خارج نمودن رطوبت از محصولات غذایی ، یکی از قدیمی ترین روش های نگهداری آن هاست.
با کاهش محتوای رطوبت محصولات غذایی تا مقادیر خیلی کم، امکان فساد میکروبی از بین می رود و سرعت دیگر واکنش های مخرب نیز به طور چشم گیری کاهش می یابد. علاوه بر نگه داری ، آبزدایی، جرم و حجم آن را به میزان قابل ملاحظه ای کاهش می دهد و در نتیجه از هزینه های انتقال و انبار داری می کاهد. آبزدایی محصولات غذایی، اغلب باعث تولید فرآورده ای می شود که مصرف آن راحت تر و آسان تر است.
نگهداری میوه جات و سبزیجات و محصولات مشابه به روش آبزدایی به مهارت خاصی نیاز دارد. به دلیل ترکیب ساختاری این کونه از محصولات، خروج رطوبت باید به روشی انجام شود که کمترین اثر را بر کیفیت آنها داشته باشد. در این فرآیند لازم است که روش انجام فرآیند به گونه ای باشد که بعد از تقریباً به کیفیت اولیه خود برگردد. برای رسیدن به نتایج مطلوب در مواد غذایی آبزدایی شده با ساختار فیزیکی معین ، فرآیند باید به تحلیل های دقیق از انتقال جرم و حرارت که در ساختار محصول انتقال می افتد دارد. فقط از طریق تحلیل و درک فرآیندهای انتقال می توان به حداگثر بازده و مناسب ترین کیفیت دست یافت.
خشک کن های سینی دار یا کابینتی
در این نوع از سیستم های خشک کن، برای قرار دادن محصول در معرض هوای گرم در یک فضای بسته ، از سینی یا وسایل مشابه نگه دارنده استفاده می شود، سینی های حاوی محصول در داخل یک کابینت یا محیط مشابه و در معرض هوای گرم قرار داده می شوند تا فرآیند خشک شدن انجام شود . حرکت هوا بر سطح محصول با سرعت نسبتا زیادی صورت می گیرد ، تا اطمینان حاصل شود که انتقال جرم و حرارت با بازده ای بالایی انجام می شود با یک تغییر جزئی در خشک کن کابینتی می توان در داخل محفظه آن خلاء ایجاد کرد. در این نوع سیستم خشک کن، با استفاده از خلاء ، فشار بخار در فضای اطراف محصول در حداقل ممکن نگه داشته می شود. کاهش فشار همچنین باعث کاهش دمای تبخیر رطوبت محصول نیز می شود که در نتیجه موجب بهبود کیفیت آن خواهد شد.
در بیشتر حالات خشک کن های کابینتی به صورت ناپیوسته کار می کنند واز معایب آن ها خشک شدن غیر یکنواخت محصول درون سیستم می باشد. معمولا برای بهبود یکنواختی بیشتر باید سینی های حاوی محصول جابه جا شوند.
خشک کن های تونلی
نمای ساده ای از خشک کن های تونلی با جریان همسو
نمای ساده ای از خشک کن های تونلی با جریان ناهمسو
همانطور که در شکل های بالا دیده می شود ، هوای گرم از یک تونل وارد می شوده و با سرعت معینی از بین سینی های حاوی محصول که روی واگن حمل می شوند ، عبور میکند . واگن های محصول با سرعتی که زمان توقف لازم برای خشک شدن را تامین می کند.
در داخل تونل حرکت می کنند. محصول را می توان هم جهت با جریان هوا و یا در خلاف جهت آن از داخل آن عبور داد.
ترتیب موارد استفاده به نوع محصول و حساسیت خواص کیفی آن به دما ، بستگی دارد، در سیستم های همسو ، محصول با رطوبت بالا در مجاورت هوای با دمای بالا قرار می گیرد و تبخیر، به پایین نگه داشتن دمای محصول کمک می کند. در نقاطی نزدیک به خروجی تونل ، محصول با رطوبت کمتر، در معرض هوای با دمای پایین تری قرار می گیرد . در سیستم های غیر همسو ، محصول با رطوبت پایین در معرض هوانی با دمای بالا قرار می گیرد و گرادیان دما در نزدیکی نقطه ورودی به تونل ، کوچک است.
