خشک کردن اسمزی (osmotic drying)

خشک کردن اسمزی (osmotic drying)

خشک کردن اسمزی به عنوان یک فرایند خشک کردن جزئی شناخته می شوند .اگر چه این فریند سبب خروج آب به اندازه ی کافی جهت تولید محصول خشک نمی شود ،اما این مزیت را دارد که در مراحل بعدی سبب کاهش مصرف انرژی می شود . در حقیقت این فرایند به عنوان پیش تیمار قبل از سایر روش های خشک کردن به کار می رود. کاربرد این روش در سال های اخیر به عنوان تکنیکی جهت تولید محصولات با رطوبت متوسط (IMF) و به عنوان پیش تیمار قبل از فرایند خشک کردن در جهت کاهش مصرف انرژی و آسیب های حرارتی مورد توجه قرار گرفته است[3] .

خشک کردن اسمزی شامل خارج کردن آب از ماده غذایی (بدون ایجاد تغییر فاز )به سمت محلول غلیظی است که از نظر فشار اسمزی فعال است [7]. مقدار و سرعت خروج آب به متغیرهای مختلفی بستگی دارد ،به طور کلی نشان داده شده است که افت وزنی در میوه ی اسمزی شده با افزایش غلظت محلول اسمزی ،افزایش زمان غوطه وری ،افزایش دمای محلول اسمزی ،افزایش نسبت محلول اسمزی نسبت به غذا ،افزایش سطح در تماس ،استفاده از خلأ،همزدن و تغلیظ مداوم افزایش می یابد،همچنین برای دستیابی به یک معین ،با افزایش دما زمان به صورت نمایی کاهش می یابد [3].

محلول اسمزی که در این فرایند استفاده می شوند ،نبایستی حاوی عوامل سمی باشند و حل شونده ها باید حلالیت بالایی و طعم خوبی برخوردار باشند و.محلول های ساکارز به طور گسترده استفاده میشوند. محلول آب نمک نیز یک محلول اسمزی مناسب برای سبزیجات می باشد[2]. نیرو محرکه ی این فرایند اختلاف فشار اسمزی در دو طرف دیواره ای است که خاصیت غشاهای نیمه نفوذ پذیر را دارد .به دلیل خواص مخصوص این غشا مهاجرت آب و مولکول های سبک به طرف مایع با فشار فعل اسمزی (با فشار بالاتر )امکان پذیر می شود .مقدار کمی از اجزاء دیگر عصاره های موجود در مواد نیز از غشا عبور می کند ،بنابراین عصاره کمی غلیظ تر شده و باعث کم شدن فعالیت آب درون ماده می شود[7] .

Nsonzi و Ramaswamy فرایند انتقال جرم را با در نظر گرفتن کاهش رطوبت و افزایش مواد جامد مورد بررسی قرار دادند ،آن ها اظهار داشتند که اگرچه کاهش رطوبت و افزایش مواد جامد در یک زمان اتفاق می افتد ،اما سرعت کاهش رطوبت بیش تر ازافزایش مواد جامد می باشد .سرعت انتقال جرم در طول فرایند اسمزی عموما پایین می باشد.تکنیک های بهبود انتقال جرم شامل ایجاد خلأ نسبی ،فشار هیدرواستاتیک ،تیمار با بحرانی ،پالس های الکتریکی قبل از فرایند اسمزی و استفاده از نیروی سانتریفیوژی می باشد.مزایای اصلی خشک کردن اسمزی عبارتند از: کاهش دمای فرایند ،طعم شیرین تر محصول ،کاهش 30-20%مصرف انرژی وزمان کوتاه تر فرایند[3] .

• شیمیایی
  از دست دادن رنگ

یکی دیگر از تغییراتی که حین خشک کردن اتفاق می افتد از دست دادن رنگ است .

کارتنوئیدها پیگمان های محلول در چربی هستند که در برگ های سبز و سبزیجات قرمز و زرد وجود دارد .

ساختار غیر اشباع آنها سبب مستعد شدن آنها برای واکنش های اکسیداتیو می شود .بیشتر مطالعات نشان می دهد که اکثریت اتلاف کاروتن در طی نگهداری اتفاق می افتد تا در حین فرایند بنابراین ترکیب غذا در این واکنش اکسیداتیو نقش دارد . در غذاهای مورد بررسی سنتیک واکنش ، از یک سنتیک درجه اول پیروی می کرد .در یک مطالعه انجام گرفته بر روی چغندر قند ، باقی ماندن پیگمان ها با افزایش دما و افزایش رطوبت کاهش یافت ، به ترتیب در پودرها ، sliceها و محلول ها بیشترین پایداری را دارند .در اثر حرارت دادن ممکن است رنگدانه سبز کلروفیل به فئوفیتین تبدیل شود که رنگ زیتونی مایل به قهوه ای دارد ( چنانچه نابودی آنزیم ها به خوبی صورت نگرفته باشد هنگام نگهداری ماده خشک شده در انبار واکنش قهوه ای شدن آنزیمی ممکن است رخ دهد) میزان از دست رفتن فئوفیتین بادما ،زمان ،PH،عمل آنزیم ها ،اکسیژن و نور متناسب است.از نظر مواد افزودنی SO2 و اسید آسکوربیک می توانند از این واکنش جلوگیری کنند. [1,2]

Krokida & et al کیفیت سیب ، سیب زمینی ، موز و هویج خشک شده با روش های مختلف خشک کردن نظیر خشک کردن کنوکسیونی ، تحت خلأ ، میکروویو ، انجمادی و اسمزی را بررسی کردند .

