دانشگاه آزاد اسلامي
واحد دامغان
دانشکدة کشاورزي
پايان نامه براي دريافت درجه ي کارشناسي ارشد در رشته مهندسي علوم و صنايع غذايي
عنوان:
بررسي اثر روش خشک کردن ترکيبي(مايکروويو و خلا) بر روي خصوصيات کيفي ازگيل ژاپني
استاد راهنما:
دکتر زهرا امام جمعه
استاد مشاور:
دکتر مرضيهبلندي
نگارنده:
نرگس ميرسعيد قاضي
بهمن 1390
Islamic Azad University
Damghan Branch
Faculty of Agriculture
A thesis submitted to the graduate studies offices in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science in Food science and technology
Title:
Effect of combined vacuum microwave drying methods on the quality properties of Loquat)Eriobotrya japonica(
Under supervision of
Dr. Zahra EmamDjome
Advisor:
Dr. MarziehBolandi
Editor:
NargesMirsaeed Ghazis
February 2012
چکيده
در اين پژوهش اثر روش خشک کردن ترکيبي(مايکروويو- خلأ) بر روي خصوصيات کيفي ازگيل ژاپني بررسي گرديد. روش سطح پاسخ به منظور مدلسازي و تعيين نقطه ي بهينه ي فرايند خشک کردن ترکيبي مايکروويو- خلأ، جهت دستيابي به کمترين ميزان EC50 و شاخص رنگي و همچنين رسيدن به ماکزيمم نيروي برابر با 6 مورد استفاده قرار گرفت. توان مايکروويو (300-450-600 وات) و ميزان خلأ(0-25-50 کيلوپاسکال) فاکتورهايي بودند که تأثير آنها بر روي کاهش ميزان EC50 و و همچنين مورد هدف قرار دادن 6= Force(max)، مورد ارزيابي قرار گرفت. آزمايش ها بر اساس طرح کامپوزيت مرکزي با در نظر گرفتن سه سطح شامل نقاط مرکزي و محوري براي هر يک از فاکتورهاي ياد شده، انجام شد. براي بررسي صحت و دقت مدل، آناليز واريانس انجام شد شرايط بهينه عملياتي توان مايکروويو برابر با 600 و ميزان خلأ برابر با صفر تعيين گرديد.

دانشگاه آزاد اسلامي
واحد دامغان
دانشکدة کشاورزي
پايان نامه براي دريافت درجه ي کارشناسي ارشد در رشته مهندسي علوم و صنايع غذايي
عنوان:
بررسي اثر روش خشک کردن ترکيبي(مايکروويو و خلا) بر روي خصوصيات کيفي ازگيل ژاپني
استاد راهنما:
دکتر زهرا امام جمعه
استاد مشاور:
دکتر مرضيه بلندي
نگارنده:
نرگس ميرسعيد قاضي
بهمن 1390
(فرم تعهدنامه)
در اجراي بخشنامه 75384/87 مورخ 22/3/86 به منظور حفظ حقوق مادي و معنوي دانشگاه آزاد اسلامي، اينجانبان(امضاکنندگان ذيل)، متعهدمي شويم که مطالب و نتايج تحقيقات مندرج در اين پايان نامه با عنوان
بررسي اثر روش خشک کردن ترکيبي (مايکروويو و خلا) بر روي خصوصيات کيفي ازگيل ژاپني
که در دانشگاه آزاد اسلامي واحد دامغان به تصويب رسيده است، چنانچه به صورت مقاله ، اختراع، کتاب و … منتشر شود، نام واحد دامغان در کنار نام نويسندگان و ارائه کنندگان اين توليدات علمي، به نحوي که تعلق آن اثر به واحد دامغان را کاملا مسجل نمايد، ذکر خواهد شد و در صورت عدم رعايت مورد فوق، برابر مقررات اقدام خواهد شد.
استاد راهنمانام و نام خانوادگي: دکتر زهرا امام جمعهامضاء
استاد مشاور 1نام و نام خانوادگي: دکتر مرضيه بلنديامضاء
استاد مشاور 2نام و نام خانوادگي: امضاء
دانشجونام و نام خانوادگي: نرگس ميرسعيدقاضيامضاء
معاونت پژوهش و فناوري
به نام خدا
منشور اخلاق پژوهش
با ياري از خداوند سبحان و اعتقاد به اين که عالم محضر خداست و همواره ناظر بر اعمال انسان و به منظور پاس داشت مقام بلند دانش و پژوهش و نظر به اهميت جايگاه دانشگاه در اعتلاي فرهنگ و تمدن بشري، ما دانشجويان و اعضاء هيات علمي واحدهاي دانشگاه آزاد اسلامي متعهد مي گرديم اصول زير را در انجام فعاليت هاي پژوهشي مد نظر قرار داده و از آن تخطي نکنيم:
1-اصل برائت: الزام به برائت جويي از هرگونه رفتار غير حرفه اي و اعلام موضع نسبت به کساني که حوزه علم و پژوهش را به شائبه هاي غير علمي مي آلايند.
2-اصل رعايت انصاف و امانت: تعهد به اجتناب از هرگونه جانب داري غير علمي و حفاظت از اموال، تجهيزات و منابع در اختيار.
3-اصل ترويج: تعهد به رواج دانش و اشاعه نتايج تحقيقات و انتقال آن به همکاران علمي و دانشجويان به غير از مواردي که منع قانوني دارد.
4-اصل احترام: تعهد به رعايت حريم ها و حرمت ها در انجام تحقيقات و رعايت جانب نقد و خودداري از هرگونه حرمت شکني.
5-اصل رعايت حقوق: الزام به رعايت کامل حقوق پژوهشگران و پژوهيدگان(انسان، حيوان و نبات) و ساير صاحبان حق.
