روش ترکیبی هوای داغ مایکروویو

فهرست مطالب

چکیده :1

مقدمه :2

نشاسته های مقاوم«Resistant Starch»5

چرا نشاسته مقاوم ؟5

تعریف نشاسته مقاوم :6

فیبرهای رژیمی پیشنهاد شده :7

فیبرهای رژیمی کاهش دهنده خطر ابتلا به بیماری های روده بزرگ8

چه میزان نشاسته مقاوم مصرف کنیم ؟8

چه میزان نشاسته مقاوم نیاز داریم ؟9

منابع نشاسته مقاوم :9

فصـل اول- کلیـات10

اهمیت موضوع11

اهداف تحقیق11

1-2- سس مایونز چیست؟12

1-2-1- تاریخچه :12

1-2-2- تعریف سس مایونز از نظر استاندارد ایران12

1-2-3- تعریف سس سالاد از نظر استاندارد ایران13

1-2-4- تعریف سس مایونز از نظر سازمان غذا و داروی آمریکا13

1-3- امولسیون سس مایونز14

1-3-1- مشخصات عمومی14

1-3-2- نحوه تشکیل امولسیون15

1-3-3- نیروهای مؤثر در تشکیل امولسیون15

1-3-4- علل عدم پایداری امولسیون‌ها15

1-4-نقش برخی از ترکیبات تشکیل‌دهنده در پایداری امولسیون سس مایونز16

1-4-1- تخم‌مرغ:16

1-4-2- پودر خردل:16

1-4-3- هیدورکلوئیدها و صمغ16

1-4- طبقه بندی سس ها17

1-4-1- سس های تزئینی غلیظ 17

1-4-2- سس های تزئینی رقیق و سیال 17

1-5- سس های رژیمی18

1-5- 1- چربی و بیماری ها18

1-5- 2- نقش چربی در مایونز و سس های سالاد19

1-5- 2- عوامل موثر در فرمولاسیون سس های کم چربی19

1-5- 3- روش فرمولاسیون سس های کم چربی19

1-5- 4- کاربرد جایگزین های چربی در سس های کم چربی20

1-5- 5- کاربرد تقلید کننده های چربی در سس های کم چربی20

1-5- 6- کاربرد امولسیفایرها در سس های کم چربی21

1-6- تعریف استاندارد سس های رژیمی22

1-6-1- توصیف برچسب های تغذیه ای سس های رژیمی23

1-6-1- فرمولاسیون فرآورده های شبه مایونز کم چربی23

1-7- سس های سالاد کم کالری25

1-7- 1- روش تولید سس های سالاد کم کالری26

1-8- سس های بدون چربی27

1-9- تکنولوژی طعم سس های بدون چربی27

1-9-1- پایداری میکروبی سس های بدون چربی28

1-9-2- روش تولید سس های بدون چربی28

فصـل دوّم - پیشینه تاریخی تحقیق29

2-1- بیان مختصر سابقه تحقیقات انجام شده پیرامون موضوع30

2-2- نشاسته های اصلاح شده33

2-2- 1- مقدمه33

2-2- 2-گرانول های نشاسته در گیاهان33

2-2- 3- ساختار شیمیایی نشاسته35

2-2- 4-خواص آمیلوز و آمیلوپکتین37

2-2- 4-1-آمیلوز37

2-2- 4-2-آمیلوپکتین38

2-2- 5- ساختار داخلی گرانول نشاسته40

2-2- 6- ترکیبات ناچیز در نشاسته42

2-2- 7- خصوصیات عملکردی نشاسته42

2-2- 7- برهمکنش نشاسته با سایر ترکیبات43

2-2-7-1- تاثیر pH43

2-2- 7- 2- نمک ها43

2-2- 7- 3- قندها44

2-2- 7- 4- چربی ها45

2-3- انواع نشاسته اصلاح شده ، تولید ، خواص و کاربردهای آن46

2-3-1- مقدمه46

2-3-2- نشاسته اصلاح شده به کمک روشهای شیمیایی47

2-3-3- نشاسته با اتصالات عرضی : تولید ، خواص و کابردهای آن47

2-3-4- انواع اصطلاحات شیمیایی متداول به روش جایگزینی در صنایع غذایی به شرح زیر است:52

