیرد.
• منبع انرژی ارزان باشد.
• مشکلات حمل و نقل مواد جامد حداقل شود.
• تا حد ممکن عملیات خشک کردن به صورت پیوسته باشد.
• از دستگاه های ساده و غیر پیچیده استفاده شود تا هزینه های تعمیرات و نگهداری به حداقل کاهش یابد.

تاثیرات مخرب برمحیط زیست حداقل باشد

• ارائه محصولی به صورت میوه­های خشک و پاستیلی به عنوان جایگزین هایی برای سایر خوراکی ها و تنقلات
• ارائه راهکاری برای فرآوری میوه های درجه 2 و 3
• تولید محصولات خشک از میوه های فصلی به منظور دسترسی آنها در تمام فصول سال برای مصرف
• استفاده از میوه­های خشک و پاستیلی شکل در فرآورده­های نانوایی، کیک ها و شیرینی ها
• استفاده از میوه­ها، پس از آب گیری اسمزی در فرآورده­های لبنی و نوشیدنی­ها

1-6.محدودیت های تحقیق

مشکلات استفاده از فرآیند آب گیری اسمزی در صنایع غذایی

1-6-1.کیفیت حسی محصولات

افزایش شوری یا شیرینی یا کاهش اسیدیته در محصول ممکن است در برخی موارد نامطلوب باشد. این را می­توان به وسیله کنترل نفوذ جسم حل شده و بهینه سازی فرآیند برای بهبود ارزیابی حسی در محصول اجتناب کرد

2-1.هویج

هویج گیاهی است دو ساله دارای ریشه راست و ساقه بی کرک که نوع پرورش یافته آن در اکثر نقاط زمین کشت می شود . قسمت مورد استفاده گیاه هویج ،‌ریشه ،‌میوه و تخم آن است .

ترکیبات شیمیایی:

هویج دارای 87% آب ، 1/5 مواد ازته ، 0/02 % چربی ، 8% مواد گلوسیدی ، حدود 1/5% سلولز و مقداری ماده رنگی کاروتن (ویتامین A ) و دیاستازهای مختلف و ویتامین های A,B,C,D,E می باشد .

خواص داروئی:

در هویج یک نوع انسولین گیاهی وجود دارد که اثر کم کننده قند خون را دارا می باشد بنابراین این عقیده قدیمی که هویج برای مبتلایان به بیماری قند خوب نیست کاملا غلط است وبیماران دیابتی می توانند به مقدار کم از این گیاه استفاده کنند . هویج با داشتن مواد مقوی و ویتامین ها یکی از مهمترین و مفیدترین مواد برای بدن می باشد . خوردن هویج مقاومت بدن را در مقابل بیماریهای عفونی بالا می برد .

مصرف هویج در برطرف کردن بیماریهای آب آوردن انساج بدن ، عدم دفع ادرار ،‌تحریک مجاری هضم و تنفسی ، سرفه های مقاوم ، آسم ،‌اخلاط خونی و دفع کرم اثر معجزه آسائی دارد.

از هویج می توان در موارد زیر استفاده کرد:

1)برای برطرف کردن یبوست یک کیلو هویج را رنده کنید و در مقداری آب دو ساعت بجوشانید تا مانند ژله در آید صبح ناشتا چند قاشق بخورید.

2)سوپ هویج برای کودکان شیر خوار که معده حساس دارند : ابتدا 200 گرم هویج رنده شده را در دیگ بریزید و روی آن یک لیتر آب اضافه کنید و بجوشانید تا کاملا هویج ها له شود . سپس آنرا صاف کرده و به نسبت مساوی باشیر مخلوط کرده و در شیشه شیر بچه ریخته و به او بدهید .

3)تخم هویج را به مقدر یک قاشق غذا خوری در یک لیوان آب جوش ریخته و آنرا بمدت 5 دقیقه دم کنید . این دم کرده اثر نیرو دهنده، اشتها آور و مدر ، زیاد کننده شیر خانم های شیر ده می باشد.

4)برگ هویج را با آب بجوشانید این جوشانده را غرغره کنید برای آبسه مخاط دندان و دهان موثر است بعلاوه می توان برای رفع ترک و خراش پوست استفاده کرد.

5)هنگامیکه کودک شروع به دندان درآوردن می کند یک قطعه هویج باریک را برای دندان زدن به او بدهید

6)آب هویج را اگر روی صورت بکشید باعث روشن شدن و جلوه پوست صورت می شود .

7)اگر بخواهید لاغر شوید همه روزه با غذا هویج خام بخورید .

8)اگر می خواهید چاق شوید بعنوان صبحانه باید آب هویج بخورید .

9)هویج وییاز را با هم بجوشانید و به آن آب لیمو اضافه کنید داروی موثری برای درمان بیماریهای عصبی ،‌امراض کلیوی و همچنین جوان کننده پوست می باشد.