6-اصل رازداري: تعهد به صيانت از اسرار و اطلاعات محرمانه افراد، سازمان ها و کشور و کليه افراد و نهادهاي مرتبط با تحقيق.
7-اصل حقيقت جويي: تلاش در راستاي پي جويي حقيقت و وفاداري به آن و دوري از هرگونه پنهان سازي حقيقت.
8-اصل مالکيت مادي و معنوي: تعهد به رعابت کامل حقوق مادي و معنوي دانشگاه و کليه همکاران پژوهش.
9-اصل منافع ملي: تعهد به رعايت مصالح ملي و در نظر داشتن پيشبرد و توسعه کشور در کليه مراحل پژوهش.
” من کسي را مي ستايم که انديشيدن را به من آموخت ،نه انديشه ها را . ”
دکتر علي شريعتي
تقديم به نشانه هاي خدا بر روي زمين،پدر ومادر مهربانم به پاس محبت هايي که هيچگاه ذره اي از آن را سپاس نتوانم گفت.
تقدير و سپاسگزاري
در آغاز مراتب شکر و سپاس خويش را تقديم به درگاه خداوند متعال مي نمايم که اين حقير را مورد لطف و رحمت خويش قرار داد و توانايي شکر و سپاس از ذات مقدس خود و بندگان شايسته اش را به بنده عطا فرمود.
بر خود واجب مي دانم که از زحمات استاد راهنماي عزيزم سرکار خانم دکتر زهرا امام جمعه که همواره از راهنمايي هاي ايشان در مراحل مختلف تحصيل و زندگي ام بهره مند بوده ام، کمال تشکر و قدرداني را به جا آورم و از پروردگار متعال براي ايشان توفيق روزافزون آرزو نمايم.
در ادامه لازم است از زحمات جناب آقاي مهندس قاسم يوسفي که در طول انجام اين پروژه، بي دريغانه بنده را ياري نمودند و خانم دکتر بلندي و اساتيد بزرگوار دانشگاه تهران و دانشگاه آزاد دامغان که افتخار شاگردي اين بزرگواران را در مراحل مختلف تحصيلم داشته ام صميمانه سپاسگذاري نمايم.
فهرست
عنوان:صفحه:
فصل اول- مقدمه
1-1:مقدمه2
1-2: اصول خشک کردن6
1-3: ميوه ي گلابي وحشي(ازگيل ژاپني)7
1-3-1: خواص درماني ازگيل ژاپني8
1-3-2: مورفولوژي گياه ازگيل ژاپني9
1-3-3: طبقه بندي علمي 10
1-3-4: ويژگيها10
1-4: سيستم هاي خشک کردن مواد غذايي12
1-4-1: خشک کردن با هواي داغ12
1-4-2: امواج مايکروويو و مکانيسم حرارت دهي آن 13
1-5: ويژگي هاي دي الکتريک مواد14
1-5-1: محتواي رطوبتي16
1-5-2: دانسيته17
1-5-3: دما17
1-5-4: ظرفيت گرمايي ويژه18
1-5-5: رسانايي حرارتي18
1-5-6: عمق نفوذ19
1-6: تجهيزات مايكروويو19
1-7: خشک کردن با استفاده از پرتوهاي مايکروويو20
1-8: مزاياي خشک کردن با مايکروويو 20
1-9: معايب استفاده از مايکروويو22
1-10: ويژگي هاي كيفي محصولات خشك شده23
1-11: روش شناسي سطح پاسخ24
1-12: اهداف طرح27
فصل دوم: کليات و بررسي پژوهش هاي پيشين
2-1: اصول خشك كردن با انرژي مايكروويو28
2-2: مراحل خشک شدن با انرژي مايکروويو28
2-3: استفاده از خشک کردن مايکروويو در صنعت و تجارت29
2-4: خشک کردن تحت خلاء با استفاده از مايکروويو30
2-5: تحقيقات انجام گرفته در زمينه خشک کردن ميوه ها و سبزيجات:31
2-6: روش سطح پاسخ41
2-6-1: عمليات اوليه: تعيين متغيرهاي مستقل و سطوح آنها43
2-6-2: انتخاب طرح آزمايشي و پيش بيني و تحقيق صحت معادله ي مدل44
2-6-3: اجراي گرافيکي معادله ي مدل و تعيين شرايط بهينه 46
2-6-4: مزيت ها و معايبRSM 48
2-6-5: استفاده از روش سطح پاسخ در تحقيقات پيشين49
فصل سوم: مواد و روش ها
3-1: مواد مصرفي60
3-2: تجهيزات و دستگاه هاي مورد نياز60
3-3: آماده سازي نمونه61
3-3-1: تعيين درصد رطوبت61
3-3-2: پيش تيمار62
3-3-3: PH نمونه ها62
3-3-4: اندازه گيري دانسيته ظاهري 62
3-3-5: تخلخل63
3-4: خشک‌کن ترکيبي مورد استفاده در اين تحقيق63
3-5: پردازش تصوير به منظور استخراج شاخص هاي رنگ70
3-6: محاسبه ي شاخص هاي تغيير رنگ71
3-7: استخراج رنگدانه و سنجش رنگ با اسپکتروفتومتر72
3-8: اندازه گيري فعاليت آنتي اکسيداني76
3-9: بافت سنجي77
3-10: ارزيابي حسي توسط داوران 78
3-11: روش هاي انجام تجزيه و تحليل آماري 80
فصل چهارم: نتايج و بحث
4-1: خصوصيات نمونه ي اوليه85
4-2: خشک کردن با روش ترکيبي مايکروويو-خلا 85
4-2-1: تأثير توان مايکروويو و ميزان خلا بر دانسيته نمونه خشک شده85
4-2-2: اثر توان مايکروويو و ميزان خلا بر تخلخل نمونه هاي خشک شده87
4-2-3: تأثير توان مايکروويو و ميزان خلا بر روي فعاليت آنتي اکسيداني نمونه هاي خشک شده88
4-2-4: اثر ميزان خلا و توان مايکروويو بر روي ويژگي هاي بافتي نمونه هاي خشک شده89
4-2-5: تأثير ميزان خلا و توان مايکروويو بر رنگ نمونه هاي خشک شده 90
4-3: ارزيابي ارگانولپتيکي نمونه هاي خشک شده 93