2-3-4- 1- نشاسته استاته52

2-3-4- 2- نشاسته اکتنیل سوکسینیله52

2-3-4- 3- نشاسته فسفاته53

2-3-4- 4- نشاسته هیدروکسی پروپیله (E1442)54

2-3-4- 5- نشاسته های کاتیونی و آمفوتری54

2-3-4- 6-نشاسته تبدیل یافته55

2-3-4- 6-1- هیدرولیز اسیدی55

2-3-4- 6-2- نشاسته اکسیده شده56

2-3-4- 6-3- نشاسته های رنگبری شده57

2-3-4- 7- نشاسته اکسید شده یا کلرینه شده57

2-3-4- 8- دکسترینیزه کردن58

2-3-3- اصلاح آنزیمی60

2-3-4- اصلاح فیزیکی62

2-3-4-1- نشاسته فوری یا پیش ژلاتینه (پری ژل) ، تولید ، خواص و کاربردهای آن62

2-3-4-2- استفاده از خشک کن غلطکی برای تولید نشاسته پیش ژلاتینه63

2-3-4-3- استفاده از خشک کن پاششی برای تولید نشاسته پیش ژلاتینه64

2-3-4-4- استفاده از اکسترودر برای تولید نشاسته پیش ژلاتینه65

2-3-4-5- تیمار حرارتی نشاسته65

2-3-4-6- انیلینگ65

2-3-4-7- فرآیند حرارتی – رطوبتی65

2-3-5- اصلاح ژنتیکی66

2-3-6- روشهای ترکیبی66

2-3-7- تطابق نوع نشاسته اصلاح شده با کاربرد عملی آن67

2-3-8-قوانین موجود در استفاده از انواع نشاسته68

2-3-9-نتیجه گیری70

2-2-جایگزین های چربی71

2-2-1–مقدمه71

2-2-2 –پیشینه تغذیه ای72

2-2-3 –کاربردهای چربی در غذا75

2-2-3 -1- کاربردهای تغذیه ای چربی75

2-2-3 -2-کارکردهای فیزیکی و شیمیایی چربی76

2-2-3 -3-کارکردهای حسی چربی76

2-2-4- اصطلاحات علمی و طبقه بندی جانشین های چربی77

2-2-4-1- اصطلاحات علمی77

2-2-4-2- طبقه بندی78

2-2-4-3- بهینه سازی فرمولاسیون79

2-2-4-4- روش تکنولوژیکی80

2-2-4-5- مالتودکسترین و دیگر چربی های تقلیدی مشتق شده از نشاسته80

2-2-4-6- ملاحظات مهم در زمینه گسترش غذاهای کم چرب81

2-2-4-7-کیفیت محصول / تقدم و اولویت مصرف کننده82

2-2-4-8- آگاهی از ترکیبات82

2-2-4-9- جنبه های میکروبی83

2-2-4-10- ملاحظات قانونی84

2-2-4-11- قیمت گذاری و بازاریابی85

2-2-5- اثرات کاهش چربی در رژیم غذایی86

2-2- 5- 1- مقدمه86

2-2- 5- 2- تاریخچه و هدف87

2-2- 5- 3- پایداری فیزیکی و کاهش چربی88

2-2- 6- مفاهیم قانونی جایگزین های چربی89

2-2- 6– 1- مقدمه89

2-2- 6– 2- پذیرش جایگزین های چربی90

2-2- 6– 3- افزودنی ها بعنوان جایگزین های چربی91

فصـل سوم - مواد و روش ها93

3-1- مواداولیه94

3-2-آمادهسازیمایونز95

3-3- ترکیبشیمیایی95

3-4- اندازه گیری ویسکوزیته95

3-4- رنگ سنجی96

3-5- تعیین pH واسیدیتهیقابلتیتراسیون96

3-6 - پایداری امولسیون سس مایونز96

3-7-ارزیابی حسی97

3-8- تجزیه و تحلیل آماری98

فصـل چهارم - نتایج و بحث99

4-1- ترکیبشیمیاییومیزانکالری100

4-1-1- نتایج مربوط به رطوبت سس مایونز101

4-1-2- نتایج مربوط به اندازه گیری چربی نمونه های سس مایونز102

4-2- ویسکوزیته نمو نه های سس مایونز103

4-3- آزمون پایداری104

4-4- ویژگی های فیزیکو شیمیایی( pH و اسیدیته )105

4-5- رنگ سنجی106

4-6- ارزیابی حسی107

فصـل پنجم -نتیجه گیری و پیشنهادات109

5-1- نتیجه گیری110

5-2-پیشنهادات110

6- منابع111

فهرست جدول ها