اگر چه بازده کلی سیستم نا همسو از همسو بیشتر است ، ولی ملاحظات کیفی اجازه ی استفاده از آن را برای هر محصولی نمی دهد. برای صرفه جویی در مصرف انرژی ، هوای خروجی را در صورت امکان ، مجدداً می توان استفاده نمود
خشک کردن پفکی
خشک پفکی انفجاری، فرآیند نسبتاً جدیدی است که برای تعدادی از میوه ها و سبزی ها طور موفقیت آمیزی به کار برده شده است. در این فرآیند قطعه ی کوچکی از محصولات به مدت کوتاهی تحت فشار و دمای زیاد قرار گرفته سپس به فشار اتمسفری بازگردانده می شود. در نتیجه آب موجود در آن به سرعت تبخیر شده و بخارات حاصله از بخش های داخلی محصول خارج می شوند. محصول تولیدی به روش خشک کردن پفکی ، تخلل بسیار زیادی داشته و جذب مجدد آب در آن به سرعت انجام می شود . خشک کردن پفکی برای محصولاتی که مرحله خشک شدن با سرعت نزولی در آنها طولانی است ، بسیار مناسب می باشد ، زیرا تبخیر سریع رطوبت و تخلل ایجاد شده در محصول ، موجب خروج سریع رطوبت در مراحل نهایی خشک کردن می شود.
فرآیند خشک کردن پفکی براس فرآورده های مکعبی شکل که ضلعی برابر 2 سانتیمکتر دارند، بیشترین بازده را دارد.این قطعات به سرعت و به طور یکنواخت خشک شده و جذب آب ،مجدداً در آن ها ظرف 15 دقیقه می شود. اگر چه ممکن است، این فرآیند برای همه مواد غذایی کاربرد نداشته باشد؛ اما در عیت حال بالا بودن کیفیت محصول تولیدی با این روش ، انگیزه لازم برای تحقیقات بیشتر در این زمینه را ایجاد می کند.
خشک کردن بستر سیال
ومین سیستم نسبتاً جدید که برای خشک کردن مواد غذایی ذره ای جامد طراحی شده است، بستر سیالی شده می باشد. در این سیستم ، قطعات محصول در طول زمان لازم برای خشک شدن در داخل هوای گرم به حالت معلق و و شناور باقی می مانند. همانطور که در شکل نشان داده شده است ، جابجایی و حرکت محصول در سیستم همراه با تغیییر جرم ذرات در اثر تبخیر رطوبت ، بهبود می یابد.
جابجایی محصول که در اثر سیالی شدن ذرات آن ایجاد می شود ، موجب یکسان شدن سرعت خشک شدن در تمام سطوح ماده غذایی می گردد. عامل اصلی محدود کننده فرآیند بستر سیال، اندازه ذرات است. همانطور که انتطار می رود ، ذرات کوچکتر را با سرعت هوای کمتری می توان به حالت تعلیق در آورد و با سرعت بیشتری خشک نمود . اگر چه این ویژگی هامطلوب و مورد نظر است ، ولی همه محصولات را نمی توان با این فرآیند خشک کرد
خشک کردن پاششی
خشک کردن مواد غذایی مایع ، اغلب در خشک کن پاششی انجام می شود. در این فرآیند ، گرفتن رطوبت از ماده غذایی از طریق پاشش آن به درون هوای گرم محفظه ی خشک کن صورت می گیرد. اگر چه محفظه ی خشک کن در اشکال مختلفی ساخته و مورد استفاده قرار می گیرد ، با این وجود نحوه ورود قطرات ماده غذایی مایع به درون جریان هوای گرم نشان داده شده است.
هنگامی که قطرات ماده غذایی مایع با جریان هوای گرم حرکت می کنند ، آب موجود در آن ها تبخیر شده و به همراه هوا به خارج از محفظه ی خشک کن منتقل می شود . بخش اعظم فرآیند خشک شدن محصول در این روش ،در طول مرحله خشک شدن با سرعت ثابت اتفاق می افتد. عامل کنترل کننده ی سرعت خشک شدن در این مرحله ، سرعت انتقال جرم از سطح قطره است . بعد از رسیدن رطوبت به مقدار بحرانی ، ساختمان ذرات خشک شده غذا تعیین کننده سرعت خشک شدن در مرحله خشک شدن باسرعت نزولی خواهند بود.