4-4: مقايسه روش خشک کردن ترکيبي مايکروويو و خلا با روش خشک کردن تحت هواي داغ70درجه سانتيگراد96
4-4-1: تاثير روش خشک کردن بر روي دانسيته نمونه ها96
4-4-2: مقايسه دو روش خشک کردن در تأثير آنها بر روي تخلخل نمونه خشک شده 97
4-4-3: تأثير روش خشک کردن بر روي رنگ نمونه هاي خشک شده 97
4-4-4: تأثير روش خشک کردن بر روي فعاليت آنتي اکسيداني نمونه هاي خشک شده 97
4-4-5: تأثير روش خشک کردن بر بافت نمونه هاي خشک شده 98
4-4-6: مقايسه دو روش خشک کردن توسط ارزيابان 98
4-5: ويژگي هاي نمونه خشک شده تحت هواي داغ 70 درجه سانتيگراد98
4-6: بهينه سازي و اپتيمايز کردن فرآيند99
4-7: نتايج بدست آمده از آزمايشات100
فصل پنجم: نتيجه گيري کلي
5-1: نتيجه گيري کلي112
5-2: پيشنهادات112
فصل ششم: منابع114
فهرست جداول
عنوان: صفحه:
جدول1-1: ارزش تغذيه اي ميوه ازگيل ژاپني(در 100 گرم ميوه) 11
جدول2-1: مقايسه پنج روش خشک کردن مواد غذايي از جنبه هزينه‌هاي سرمايه گذاري و عمليات31
جدول 3-1: فرم ارزيابي حسي نمونه هاي ازگيل ژاپني خشک شده با روش ترکيبي مايکروويو-خلأ79
جدول3-2: فرم ارزيابي مقايسه اي نمونه هاي خشک شده تحت هواي داغ و تعدادي از نمونه هاي خشک شده به روش مايکروويو-خلأ ازگيل ژاپني80
جدول 3-3: سطوح انتخاب شده براي فاکتورها81
جدول 3-4: شرايط آزمون هاي انجام شده82
جدول 3-5: نقاط انتخاب شده براي اپتيمم سازي83
جدول4-1:خصوصيات نمونه اوليه85
جدول 4-2: ويژگي هاي نمونه هاي خشک شده تحت هواي داغ 70 درجه سانتيگراد99
جدول4-3: نتايج بدست آمده از RSM100
فهرست اشکال
عنوان:صفحه:
شکل 1-1: سطح زير کشت ازگيل ژاپني در شمال ايران طبق آمار جهاد کشاورزي7
شکل 1-2: ميزان توليد ازگيل ژاپني در شمال ايران طبق آمار جهاد کشاورزي8
شکل1-3: طيف امواج الکترومغناطيسي13
شکل2-1: نمونه اي از مراحل مدل سازي و بهينه سازي توسط RSM43
شکل 3-1: چيدمان داخل محفظه خشک‌کن66
شکل3-2: سامانه اندازه‌گيري وزن67
شکل3-3: پنجره تنظيمات69
شکل3-4: پنجره پايش70
شکل3-5: مراحل آزمون رنگ سنجي73
شکل3-6: اسپکتروفتومتر استفاده شده در اين تحقيق74
شکل3-7: تعيين 75
شکل3-8: منحني استاندارد بتاکاروتن75
شکل3-9: بافت سنج78
شکل4-1: پلات سطح پاسخ(تأثير توان مايکروويو و ميزان خلأ بر دانسيته)86
شکل4-2: پلات سطح پاسخ(تأثير ميزان خلأ و توان مايکروويو بر تخلخل)87
شکل4-3: پلات سطح پاسخ(تأثير ميزان خلأ و توان مايکروويو بر EC50)88
شکل4-4: پلات سطح پاسخ(تأثير توان مايکروويو و ميزان خلأ بر Force(max))89
شکل4-5: پلات خطي(تأثير توان مايکروويو و ميزان خلأ بر رنگ)91
شکل4-6: پلات سطح پاسخ( تأثير توان مايکروويو و ميزان خلأ بر )92
شکل4-7: ارزيابي رنگ نمونه هاي خشک شده با روش ترکيبي مايکروويو- خلأ93
شکل 4-8: ارزيابي بافت و قابليت جويدن نمونه هاي خشک شده با روش ترکيبي مايکروويو-خلأ94
شکل 4-9: ارزيابي طعم و مزه نمونه هاي خشک شده به روش ترکيبي مايکروويو-خلأ95
شکل4-10: ارزيابي ميزان تمايل به مصرف نمونه هاي خشک شده با روش ترکيبي مايکروويو-خلأ96
شکل4-11: شکل4-10: بهينه سازي و اپتيمايز کردن فرايند99
Islamic Azad University of Damghan
Faculty of Agriculture
A thesis submitted to the graduate studies offices in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science in Food science and technology
Title:
Effect of combined vacuum microwave drying methods on the quality properties of Loquat )Eriobotrya japonica(
Under supervision of
Dr. Zahra EmamDjome
Advisor:
Dr. Marzieh Bolandi
Editor:
Narges Mirsaeed Ghazi
February 2012
فصل اول
مقدمه
1-1:مقدمه
حفظ و نگهداري محصولات غذايي با توجه به رشد جمعيت و كمبود مواد غذايي بسيار مورد توجه قرارگرفته است و روز به روز اهميت جلوگيري از اتلاف مواد غذايي و طولاني نمودن زمان ماند آنها بدليل رشد صادرات و بدست آوردن بازارهاي پايدار بيشتر نمايان مي گردد. خشک کردن1 يکي از قديمي ترين و متداول ترين روش ها جهت حفظ و نگهداري مواد غذايي است. [4] مشخص نيست از چه زماني خشک کردن براي نگهداري مواد غذايي استفاده شده است. اما تاريخ گوياي اين واقعيت است که پيشينيان ما نحوه خشک کردن مواد غذايي را با آزمون و خطا آموختند. خشک کردن مواد غذايي علمي‌است مبتني بر محيط پيرامون که امکان ايجاد يک صنعت جهاني را فراهم کرده و قادر به تهيه مواد غذايي مناسب و مغذي است.