دیده شد که خشک کردن به روش کنوکسیونی ، تحت خلأ و میکروویو سبب قهوه ای شدن به مقدار زیاد می شود در حالیکه خشک کردن انجمادی سبب تولید محصول با رنگ بهتر می شود .

• در خشک کردن میوه و سبزیجات ، بلنچینگ سبب غیر فعال شدن آنزیم ها می شود و از قهوه ای شدن بعدی در اثر این عامل جلوگیری می کند .
• دی اکسید گوگرد و سولفیت ها به عنوان مهار کننده ی فعالیت آنزیم در طول مراحل قبل از بلنچینگ عمل می کنند .
• مهمترین عیب استفاده از این تیمارها ، اثر تخریبی زیاد آنها بر روی ویتامین های گروه B (تیامین و ریبوفلاوین ) می باشد .
• از اسید هایی نظیر اسید سیتریک ، مالیک ، فسفریک و آسکوربیک جهت کاهش pHو در نتیجه کاهش سرعت قهوه ای شدن نیز می توان استفاده کرد .

• فاکتورهایی که قهوه ای شدن غیر آنزیمی تحت تأثیر قرار می دهند:
• فعالیت آبی aw
• دما
• pH
• ترکیبات شیمیایی غذا

اکسیداسیون لیپیدها

اکسیداسیون لیپیدها به خاطر ساختمان پرخلل و فرج و سطح زیاد به وجود آمده مسئول رنسیدیتی ، توسعه ترکیبات بد طعم و کاهش پیگمان ها و ویتامین های محلول در چربی در غذاهای خشک می باشد .

فاکتورهایی که سرعت اکسیداسیون را تحت تأثیر قرار می دهند ، محتوای رطوبت ، نوع سوبسترا ( اسید چرب ) ، میزان اکسیژن ، دما ، حضورفلزات ، حضور آنتی اکسیدان های طبیعی ، فعالیت آنزیمی ، تشعشع UV ، میزان پروتئین ، آمینواسیدهای آزاد و میزان دیگر واکنش ها می باشد .در اکسیداسیون لیپیدها ، رطوبت نقش مهمی ایفا می کند . در فعالیت آبی حدود 3% مقاومت در برابر اکسیداسیون در بیشترین مقدار است .

• دما نیز نقش مهمی در اکسیداسیون و توسعه طعم های نامطلوب دارد . به عنوان مثال توسعه طعم نامطلوب در لوبیاهای خشک شده (7-6% رطوبت ) درċ15 بعد از 15-18 ماه رخ داد . در دمای حدود ċ20 ، ماندگاری به 12-9 ماه کاهش یافت و در ċ37 به 3-2 ماه رسید .در مورد اکسیژن سطح اکسیژن باید به حد کافی پایین باشد تا از واکنش های اکسیداتیو جلوگیری نماید .
• سبزیجات خشک شده به روش انجمادی به خاطر ساختار با تخلخل بیشتر در مقایسه با سبزیجات خشک شده با هوای داغ به شرایط نگهداری و حضور اکسیژن حساس تر است .
• به عنوان مثال توسعه طعم نامطلوب در هویج خشک شده به این روش در ċ 20 بعد از یک ماه رخ می دهد و در ċ30 ، سطح اکسیژن بایستی به1% کاهش یابد تا ماندگاری برابر 6 ماه حاصل شود .
• اکسیداسیون چربی در شیر خشک شکل چشم گیرتری دارد .
• این ماده را میتوان تحت اتمسفری از نیتروژن همراه با 10% دی اکسید کربن نگهداری کرد که در این حالت دی اکسیدکربن به دلیل سنگینی به درون شیر خشک نفوذ می کند و هوا را خارج می کند و یک خلأ جزئی در محیط ایجاد می کند .
• در حالیکه غذاهای خشک شده با هوای داغ به خاطر چروکیدگی و تخلخل کمتر حساسیت کمتری به حضور اکسیژن دارند .
• بسته بندی تحت خلأ یا گاز بی اثر ، نگهداری د ردرجه حرارت پایین و به دور از نور و همچنین اضافه کردن آنتی اکسیدان و حفظ آنتی اکسیدان طبیعی موجود در ماده راه هایی هستند که می توانند از ایجاد و گسترش بدطعمی مورد بحث جلوگیری کنند.

