اصول و روش های نگهداری مواد غذایی PDF

‫به نام خدا‬ ‫اصول و روشهای نگهداری مواد غذایی‬ ‫مهندسی صنایع غذایی‬ ‫تهیه و تنظیم ‪ :‬دکتر فاطمه رسولی قهرودی‬ ‫‪1‬‬  ‫فهرست‪:‬‬ ‫ فصل ‪ : 1‬تعریف فساد موادغذایی‪ ,‬انواع...

‫به نام خدا‬ ‫اصول و روشهای نگهداری مواد غذایی‬ ‫مهندسی صنایع غذایی‬ ‫تهیه و تنظیم ‪ :‬دکتر فاطمه رسولی قهرودی‬ ‫‪1‬‬  ‫فهرست‪:‬‬ ‫ فصل ‪ : 1‬تعریف فساد موادغذایی‪ ,‬انواع آن و عوامل موثر در ایجاد آن‬ ‫ فصل ‪ : 2‬خشککردنموادغذایی ( تعریف خشککردنو بررسی سرعت خشککردن‬ ‫موادغذایی و بررسی نمودار سرمایی‪ ,‬بررسی انواع خشککنهای صنعتی و اساس کار‬ ‫آنها)‬ ‫ فصل ‪ : 3‬نگهداری موادغذایی با استفاده از دماهای پایین ( مبانی تولید سرما‪ ,‬اصول‬ ‫محافظت محصوالت بهوسیله سرما وروشهای متداول انجماد)‬ ‫ فصل ‪ : 4‬کاربرد فرایندهای حرارتی در نگهداری موادغذایی (بررسی عوامل موثر بر‬ ‫مقاومت حرارتی میکروارگانیسمها و محاسبه فرآیندهای حرارتی و بیان انواع روشهای‬ ‫حرارتی در نگهداری موادغذایی)‬ ‫ فصل‪ : 5‬نگهداری موادغذایی با استفاده از تشعشع (منابع پرتوهای یونیزه کننده‪,‬‬ ‫واحدهای تشعشع و جنبههای تکنولوژیکی آن بر موادغذایی مختلف)‬ ‫ فصل ‪ : 6‬بسته بندی موادغذایی (اهداف و بیان جنبههای نگهداری بسته بندی ‪ ,‬انواع‬ ‫آن و بیان مواد بسته بندی رایج و طریقه تولید آنها و بسته بندیهای تحت خالء و‬ ‫اتمسفر کنترل شده)‬ ‫‪2‬‬  ‫فصل ‪1‬‬ ‫تعریف فساد موادغذایی‪ ,‬انواع فساد و عوامل موثر در‬ ‫ایجاد فساد‬ ‫‪3‬‬  ‫فساد مواد غذایی‪:‬‬ ‫ فساد مواد غذایی عبارت است از ‪ :‬تجزیه شدن یا ایجاد تغییرات نامطلوب در ماهیت آن‬ ‫که باعث کاهش ارزش کیفی ماده غذایی و همچنین کاهش میزان پذیرش آن توسط‬ ‫مصرف کننده و نیز کاهش قابلیت ارائه آن به بازار میگردد‪.‬‬ ‫هرگاه یک ماده غذایی در مواردی به جز موارد اصلی و پیش بینی شده مورد استفاده قرار‬ ‫گیرد فساد نامیده میشود‪..‬‬ ‫ به عنوان مثال‪ :‬اگر گندم به عنوان خوراک دام استفاده شود یا برای تهیه چسبهای‬ ‫صنعتی که از نشاسته تولید گردد عمال گندم جزء ضایعات ارزیابی میگردد‪.‬‬ ‫مقاومت انواع مواد غذایی در برابر فساد‪:‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪.1‬مواد غذایی مقاوم به فساد ‪ ,‬به دلیل پایین بودن میزان رطوبت (فعالیت آبی) برای‬ ‫نگهداری به شرایط آسانی نیاز دارند‪.‬مانند ‪ :‬غالت ‪ ,‬شکر و خشکبار‪.‬‬ ‫‪. 2‬مواد غذایی نیمه مقاوم به فساد‪ :‬اگر طبق موازین صحیح علمی برداشت شوند و حمل و‬ ‫نقل آنها به درستی صورت پذیرد و در شرایط مناسب نگهداری شوند قابلیت ماندگاری‬ ‫باالیی خواهند داشت‪.‬مانند‪ :‬سیب درختی ‪ ,‬سیب زمینی و پیاز‪.‬‬ ‫‪. 3‬مواد غذایی حساس به فساد‪ :‬این گروه از مواد غذایی به دلیل دارا بودن شرایط مناسب‬ ‫برای فساد میکروبی و شیمیاییی اگر بالفاصله فرآیند نشوند دچار فساد میگردند‪.‬مانند‪:‬‬ ‫شیر وتخم مرغ ‪ ,‬انواع گوشت ‪ ,‬میوه و سبزی ‪.‬‬ ‫‪4‬‬  ‫عوامل فساد‪:‬‬ ‫‪.1‬فساد میکروبی (رشد و فعالیت میکروارگانیسمها و تولید متابولیت هایشان) ‪ ,‬که ناشی‬ ‫از ‪:‬‬ ‫الف‪.‬اثر متقابل میکروارگانیسمها‬ ‫رقابت بین باکتریها ‪ ,‬مخمرها و کپک های مختلف در یک ماده غذایی معموال نوع‬ ‫میکروارگانیسم غالب را مشخص مینماید و آن میکروارگانیسم مشخصات مربوط یه فساد‬ ‫خود را بروز میدهد‪.‬‬ ‫‪ ‬درشرایط یکسان ‪ :‬رشد باکتریها> مخمرها>کپکها‬ ‫‪ ‬حاالت مختلف میکروبی نسبت به یکدیگر‪:‬‬ ‫‪ ‬آنتاگونیسم‪ :‬رفتار خصومت آمیز نسبت به یکدیگر‬ ‫‪ ‬همزیست‪ :‬سود رساندن به یکدیگر‬ ‫‪ ‬سینرژیست‪ :‬تغییرات ایجاد شده حاصل همیاری دوگونه میکروارگانیسم میباشد‬ ‫( اکثر تخمیرهای غذایی به این صورت میباشند‪).‬‬ ‫متابیوتیک‪ :‬مهمترین اثر متقابل میکروبها برروی یکدیگر است‪.‬در این حالت یک‬ ‫میکروارگانیسم با رشد خود شرایط را برای میکروارگانیسم دیگر مهیا میسازد و هر دو‬ ‫میکروارگانیسم بطور همزمان رشد میکنند اما معموال یکی بر دیگری برتری مییابد‪.‬در‬ ‫تخمیر کلم برگ در مرحله اول کلیفرمها و در مرحله دوم لویکونوستوک مزنتروئیدس و در‬ ‫مرحله سوم الکتوباسیلوس پالنتاروم و در نهایت الکتوباسیلوس برویس غالب میگردد‪.‬‬ ‫ب‪.‬اثر شرایط محیطی ( خصوصیات فیزیکی و ساختاری ماده غذایی ‪ ,‬خصوصیات شیمیایی‬ ‫‪ ,‬اکسیژن و دما )‬ ‫‪.2‬فساد شیمیایی ( عمل آنزیمی ‪ ,‬اتواکسیداسیون‪ ,‬واکنش میالرد و کاراملیزاسیون )‬ ‫‪5‬‬ ‫‪.3‬فساد فیزیکی ( صدمه مکانیکی ‪ ,‬تبخیر آب در محصول ‪ ,‬جذب رطوبت و عمل حشرات و‬ ‫جوندگان)‬ ‫‪.4‬فساد عملیاتی (سوء مدیریت)‬ ‫– اهداف نگهداری موادغذایی‬ ‫تاریخچه‪:‬‬ ‫جامعه جهانی با روند رو به رشد جمعیت و محدودیت منابع تولید مواد غذایی روبرو‬ ‫ ‬ ‫می باشد و این امر سبب شده که جوامع بشری به سمت مدرنیزه کردن سیستمهای تولید و‬ ‫فرآوری‪ ،‬همراه با به کارگیری فنآوری های نوین در فرآوری‪ ،‬بستهبندی و نگهداری‬ ‫محصوالت کشاورزی‪ ،‬گرایش پیدا کنند‪.‬‬ ‫همه ساله بیش از یک پنجم فرآوردههای کشاورزی کشورهای در حال توسعه و از‬ ‫ ‬ ‫جمله ایران‪ ،‬بر اثر عوامل گوناگون فیزیکی‪ ،‬شیمیایی و بیولوژیک و در مراحل کاشت‪ ،‬داشت‪،‬‬ ‫برداشت‪ ،‬فرآوری‪ ،‬نگهداری و توزیع‪ ،‬ضایع و از چرخه مصرف خارج میگردند و از این طریق‪،‬‬ ‫بر پیکره اقتصادی کشور تحمیل میگردد‪.‬میزان ضایعات‬ ‫خسارات جبرانناپذیری‬ ‫فرآوردههای کشاورزی کشور‪ ،‬که بطور رسمی حدود ‪ 33‬درصد گزارش میشود‪ ،‬به مراتب‬ ‫باالتر از حجم متعارف ضایعات در کشورهای توسعه یافته است به نحوی که ساالنه حدود ‪12‬‬ ‫درصد از عرضه سرانه انرژی بدین صورت از چرخه مصرف خارج میگردد‪.‬‬ ‫توسعه و افزایش تولیدات کشاورزی‪ ،‬چه از لحاظ کمی و چه کیفی‪ ،‬منوط به توسعه‬ ‫ ‬ ‫صنایع تبدیلی‪ ،‬تکمیلی و نگهداری میباشد‪.‬‬ ‫اکثر میوه ها مانند بسیاری دیگر از محصوالت کشاورزی بعلت دارا بودن رطوبت و‬ ‫ ‬ ‫فسادپذیرند و بعد از برداشت باید در کوتاهترین زمان ممکن به مصرف‬ ‫فعالیت آبی باال‬ ‫رسیده و یا در شرایط مطلوبی نگهداری شوند‪.‬از آنجائیکه بازار مصرف تازهخوری در واحد‬ ‫زمان از قابلیت جذب محدودی برخوردار است و میزان ماندگاری آنها حتی در سیستمهای‬ ‫پیشرفته انبارداری نیز محدود بوده و هزینههای فراوانی را در بردارد‪ ،‬بخشی از این محصوالت‬ ‫‪6‬‬ ‫که امکان راهیابی به بازار تازهخوری را ندارند‪ ،‬میبایست به نحوی فرآیند گردند که از فساد‬ ‫آنها جلوگیری و زمان ماندگاری آنها افزایش یابد‪.‬‬ ‫نیکال آپرت که اورا پدر کنسروسازی میدانند در سال ‪ 1113‬طریقه نگهداری‬ ‫ ‬ ‫موادغذایی در ظروف سربسته را کشف و اعالم نمود‪.‬‬ ‫قبل از آپرت اصول مهم نگهداری موادغذایی خشکانیدن ‪ ,‬نمک سود کردن و افزودن‬ ‫ ‬ ‫قند بوده است‪.‬‬ ‫خشککردن باعث حذف عطر مواد غذایی و چین و چروک داردن آن و تغییر طعم و‬ ‫ ‬ ‫عطر آنها خواهد بود‪.‬‬ ‫نمک باعث ایجاد طعم تلخی و غیر مطبوع شدن و تحلیل بافت مواد غذایی میگردد‪.‬‬ ‫ ‬ ‫قند نیز به نوبه خود عامل نقصان و خرابی مقدار زیادی از مواد عطری محصول میباشد‬ ‫ ‬ ‫در حالیکه مقدار قند الزم برای جلوگیری از رشد میکروارگانیسمها در یک ماده غذایی زیاد‬ ‫میباشد‪.