نقطه آغاز عمل خشکاندن بدرستي مشخص نيست اما استفاده از آفتاب براي خشک کردن مواد غذايي از زمان‌هاي بسيار دور رايج بوده است، بطوريکه در 2000 سال پيش، چيني‌‌ها سيب زميني را با خشک کردن نگهداري ‌مي‌کردند. همچنين تهيه خرما، کشمش و انجير خشک از زمان‌هاي بسيار قديم رايج بوده است. اولين گزارش در مورد خشک کردن مواد غذايي مربوط به سبزي‌هاست که به قرن هيجدهم ميلادي باز ‌مي‌گردد. در آن زمان استفاده از حرارت مصنوعي براي خشک کردن سبزي‌‌ها مورد استفاده قرار گرفت. در سال 1795 دو نفر فرانسوي بنام‌هاي کاله2 و ميسون3 ، جرياني از هواي گرم را بر روي لايه نازکي از سبزي عبور دادند و به اين ترتيب اولين دستگاه خشک‌کن را اختراع کردند.
بعدها گسترش صنعت خشک کردن رابطه نزديکي با سناريوي جنگ در سراسر جهان پيدا کرد. سربازان بريتانيا در جنگ کريمه (1856-1845)، سبزي‌هاي خشک را از کشورشان دريافت ‌مي‌کردند. حدود 4500 تن سبزي خشک از ايالات متحده در طول جنگ جهاني اول حمل شده بود. تا سال 1919، سبزي‌هايي که در ايالات متحده ‌‌فرآوري ‌مي‌شدند شامل لوبيا سبز، کلم، هويج، کرفس، سيب زميني، اسفناج، ذرت شيرين، شلغم و مخلوط سوپ بود. ‌‌فرآيند خشک کردن به ويژه ‌به دليل صرفه‌جويي در حجم و وزن، متناسب با مقاصد نظا‌مي‌است. در ايالات متحده، توليد مواد غذايي خشک از ‌‌فرآيندهاي توسعه يافته در زمان جنگ است که براي رشد فزاينده کل صنعت غذا مفيد واقع شده است.[5]
طي فرآيند خشک کردن رطوبت از طريق انتقال همزمان حرارت و جرم حذف مي گردد. انتقال حرارت از فضاي پيرامون به ماده غذايي، موجب تبخير رطوبت سطحي مي شود. همچنين رطوبت مي تواند از درون جسم به سطح محصول منتقل و سپس تبخير شود، و يا در درون محصول و در حالتي ميان بخار-مايع تبخير گردد و به صورت بخار به سطح محصول آيد.[2] از اولويتهاي روش خشك كردن نسبت به سايرروشهاي نگهداري كاهش شديد وزن و حجم محصولات است كه اين امر در مسائل ترابري و حمل ونقل و در زمينه حجم اشغالي انبارها خيلي مقرون بصرفه مي باشد. همچنين در اين روش هزينه عمل آوري نسبت به ساير روشها كمتر بوده و پس از عمل آوري، نگهداري محصولات نيازي به تاسيسات برودتي و سردخانه و غيره ندارد و محصولات در انبار مناسب قابليت نگهداري را دارند . افزايش ماندگاري از طريق كاهش فعاليت آبي و كاهش روند رشد ميكروبي از ديگر مزاياي محصولات خشک شده مي باشد.[4] علاوه بر اينکه خشک کردن اغلب باعث توليد فرآورده هايي مي شود که مصرف آن ها آسانتر و راحت تر است.
عمليات خشک کردن تاثير زيادي بر روي کيفيت محصول و قيمت آن مي گذارد. کيفيت محصول غذايي به ميزان تغييرات فيزيکي و بيوشيميايي که در طول فرآيند خشک کردن در آن رخ مي دهد بستگي دارد. درجه ي حرارت، زمان و فعاليت آبي در حين فرآيند خشک کردن بر روي کيفيت محصول نهايي تاثير مي گذارد. دماهاي پايين اثر مثبتي بر روي کيفيت محصول دارد، ولي زمان فرآيند را نيز طولاني تر مي کند. اگرچه در فعاليت آبي پائين رشد ميکروارگانيسم ها کند يا متوقف مي شود ولي سرعت اکسيداسيون ليپيد4 افزايش مي يابد.
بسياري از غذاهاي خشک شده قبل از مصرف بازآبپوشي مي شوند. ساختار، چگالي و اندازه ي ذره ي يک ماده ي غذايي خشک شده در حل شدن آن در آب يا بازآبپوشي نقش مهمي را ايفا مي کند. کاهش اندازه ي ذرات و افزودن امولسيفايرهايي چون لسيتين يا عوامل فعال کننده ي سطحي موجب سهولت بازآبپوشي مي شود. پايداري يک ماده ي غذايي در مدت ذخيره سازي با کاهش فعاليت آبي، افزايش مي يابد و فرآورده هايي که در دماي پايين تري خشک مي شوند در طول مدت انبارداري پايداري بيشتري از خود نشان مي دهند.[2]
کينگ5 (1974) به طور کلي سه هدف زير را براي خشک کردن مواد غذايي به صورت فشرده بيان کرده است:
الف- کيفيت محصول
* حداقل کردن واکنش هاي شيميايي و بيوشيميايي
* انتخاب شرايط به صورتي که در طول خشک کردن فقط آب از ماده ي غذايي جدا شود و مواد ديگر مانند نمک ها و مواد مولد عطر فرار و طعم دهنده، حذف نشود.