عنوان صفحه

جدول 1 – مقدار مصرف توصیه شده فیبر رژیمی	7
جدول 2– مقدار نشاسته مقاوم مورد نیاز	8
جدول 1-1- فرمولاسیون فرآورده های شبه مایونز	23
جدول 1-2- فرمولاسیون شبه مایونز با 20 درصد روغن	24
جدول 1-3- فرمولاسیون مایونز مناسب سالاد سبزیجات	24
جدول 1-4- فرمولاسیون سس های سالاد کم کالری	26
جدول2-1 – اندازه و شکل گرانولهای نشاسته با منابع مختلف	34
جدول 22-- برخی خواص فیزیکوشیمیایی مولکولهای آمیلوز و آمیلوپکتین	39
جدول3-2– شرایط واکنش تولید انواع دکسترین ها و خواص آنها	58
جدول 2-4- برخی خصوصات نشاسته های اصلاح شده و کاربرد آنها در محصولات غذایی	68
جدول 2-5- لیست برخی نشاسته های غذایی که از طرف اتحادیه اروپا مجاز شناخته شده اند	69
جدول 6-2-وضعیت قانونی پلی دکستروز در حال حاضر	89
جدول 3-1 مقدارترکیباتمورداستفادهدرفرمولاسیوننمونه هایمختلف سسمایونز(برحسبدرصد)	93
جدول 3- 2 فرم ارزیابی حسی نمونه سس های مایونز	96
جدول 4-1 – نتایج مربوط به ترکیبشیمیایی نمونه های سس مایونز	99
جدول 4-2 – نتایج مربوط به رطوبت نمونه های سس مایونز	100
جدول 4-3– محتوای چربی نمونه های سس مایونز	101
جدول 4-4 – ویسکوزیته نمو نه های سس مایونز	102
جدول 4-5 – پایداری نمونه های سس مایونز	103
جدول 4-6pH - و اسیدیته نمو نه های سس مایونز	104
جدول 4-7 – نتایج رنگ نمو نه های سس مایونز	105
جدول 4-8 – نتایج ضریب تغییرات رنگ نمونه های سس مایونز	105

فهرست نمودارها

عنوان صفحه

نمودار 1 – رابطه مصرف نشاسته و ابتلاء به سرطان دستگاه گوارش	6
نمودار 4-1– محتوای رطوبتی نمونه های سس مایونز	100
نمودار 4-2 – محتوای چربی نمونه های سس مایونزذ	101
نمودار 4-3 – ویسکوزیته نمونه های سس مایونز	102
نمودار 4-4 –نتایج ارزیابی حسی نمونه های سس مایونز	106

فهرست شکل ها

عنوان صفحه

شکل 1-1- نمودار کلی طبقه بندی انواع سس 18

شکل 2-1- تصویری از آمیلوپلاست های گندم حاوی گرانولهای نشاسته 34

شکل 2 – 2- تصویر میکروسکوپی برخی از گرانولهای نشاسته با منشاء متفاوت 34

شکل 2 –3- دی گلوکوپیرانوز 35

شکل 4-2– اتصالات (4-1) α و (6-1) α در ساختار نشاسته 36

شکل5-2 – ساختار خطی آمیلوز و شاخه ای آمیلوپکتین مولکول های سازنده نشاسته 37

شکل 6-2– ساختار مولکولی آمیلوپکتین بر اساس نظریه های مختلف دانشمندان در سالهای مختلف 38

شکل -27- ساختار درونی یک گرانول نشاسته و نحوه ارتباط اجزاء با یکدیگر 40

شکل 8-2– تصویر میکروسکوپ الکترونی از حلقه های رشد در یک گرانول نشاسته 40

شکل2-9- نحوه قرارگیری مارپیچ های دوتایی در نشاسته 41

شکل 2-10 نمایی از اتصالات عرضی در ساختار داخلی یک گرانول نشاسته 47

شکل2 -11- واکنش شیمیایی فسفروس اکسی کلرید 48

شکل 2-12- واکنش شیمیایی سدیم تری متا بی فسفات 48

شکل 2 – 13- واکنش شیمیایی مخلوط از آدیپیک – استیک انهیدریل 48

شکل2-14- ویسکوآمیلوگرام های مربوط به نشاسته های با اتصالات عرضی متفاوت 49

شکل 2-15- تصویری از ساختار شیمیایی نشاسته جایگزین شده پس از قرار گرفتن عوامل اصلاح کننده 50