‬‬ ‫امروزه روشهای زیادی به عنوان روشهای نگهداری برای مواد غذایی مطرح گردیده است‬ ‫ ‬ ‫که از جمله آنها میتوان به استفاده از حرارتهای باال و پایین ‪ ,‬خشککردنو آبزدایی ‪,‬‬ ‫افزودن ترکیبات نگهدارنده و بستهبندی و روشهای پیشرفتهای همچون استفاده از فشار باال و‬ ‫استفاده از روشهای الکتریکی مانند اهمیک و روشهای ترکیبی و‪...‬اشاره داشت‪.‬‬ ‫هدف نگهداری موادغذایی جلوگیری از تغییرات نامطلوب در غذا درفاصله زمانی بین‬ ‫ ‬ ‫تولید و مصرف میباشد‪.‬چنین تغییراتی میتواند بهوسیله حمله و رشد موجودات ذرهبینی ویا‬ ‫واکنشهای شیمیایی‪ ,‬فیزیکی و بیوشیمیایی ترکیبات تشکیل دهنده غذا انجام شود‪.‬‬ ‫مهمترین تغییرات شیمیایی نامطلوب در موادغذایی عبارتند از ‪:‬‬ ‫ ‬ ‫تندشدن چربیها و روغنها بهوسیله اکسیژن (‪ ,)Oxidative rancidity‬از بین رفتن‬ ‫اسید آسکوربیک و ویتامینهای دیگر از طریق اکسیداسیون‪ ,‬تجزیه پکتین و تغییر رنگ ماده‬ ‫غذایی(ِ‪.)Discoloration‬‬ ‫رشد موجودات ذرهبینی(میکروارگانیسم) نامطلوب در موادغذایی عالوه بر پایین آوردن‬ ‫‪‬‬ ‫کیفیت غذایی آنها می تواند موادسمی تولید نماید‪.‬بنابراین در هر روش تغییر و تبدیل‬ ‫‪7‬‬ ‫موادغذایی هم رشد موجودات ذرهبینی و هم واکنشهای شیمیایی فیزیکی و بیوشیمیایی باید‬ ‫مدنظر قرار گیرد‪.‬‬ ‫دو اصل اساسی در جلوگیری از فساد میکروبی موادغذایی وجود دارد‪:‬‬ ‫‪‬‬ ‫میکروارگانیسمها باید ازبین بروند‪ (.‬اساس روش کنسروسازی و استفاده از روش حرارتی‬ ‫‪.1‬‬ ‫)‬ ‫محیط ماده غذایی باید به نحوی تغییر نماید که از رشد میکروارگانیسمها جلوگیری‬ ‫‪.2‬‬ ‫شود‪.‬‬ ‫( فرآیند خشک کردن ‪ ,‬استفاده از حرارتهای پایینتر از صفر درجه و استفاده از‬ ‫افزودنیهایی همچون نمک و شکر به منظور حذف آب قابل دسترس‪ ,‬فرآیند تخمیر و‬ ‫فرآوردههای شورجات به هدف تغییر ‪ pH‬محیط )‪.‬‬ ‫‪:pH‬‬ ‫میکروارگانیسمها‪:‬‬ ‫ ‬ ‫اکثرا در ‪ pH‬خنثی رشد دارند‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫کاهش ‪ pH‬باعث کاهش رشدشان خواهد شد‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫میکروارگانیسمهایی که از نظر بهداشت عمومی اهمیت دارند یا عامل فسادند یا مسمومیت‬ ‫و در ‪ 4/5 ≥pH‬نمیتوانند رشد داشته باشند‪.‬البته غذاهایی با ‪ pH‬کمتر از ‪ 4/5‬به فساد‬ ‫مخمرها و کپکها حساسترند‪.‬‬ ‫مقاومت مخمرها و کپکها نسبت به شرایط اسیدی> باکتریها‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫رشد کپکها در محدوده ‪>pH‬مخمرها> باکتریها‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪ pH‬مطلوب اکثر مخمرهای تخمیرکننده (در اکثر آبمیوهها) =‪. 4-4/5‬‬ ‫‪‬‬ ‫اکثر باکتریها ‪ pH‬خنثی را ترجیح میدهند‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪8‬‬  ‫نیاز رطوبتی (فعالیت آبی)‪:‬‬ ‫فعالیت آبی یا آب قابل دسترس(‪ )aw‬عبارتست از‪ :‬فشار بخارمحلول (مواد حل شده‬ ‫ ‬ ‫در آب موادغذایی ) به فشار بخار حالل (معموال آب )‪.‬‬ ‫برای ارزیابی فشار بخار آب ماده غذایی بایستی محصول را در محفظهای با دما و‬ ‫ ‬ ‫رطوبت معلوم قرار دهیم‪.‬محصول با درصد رطوبت معین خود و درصد فشار بخار آب اطرافش‬ ‫شروع به از دست دادن یا گرفتن رطوبت میکند واین کار ادامه مییابد تا هنگامیکه محصول‬ ‫با محیط اطراف خود به تعادل رسیده است‪.‬در این حالت فشار بخارآب باقی مانده در محیط‬ ‫اطراف تعیین کننده میزان فشار بخار آب ماده غذایی در دمای معلوم سیستم میباشد‪.‬بدیهی‬ ‫است اگر به جای محصول ظرفی از آب خالص قرار داده شود فشار بخار آب خالص بهدست‬ ‫میآید و نسبت این دو در دمای ثابت ‪ aw‬است که مقادیر آن همواره کوچکتر یا مساوی یک‬ ‫خواهد بود‪.‬‬ ‫طبقه بندی میکروارگانیسمها بر طبق ‪ aw‬مورد نیاز‪:‬‬ ‫ ‬ ‫باکتریهای معمولی ‪3/81-3/81‬‬ ‫‪‬‬ ‫مخمرهای معمولی ‪3/11 -3/81‬‬ ‫‪‬‬ ‫کپکهای معمولی ‪3/13 – 3/11‬‬ ‫‪‬‬ ‫باکتریهای نمک دوست ‪3/53 – 3/55‬‬ ‫‪‬‬ ‫مخمرهای اسموفیلیک ‪3/53 – 3/55‬‬ ‫‪‬‬ ‫کپکهای مولد اسپور ‪3/53- 3/83‬‬ ‫ ‬ ‫محدودههای ذکرشده در رابطه با ‪ aw‬تحت تاثیر دما میباشند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫بطوریکه تا زمانی که دمای محیط در حد مطلوب باشد ‪ aw‬ذکر شده در رابطه با‬ ‫ ‬ ‫میکروارگانیسم مورد نظر در محدوده ذکر شده است اما اگر دما از شرایط بهینه خارج گردد‬ ‫نیاز آبی میکروارگانیسمها نیز بیشتر از حد ذکر شده خواهد بود‪.‬‬ ‫‪9‬‬ ‫از این نکته در سردخانه های باالی صفر درجه سانتیگراد جهت بهبود قابلیت نگهداری‬ ‫‪‬‬ ‫محصول کمک گرفته میشود‪.‬در این سردخانهها که برای نگهداری میوه و سبزیها کاربرد‬ ‫دارد یکی از مشکالت تبخیر سطحی محصول است‪.‬و برای جلوگیری از آن الزم است که‬ ‫رطوبت نسبی محیط افزایش یابد‪.‬با توجه به رابطه رطوبت نسبی و ‪ aw‬افزایش رطوبت‬ ‫نسبی منجر به افزایش ‪ aw‬و در نتیجه افزایش احتمال رشد میکروبها میگردد اما با توجه به‬ ‫تاثیر دما بر حداقل ‪ aw‬میتوان ‪ aw‬مورد نیاز میکروبها را به گونه ای تعیین نمود که هم از‬ ‫خشکشدن سطحی جلوگیری شود و هم احتمال رشد میکروبها به حداقل برسد‪.‬‬ ‫مثال‪:‬‬ ‫ ‬ ‫حداقل ‪ aw‬میکروارگانیسمهای بیماریزا بیش از ‪ 3/55‬است‪.‬در شرایط ‪ 13C‬حداکثر مجاز‬ ‫رطوبت نسبی ‪ 3/55‬خواهد بود اما اگر دما را به ‪ 2C‬کاهش دهیم حداقل ‪ aw‬مورد نیاز به‬ ‫بیش از ‪ 3/15‬خواهد رسید پس میتوان رطوبت نسبی را تا ‪ 3/15‬افزایش داد‪.‬تا از‬ ‫‪‎‬‬ ‫خشکشدن سطحی جلوگیری شود بدون آنکه احتمال رشد میکروارگانیسم زیاد گردد‪.‬‬ ‫از دیدگاه کنترل ‪ aw‬سه روش اصلی به عنوان شیوههای نگهداری قابل استفاده‬ ‫‪‬‬ ‫میباشد‪:‬‬ ‫تبخیر رطوبت در فرآیند خشک کردن‬ ‫‪.1‬‬ ‫کریستالیزاسیون آب در فرآیند انجماد‬ ‫‪.2‬‬ ‫خارج کردن آب از دسترس میکروارگانیسمها توسط ترکیبات ژل کننده ( ‪Gelling‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪ )agent‬به عنوان افزودنی‪.‬‬ ‫‪11‬‬  ‫فصل ‪2‬‬ ‫خشککردنموادغذایی‬ ‫فرآیند خشک کردن‪:‬‬ ‫‪‬‬ ‫برای طراحی هر سیستم خشککنبایستی به سه نکته زیر توجه نمود‪:‬‬ ‫ ‬ ‫شناخت ماده اولیه و ویژگیهای مربوط به درصد رطوبت آن‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪11‬‬  ‫شناخت ویژگیهای محصول نهایی‬ ‫‪.2‬‬ ‫شناخت ویژگیهای عامل حرارت دهنده یا خشک کننده‬ ‫‪.3‬‬ ‫در سیستمهای متداول خشککنسه گروه از عوامل خشک کننده مورد استفاده قرار‬ ‫ ‬ ‫میگیرند‪:‬‬ ‫هوای گرم و مرطوب‬ ‫‪.1‬‬ ‫انرژی تابشی در خشککنهای خورشیدی‬ ‫‪.2‬‬ ‫انرژی الکتریکی‬ ‫‪.3‬‬ ‫بدیهی است که عامل اول ( شناخت ویژگیهای مربوط به درصد رطوبت ماده اولیه) در‬ ‫ ‬ ‫خشک ‪‎‬‬ ‫کنهای صنایع غذایی اهمیت بیشتری دارد و شناخت ویژگیهای آن برای طراحی‬ ‫‪‎‬‬ ‫سیستم خشک‪‎‬کن و تضمین کیفیت محصول نهایی ضرورت دارد‪.‬شناخت ویژگیهای چنین‬ ‫هوایی در سیستم سایکرومتری انجام میگیرد‪.‬بطور کلی مطالعه ویژگیهای مخلوط گاز و‬ ‫بخار آب در سیستم سایکرومتری انجام میگیرد که مهمترین حالت مخلوط هوا و بخار آب‬ ‫یعنی هوای مرطوب است‪.‬‬ ‫در سیستمهای خشککنهوای گرم و مرطوب دو نقش اصلی دارد‪:‬‬ ‫ ‬ ‫حرارت دهی محصول و در واقع تبخیر رطوبت‬ ‫‪.1‬‬ ‫انتقال رطوبت تبخیر شده به خارج از محیط خشک کن‪.‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫بنابراین توجه به میزان رطوبت موجود در هوا بسیاراهمیت دارد‪.‬برای بررسی‬ ‫ ‬ ‫ویژگیهای هوای گرم‪ ‎‬و مرطوب در سیستم سایکرومتری از نمودار رطوبت سنجی یا‬ ‫‪ Psychrometric Chart‬استفاده میگردد‪.‬‬ ‫در این نمودار هشت مشخصه از هوای گرم و مرطوب مورد بررسی قرار میگیرد‪.‬با ذکر‬ ‫ ‬ ‫این نکته که هفت مشخصه مستقیما از نمودار استخراج میگردد‪.‬این مشخصات به گونهای در‬ ‫نمودار با یکدیگر مرتبط هستند که با معلوم بودن هر مشخصه از هوای مرطوب میتوان سایر‬ ‫ویژگیهای آن را با استفاده از نمودار بدست آورد‪.‬ویژگیهای مذکور عبارتند از‪:‬‬ ‫‪12‬‬ ‫فشار بخارآب ‪ Water vapor pressure‬که با ‪ Pv‬نشان داده میشود‪.‬این مشخصه‬ ‫‪.1‬‬ ‫تنها مشخصهای است که در نمودار سایکرومتری نیامده است اما میتوان با استفاده از نمودار‬ ‫آن را بدست آورد‪.‬‬ ‫رطوبت نسبی ‪Relative Humidity‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫رطوبت مطلق ‪ Absolute Humidity‬که با عالمت ‪ w‬نشان داده میشود و در‬ ‫‪.3‬‬ ‫بعضی کتب تحت عنوان نسبت رطوبت ‪ Humidity Ratio‬عنوان میشود‪(.‬این سه فاکتور‬ ‫ویژگی هوای مرطوب را از نظر رطوبت بررسی میکنند‪).‬‬ ‫درجه حرارت خشک هوا )‪Dry Bulb Temperature (TDB‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫درجه حرارت مرطوب هوا )‪Wet Bulb Temperature (TWB‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫(این دو فاکتور ویژگی هوای مرطوب را ازنظر دمایی بررسی می کنند‪).‬‬ ‫نقطه شبنم ‪Dew Point‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫حجم مخصوص ‪Specific Volume‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫آنتالپی ‪ ( Enthalpy‬دو فاکتور آخر ویژگیهای ترمودینامیکی هوای مرطوب را بررسی‬ ‫‪.1‬‬ ‫میکند‪).‬‬ ‫فشاربخارآب‪:‬‬ ‫فشارجزیی بخار آب موجود در هوای گرم و مرطوب را گویند‪.‬به عبارت دیگر مقدار‬ ‫ ‬ ‫مولکولهای بخارآب که در داخل هوای گرم و مرطوب در کنار هوای خشک وجود دارند‬ ‫فشاری را ایجاد می کنند به طوری که مجموع این فشار و فشار هوای خشک معادل فشار کل‬ ‫هوای گرم و مرطوب خواهد بود‪.‬این فشار جزیی بیان کننده تعداد مولکولها بوده و با افزایش‬ ‫تعداد مولکولهای بخار آب هوا به شرایط اشباع خود نزدیک میشود‪.‬در این شرایط مقدار‬ ‫فشار بخار آب موجود در هوا فشار بخار اشباع خوانده میشود‪.‬این فشار به دمای هوا بستگی‬ ‫دارد‪.‬به طوریکه هر چقدر دمای هوا بیشتر باشد طبیعتا فاصله مولکولها افزایش یافته و‬ ‫ظرفیت پذیرش هوا برای مولکولهای آب بیشتر شده در نتیجه با دریافت مولکولهای‬ ‫بیشتری اشباع میشود پس فشار بخار اشباع افزایش مییابد‪.‬‬ ‫بر این اساس جدولی تهیه شده که در آن رابطه بین دما و فشار بخار اشباع بیان گردیده است‪.‬‬ ‫‪13‬‬ ‫بر مبنای جدول ذکرشده می توان شرایط هر هوایی را نسبت به شرایط فشار بخار آب‬ ‫ ‬ ‫موجود در آن بررسی نمود‪.‬‬ ‫در صورتیکه فشار بخار آب موجود در آن را مشخص نماییم با مراجعه به جدول فاصله‬ ‫ ‬ ‫آن را با شرایط اشباعش تشخیص میدهیم این فاصله تعیین کننده میزان رطوبت نسبی‬ ‫موجود در هواست یعنی نسبت فشار بخار هوا به فشار بخار آب اشباع آن‪.‬‬ ‫فشار بخار اشباع‬ ‫دما‬ ‫‪8 /2‬‬ ‫‪13‬‬ ‫‪15/5‬‬ ‫‪23‬‬ ‫‪31/1‬‬ ‫‪33‬‬ ‫‪55/3‬‬ ‫‪43‬‬ ‫‪82/5‬‬ ‫‪53‬‬ ‫‪ =Pvs‬فشار بخار آب اشباع ‪ = Pv ,‬فشار بخار هوا ‪.‬‬ ‫ ‬ ‫در صورتیکه هوایی با مشخصات معلوم از نظر دما و فشار بخارآب در اختیار داشته‬ ‫ ‬ ‫باشیم با در دست داشتن جدول فشار بخار اشباع میتوان ویژگی دیگری از هوا را نیز بدست‬ ‫آورد و آن بدین ترتیب است که با ثابت نگهداشتن میزان فشار بخار آب موجود در هوا دمای‬ ‫هوا را تغییر داده و به شرایطی برسیم که هوای غیر اشباع اولیه به شرایط اشباع خود برسد و‬ ‫این با سرد کردن هوا در ضمن ثابت نگهداشتن میزان رطوبت موجود در ان امکانپذیر است‪.‬‬ ‫‪14‬‬ ‫مثال‪ :‬اگر هوایی با دمای ‪ 43C‬و فشار بخار آب ‪ 15mmHg‬داشته باشیم با استفاده از‬ ‫ ‬ ‫جدول می توان فهمید که این هوا اشباع نیست و رطوبت نسبی آن حدود ‪ 33 %‬است‪.‬با ثابت‬ ‫نگهداشتن میزان فشار بخار آب یعنی ‪ 15mmHg‬و سرد کردن هوا تا دمای ‪ 23 C‬هوای‬ ‫جدیدی بدست میآید که اشباع است و دمای ‪ 23 C‬نقطه شبنم آن میباشد‪.‬‬ ‫رطوبت مطلق‪:‬‬ ‫ ‬ ‫وزن رطوبت یا وزن بخار آب موجود در هوا به وزن هوای خشک موجود در هوای مرطوب‪.‬‬ ‫این فاکتور بر مبنای وزن هوای خشک سنجیده میشود زیرا وزن هوای خشک در طول‬ ‫عملیات خشککردنثابت است و در محاسبات زمان خشککردنبسیار حائز اهمیت است‪.‬‬ ‫درجه حرارت خشک و مرطوب هوا‪:‬‬ ‫‪‬‬ ‫برای بیان مفهوم این دو فاکتور از سیستمی که برای اندازهگیری انها استفاده میشود کمک‬ ‫میگیریم مطابق با آن این سیستم از دو کانال ایزوله تشکیل یافته که در آن دو ترمومتر تعبیه‬ ‫شده است‪.‬ترمومتر اولی معمولی و اطراف حباب آن خشک است در حالیکه در اطراف حباب‬ ‫دوم پارچه کامال مرطوبی قرار داده شده است ‪.‬هوای مورد نظر با سرعت معلوم به داخل کانال‬ ‫فرستاده می شود این هوا هنگامیکه در کنار ترمومتر اول قرار میگیرد شروع به تبادل دما‬ ‫نموده تا ترمومتر اول دمای ثابتی را نشان دهد این دما درجه حرارت خشک هوا یا درجه‬ ‫حرارت هوا میباشد‪.‬در ادامه مسیر هوا به ترمومتر دوم میرسد و پارچه مرطوب شروع به از‬ ‫دست دادن رطوبت میکند برای این تبخیر رطوبت نیاز به انرژی حرارتی دارد و چون سیستم‬ ‫ایزوله است حرارت مورد نیاز خود را از ترمومتر و هوا دریافت میکند بنابراین ترمومتر با در‬ ‫اختیار گذاردن انرژی حرارتی سردتر شده و در نتیجه دمای کمتری را نشان میدهد‪.‬این‬ ‫عمل یعنی کاهش دما ادامه می یابد تا هنگامیکه هوا و ترمومتر و پارچه به تعادل برسند در‬ ‫این شرایط ترمومتر دوم با حباب مرطوب دمای ثابتی را نشان میدهد که آن درجه حرارت‬ ‫حباب مرطوب یا درجه حرارت مرطوب هوا میباشد‪.‬بدیهی است این دما همواره از دمای‬ ‫خشک هوا کمتر است در صورتیکه هوا اشباع باشد و قدرت دریافت از پارچه را نداشته باشد با‬ ‫دمای خشک آن برابر خواهد بود ‪.‬نتیجه دیگر این که هرچقدر هوا خشک تر باشد یا رطوبت‬ ‫نسبی آن کمتر باشد اختالف درجه حرارت خشک و مرطوب هوا بیشتر خواهد شد‪.‬یعنی‬ ‫‪15‬‬ ‫‪ Twb‬خیلی بیشتر از ‪ Tdb‬کوچک خواهد شد‪.‬اهمیت ‪ Twb‬در عملیات خشککردندر‬ ‫سیستم سایکرومتری توضیح داده خواهد شد اما ذکر این نکته ضروری است که در عملیات‬ ‫خشککردن‪ Twb‬ثابت است ‪.‬‬ ‫شناخت ویژگیهای هوای گرم و مرطوب در دستگاه سایکرومتری میباشد‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫حجم مخصوص‪:‬‬ ‫‪‬‬ ‫عبارتست از حجم کل هوای گرم و مرطوب دمیده شده به وزن هوای خشک‪.‬یا به عبارت‬ ‫دیگر مقدار فوت مکعب از هوای مرطوبی که وزن هوای خشک آن یک پوند باشد‪.‬‬ ‫نقطه شبنم‪:‬‬ ‫‪‬‬ ‫هرگاه یک مخلوط هوا – بخار با رطوبت مطلق ثابت سرد شود در درجه حرارت معینی‬ ‫رطوبت نسبی آن به ‪%133‬میرسد و اشباع میشود ‪.‬درجه حرارتی که رطوبت نسبی ‪%133‬‬ ‫میشود را نقطه شبنم گویند‪.‬‬ ‫آنتالپی یا حرارت کل ‪:‬‬ ‫‪‬‬ ‫عبارتست از انرژی کل ترمودینامیکی در داخل یک سیستم ‪.