طعم و عطر

طبیعی است حرارت همانگونه که باعث تبخیر آب می شود مواد فرار ایجاد کننده عطر و طعم را نیز از ماده جدا می کند . میزان این جدا شدن بستگی به درجه حرارت ، غلظت ، مواد جامد موجود در ماده غذایی و حلالیت آنها در بخار آب دارد .مواد فراری که دارای فراریت و قابلیت نفوذ زیاد هستند در مراحل اولیه خشک کردن از دست می روند .از همین نظر موادی که دارای ارزش اقتصادی زیاد به دلیل طعم خاص خود هستند –نظیرادویه ها–دردرجه حرارت پایین خشک میشوند .[6]

به طور کلی محصولات غذایی خشک شده به روش انجمادی در مقایسه با محصولات خشک شده با استفاده از هوای داغ دارای طعم بهتری هستند به جز در مورد پیاز که محصول خشک شده با هوای داغ دارای طعم بیشتری است چرا که روغن های فرار در ساختار چروکیده محصول به دام می افتند .تره فرنگی و کرفس نیز دارای نتیجه مشابهی بوده اند .[2]

• برای حفظ طعم در مواد خشک شده به چند روش ممکن است عمل شود :

1-بازیابی طعم از بخارهای جدا شده و بازگرداندن آنها به ماده خشک شده

2-اضافه کردن اسانس های ایجاد کننده عطر و طعم لازم و مورد نیاز به محصول خشک شده

3-اضافه کردن صمغ به ماده قبل از خشک کردن آنها (برخی از این صمغ ها دارای خاصیت تثبیت طعم بوده و برخی دیگر با پوشاندن یک ذره خشک شده ، به منزله یک سد فیزیکی از جدا شدن ماده طعم زا جلوگیری می کند .)

4-اضافه کردن آنزیم ها یا حفظ آنزیم های طبیعی برای تولید پیش سازهای طعم در ماده غذایی (مثلاً پیاز و سیر در شرایطی خشک می شوند که آنزیم موجود در آنها حفظ شود تا خصوصیات طعمی خاصی را ظاهر کند .) از مالتوز به عنوان یک ماده حمل کننده ماده طعم زا و به کارگیری آن در مواردی که خشک می شوند استفاده می گردد .)

5-عبور گاز نیتروژن از میان مایع در حال ریزش در محفظه خشک کن (این روش در مورد مواد مایع بکار گرفته می شود )

گاز نیتروژن مواد طعم زای مایع مربوط را با خود جدا می کند سپس بعد ا خشک شدن مایع مزبور، گاز حاوی مواد طعم زا از آن عبور داده می شود و با آن آمیخته می گردد تا اجزا طعم زا جذب ماده خشک گردد [6].

آبگیری مجدد و چروکیدگی

میزان آبگیری مجدد یک نمونه خشک شده به تغییرات شیمیایی و ساختاری ایجاد شده در اثر خشک کردن ، شرایط فرایند ، آماده سازی نمونه و ترکیبات نمونه بستگی دارد . آبگیری مجدد هنگامی که آسیب های سلولی و ساختاری نظیر چروکیدگی حداقل باشد ، در حداکثر میزان قرار می گیرد .[1]

در طول خشک کردن ، بیشترین میزان چروکیدگی در مراحل اولیه خشک شدن که 50-40% رطوبت خارج می شود اتفاق می افتد .به این ترتیب برای کمینه سازی میزان چروکیدگی بایستی از دماهای پایین تر استفاده کرد تا گرادیان دمایی درون محصول حداقل شود .خشک کردن به روش انجمادی نسبت به دیگر فرایندها باعث تغییرات کمتر در ساختار و خصوصیات آبدوستی محصول می شود .[1]

• ارزش تغذیه ای

به دلیل تفاوت های زیادی که در روش خشک کردن وجود دارد اثرات متفاوت و گسترده ای را بر ارزش تغذیه ای مواد غذایی باید انتظار داشت .

جالب این است که در مورد میوه ها وسبزیجات کاهش ارزش تغذیه ای در هنگام آماده نمودن بیشتر از خود عملیات خشک کردن می باشد .مثلاً در تهیه پولک یا فلیک سیب با استفاده از خشک کن استوانه ای ، فقط 5% از کاهش ویتامین C ناشی از خشک کردن است و بقیه مربوط به مراحل و عملیات قبلی می باشد .

ریبوفلاوین با پیشرفت عمل خشک کردن و وجود مقدار آب کم همچنان حلالیت خود را حفظ می کند و می تواند به میزان بیشتری با اجزایی وارد واکنش شود . این ویتامین در برابر اکسیداسیون و حرارت بسیار حساس می باشد . [6]

تیامین هم حساس به حرارت است اما از دست رفتن بقیه ویتامین ها از 10-3% (جدا از ضایعات مربوط به آنزیم زدایی ) تجاوز نمی کند .

اجزا محلول در چربی مثل ویتامین های مربوطه در قسمت ماده خشک باقی می مانند و تغلیظ نمی شوند .اما آب یک حلال برای کاتالیست های فلزی سنگین است با حذف آب کاتالیست حالت فعال تر پیدا می کند و میزان اکسیداسیون تسریع می گردد . [6]

بازدیدها: 718