* ساختار محصول حفظ شود.
* چگالي کنترل شود.
* بازآبپوشي (حل شدن در آب) سريع و با سهولت صورت گيرد.
* ماده ي غذايي در طول مدت انبار شدن، پايدار بوده، به سرد کردن و بسته بندي نياز کمتري داشته باشد.
* ماده ي غذايي خشک شده رنگ مطلوبي داشته باشد.
* از آلودگي و تقلبات مبرا باشد.
ب- اقتصاد فرآيند
* اتلاف محصول به حداقل برسد.
* جداسازي آب سريع صورت گيرد.
* منبع انرژي ارزان باشد.
* مشکلات حمل ونقل مواد جامد حداقل شود.
* تا حد ممکن عمليات خشک کردن به صورت پيوسته باشد.
* از دستگاه هاي ساده و غير پيچيده استفاده شود تا هزينه هاي تعمير و نگهداري به حداقل کاهش يابد.
ج- موارد ديگر
تاثيرات مخرب بر محيط زيست حداقل باشد.[2]
با توجه به اين موارد طراحي فرآيند خشک کردن نيازمند تحليل دقيق انتقال جرم و حرارت در داخل ساختمان محصول است تا از اين طريق بتوان به حداکثر بازده و مناسب ترين کيفيت دست يافت.[1]
1-2: اصول خشک کردن
خشک کردن فرآيند حذف رطوبت از طريق انتقال همزمان جرم و حرارت مي باشد. انتقال حرارت در داخل ساختمان محصول صورت مي گيرد و به اختلاف دماي بين سطح محصول و سطح آب در بعضي نواحي درون آن بستگي دارد. چنانچه انرژي حرارتي کافي به آب داده شود تا تبخير گردد، بخارات از سطح آب درون محصول به سطح آن منتقل مي شوند. عاملي که باعث انتشار بخارات مرطوب مي شود، تفاوت فشار بخار در سطح آب نسبت به فشار بخار هوا در سطح محصول است. انتقال جرم و حرارت در داخل ساختمان محصول در سطح مولکولي انجام مي شود، با اين تفاوت که انتقال حرارت تابع ضريب هدايت حرارتي ساختمان محصول بوده، ولي انتقال جرم به انتشار مولکولي بخار آب در هوا بستگي دارد. [2]
انتقال جرم و حرارت در سطح محصول به صورت همزمان و از طريق جابجايي انجام مي شود. انتقال بخار از سطح محصول به هوا و انتقال حرارت ازهوا به سطح به محصول به ترتيب تابع اختلاف فشار بخار موجود و اختلاف دماست.
در يک خشک کن، انرژي گرمايي مي تواند بصورت هدايت، جابجايي و يا تابش از يک منبع حرارتي به ماده غذايي منتقل شود. [1]
1-3: ميوه ي گلابي وحشي(ازگيل ژاپني)6
ميوه ي ازگيل ژاپني که قدمت آن مربوط به 2000 سال پيش است، در ابتدا در منطقه ي جنوب شرقي چين و بعد از آن در ژاپن کشت مي شده است . بعد از مدتي ، اين ميوه به مناطق مختلفي مانند هند، پاکستان، برزيل، اسپانيا، آمريکا، ايتاليا و ايران و … انتقال يافت. در ايران اين ميوه بيشتر در مناطق شمالي آن موجود مي باشد و در اين مناطق به اسم ازگيل ژاپني يا انبه گيلان معروف است. نام علمي اين ميوه Eriobotrya japonica مي باشد و نام لاتين آن Loquat است . با توجه به فصلي بودن اين ميوه و با در نظر گرفتن ميزان ضايعات توليدات باغي آن ، ابداع و استفاده از روشهاي تبديل اين محصول به فراورده هاي با دوره ماندگاري بالا و سازگار با سليقه مصرف کننده مي تواند بسيار با ارزش باشد. خشک کردن با استفاده از روشهاي علمي گوناگون راهکار مناسبي در اين زمينه مي باشد.[60 61]
شکل 1-1: سطح زير کشت ازگيل ژاپني در شمال ايران طبق آمار جهاد کشاورزي
شکل 1-2: ميزان توليد ازگيل ژاپني در شمال ايران طبق آمار جهاد کشاورزي
1-3-1: خواص درماني ازگيل ژاپني
اين ميوه سرشار از ويتامين هاي “ب” و “ث” ، سلولز و اسيد سيتريك7 و مؤثر در تقويت خون بدن مي باشد. بسيار کم کالري و غني از فيبر نامحلول و پکتين8 مي باشد. به علت دارا بودن پکتين مي تواند باعث کاهش ميزان کلسترول خون گردد. منبع خوبي از ويتامين A و آنتي اکسيدانهاي فلاوونوئيدي9 مانند اسيد کلروژنيک10 ،هيدروکسي بنزوئيک اسيد11، پروتوکاتکوئيک اسيد12، اپي کاتچين13، فوماريک اسيد14 و فروليک اسيد15 مي باشد. تانن و پتاسيم موجود در آن اسيد اوريک را حل مي کند، به همين دليل افراد مبتلا به نقرس، آرتروز و رماتيسم مي توانند از آن بهره بگيرند و همچنين پتاسيم آن ،کنترل کننده ضربان قلب و فشار خون مي باشد. اين ميوه منبع خوبي از آهن، مس، کلسيم، منگنز و ديگر مواد معدني مي باشد، داراي مقدار زيادي هيدرات كربن است كه مولد انرژي است. تانن موجود در آن داروي خوبي براي درمان عفونت هاي روده بزرگ و معالجه امراض سينه است. ويتامين “ب” آن، اعصاب را تقويت مي كند و از نظر تغذيه اهميت دارد، در معالجه اسهال ساده اثر قطعي دارد.خوردن ميوه خام و خصوصاً نارس آن كه تانن بيشتري دارد در معالجه خونريزي هاي داخلي مانند: بواسير، خونريزي رحمي و غيره اثر شفا بخش دارد. در معالجه ورم روده به كار مي رود و همچنين در معالجه زخم دهان و تورم مخاط گلو مؤثر است. كار روده ها را تنظيم مي كند و ادرار آوراست . [60 و 66]