‬در اصل قابلیت هوای گرم و‬ ‫مرطوب را از نقطه نظر تامین انرژی حرارتی مورد نیاز برای تبخیر رطوبت موجود در محصول‬ ‫معین میکند‪.‬این فاکتور مربوط به کل هوا میباشد یعنی آنتالپی هوای خشک و بخار هوای‬ ‫مربوط به ان و معموال در سیستم انگلیسی بر مبنای واحدی به نام ‪( BTU‬بی تی یو) در یک‬ ‫پوند هوای خشک سنجیده میشود‪.‬‬ ‫‪Psychrometric Chart‬‬ ‫نمودار سایکرومتریک‪:‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪16‬‬ ‫با دانستن دو خصوصیت مستقل میتوان حالت هوا را تعیین نمود زیرا با داشتن این دو‬ ‫خصوصیت یک نقطه روی نمودار رطوبت سنجی مشخص میشود ‪.‬سپس سایر خواص را‬ ‫‪‎‬‬ ‫میتوان از روی نمودار تعیین نمود‪.‬‬ ‫با استفاده از نمودار رطوبت سنجی می توان اطالعات مربوط به طراحی تجهیزات مورد استفاده‬ ‫در انبارهای ذخیره سازی و یا کارخانجات فرآوری مواد غذایی نظیر تهویه مطبوع ‪ ,‬گرمایش ‪,‬‬ ‫خشککردن‪ ,‬سرمایش تبخیری و مرطوب نمودن را بدست آورد‪.‬‬ ‫‪ -‬خشککردن مواد غذایی‬ ‫خشککردن‪ ،‬عبار ت است از کاربرد حرارت در شرایط کنترل شده به منظور حذف بخش عمده‬ ‫رطوبت موجود در ماده غذایی که از طریق تبخیر (یا در مورد خشککردن انجمادی به کمک‬ ‫تصعید) صورت میگیرد‪.‬هدف اصلی از فرآیند خشککردن‪ ،‬افزایش زمان ماندگاری ماده‬ ‫غذایی از طریق کاهش فعالیت آبی میباشد‪ ،‬که این امر فعالیت میکروارگانیسمها و دیگر‬ ‫واکنشهای تخریبی را متوقف و یا از سرعت آنها میکاهد‪.‬کاهش وزن و حجم غذا باعث تقلیل‬ ‫هزینههای حمل و نقل و انبارداری می شود و ایجاد تنوع در رژیم غذایی را به همراه دارد‪.‬‬ ‫فرآیند خشککردن‪ ،‬باید به گونهای طراحی و پیاده گردد‪ ،‬که کمترین صدمه ممکن به‬ ‫شاخصهای کیفی ماده غذایی وارد گردد‪.‬‬ ‫تاریخچه تولید فرآوردههای خشک در ایران به دوران بسیار قدیم بازمیگردد‪.‬با گذشت سالیان‬ ‫طوالنی در بخش فرآوری این محصوالت تغییرات عمدهای پدیدار نشده و هنوز هم بطور غالب‬ ‫در ایران از روشهای سنتی (آفتابی) استفاده میگردد‪.‬خشککردن آفتابی دارای نارساییهای‬ ‫متعددی است که عمده مشکالت آن مواردی مانند قرارگرفتن محصوالت در محیطی که بر‬ ‫روی پارامترهای آن کنترلی وجود ندارد‪ ،‬آلودگی محصول و آسیبهای وارده به آن به علت‬ ‫‪17‬‬ ‫کند بودن فرآیند را در بر میگی رد‪.‬در مقابل باید ذکر نمود که در این روش نیاز به تجهیزات‬ ‫خاص و یا پرهزینه نبوده و تولید محصول در مقابل روش صنعتی آن با هزینه کمتری صورت‬ ‫میپذیرد‪ ،‬فرآورده های تولیدی در این روش از لحاظ بهداشتی و اقتصادی مطلوب نبوده و‬ ‫قادر به برآوردهکردن شاخصهای کیفی مورد انتظار نمیباشند‪.‬‬ ‫‪ -‬فعالیت آبی و نقش آن در فساد مواد غذایی‬ ‫هدف اصلی در تولید فرآوردههای خشک‪ ،‬تولید محصوالتی با حداکثر رطوبت جهت دستیابی‬ ‫به بهترین کیفیت خوراکی‪ ،‬در کنار کاهش فعالیت آبی برای افزایش پایداری و ماندگاری‬ ‫میباشد‪.‬‬ ‫آب موجود در ماده غذایی‪ ،‬مهمترین عامل تعیینکننده نوع و سرعت تخریب به شمار میآید‪.‬‬ ‫اطالع از میزان کل رطوبت موجود در ماده‪ ،‬به تنهایی جهت پیشبینی پایداری‪ 1‬مواد غذایی‪،‬‬ ‫کافی نمی باشد‪ ،‬زیرا که تمامی آب موجود در ماده غذایی‪ ،‬در پروسه تخریب‪ ،‬نقش یکسانی‬ ‫را بازی نمیکند‪ ،‬بلکه آن قسمت‪ ،‬که توانایی شرکت در فعالیتهای میکروبی و واکنشهای‬ ‫آنزیمی و شیمیایی را دارد و اصطالحا آب قابل دسترس‪ 2‬نامیده میشود‪ ،‬تعیینکننده میباشد‪.‬‬ ‫برای سنجش میزان آبی که میتواند در این واکنشها شرکت نماید‪ ،‬از فعالیت آبی‪ 3‬استفاده‬ ‫میگردد‪.‬فعالیت آبی (‪ )aw‬عبارت است از نسبت فشار بخار آب در ماده غذایی به فشار بخار‬ ‫آب خالص در همان دما‪ ،‬که با رطوبت نسبی تعادلی‪ 4‬رابطهای مستقیم دارد‪:‬‬ ‫‪aw = p / p0 = ERH / 100‬‬ ‫که ‪ aw‬فعالیت آبی‪ p ،‬فشار بخار آب در ماده غذایی‪ p0 ،‬فشار بخار آب در حالت اشباع و ‪ERH‬‬ ‫رطوبت نسبی تعادلی میباشد‪.‬در شرایط تعادل‪ ،‬رطوبت محیط پیرامون با رطوبت ماده‬ ‫‪1‬‬ ‫‪Shelf life‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪Available water‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪Water activity‬‬ ‫‪4‬‬ ‫)‪Equilibrium relative humidity (ERH‬‬ ‫‪18‬‬ ‫غذایی در حالت تعادل بوده و هیچگونه تبادل رطوبتی بین ماده غذایی و محیط پیرامون رخ‬ ‫نمیدهد‪.‬‬ ‫انتقال رطوبت از ماده غذایی به محیط پیرامون آن و یا بالعکس بستگی به رطوبت و ترکیبات‬ ‫شیمیایی ماده غذایی از ی ک سو و دما و رطوبت محیط پیرامون ماده دارد‪.‬در یک دمای ثابت‪،‬‬ ‫تبادل رطوبتی تا زمانی ادامه می یابد که فشار بخار آب در ماده‪ ،‬با فشار بخار آب در محیط‬ ‫پیرامون به تعادل برسد‪.‬در چنین شرایطی‪ ،‬ماده نه رطوبت جذب مینماید و نه رطوبت از‬ ‫دست میدهد‪.‬در این حالت به رطوبت ماده رطوبت تعادلی (‪ )5EMC‬و به رطوبت هوا‪ ،‬رطوبت‬ ‫نسبی تعادلی (‪ )5ERH‬اطالق می گردد‪.‬هنگامی که مقادیر رطوبت تعادلی در مقابل رطوبت‬ ‫نسبیهای مختلف آورده شوند‪ ،‬منحنی مرسوم به همدمای جذبی‪ 5‬به دست میآید‪.‬هر ماده‬ ‫غذایی‪ ،‬منحنیهای همدمای مختص به خود در هر دما را دارد‪.‬فرم این منحنیها بستگی به‬ ‫ساختار فیزیکی‪ ،‬ترکیب شیمیایی و نوع پیوندهای آب در ماده غذایی دارد‪.‬اما همه منحنیهای‬ ‫همدما دارای یک فرم عمومی سیگموئیدی‪ 1‬میباشند (شکل ‪.)1‬قسمت ابتدایی منحنی‪ ،‬آب‬ ‫تکالیه ای‪ 8‬را نشان میدهد‪.‬این الیه آب به ملکولهای پروتئین و یا به پلیمرهای دیگر جذب‬ ‫شده و بسیار پایدار است و جداسازی آن توسط فرآیند خشککردن و یا انجماد امکانپذیر‬ ‫نمیباشد‪.‬قسمت دوم منحنی‪ ،‬آب چند الیهای‪ 13‬را نشان میدهد‪.‬در این ناحیه آب به صورت‬ ‫چندالیه بر روی مولکولهای غذا جذب شده است‪.‬آب چندالیهای (در مقایسه با آب تک‬ ‫الیهای) پیوند ضعیفتری داشته و با نیروی کمتری نگهداشته میشود‪.‬قسمت سوم منحنی‪،‬‬ ‫آب آزاد‪ 11‬را نشان می دهد‪.‬آب آزاد‪ ،‬آبی است که در منافذ و یا در سلولهای ماده غذایی با‬ ‫پیوندی ضعیف نگه داری شده و به سهولت قابل انجماد و یا جداسازی توسط فرآیند‬ ‫خشککردن میباشد‪.‬آب آزاد جهت فعالیتهای میکروبی و یا واکنشهای آنزیمی به سهولت‬ ‫در دسترس بوده و ماده غذایی‪ ،‬دارای این میزان رطوبت‪ ،‬به سهولت فاسد میگردد‪.‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪Equilibrium moisture content‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪Equilibrium relative humidity‬‬ ‫‪7‬‬ ‫‪Sorption isotherm‬‬ ‫‪8‬‬ ‫‪sigmoid‬‬ ‫‪9‬‬ ‫‪monolayer water‬‬ ‫‪10‬‬ ‫‪multilayer water‬‬ ‫‪11‬‬ ‫‪free water‬‬ ‫‪19‬‬ ‫میزان تغییرات فعالیت آبی بر روی منحنی همدما‪ ،‬بسته به اینکه رطوبت از محصول خارج‬ ‫میگردد (دفع‪ )12‬و یا اینکه توسط محصول جذب گردد (جذب‪ ،)13‬تفاوت نشان میدهد‪.‬عدم‬ ‫انطباق این دو منحنی‪ ،‬هیسترزیس‪ 14‬و یا پسماند‪ ،‬نامیده میشود‪.‬‬ ‫منحنیهای همدما‪ ،‬در بسیاری از بخشهای صنعت غذا‪ ،‬مانند کنترل و طراحی فرآیند‪،‬‬ ‫فرموالسیون‪ ،‬طراحی انبار‪ ،‬تعیین پایداری فرآورده و تعیین نوع بستهبندی‪ ،‬کاربرد دارند‪.