در طول این مرحله از فرآیند ، نفوذ رطوبت در داخل ذرات ، عامل کنترل کننده ی خشک شدن می باشد . ذرات خشک شده محصول ، بعد از خروج از محفظه خشک کن ، وارد یک سیکلون تفکیک کننده شده و از هوا جدا می گردند . سپس محصول نهایی که معمولا رطوبتی کمتر از 5% دارد ، بسته بندی می شود. کیفیت محصول تولیدی با خشک کن پاششی به علت محافظت جامد آن در اثر سرمایش ناشی از تبخیر ، بسیار بالاست . هم چنین کوچک بودن اندازه ذرات جامد محصول باعث می شود که هنگام اختلاط با آب ، باز سازی به راحتی انجام شود.
خشک کردن انجمادی
در خشک کردن انجمادی ، با کاهش دمای محصول ، قسمت اعظم رطوبت آن به یخ تبدیل شده و سپس با کاهش فشار محیط ، تصعید می گردد. فرآیند خشک کردن انجمادی را می توان برای بسیاری از مواد غذایی به خصوص محصولاتی که کیفیت ۀن ها از نظر مصرف کننده حائز اهمیت است ، به کار برد
در طول خشک کردن انجمادی ، فرآیند های انتقال جرم و حرارت به طور مطلوبی انجام می شوند. بسته به شکل سیستم خشک کن ، انتقال حرارت ، از طریق لایه منجمد یا لایه خشک محصول صورت می گیرد . بدیهی است، انتقال حرارت از طریق لایه منجمد ، سریع بوده بنابراین محدود کننده ی سرعت خشک شدن نخواهد بود. سرعت انتقال حرارت از طریق لایه خشک کند است، زیرا ضریب هدایت حرارتی ساختمان های کاملاً متخلخل در شرایط خلاء پایین است. در هر دو حالت ، انتقال جرم در لایه خشک محصول انجام می شود . از آنجایی که سرعت نفوذ مولکولی در خلاء کند است، بنا براین انتظار می رود که سرعت نفوذ بخار آب ، عامل محدود کنندهی سرعت خشک شدن باشد.پ
مزایای فرآیند خشک کردن انجمادی ، بالا بودن کیفیت محصول تولیدی به دلیل پایین بودن دما در حین تصعید و حفظ ساختمان محصول است . این مزیت ها در برابر مصرف انرژی برای انجماد و ایجاد خلاء متعادل بوده و توجیه کننده فرآیند است.
با کاهش محتوای رطوبت محصولات غذایی تا مقادیر خیلی کم، امکان فساد میکروبی از بین می رود و سرعت دیگر واکنش های مخرب نیز به طور چشم گیری کاهش می یابد. علاوه بر نگه داری ، آبزدایی، جرم و حجم آن را به میزان قابل ملاحظه ای کاهش می دهد و در نتیجه از هزینه های انتقال و انبار داری می کاهد. آبزدایی محصولات غذایی، اغلب باعث تولید فرآورده ای می شود که مصرف آن راحت تر و آسان تر است.
نگهداری میوه جات و سبزیجات و محصولات مشابه به روش آبزدایی به مهارت خاصی نیاز دارد. به دلیل ترکیب ساختاری این کونه از محصولات، خروج رطوبت باید به روشی انجام شود که کمترین اثر را بر کیفیت آنها داشته باشد. در این فرآیند لازم است که روش انجام فرآیند به گونه ای باشد که بعد از تقریباً به کیفیت اولیه خود برگردد. برای رسیدن به نتایج مطلوب در مواد غذایی آبزدایی شده با ساختار فیزیکی معین ، فرآیند باید به تحلیل های دقیق از انتقال جرم و حرارت که در ساختار محصول انتقال می افتد دارد. فقط از طریق تحلیل و درک فرآیندهای انتقال می توان به حداگثر بازده و مناسب ترین کیفیت دست یافت.