1-3-2: مورفولوژي16 گياه ازگيل ژاپني
نام لاتين: Loquat نام علمي: Eriobotrya japonica
تيپ رويشي: درخت مثمر وضعيت خزان: هميشه سبز
سرعت رشد: سريع ارتفاع: 6 متر
قطر تاج: 6 متر نياز نوري: آفتابي
نياز آبي: متوسط معيار زيبايي: گل و ميوه
زمان ظهور معيار زيبايي: تابستان تا اواسط پاييز قابليت هرس: نياز ندارد
مقاومتهاي اکولوژيک: مقاوم به گرما خاک مناسب: خاکهاي سنگين
1-3-3 : طبقه بندي علمي فرمانرو: گياهان دستـــه : گياهان دارويي رده: دولپه اي
راسته: رزالس خانواده : گلسرخيان زيرخانواده : ماليـده
سرده : ازگيل ها [39، 65 و 24]
1-3-4: ويژگيها
درختي با ارتفاع بيش از 6 متر ، به سبب اينکه در ژاپن و كشورهاي كه در مناطق مديترانه قرار دارند پرورش داده ميشود مورد توجه قرار دارد. در تزيين نيز مورد استفاده قرار ميگيرد. چون درخت جذابي مي باشد .
برگ: داراي برگها بزرگ كه براق مي باشد.
گل: سنبله متراكم كه در خوشه هاي با انشعابات محكم بوجود مي آيند. كه بصورت رشد جديد از نقاط انتهايي شاخه هاي راكد نمايان مي شود .
ميوه: ميوه ها در خوشه بوجود مي آيند كه ميوه رسيده آن كم پرز شده و از رنگ سبز و كرمي به رنگ زرد و نارنجي تغيير رنگ پيدا مي كنند . ميوه نرم بوده و در زمان رسيدن كامل به راحتي ضربه مي خورد. اندازه ميوه متفاوت است، كه در صورت عدم تنك كردن طول ميوه به 35 ميلي متر مي رسد. ميوه حاوي يك يا چند بذر مي باشد. كاهش نسبت بذر به گوشت ميوه ، و افزايش حجم نهايي ميوه براي جذابتر ساختن آن است. براي رسيدن به اين اهداف به تنك كردن نموده كه بطوري كه در هر شاخه فقط يك ميوه باقي مي گذارند. مزه ميوه خيلي تند و طعمي شبيه سيب تازه دارد.
ساقه: ساقه نسبتاٌ صاف با شاخه هاي قوي كه از ارتفاع يك متري زمين منشعب مي گردد.[39 و 61]
جدول1-1: ارزش تغذيه اي ميوه ازگيل ژاپني(در 100 گرم ميوه) [60]
ترکيباتمقدار تقريبيمحتواي رطوبت73/86 گرمکالري47 کيلوکالريپروتئين43/0 گرمچربي2/0 گرمخاکستر5/0 گرمکلسترول10 ميلي گرمکربوهيدرات14/12 گرمکلسيم16 ميلي گرمآهن28/0 ميلي گرممنيزيم13 ميلي گرمفسفر27 ميلي گرمپتاسيم266 ميلي گرمسديم1 ميلي گرمويتامينC1/0 ميلي گرمويتامينAIU 1528
1-4: سيستم هاي خشک کردن مواد غذايي
خشک کردن يکي از قديمي ترين و با صرفه ترين روش هاي نگه داري مواد غذايي است. از نقطه نظر محيطي، مصرف انرژي، بهبود منابع غذايي براي جامعه انساني و کاهش آسيب به ماده غذايي، بهبود تکنولوژي خشک کردن ضروري است. [42] بسته به شرايط و روش خشک کردن با يک ماده اوليه مشابه، ممکن است محصولاتي با خصوصيات کاملا متفاوت بدست آيد. هر نوع روش خشک کردن داراي پارامترهاي مختص به خود است که بايستي به خوبي تنظيم گردند. هر گونه تغيير در اين پارامترها منجر به تغيير در سرعت حرکت آب و در نتيجه سرعت خشک کردن خواهد شد. هم اکنون در خشک کردن مواد غذايي از روش هاي مختلفي استفاده مي شود که هر کدام از اين روش ها داراي مزايا و معايب مختص به خود هستند. [44]
1-4-1: خشک کردن با هواي داغ
خشک کردن با هواي داغ پرکار برد ترين عمليات آبگيري در صنايع غذايي و شيميائي است.[42] کيفيت محصول خشک شده شديداً با درجه حرارت هوا و ويژگي ابعادي مواد تأثير مي پذيرد. درجه حرارت بالا و زمان هاي خشک کردن طولاني در روش مرسوم خشک کردن با هوا ممکن است باعث آسيب جدي بر روي طعم، رنگ، ارزش غذايي و کاهش دانسيتة توده و ظرفيت آبگيري محصول غذايي شود.[40] اين روش باعث کاهش ظرفيت جذب آب و حرکت مواد حلال از بخش هاي داخلي تر مي گردد.[45] امروزه از اين روش به تنهايي و يا در ترکيب با روشهاي ديگر در صنعت خشک کردن مواد غذايي استفاده مي گردد.