‬‬ ‫شکل ‪ -1‬منحنیهای ایزوترم جذبی و دفعی‬ ‫‪ -‬کاربرد منحنیهای همدمای جذب و دفع در صنایع غذایی‬ ‫مهمترین کاربرد های منحنیهای همدمای جذب در صنایع غذایی را میتوان در (‪ )1‬تعیین‬ ‫پایداری محصول‪ )2( ،‬کنترل و طراحی فرآیند‪ )3( ،‬انتخاب ترکیبات و (‪ )4‬انتخاب ماده‬ ‫بستهبندی‪ ،‬برشمرد‪.‬‬ ‫‪12‬‬ ‫‪Desoprtion‬‬ ‫‪13‬‬ ‫‪Adsoprtion‬‬ ‫‪14‬‬ ‫‪Hysteresis‬‬ ‫‪21‬‬  ‫‪15‬‬ ‫وجود دارد که در پایینتر از آن هیچ‬ ‫برای هر ماده غذایی‪ ،‬یک فعالیت آبی بحرانی‬ ‫میکروارگانیسمی قادر به رشد نمیباشد‪.‬برای بیشتر مواد غذایی این مقدار در دامنه فعالیت‬ ‫آبی ‪ 3/5-3/5‬است‪.‬بیشتر رشد میکروبی در فعالیت آبی باالی ‪ 3/8‬رخ میدهد و بیشتر‬ ‫مخمرها و قارچ ها میتوانند در باالی فعالیت آبی ‪ 3/1‬رشد کنند‪.‬بنابراین‪ ،‬با داشتن اطالعاتی‬ ‫از همدماهای جذب رطوبت میتوان حداکثر رطوبت مجازی را که ماده غذایی در طول دوره‬ ‫انبارداری جذب میکند‪ ،‬را تخمین زد‪.‬‬ ‫در طراحی و کنترل فرآیند‪ ،‬اطالع و یا پیش بینی فعالیت آبی ضروری است‪.‬در عملیات‬ ‫خشک کردن‪ ،‬برای اهداف طراحی و کنترل به همدمای دفع در دمای فرآیند نیاز داریم‪.‬نقطه‬ ‫نهایی فرآیند خشککردن میتواند توسط مقدار رطوبت تعادلی (‪ )EMC‬تعیین گردد‪.‬‬ ‫‪ ‬مکانیزم خشک کردن‬ ‫خشک کردن فرایند جداسازی رطوبت از طریق انتقال همزمان حرارت و جرم می باشد‪.‬‬ ‫هنگامیکه حرارت به سطح ماده منتقل می شود آب موجود در ماده غذایی گرمای نهان تبخیر‬ ‫را دریافت کرده بصورت بخار در آمده و از طریق یک الیه مرزی به بیرون نفوذ می کند و توسط‬ ‫جریان هوا دور می شود‪.‬این پدیده سبب ایجاد ناحیه ای از بخار آب با فشار کم در سطح غذا‬ ‫می شود‪.‬این گرادیان نیروی محرکه الزم جهت دفع آب از ماده غذایی را تامین می کند‪.‬‬ ‫هن گامیکه تبخیر از سطح محصول صورت می گیرد حرکت و انتقال آب از تمام نقاط ماده به‬ ‫طرف سطح شروع می شود زیرا غلظت آب در داخل بیش از سطح می باشد و تا زمانیکه این‬ ‫اختالف غلظت موجود باشد انتقال آب از داخل به خارج وجود دارد‪.‬آب توسط مکانیزمهای‬ ‫انتقال مایع از طریق لولههای مویین‪ ,‬نفوذ مایع در اثر اختالف غلظت حل شدهها در نقاط‬ ‫‪15‬‬ ‫‪Critical water activity‬‬ ‫‪21‬‬ ‫مختلف ماده و نفوذ بخار آب در فضاهای درونی ماده غذایی که از هوا انباشته شده است (این‬ ‫نفوذ در اثر وجود گرادیان فشار بخار آب صورت می گیرد) به سطح ماده انتقال می یابد‪.‬‬ ‫‪.1‬سرعت خشک کردن مواد غذایی‬ ‫سرعت خشک کردن عبارتست از مقدار کیلوگرم آبی که از یک کیلوگرم ماده خشک در یک‬ ‫ساعت تبخیر می شود‪.‬‬ ‫منحنی خشک کردن مواد غذایی به دو قسمت سرعت ثابت و سرعت نزولی تقسیم میشود‬ ‫ونقطهای که شکسته شدن منحنی را نشان میدهد یعنی ‪)Critical Moisture Contant ( C.M.C‬‬ ‫را به نام نقطه بحرانی رطوبتی مینامند‪.‬‬ ‫در مرحله اول یا سرعت ثابت ‪ Constant Rate Period‬آب به سرعت از مرکز ماده غذایی به‬ ‫سطح آمده و از آنجا تبخیر میشود ‪.‬در حالیکه سطح ماده غذایی بصورت اشباع و مرطوب باقی‬ ‫می ماند در حقیقت سرعت خروج آب از منافذ ماده غذایی به سطح آن با سرعت تبخیر آب در‬ ‫سطح ماده غذایی یکسان میباشد‪.‬در این مرحله سرعت خشک کردن تابع سرعت و درجه‬ ‫حرارت هوای خشک کن و سطح و ضخامت محصول میباشد‪.‬آنزیمهای ماده غذایی در این‬ ‫مرحله از بین میروند‪.‬در طی این دوره‪ ,‬درجه حرارت سطح ماده به دلیل اثرات سرد کنندگی‬ ‫تبخیر آب در حدود درجه حرارت مرطوب باقی میماند‪.‬رطوبت ماده غذایی در پایان این‬ ‫مرحله به میزان رطوبت بحرانی یا ‪ C.M.C‬رسیده که در این حالت سطح ماده دیگر اشباع شده‬ ‫از بخار آب نمی باشد‪.‬از این نقطه به بعد سرعت نزولی ‪ Falling Rate Period‬آغاز میشود‪.‬در‬ ‫این حالت به تدریج الیه های خشک سطحی به مرکز ماده غذایی نزدیک میشوند و در حقیقت‬ ‫آب از الیه های داخلی ماده تبخیر می شود و از منافذ ماده غذایی خشک شده کندتر از حالت‬ ‫اول به طرف باال آمده و از سطح ماده غذایی خارج میشود‪.‬‬ ‫میزان رطوبت ماده در پایان دوره نزولی خشک‪‎‬کردن به محتوای رطوبت متعادل ‪Equilibrium‬‬ ‫‪ Moisture Content‬می رسد‪.‬دوره سرعت نزولی معموال طوالنی ترین دوره در جریان خشک‬ ‫‪22‬‬ ‫کردن یک ماده غذایی می باشد و میزان سرعت خشک کردن به درجه حرارت هوا و ضخامت‬ ‫ماده غذایی بستگی دارد‪.‬در طی این دوره به دلیل اینکه میزان تبخیر آب از سطح کاهش‬ ‫مییابد درجه حرارت سطح ماده تدریجا افزایش مییابد و در پایان این دوره به درجه حرارت‬ ‫هوای خشک میرسد‪.‬‬ ‫‪ ‬سیستمهای خشک کن‪:‬‬ ‫بطور کلی این سیستم‪‎‬ها را بردو مبنا طبقه بندی میکنیم ‪:‬‬ ‫‪.1‬حالت فیزیکی ماده غذایی‬ ‫‪‎‬‬ ‫شیوههای خاصی از خشککنها استفاده‬ ‫اگر ماده غذایی بصورت مایع یا سوسپانسیون باشد از‬ ‫میشود که دو نوع متداول آن سیستم خشککن غلتکی و سیستم خشککن پاششی‬ ‫میباشند و محصوالتی نظیر شیر ‪,‬آبمیوه و سوسپانسیون‪‎‬های نشاسته ای ‪.‬‬ ‫مواد غذایی که به صورت جامد هستند و در خشککنهای دیگری مانند انواع خشککن‬ ‫‪‎‬‬ ‫نقالهای و تونلی خشک می شوند‪.‬‬ ‫‪.2‬نوع انتقال حرارت‬ ‫اگر از هوای گرم و مرطوب استفاده شود انتقال حرارت از طریق جابه جایی هوا صورت‬ ‫میپذیرد بنابراین انتقال حرارت جابه جایی و خشککنهای ‪ Convection Drier‬استفاده‬ ‫میشود ‪.‬در حالیکه اگر از یک سطح داغ استفاده گردد انتقال حرارت از نوع هدایتی و نوع‬ ‫خشککناز نوع ‪ Conduction Drier‬میباشد‪.‬‬ ‫متداولترین انواع خشککنهای صنعت غذا از نوع جابه‪‎‬جایی میباشند‪.‬که مهمترین آنها‬ ‫عبارتند از ‪:‬‬ ‫‪Bin Drier‬‬ ‫‪.1‬خشککنسیلویی‬ ‫‪.2‬خشککنکوره ای ‪Kiln Drier‬‬ ‫‪.3‬خشککنسینی دار ‪Tray Drier‬‬ ‫‪23‬‬  ‫‪Tunnel Drier‬‬ ‫‪.4‬خشککنتونلی‬ ‫‪Belt Drier‬‬ ‫‪.5‬خشککننقاله ای‬ ‫‪.5‬خشککنبا بستر شناور ‪Fluidized Bed Drier‬‬ ‫‪Spray Drier‬‬ ‫‪.5‬خشککنپاششی‬ ‫از گروه دوم نیز خشککنغلتکی مورد بحث قرا خواهد گرفت‪.‬‬ ‫‪Bin Drier‬‬ ‫‪.1‬خشککن سیلویی‪:‬‬ ‫این سیستمهای خشککنبطور مشخص برای محصوالتی با درصد رطوبت کم بین ‪%13-23‬‬ ‫مورد استفاده قرار میگیرند‪.‬در چنین سیستمهایی محصوالتی با رطوبت باالتر که در‬ ‫شیوههای دیگر خشککردن تا این مرحله درصد رطوبت خشک شده‪‎‬اند نیز وارد این‬ ‫خشککنشده و مراحل خشکشدن نهایی آنها در این نوع خشک کنها انجام میگیرد عملیات‬ ‫خشککردندر سیستمی مشابه ساختمان یک سیلو انجام میگیرد‪.‬در این عملیات هوا پس از‬ ‫تنظیم دمای آن توسط پنکه‪‎‬ای از طریق کانال زیرین سیلو با سرعت حجمی معین دمیده‬ ‫میشود و از طریق صفحه مشبک به درون بستر دانه غله ای که بر روی این صفحه انبار شده‬ ‫راه می یابد‪.‬هوا به تدریج از درون منافذ این بستر به سمت باال حرکت کرده در طی مسیر‬ ‫خود مرتبا با دانه غالت تبادل رطوبتی نموده و نهایتا از سمت دیگر خارج میگردد‪.‬پنکه ای‬ ‫که در باالی سیلو تعبیه شده به مکش و تخلیه هوا کمک میکند‪.‬چنین عملیاتی به ویژه از‬ ‫نقطه نظر مدت زمان خشککردن بایستی بطور دقیق کنترل گردد‪.‬زمان خشککردن در این‬ ‫سیستم معموال بین ‪ 1-3‬روز طول میکشد‪.‬اگر به مکانیسم عملکرد در این سیستم توجه‬ ‫شود علت اهمیت این زمان مشخص میگردد در چنین سیستمی کل بستر دانه غله بطور‬ ‫یکپارچه خشک نشده بلکه در هر مقطع زمانی الیه مشخص به نام ‪ Drying Zone‬از کل بستر‬ ‫‪24‬‬ ‫در حال خشکشدن است بنابراین در هر مقطع زمانی این الیه در ارتفاع معینی از کل بستر‬ ‫واقع شده و در اصل مدت زمان خشککردنکل بستر معادل زمانی خواهد بود که طول‬ ‫میکشد تا این الیه کل بستر را طی کند‪.