خشک کن های سینی دار یا کابینتی
در این نوع از سیستم های خشک کن، برای قرار دادن محصول در معرض هوای گرم در یک فضای بسته ، از سینی یا وسایل مشابه نگه دارنده استفاده می شود، سینی های حاوی محصول در داخل یک کابینت یا محیط مشابه و در معرض هوای گرم قرار داده می شوند تا فرآیند خشک شدن انجام شود . حرکت هوا بر سطح محصول با سرعت نسبتا زیادی صورت می گیرد ، تا اطمینان حاصل شود که انتقال جرم و حرارت با بازده ای بالایی انجام می شود با یک تغییر جزئی در خشک کن کابینتی می توان در داخل محفظه آن خلاء ایجاد کرد. در این نوع سیستم خشک کن، با استفاده از خلاء ، فشار بخار در فضای اطراف محصول در حداقل ممکن نگه داشته می شود. کاهش فشار همچنین باعث کاهش دمای تبخیر رطوبت محصول نیز می شود که در نتیجه موجب بهبود کیفیت آن خواهد شد.
در بیشتر حالات خشک کن های کابینتی به صورت ناپیوسته کار می کنند واز معایب آن ها خشک شدن غیر یکنواخت محصول درون سیستم می باشد. معمولا برای بهبود یکنواختی بیشتر باید سینی های حاوی محصول جابه جا شوند.
خشک کن های تونلی
نمای ساده ای از خشک کن های تونلی با جریان همسو
نمای ساده ای از خشک کن های تونلی با جریان ناهمسو
همانطور که در شکل های بالا دیده می شود ، هوای گرم از یک تونل وارد می شوده و با سرعت معینی از بین سینی های حاوی محصول که روی واگن حمل می شوند ، عبور میکند . واگن های محصول با سرعتی که زمان توقف لازم برای خشک شدن را تامین می کند.
در داخل تونل حرکت می کنند. محصول را می توان هم جهت با جریان هوا و یا در خلاف جهت آن از داخل آن عبور داد.
ترتیب موارد استفاده به نوع محصول و حساسیت خواص کیفی آن به دما ، بستگی دارد، در سیستم های همسو ، محصول با رطوبت بالا در مجاورت هوای با دمای بالا قرار می گیرد و تبخیر، به پایین نگه داشتن دمای محصول کمک می کند. در نقاطی نزدیک به خروجی تونل ، محصول با رطوبت کمتر، در معرض هوای با دمای پایین تری قرار می گیرد . در سیستم های غیر همسو ، محصول با رطوبت پایین در معرض هوانی با دمای بالا قرار می گیرد و گرادیان دما در نزدیکی نقطه ورودی به تونل ، کوچک است.
اگر چه بازده کلی سیستم نا همسو از همسو بیشتر است ، ولی ملاحظات کیفی اجازه ی استفاده از آن را برای هر محصولی نمی دهد. برای صرفه جویی در مصرف انرژی ، هوای خروجی را در صورت امکان ، مجدداً می توان استفاده نمود
خشک کردن پفکی
خشک پفکی انفجاری، فرآیند نسبتاً جدیدی است که برای تعدادی از میوه ها و سبزی ها طور موفقیت آمیزی به کار برده شده است. در این فرآیند قطعه ی کوچکی از محصولات به مدت کوتاهی تحت فشار و دمای زیاد قرار گرفته سپس به فشار اتمسفری بازگردانده می شود. در نتیجه آب موجود در آن به سرعت تبخیر شده و بخارات حاصله از بخش های داخلی محصول خارج می شوند. محصول تولیدی به روش خشک کردن پفکی ، تخلل بسیار زیادی داشته و جذب مجدد آب در آن به سرعت انجام می شود . خشک کردن پفکی برای محصولاتی که مرحله خشک شدن با سرعت نزولی در آنها طولانی است ، بسیار مناسب می باشد ، زیرا تبخیر سریع رطوبت و تخلل ایجاد شده در محصول ، موجب خروج سریع رطوبت در مراحل نهایی خشک کردن می شود.