1-4-2: امواج مايکروويو و مکانيسم حرارت دهي آن
امواج مايکروويو بخشي از طيف الکترومغناطيسي هستند که داراي فرکانس حدود 300000-300 مگاهرتز و طول موج 1-001/0 متر در هوا مي باشند و اين طيف بين دي الکتريک و مادون قرمز واقع شده اند.(شکل 1-3)[3]
شکل1-3: طيف امواج الکترومغناطيسي
امواج مايکروويو بر خلاف اشعه ايکس و گاما، قادر به شکستن پيوندهاي شيميايي و آسيب رساني به مولکول هاي مواد غذايي نيستند. در روشهاي حرارت دهي متداول، گرما از منبع حرارتي خارجي به ماده غذايي منتقل مي شود، ليکن در روش مايکروويو، حرارت داخل ماده غذايي توليد مي شود. دو مکانيسم اصلي توليد حرارت در مايکروويو عبارتند از: پلاريزاسيون يوني و چرخش دو قطبي.
پلاريزاسيون يوني زمانيکه يون هاي موجود در يک محلول شيميايي به طرف يک ميدان الکتريکي حرکت مي کنند، روي مي دهد. يونهاي مثبت و منفي و نمکهاي محلول در غذا نظير کلريد سديم در ميدان الکتريکي به طرف بار مخالف يون حرکت کرده (سديم به طرف قطب منفي و کلريد به سمت قطب مثبت)، تکرار تصادم اين يون هاي مهاجر منجر به توليد حرارت مي شود. هرچه تعداد دفعات برخورد در واحد زمان بيشتر باشد انرژي جنبشي زيادتر شده و حرارت بيشتري توليد مي گردد.
مکانيسم گرم شدن در اثر چرخش دو قطبي بستگي به وجود مولکولهاي قطبي دارد. همزمان با جذب امواج توسط ماده غذايي مولکولهاي دو قطبي(به ويژه مولکول آب) با ميدان هم جهت مي شوند. وقتي ميدان به طور متناوب به کار برده مي شود، با معکوس شدن قطبيت ميدان، مولکولهاي قطبي، مجدداً خودشان را در راستاي ميدان تغيير يافته قرار مي دهند. قرار گرفتن مولکولها به اندازه ي 106×2450 بار در ثانيه (در امواج با فرکانس 2450 مگاهرتز) در راستاي ميدان باعث ايجاد اصطکاک و در نتيجه توليد حرارت مي شود. پس از جذب انرژي مايکروويو و تبديل آن به انرژي حرارتي، حرارت توسط فرآيندهاي جابه جايي و هدايت به تمام قسمت هاي ماده غذايي منتقل مي شود. [3]
1-5: ويژگي هاي دي الکتريک مواد
ويژگي هاي تعيين کننده در حرارت ديدن مواد غذايي پرتوتابي شده با RF و MW، خواص دي الکتريک آن ها مي باشد. اين ويژگي ها، ثابت دي الکتريک 17( ??) و فاکتور جذب (??) مي باشند که قابليت رسانايي الکتريکي و تانژانت افت جذب انرژي رابطه دارند. [5]
(1-1)
(1-2)
ثابت دي الکتريک (??) تعيين کننده نحوه توزيع ميدان الکترو مغناطيسي در داخل ماده و همچنبن مقدار انرژي قابل ذخيره در آن مي باشد. فاکتور جذب (??) بيانگر اين نکته است که چه مقدار انرژي در داخل بافت ماده غذايي مي تواند توليد يا پراکنده شود.
تانژانت افت جذب انرژي نسبت جذب دي الکتريک به ثابت دي الکتريک است. اصطلاح فاکتور يا تانژانت جذب براي نشان دادن ميزان افت انرژي مايکروويو حين عبور و يا هنگام جذب بوسيله ماده غذايي مي باشد. موادي که به ميزان زيادي انرژي مايکروويو را جذب مي کنند مواد جاذب نام دارند.
موادي که قابليت جذب زيادي دارند به راحتي پرتوهاي مايکروويو را جذب کرده و دماي آن ها افزايش مي يابد. در محدوده فرکانسي پرتوهاي مايکروويو، چرخش دو قطبي مولکول هاي آب بر ساير ويژگي هاي حرارتي اين پديده غالب است. تغيير قطبيت ميدان الکتريکي موجب چرخش دو قطبي مولکولهاي آب مي شود. در حالت عادي مولکولهاي آب به صورت تصادفي آرايش يافته اند، اما در ميدان الکتريکي و تحت اثر پرتوهاي مايکروويو تغيير آرايش به صورت اجباري انجام مي شود. در صورتيکه ميدان الکتريکي حذف شود مولکولهاي آب بلافاصله آرايش تصادفي خود را باز خواهند يافت و بوسيله ميدان الکتريکي که اين بار در جهت مخالف دفعه پيش (جريان متناوب) اعمال مي شود، مولکولهاي آب مجدداً آرايش اجباري متفاوت از مرحله قبل پيدا مي کنند، اين تغييرات در قطبيت ميدان الکتريکي به ميزان چند ميليون در ثانيه به وقوع مي پيوندد، بنابراين موجب ايجاد اصطکاک و در نهايت توليد حرارت مي شود. [5]
1-5-1: محتواي رطوبتي