‬در یک مقطع زمانی معین مطابق شکل الیه در حال‬ ‫خشکشدن در یک ارتفاع معینی قرار گرفته بنابراین دانه هایی که در زیر آن قرار گرفتهاند‬ ‫خشک شده و به رطوبت نهایی مورد نظر شان رسیدهاند در حالی که دانه هایی که در باالی‬ ‫بستر واقعاند هنوز در رطوبت اولیه خود میباشند در عین حال هوا که از سمت پایین در‬ ‫حرکت است در زیر الیه در حال خشکشدن دمای اولیه خود را در حالی که پس از تبادل‬ ‫حرارتی در الیه مورد نظر دمای آن کمی افت کرده از دست داده و بدین ترتیب هوایی که با‬ ‫الیههای مرطوب باالیی در تماس است و دمای آنها را تنظیم میکند کمی خنک تر است‬ ‫‪.‬بنابراین همواره الیههای مرطوب باالیی شرایط مساعد کپک زدگی دارند و اگر محصول مورد‬ ‫نظر بیش از حد معینی در این شرایط نگهداشته شود احتمال کپک‪‎‬زدگی آن وجود خواهد‬ ‫داشت پس تنظیم زمان عملیات خشککردناز این نقطه نظر حائز اهمیت است و نبایستی از‬ ‫حد معینی موسوم به زمان مجاز نگهداری تجاوز کند‪.‬‬ ‫‪Allowable Storage Time‬‬ ‫‪ ‬زمان مجاز نگهداری‬ ‫زمان مجاز نگهداری بر مبنای منحنی تعیین میگردد‪.‬برای هر محصول با ویژگیهای معلوم‬ ‫بطوریکه در این نمودار محور عمودی درجه حرارت عملیات و محور افقی زمان مجاز نگهداری‬ ‫برمبنای روز برای هر محصول با درصد رطوبت معین مطابق شکل بدست می آید‪.‬بدین ترنیب‬ ‫فضای زیر منحنی شرایطی را مشخص میکند که بدون احتمال کپک‪‎‬زدگی است در حالیکه‬ ‫فضای باالی منحنی شرایطی را معلوم میکند که همراه با احتمال کپک‪‎‬زدگی میباشد‪.‬بدین‬ ‫ترتیب اگر دانه غله‪‎‬ای با رطوبت ‪ %23‬با هوای ‪ 53‬درجه سانتیگراد در تماس باشد مطابق با‬ ‫منحنی حداکثر مدت زمان مجاز نگهداری یا حداکثر مدت زمان خشککردن این دانه معادل‬ ‫با ‪ 3‬روز خواهد بود‪.‬اگر در همین شرایط زمان کوتاهتری جهت خشکشدن صرف شود‬ ‫طبیعتا احتمال کپک‪‎‬زدگی برطرف شده چون در فضای زیر منحنی قرار خواهیم گرفت‪.‬در‬ ‫‪25‬‬ ‫حالیکه اگر زمان طوالنی‪‎‬تری صرف گردد احتمال کپک‪‎‬زدگی بخشی از محصول در حال‬ ‫خشکشدن وجود خواهد داشت‪.‬در عین حال برای همین محصول با درصد رطوبت های‬ ‫مختلف منحنی‪‎‬های متفاوتی در همین نمودار رسم میگردد بطوریکه هرقدر به سمت منحنی‬ ‫های باالتر رویم درصد رطوبت محصول انبار شده بایستی کمتر باشد چون فضای مربوط به‬ ‫احتمال کپک‪‎‬زدگی کوچکتر و فضای بدون کپک‪‎‬زدگی بزرگتر گردیده ‪.‬به عبارت دیگر اگر‬ ‫هوایی با دمای ‪ 53‬درجه سا ‪‎‬‬ ‫نتیگراد زمان مجاز ‪ 3‬روز را در منحنی اول داشته باشد در‬ ‫منحنی دوم زمان مجاز نگهداری معادل ‪ 5‬روز را دار می‪‎‬باشد‪.‬علت این افزایش زمان در‬ ‫شرایط یکسان به کاهش رطوبت اولیه محصول باز میگردد که خطر کپک‪‎‬زدگی را کم میکند‪.‬‬ ‫حال اگر در شرایط معلومی از نظر دمای هوا و درصد رطوبت دانه مطابق نمودار مقدار معینی‬ ‫زمان مجاز تعیین شود اما در عمل زمان عملیات خشککردن طوالنی تر از حد مجاز بدست‬ ‫آید راه‪‎ ‎‬‬ ‫حلهایی پیش بینی میگردد برای آن که زمان واقعی عملیات خشککردن را تا حد‬ ‫زمان مجاز کاهش دهیم ‪.‬راه حل‪‎‬های مورد نظر چنین است ‪:‬‬ ‫‪.1‬کاهش ارتفاع محصول انبار شده ‪.‬زیرا بدین ترتیب مدت زمانی که طول می‪‎‬کشد تا الیه در‬ ‫حال خشکشدن کل بستر دانه غله را طی کند کوتاهتر میگردد‪.‬‬ ‫‪.2‬افزایش سرعت حجمی هوای ورودی به داخل سیستم که موجب میگردد زمان‬ ‫خشککردنکوتاهتر شود‪.‬‬ ‫عامل درجه حرارت معموال راه حل مناسبی نیست چرا که افزایش دما از یک سو زمان‬ ‫‪‎‬‬ ‫خشککردن را کوتاه میکند اما از سوی دیگر احتمال صدمه دیدگی دانه را افزایش میدهد‪.‬‬ ‫‪Kiln Drier‬‬ ‫‪.3‬خشککن کوره ای‬ ‫خشککن دیگری که از نوع سیستم جابه‪‎‬جایی است خشککن کوره ای یا اتاقکی نام دارد‪.‬‬ ‫مطابق شکل کل عملیات در یک خشککن دو قسمت است‪.‬در قسمت پایین هوا توسط‬ ‫‪‎‬‬ ‫پنکههایی دمیده شده و در مجاورت سیستمهای حرارتی به دمای مورد نظر رسیده و از درون‬ ‫منافذ صفحه مشبک به قسمت باال یعنی محل انباشته شدن محصول راه می یابد‪.‬محصول‬ ‫دارای درصد رطوب بیشتری بین ‪ %25-43‬است یعنی برای تولید انواع برگه های میوه ها و‬ ‫‪26‬‬ ‫سبزی های خشک از این نوع خشککناستفاده میشود‪.‬هوا به تدریج از درون این بستر عبور‬ ‫کرده تبادل حرارتی و رطوبتی انجام داده و از سمت دیگر خارج میگردد‪.‬ارتفاع محصول‬ ‫انباشته شده در این سیستم بسیار کمتر از سیستم قبلی است‪.‬بنابراین احتمال کپک زدگی به‬ ‫حداقل میرسد اما مشکل اختالف میزان خشکشدن الیههای باالیی محصول با الیههای‬ ‫زیرین است علت این موضوع به دو نکته مربوط است‪:‬‬ ‫‪.1‬درصد رطوبت زیاد محصول ‪ :‬موجب میشود هوا به تدریج در طی حرکت در درون بستر‬ ‫رطوبت زیادی دریافت نموده و نهایتا هنگامی که به الیههای فوقانی میرسد قابلیت‬ ‫پذیرش رطوبت آن بسیار کاهش یافته یعنی قابلیت خشککردنمحصول کم میشود‪.‬‬ ‫‪.2‬الیهها ی فوقانی نسبت به تحتانی درجه حرارت کمتری دارند ‪.‬ازسوی دیگر هوا هنگامیکه‬ ‫به الیههای فوقانی میرسد به واسطه تبادل های حرارتی قبلی دمای کمتری دارد پس‬ ‫هنگامیکه به الیه فوقانی رسید احتمال دارد به شرایط اشباع خود رسیده و چون یکباره‬ ‫سرد میشود بخشی از رطوبت خود را روی الیههای فوقانی بر جای گذاشته و خارج‬ ‫میگردد‪.‬بنابراین برای رفع این مشکل دو راه حل پیشنهاد میگردد که می توان بطور‬ ‫همزمان انها را بکار گرفت‪:.‬‬ ‫‪. 1‬زیروروکردن کل بسته بصورت دستی و یا مکانیکی توسط بهم زدن مارپیچی انجام‬ ‫میگیرد‪.‬‬ ‫‪. 2‬استفاده از جهبه های تعریق ‪ Sweat Box‬محصول خروجی از خشککنرا برای‬ ‫مدتی در درون این جعبه ها وارد نموده فرصت می دهند تا قطعاتی که خشک شده‬ ‫اند با قطعاتی که مرطوب باقی مانده‪‎‬اند در کنار یکدیگر تبادل رطوبتی نموده و در‬ ‫نتیجه کل قطعات به یک میزان رطوبت متوسط میرسد‪.‬‬ ‫‪Tray Drier‬‬ ‫خشککنسینی دار (کابینی)‬ ‫‪‬‬ ‫خشککنهای سینی دار مطابق شکل به منظور برطرف نمودن مشکل عدم یکنواختی‬ ‫خشکشدن محصول در خشککنهای کورهای ابداع گردیدهاند در این سیستمها محصول را‬ ‫‪27‬‬ ‫در سینیهایی تقسیم می کنند بنابراین در هر سینی الیه نازکی از محصول معموال میوه ها و‬ ‫سبزی ها بطور یکنواخت پخش میشود این سینی ها بطور موازی در هر واحد خشککن قرار‬ ‫داده شدهاند جریان هوا پس از تنظیم هوا به داخل خشککن وارد میشود ‪.‬این جریان بطور‬ ‫موازی بر سطح سینیها دمیده میشود‪.‬جهت تسریع عملیات میتوان سینیها را در مقطع‬ ‫مشبک نمود ‪.‬به این ترتیب عالوه بر برقراری جریان موازی جریان عمود بر الیه نازک‬ ‫محصول هم برقرار است‪.‬عملیات در این خشککنها بین ‪ 1-12‬ساعت میباشد که البته با‬ ‫توجه به نوع محصول و تعداد سینیها به طول میانجامد و درجه حرارت هوا نیز معموال در‬ ‫حدود ‪ 53-13‬درجه سانتیگراد تنظیم میگردد‪.