فرآیند خشک کردن پفکی براس فرآورده های مکعبی شکل که ضلعی برابر 2 سانتیمکتر دارند، بیشترین بازده را دارد.این قطعات به سرعت و به طور یکنواخت خشک شده و جذب آب ،مجدداً در آن ها ظرف 15 دقیقه می شود. اگر چه ممکن است، این فرآیند برای همه مواد غذایی کاربرد نداشته باشد؛ اما در عیت حال بالا بودن کیفیت محصول تولیدی با این روش ، انگیزه لازم برای تحقیقات بیشتر در این زمینه را ایجاد می کند.
خشک کردن بستر سیال
جابجایی محصول که در اثر سیالی شدن ذرات آن ایجاد می شود ، موجب یکسان شدن سرعت خشک شدن در تمام سطوح ماده غذایی می گردد. عامل اصلی محدود کننده فرآیند بستر سیال، اندازه ذرات است. همانطور که انتطار می رود ، ذرات کوچکتر را با سرعت هوای کمتری می توان به حالت تعلیق در آورد و با سرعت بیشتری خشک نمود . اگر چه این ویژگی هامطلوب و مورد نظر است ، ولی همه محصولات را نمی توان با این فرآیند خشک کرد
خشک کردن پاششی
هنگامی که قطرات ماده غذایی مایع با جریان هوای گرم حرکت می کنند ، آب موجود در آن ها تبخیر شده و به همراه هوا به خارج از محفظه ی خشک کن منتقل می شود . بخش اعظم فرآیند خشک شدن محصول در این روش ،در طول مرحله خشک شدن با سرعت ثابت اتفاق می افتد. عامل کنترل کننده ی سرعت خشک شدن در این مرحله ، سرعت انتقال جرم از سطح قطره است . بعد از رسیدن رطوبت به مقدار بحرانی ، ساختمان ذرات خشک شده غذا تعیین کننده سرعت خشک شدن در مرحله خشک شدن باسرعت نزولی خواهند بود.
در طول این مرحله از فرآیند ، نفوذ رطوبت در داخل ذرات ، عامل کنترل کننده ی خشک شدن می باشد . ذرات خشک شده محصول ، بعد از خروج از محفظه خشک کن ، وارد یک سیکلون تفکیک کننده شده و از هوا جدا می گردند . سپس محصول نهایی که معمولا رطوبتی کمتر از 5% دارد ، بسته بندی می شود. کیفیت محصول تولیدی با خشک کن پاششی به علت محافظت جامد آن در اثر سرمایش ناشی از تبخیر ، بسیار بالاست . هم چنین کوچک بودن اندازه ذرات جامد محصول باعث می شود که هنگام اختلاط با آب ، باز سازی به راحتی انجام شود.
خشک کردن انجمادی
در خشک کردن انجمادی ، با کاهش دمای محصول ، قسمت اعظم رطوبت آن به یخ تبدیل شده و سپس با کاهش فشار محیط ، تصعید می گردد. فرآیند خشک کردن انجمادی را می توان برای بسیاری از مواد غذایی به خصوص محصولاتی که کیفیت ۀن ها از نظر مصرف کننده حائز اهمیت است ، به کار برد
در طول خشک کردن انجمادی ، فرآیند های انتقال جرم و حرارت به طور مطلوبی انجام می شوند. بسته به شکل سیستم خشک کن ، انتقال حرارت ، از طریق لایه منجمد یا لایه خشک محصول صورت می گیرد . بدیهی است، انتقال حرارت از طریق لایه منجمد ، سریع بوده بنابراین محدود کننده ی سرعت خشک شدن نخواهد بود. سرعت انتقال حرارت از طریق لایه خشک کند است، زیرا ضریب هدایت حرارتی ساختمان های کاملاً متخلخل در شرایط خلاء پایین است. در هر دو حالت ، انتقال جرم در لایه خشک محصول انجام می شود . از آنجایی که سرعت نفوذ مولکولی در خلاء کند است، بنا براین انتظار می رود که سرعت نفوذ بخار آب ، عامل محدود کنندهی سرعت خشک شدن باشد.پ
مزایای فرآیند خشک کردن انجمادی ، بالا بودن کیفیت محصول تولیدی به دلیل پایین بودن دما در حین تصعید و حفظ ساختمان محصول است . این مزیت ها در برابر مصرف انرژی برای انجماد و ایجاد خلاء متعادل بوده و توجیه کننده فرآیند است.