در ?C25 ، آب داراي ثابت دي الکتريک بالايي در حدود 75 مي باشد. ثابت دي الکتريک محصولات با رطوبت بالا به ميزان زيادي تحت اثر ثابت دي الکتريک بالاي آب قرار گرفته و در نتيجه داراي ثابت دي الکتريک بالايي هستند. اثر مستقيم حرارت دهي دي الکتريک، افزايش سريع دماي دروني ماده غذايي بوده که بسته به نحوه توزيع رطوبت در ماده در حال خشک شدن پروفيل حرارتي آن را تغيير مي دهد. در فرآيند خشک کردن، محتواي رطوبتي مي تواند به دو صورت باشد: آب آزاد و آب پيوسته. آب آزاد که در فضاهاي خالي و بافت متخلخل ماده غذايي وجود دارد، فشار بخار تعادل را تحت تاثير قرار مي دهد، تاثير آب پيوسته در اين مورد بسيار کمتر است. ثابت دي الکتريک آب پيوسته چيزي در حدود 003/0 و آب آزاد در حدود 12 است. علت اين امر رفتارهاي متفاوت اين دو نوع آب نسبت به چرخش ها و تغيير جهت هاي ميدان الکترومغناطيسي است. بنابراين محصولاتي که داراي محتواي رطوبتي به شکل پيوسته هستند نسبت به آنهايي که رطوبتشان به صورت آزاد و در فضاهاي خالي وجود دارد، کمتر در مقابل پرتوهاي مايکروويو از خود حساسيت نشان مي دهند. ثابت دي الکتريک موادي که داراي ترکيبي از حلال هاي مختلف هستند بطور معمول در بين ثابت هاي دي الکتريک اين حلال ها قرار مي گيرد. تحريک رطوبتي به وسيله مايکروويو پديده اي است که به علت جذب انتخابي انرژي مايکروويو در نقاط با محتواي رطوبتي بالا، ديده مي شود. همانطور که مي دانيم جاهايي که محتواي رطوبتي بالا است، فاکتور جذب نيز بيشتر است. تورنر18 و لوفور19 اين پديده را پمپ مايکروويو ناميدند. علت اين پديده جذب انتخابي انرژي مايکروويو و مشخصاً ايجاد گراديان فشار بخار بين داخل و خارج در مايع و حرکت بخار بطرف سطح ماده غذايي مي باشد. اين تاثير، ناشي از واکنش متفاوت آب نسبت به ساير مواد در برابر چرخش، حرارت داخلي و تحريک ايجاد شده بوسيله انرژي الکترومغناطيسي است. [5]
1-5-2: دانسيته
تاثير دانسيته برروي خواص دي الکتريک مواد به فاکتور پايين جذب هوا در مقايسه با آب و ساير حلال ها بر مي گردد. در موادي با دانسيته کمتر، حضور هوا در فضاهاي خالي منجر به کاهش ويژگي هاي دي الکتريک شده، بنابر اين ميزان حرارت دهي بوسيله پرتوهاي مايکروويو کاهش مي يابد.[5]
1-5-3: دما
دما مي تواند ويژگيهاي دي الکتريک ماده غذايي را تحت تاثير قرار دهد. خاصيت دي الکتريک مواد، زير نقطه انجماد نسبت به شرايط عادي معمولاٌ کمتر است. ظاهراٌ ثابت دي الکتريک مايعات تحت تاثير دما قرار نمي گيرد، اما فاکتور جذب دي الکتريک با افزايش دما تحت تاثير قرار مي گيرد. بعنوان مثال فاکتور جذب دي الکتريک آب در?C 25 برابر 12 است در حاليکه در ?C 95 به 44/2 کاهش پيدا مي کند. در بعضي مواد جامد نظير نايلون و اکريليک20 با افزايش دما ميزان فاکتور جذب افزايش پيدا مي کند که در نتيجه تغيير ساختار ماده در اثر انرژي مايکروويو است. اين مواد داراي خاصيتي هستند که ضريب حرارتي مثبت در محتواي رطوبتي پايين ناميده مي شود و معني آن افزايش ويژگي هاي دي الکتريک با افزايش دما مي باشد.[5]
1-5-4: ظرفيت گرمايي ويژه
ظرفيت گرمايي ويژه، خصوصيات دي الکتريک ماده غذايي را تحت تاثير قرار نمي دهد، اما مي تواند توجيه کننده اين نکته باشد که چرا بعضي مواد در اثر اعمال انرژي مايکروويو سريعتر گرم مي شوند. ظرفيت گرمايي ويژه نشان دهنده مقدار حرارت مورد نياز براي بالا بردن دماي واحد جرم ماده غذايي به ميزان يک درجه مي باشد. از اين رو موادي که ظرفيت گرمايي ويژه پايين تري دارند، در پرتودهي ثابت با انرژي مايکروويو سريع تر از موادي که ظرفيت گرمايي ويژه بالاتري دارند گرم مي شوند.[5]
1-5-5: رسانايي حرارتي
رسانايي حرارتي به همراه ثابت و فاکتور جذب دي الکريک، بيانگر کارايي انرژي مايکروويو در حرارت دهي به ماده غذايي هستند. رسانايي حرارتي، ويژگي هاي دي الکتريک ماده غذايي را تحت تاثير قرار نمي دهد. اما در توزيع و انتقال انرژي توليد شده در سراسر بافت ماده غذايي نقشي مهم بازي مي کند. اهميت اين عامل زماني افزايش پيدا مي کند که پرتوهاي مايکروويو حرارت را بصورتي غير يکنواخت در بافت ماده غذايي توليد کنند، بنابراين به منظور توزيع بهتر انرژي حرارتي بهتر است به صورت پالسي باشد تا فرصت کافي جهت انتقال و توزيع يکنواخت حرارت بوسيله رسانايي در بافت ماده غذايي بوجود آيد. در صورتي که ماده غذايي جهت انتقال حرارت توليد شده بوسيله مايکروويو، داراي قابليت رسانايي خوبي نباشد، حرارت دادن و يا خشک کردن متناوب تاثير خوبي نخواهد داشت. بکارگيري پرتوهاي مايکروويو به صورت پالسي نه تنها فرصت انتقال حرارت را در اختيار ماده غذايي قرار مي دهد، بلکه موجب مي شود ماده غذايي به صورتي صحيح خشک شود. با



قیمت: تومان


پاسخ دهید