‬‬ ‫شکل ‪ 2‬اجزاء یک خشککن کابینی‬ ‫‪ ‬خشککن تونلی‪:‬‬ ‫این نوع خشککن به منظور افزایش ظرفیت خشککنهای سینی دار ابداع گردیده اند‬ ‫بطوریکه هر خشککن سینی دار در یک واگن تعبیه شده و تعدادی از این واگنها در داخل‬ ‫تونلی در معرض جریان هوا به حرکت در میآید ماده غذایی بصورت الیه نازک در داخل‬ ‫سینیها بطور یکنواخت پخش شده تعدادی از این سینیها در داخل واگن قرار گرفته بدین‬ ‫‪28‬‬ ‫ترتیب ضخامت ماده ‪ ,‬سرعت حرکت واگن ‪,‬طول تونل و درجه حرارت هوا میتواند تعیین‬ ‫کننده زمان خشککردن و کیفیت نهایی محصول باشد‪.‬در این سیستم جریان هوا ممکن است‬ ‫هم جهت با جهت حرکت واگن ها به داخل تونل دمیده میشود که در این صورت سیستم را‬ ‫خشککن تونلی یا ‪ Co- current Tunnel‬نامیده میشود و ممکن است جریان هوا در‬ ‫خالف جهت حرکت واگن ها برقرار شود‪.‬در این صورت خشککن را غیرهمجهت یا‬ ‫‪ Counter Current‬نامند‪.‬این دو نوع خشککن از نقطه نظر راندمان انتقال حرارت و‬ ‫کیفیت محصول با هم تفاوت آشکاری دارند که اگر در سیستم خشککن همسو تغییرات‬ ‫درجه حرارت ماده و هوا را نسبت به طول تونل ترسیم کنیم نموداری مطابق شکل بدست‬ ‫‪‎‬‬ ‫می آید‪.‬بر مبنای این نمودار مشاهده می کنیم اختالف دمای هوا و ماده غذایی به تدریج در‬ ‫طول تونل کاهش یافته بطوریکه از اواسط تونل به سمت انتها این اختالف در حدی نیست که‬ ‫قابلیت تبخیر رطوبت چندانی را فراهم آورد‪.‬در حالیکه در خشککن تونلی غیر همجهت‬ ‫مطابق نمودار در ک ل همواره اختالف دمایی معقول و مناسبی بین هوا و محصول برقرار است‬ ‫پس سرعت تبخیر رطوبت همواره ازمحصول در حد مناسبی فراهم میشود ‪.‬در عین حال در‬ ‫خشککن تونلی هم جهت در بعضی موارد ممکن است پدیده نامطلوبی به نام خشکشدن‬ ‫سطحی روی دهد ‪.‬علت بروز این پدیده اختالف دمایی شدیدی است که در ابتدای تونل بین‬ ‫هوا و محصول وجود دارد این اختالف دما سبب میشود رطوبت به سرعت از الیههای سطحی‬ ‫محصول تبخیر و در نتیجه پوست خشکی در سطح محصول شکل میگیرد‪.‬این پوسته به‬ ‫صورت عایق عمل کرده و مانع انتقال حرارت از هوا به بخش های درونی محصول میگردد‬ ‫بنابراین رطوبت در بخش های درونی محبوس مانده و این پدیده رخ میدهد ‪.‬حسنی که در‬ ‫مورد سیستمهای غیرهم جهت عالوه بر نکات ذکر شده وجود دارد امکان تبخیر رطوبت های‬ ‫نهایی م حصول به ویژه در مورد محصوالت جاذب الرطوبه است‪.‬معموال محصوالت غذایی‬ ‫رطوبت های اولیه خود را به راحتی از دست داده ولی برای تبخیر رطوبت های نهایی نیاز به‬ ‫حرارت دهی بیشتری دارد بنابراین در سیستم خشککن ناهمسو این امکان برقرار میشود که‬ ‫محصول در مراحل نهایی با هوای گرم و تازه روبرو گردد‪.‬‬ ‫‪29‬‬  ‫شکل ‪ 3‬نمای شماتیک یک خشککن تونلی همجهت‬ ‫شکل ‪ 4‬نمای شماتیک یک خشککن تونلی غیرهمجهت‬ ‫‪Belt Drier‬‬ ‫‪ ‬خشککن های نقاله ای‪:‬‬ ‫این سیستم های خشککن به صورت مداوم عمل نموده و در این نوع از خشککناز یک‬ ‫نوار نقاله استفاده میشود و ماده غذایی بصورت یک الیه نازک بر روی نوار نقاله قرار‬ ‫میگیرد جریان هوا در داخل تونل می تواند به صورت همسو ‪ ,‬ناهمسو و یا متقاطع‬ ‫دمیده میشود ‪.‬سیستم متقاطع که جریان هوا عمود است کاربردی بیشتری در صنایع‬ ‫غذایی داشته و با عنوان ‪ Cross flow Belt Drier‬شناخته میشود ‪.‬معموال برای‬ ‫سبزیجات دو مرحله ای مطابق شکل استفاده میشود و محصول غذایی به صورت یک الیه‬ ‫‪31‬‬ ‫نازک بر روی نوار نقاله قرار داده میشود جریان هوا از سمت پایین به سمت باال عمود بر‬ ‫مسیر حرکت نقاله دمیده و به همین علت این مسیر را ‪Up Through air flow‬‬ ‫‪‎‬‬ ‫مینامند‪.‬در مرحله دوم جریان هوا از باال به سمت پایین دمیده میشود‪.‬‬ ‫(‪)Down Through air flow‬‬ ‫در چنین سیستمی حضور قسمت شیب دار به منظور زیرورو کردن الیه غذایی میباشد و‬ ‫در عین حال انتقال اتوماتیک محصول را از مرحله اول به مرحله دوم فراهم میکند‪.‬در‬ ‫مرحله دوم جریان هوا بایستی از باال به سمت پایین دمیده شود تا از پراکنده شدن‬ ‫محصول نیمه خشک به اطراف جلوگیری کرده (میزان رطوبت نسبی و دمای هوا در هر‬ ‫مرحله متناسب با کیفیت محصول نهایی هر مرحله قابل تنظیم است‪ ).‬بطوریکه در مرحله‬ ‫اول محصول مرطوب بوده بنابراین می توان دمای هوا را به نسبت افزایش داده و جهت به‬ ‫حداقل رسانیدن میزان صدمه دیدگی حرارتی محصول رطوبت نسبی ان را نیز افزایش می‬ ‫دهند در مرحله دوم هوا با محصول نیمه خشک تماس دارد پس ضرورتا رطوبت نسبی و‬ ‫دمای ان را بایستی کاهش داد‪.‬حد مجاز دما در هر مرحله با توجه به حداکثر مجاز آن و‬ ‫با در نظر گرفتن حساسیت حرارتی محصول تعیین میشود در حالیکه میزان رطوبت‬ ‫نسبی با توجه به منحنی های ‪ EMC‬و حداکثر رطوبت نهایی محصول در هر مرحله‬ ‫تعیین میشود‪.‬‬ ‫‪Fluidized bed drier‬‬ ‫‪ ‬خشککن بستر سیال‬ ‫در این نوع خشک کن ماده غذایی توسط محیط گازی داغ که از زیر بستر به درون آن‬ ‫دمیده می شود‪ ،‬به صورت نیمه شناور درآمده و در همان حالت نیز خشک میشود‪.‬محیط‬ ‫گازی‪ ،‬هم به عنوان عامل خشککننده و هم شناورکننده ماده غذایی عمل میکند‪.‬‬ ‫خشککن بستر سیال ممکن است به صورت پیوسته و یا ناپیوسته عمل کند‪.‬شبکه‬ ‫نگهدارنده برخی از این نوع خشککنها ممکن است جهت تسهیل حرکت ماده غذایی‪،‬‬ ‫متحرک باشد‪.‬قسمت جداکننده ذرات ریز از هوا به نام سیکلون نیز ممکن است در قسمت‬ ‫‪31‬‬ ‫خروج هوا نصب شود‪.‬شکل ‪ 5‬نمای شماتیک یک خشککن بستر سیال پیوسته را نشان‬ ‫میدهد‪.‬‬ ‫‪ ‬خصوصیات این نوع خشککنها به شرح زیر است‪:‬‬ ‫‪ ‬این نوع خشککن برای محصوالت محدودی که بتوانند به صورت شناور درآیند‪،‬‬ ‫مناسب است (مانند غالت‪ ،‬حبوبات)‪،‬‬ ‫‪ ‬سرعت خشککردن نسبتا باال و قابل کنترل میباشد‪،‬‬ ‫‪ ‬محصول در حین خشککردن به خوبی مخلوط شده و در نتیجه محصول خشکشده از‬ ‫یکنواختی مناسبی برخوردار است (بویژه در سیستمهای پیوسته)‪.‬‬ ‫‪ ‬این نوع خشککنها برای محصوالت مختلفی مانند قطعات هویج‪ ،‬پیاز‪ ،‬سیب زمینی‪،‬‬ ‫گوشت‪ ،‬نخود‪ ،‬آرد‪ ،‬کاکائو‪ ،‬نمک و شکر مورد استفاده قرار میگیرد‪.‬سیستمهای‬ ‫خشککن بستر سیال‪ ،‬جایگزین مناسبی در مقایسه با روشهای رایج خشککردن به‬ ‫شمار میآیند‪.‬خشککنهای بستر سیال عمدتا برای خشککردن مواد دانهای استفاده‬ ‫میشود‪ ،‬با این حال‪ ،‬این نوع خشککن برای محلولها و مواد خمیری نیز بکار برده‬ ‫میشود‪.‬‬ ‫‪ ‬در این روش هوای داغ از میان بستر موادی که بر روی صفحه مشبک (توزیعکننده‬ ‫گاز) قرار گرفتهاند‪ ،‬با آنچنان سرعتی عبور داده میشود که فضای خالی بین ذرات‬ ‫بستر افزایش یافته و ذرات به حرکت درآیند‪.‬در این هنگام بستر مواد آنقدر وسیع‬ ‫میشود که به یک حالت شبیه جوشیدن مایع درمیآید‪.‬این پدیده را "سیالی شدن‬ ‫مواد" گویند‪.‬در خشککنهای بستر سیال‪ ،‬بر اثر جریان شدید گاز‪ ،‬ذرات به صورت‬ ‫معلق در می آیند که این امر اختالط باالی دو فاز با هم و افزایش سطح تماس ذرات با‬ ‫سیال و به دنبال آن شدت باالی انتقال حرارت و جرم را به دنبال دارد‪.‬‬ ‫‪ ‬مزایای اصلی خشککنهای بستر سیال عبارتند از‪:‬‬ ‫‪ ‬کاهش چشمگیر زمان خشککردن در مقایسه با روشهای رایج‬ ‫‪ ‬کاهش نیروی انسانی مورد نیاز‬ ‫‪ ‬کاهش مساحت و فضای مورد نیاز‬ ‫‪32‬‬  ‫‪ ‬استفاده بهینه از انرژی بدلیل انتقال باالی حرارت و جرم‬ ‫‪ ‬اختالط خوب و یکنواختی مواد در محفظه خشککن‬ ‫‪ ‬دستیابی به کیفیتی همگن در محصول نهایی و کاهش صدمات حرارتی به مواد در‬ ‫طول فرآیند‬ ‫‪ ‬تعمیر و نگهداری ساده سیستم خشککن‬ ‫‪ ‬امکان پیاده سازی اتوماسیون در سیستم‬ ‫‪ ‬امکان بکارگیری منابع مختلف تامین انرژی در سیستم‬ ‫‪ ‬اعمال کنترل کیفیت دقیق در فرآیند‪.