10)خوردن هویج برای بیماریهای بواسیر موثر است .

11)خوردن هویج در بهبود جوشهای صورت موثر است.

12)برای تقویت قوای جنسی و تحریک کبد و روده ها هویج داروی موثری است.

13)در فرانسه بیمارستان معروفی وجود دارد که برای درمان بیماریهای کبدی فقط از سوپ هویج استفاده می کنند و دستور تهیه این سوپ بشرح زیر است :

حدود 750گرم هویج را رنده کنید و آنرا در ظرفی که مقدری آب نمک دارد بریزید سپس به آن یک قاشق چایخوری جوش شیرین و یک قاشق سوپخوری کره اضافه کنید آنرا بجوش آورده و با آتش ملایم بپزید تا آب بخارشود و هر روز یک بشقاب از آن را میل کنید .

14)هویج اعمال روده ها را منظم می کند و کمبود الیاف غذاهای گوشتی را جبران می کند بنابراین آنهایی که گوشت زیاد مصرف می کنند حتما باید هویج بخورند تا مشکل یبوست نداشته باشند .

15)برای برطرف کردن اسهال بچه ها بهترین دارو سوپ هویج است . برای این منظور باید 500 گرم هویج را رنده کرده و آنرا در یک لیتر آب بجوشانید تا آنکه هویج کاملا پخته و نرم شود سپس آنرا در آسیاب برقی ریخته تا آنکه بصورت شربت در آید بعد بآن آّ اضافه کرده تا آنکه حجم آن یک لیتر شود .

برای بچه هایی که معده حساس دارند سوپ هویج بهترین دارو است بدین ترتیب که می توان یک یا دو بار در روز بجای شیر به بچه سوپ هویج داد حتی برای بچه هایی که کمتر از سه ماه دارند می توان بطور متناوب سوپ هویج به طفل داد یعنی یک وعده شیر و یک وعده سوپ هویج و بعد از سه ماهگی این روش تبدیل به یک وعده سوپ و دو وعده شیر می شود .

16)آب هویج در صبح ناشتا مواد سمی را از خون خارج می کند.

17)اگر آسم یا گرفتگی صدا دارید آب هویج بخورید.

18)خانم هایی که پوست حساس دارند حتما باید پوست صورت و گردن خود را با آّب هویج پاک کنند .

19)دم کرده تخم هویج و یا جویدن تخم هویج گاز معده را خارج کرده و فعالیت روده ها را زیاد می کند .

2-2. ضرورت و کاربرد خشک کردن میوه در صنایع غذایی

حفاظت ماده غذایی دلیل اصلی خشک کردن آن محسوب میشود. اما تنها دلیل برای انجام عمل خشک کردن نمیباشد. کاهش وزن و حجم نیز از دلایل درخور توجه می باشند. ماده غذایی در حالت خشک شده به فضای کمتر برای حمل و نقل و مقدار کمتری از مواد لازم جهت بسته بندی نیاز دارد و دلیل دیگر سهولت استفاده از مواد غذایی خشک است.

اثر حفاظتی خشک کردن بر مواد غذایی اساساً ناشی از کاهش فعالیت آبی در آن میباشد.

بطور کلی وجود آب در یک ماده غذایی عامل اصلی برای رشد و نمو و فعالیت میکروب ها و مواد شیمیایی است. در واقع میزان فعالیت آبی در یک ماده غذایی نشان دهنده موجودیت یا در دسترس بودن آب برای انجام واکنش های نامطلوب و زمینه ساز در آن ماده میباشد.

وقتی یک ماده غذایی در محیطی با یک رطوبت خاص قرار می گیرد، بر حسب میزان رطوبت و ویژگیهای اجزاء تشکیل دهنده خود ممکن است با محیط تبادل رطوبت کند تا به یک حالت تعادل با رطوبت برسد.یعنی دیگر از محیط رطوبت جذب نکند و یا رطوبت خود را به محیط ندهد. این رطوبت ماده غذایی را رطوبت (Equilibrium Humidity)متعادل و رطوبت محیط را رطوبت نسبی متعادل (Equilibrium Relative Humidity)می گویند.

مقدار عددی a_w همیشه بین 0 و 1 میباشد. در شرایط رطوبت نسبی متعادل، رطوبت اطراف ماده غذایی با رطوبت ماده غذایی در حالت تعادل بوده و بدین جهت هیچگونه تبادل آبی بین ماده غذایی و محیط رخ نمیدهد.

اشکال اصلی در مواد غذایی خشک بخصوص آنهایی که چربی زیادی دارند،اتواکسیداسیون است که منجر به بوی تند میشود که به این واکنش رنسید شدن (Rancid)می گویند. این عمل در مواد غذایی چربی دار که میزان آب آنها از 5% کمتر است و با اکسیژن هوا در تماس هستند مثل آجیل ها بخوبی مشاهده کرد.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.