‬‬ ‫شکل ‪ 5‬نمای شماتیک خشککن بستر سیال پیوسته‬ ‫‪33‬‬ ‫‪Drum Drier‬‬ ‫‪ ‬سیستم غلتکی‪:‬‬ ‫این سیستم خشککن بر مبنای انتقال حرارت هدایتی عمل میکند و برای محصوالت‬ ‫غذایی مایع غلیظ یا سوسپانسیون غلیظ مورد استفاده قرا میگیرد در این سیستم از یک‬ ‫سطح داغ برای خشککردنمحصول بهره گرفته میشود و آنچه که مسلم است به دلیل‬ ‫اعمال دمای باال محصول از نقطه نظر صدمد دیدگی حرارتی بسیار در معرض خطر است‬ ‫اما در بعضی موارد به ویژه برای خوراک دام و فرموالسیون آن محصوالتی که توسط این‬ ‫شیوه خشک شدهاند از نظر اقتصادی مقرون به صرفه ترند مطابق شکل خشککن غلتکی‬ ‫از یک غلتک فلزی تشکیل یافته این غلتک از درون توسط بخار آب گرم و سطح غلتک تا‬ ‫دمای حدود ‪ 153‬درجه سانتیگراد تنظیم میگردد‪.‬محصول غذایی با غلظت معین در‬ ‫داخل تشتکی در زیر غلتک قرار میگیرد‪.‬غلتک با سرعت چرخشی معینی در حال‬ ‫چرخش است و هر دور چرخش آن موجب میشود الیه نازکی از محصول بر روی سطح‬ ‫غلتک قرار گیرد تا نهایتا در تماس با سطح غلتک داغ خشک شده و به تیغه جداکننده‬ ‫برسد این تیغه جداکننده الیه خشک شده را از غلتک جدا و در ظرف مجزایی جمع آوری‬ ‫میکند بنابراین زمان خشککردندر این عملیات به سرعت چرخش غلتک و محل قرار‬ ‫گرفتن تیغه جداکننده بستگی پیدا میکند ‪.‬از فاکتورهای جداکننده دیگری که در طراحی‬ ‫و نحوه عملکرد این سیستم حائز اهمیت هستند‪.‬غلظت اولیه محصول است که می بایستی‬ ‫در حدی تنظیم گردد که از نظر قابلیت چسبندگی بر روی سطح غلتک در شرایط‬ ‫مناسبی قرار داشته باشند‪.‬فاکتور بعدی دمای سطح غلتک است که مطابق بحث های‬ ‫گذشته حداکثر مجاز دما تنظیم میگردد‪.‬معموال دما توسط فشار بخارآبی که از داخل‬ ‫غلتک دمیده میشود تنظیم میشود ‪.‬فاکتور دیگر رطوبت نهایی است که در محصول‬ ‫موردنظر است و فاکتور دیگر محل قرار گرفتن تیغه و سرعت چرخش غلتک است ‪.‬سرعت‬ ‫چرخش غلتک عالوه بر آن که زمان عملیات خشککردنرا تنظیم مینماید ضخامت الیه‬ ‫غذایی را نیز بر روی سطح غلتک کنترل میکند بطوریکه این ضخامت در حد اپتی مم‬ ‫باشد‪.‬در صورتیکه سرعت چرخش غلتک بسیار باال باشد احتمال صدمه دیدگی حرارتی‬ ‫‪34‬‬ ‫محصول شدید میشود اما اگر سرعت بسیار کند باشد ضخامت الیه زیاد شده در این حالت‬ ‫بخش های باالیی کمتر حرارت دیده در حالیکه بخش های زیرین آن که مستقیما با سطح‬ ‫غلتک در تماس است بیش از اندازه خشک میشود در نتیجه الیه قبل از آن که به تیغه‬ ‫جداکننده برسد از سطح غلتک جدا میشود به این ترتیب محصول تولیدی از نظر رطوبتی‬ ‫یکنواخت نخواهد بود‪.‬سرعت چرخش غلتک معموال بر مبنای دور بردقیقه یا ‪Round‬‬ ‫)‪ per minute (rpm‬سنجیده میشود‪.‬مواردی که محصول حساسیت زیادی نسبت به‬ ‫حرارت داشته باشد معموال ترفندهای مختلفی در جهت تسریع عملیات خشککردنو‬ ‫کاهش دما بکار بسته میشود ‪.‬یکی از شیوه ها استفاده از خالء است یعنی در بخش باالیی‬ ‫غلتک پمپ خالء قرار داده شود و این موضوع کمک به تسریع تبخیر رطوبت میکند در‬ ‫نتیجه می توان دمای سطح غلتک را کاهش داد یعنی خشککنغلتکی تحت خالء ‪.‬‬ ‫همچنین می توان از همین سیستم خشککن به نوع دیگری بهره گرفت ‪.‬بطوریکه کل‬ ‫توده محصول را در تشتک مجزایی ریخته توسط پمپی به داخل سیستم اسپری کننده‬ ‫وارد میکند بنابراین در محل واقع شدن اسپری خوراک بر روی سطح غلتک تغذیه میشود‬ ‫‪.‬در نتیجه سرعت چرخش غلتک نیز مشابه بحث گفته شده قبلی نقش تعیین کننده ای را‬ ‫در ضخانت الیه غذایی بر روی سطح غلتک خواهد داشت‪.‬‬ ‫شکل ‪ 6‬خشککن تک استوانهای‬ ‫(‪ a‬سیلندر‪ b ،‬محفظه حاوی ماده‪ c ،‬تیغه‪ d ،‬وسیله تغییر ارتفاع استوانه‪ e ،‬همزن‬ ‫و ‪ f‬تخلیه محفظه)‬ ‫‪35‬‬ ‫شکل ‪ 7‬انتقال ماده بر روی استوانه از قسمت میانی دو استوانه‬ ‫شکل ‪ 1‬انتقال ماده بر روی سطوح استوانهها به روش اسپری‬ ‫‪36‬‬  ‫‪Spray Drier‬‬ ‫‪ ‬خشککن پاششی‬ ‫خشککنهای اسپری از یک برج بلندی تشکیل یافتهاند ک این برج در قسمت باالی خود‬ ‫مجهز به یک سیستم اسپری کننده یا اتمایزر ‪ Atomizer‬است‪.‬محصول غذایی بصورت مایع‬ ‫توسط این سیستم اسپری کننده به صورت قطرات ریز در درون برج پخش میشود هوا به‬ ‫صورت همسو یا غیر همسو با جهت سقوط قطرات دمیده میشود قطرات در هنگام سقوط در‬ ‫معرض این جریان هوا که دمایی در حدود ‪ 233‬درجه سانتیگراد دارد خشک میشوند به‬ ‫صورت ذرات پودری از قسمت انتهایی برج خارج شده و این جریان پودری همراه با هوای‬ ‫خروجی به واحد جداکنندهای به نام سیکلون منتقل میشود سیکلون بر مبنای نیروی‬ ‫سانتریفوژ ذرات پودری را از هوا جدا مینماید‪.‬و محصول پودری خالص به واحد دانه بندی و‬ ‫بسته بندی منتقل میشود ‪.‬یکی از مسائل مهمی که در این سیستم مطرح است قطر ذرات‬ ‫است ‪.‬قطر قطرات از یکسو جهت بهره گیری از سیستم خشککناسپری و تسریع عملیات‬ ‫خشککردنمی بایستی در حداقل ممکن باشد تا حداکثر انتقال حرارت فراهم آید‪.‬اما از طرف‬ ‫دیگر جریان خروجی از درون سیکلون ممکن است حاوی ذرات گرد و غباری باشد که در اصل‬ ‫افت کمی سیستم را تشکیل میدهد و به منظور به حداقل رساندن این افت الزم است قطر‬ ‫ذرات افزایش داده شود بنابراین از این دو مسیر متناقض نتیجه میگیریم قطر قطرات در این‬ ‫سیستم بسیار حائز اهمیت است و می بایستی توسط شیوه ای به نام شیوه اسپری کردن با‬ ‫توجه به نوع محصول به نحو احسن تنظیم گردد‪.‬در عین حال شیوه خشککناسپری نسبت‬ ‫به خشککن غلتکی از نقطه نظر کیفیت محصول بسیار برتری دارد چرا که این شیوه با وجود‬ ‫آنکه هوا دمای زیادی دارد اما محصول در هنگام خشکشدن تا این حد دما نمی بیند بلکه‬ ‫دمای محصول در حد درجه حرارت مرطوب هوا که بسیار کمتر از درجه حرارت خشک آن‬ ‫است باقی میماند بنابراین ترکیبات مغذی و حساس به حرارت کمتر صدمه میبیند ضمن آنکه‬ ‫به دلیل تبدیل جریان مایع به قطرات ریز و افزایش سطح تماس سرعت خشککردنبسیار‬ ‫سریع بوده و زمان تماس با هوا کوتاه میباشد پس نتیجه میگیریم جهت بهره مندی از این‬ ‫مزایا تنظیم قطر قطرات مایع بسیار اهمیت خواهد داشت که توسط اتمایزر انجام میگیرد‪.‬‬ ‫‪37‬‬  ‫شکل ‪ 8‬شماتیک خشککن پاششی‬ ‫‪ ‬طبقه بندی اتمایزر ها‪:‬‬ ‫بطور کلی در انواع اتمایزرها هدف اصلی ناپایدار ساختن جریان پیوسته مایع و شکستن آن به‬ ‫قطرات بسیار ریز میباشد برای این منظور بایستی نیروهایی بر محصول اعمال شود ( یا بر توده‬ ‫مایع) تا بر کشش سطحی و ویسکوزیته مایع غلبه کند‪.‬دو گروه از نیروها معموال به کار گرفته‬ ‫می شوند نیروهای فشاری و نیروی گریز از مرکز‪.‬نیروی گریز از مرکز در اتمایزرهای دوار یا‬ ‫‪ Rotary Atomizer or Centrifugal Atomizer‬استفاده میگردد‪.‬نیروی فشاری در‬ ‫اتمایزرهای نازلی استفاده میشود‪.‬این اتمایزرها به دو گروه تقسیم می شوند‪:‬‬ ‫‪.1‬اتمایزرهای نازلی تحت فشار ‪Pressure Nozzles‬‬ ‫‪Pneumatic Nozzles‬‬ ‫‪.2‬اتمایزرهای نازلی دو سیاله‬ ‫در گروه اول یا اتمایزرهای چرخشی معموال مایع توسط یک توزیع کننده به مرکز یک‬ ‫صفحه دا?