شکل2-16– واکنشهای شیمیایی مربوط به تولید نشاسته جایگزین شده با استات 51

شکل 2-17 – نحوه واکنش اکتنیل سوکسینک آنهیرید با نشاسته 52

شکل2-18 – نحوه واکنش شیمیایی در تولید نشاسته جایگزین شده با ارتوفسفات 52

شکل 2-19- نحوه واکنش شیمیایی در تولید نشاسته جایگزین شده با تری پلی فسفات 53

شکل 2-20- نحوه واکنش شیمیایی تولید نشاسته هیدروکسی پروپیله 53

شکل 2-21 – نشاسته آمفوتری 54

شکل 22-2- مقیاس WF مورد استفاده در تعیین میزان هیدرولیز اسیدی 55

شکل 23-2- واکنشهایی که در اثر اکسیداسیون در نشاسته بوجود می آیند 57

شکل 24-2- تغییرات مولکولی نشاسته در اثر فرآیندهای دکسترینیزه شدن 58

شکل 2-25 – شمایی از چگونگی تاثیر برخی انواع متداول اصلاحات شیمیایی و آنزیمی 59

شکل 2-26- چگونگی تاثیر انواع آنزیمهای موثر بر نشاسته و محصول عمل آنها 61

شکل2-27- منحنی تغییرات ویسکوزیته نشاسته پیش ژلاتینه ب گذشت زمان در اثر حرارت دهی 62

شکل 2-28- نمایی از خشک کن تک غلطکی و دو غلطکی در تولید نشاسته پری ژل 63

شکل2-29- ویسکوآمیلوگرام های مربوط به نشاسته تیمار حرارتی شده در مقایسه با نشاسته طبیعی 65

فهرست فرمول ها

عنوان صفحه

فرمول 3-1 – فرمول محاسبه میزان کالری	94
فرمول 3-2– فرمول محاسبه ضریب تغییرات رنگ	95

چکیده :

در این تحقیق ویژگیهای فیزیکوشیمیایی ، رئولوژیکی و حسی سس مایونز کم چرب تهیه شده با استفاده از نشاسته اصلاح شده هیدروکسی پروپیل دی استارچ فسفات (E1442) که جزء نشاسته های مقاوم(RS4¹) می باشد مورد بررسی قرار گرفت. نشاسته اصلاح شده هیدروکسی پروپیل دی استارچ فسفات که به عنوان جایگزین چربی جزء مواد حجم دهنده طبیعی است در این پژوهش با جایگزینی در فرمولاسیون سس مایونز کم چرب علاوه بر بهبود بافت و ویژگیهای ارگانولپتیکی محصول عملکرد قابل توجهی در سیستم گوارشی ایفا می کند . چربی مایونز در سطوح 25 % ، 50 % و 75 % با استفاده از نشاسته اصلاح شده هیدروکسی پروپیل دی استارچ فسفات جایگزین گردید و نمونه های سس به ترتیب با اسامی (25 % FR²) ، (50 % FR) و (75 % FR) نامگذاری شدند. نمونه ی حاوی 66 % روغن نیز به عنوان شاهد (Full Fat) در نظر گرفته شد.

محاسبات انجام شده برمبنای ترکیب شیمیایی نمونه های مایونز فرموله شده نشان داد که میزان کالری و چربی تمامی نمونه های سس مایونز کم چرب به طور قابل ملاحظه ای (p-value<0.05) کمتر از نمونه ی شاهداست. با افزایش درصد جایگزینی نشاسته اصلاح شده (E1442) در فرمولاسیون مایونز کم چرب میزان رطوبت نمونه ها در مقایسه با نمونه شاهد (FF³) بیش تر بود. از نظر ارزیابی ویسکوزیته نمونه ها بیش ترین ویسکوزیته مربوط به نمونه ای است که جایگزینی 25 % صورت گرفته بود که در مقایسه با نمونه شاهد به طور قابل ملاحظه ای بالاتر بود و کمترین ویسکوزیته مربوط به نمونه ای است که جایگزینی 75 % صورت گرفته بود ولی نزدیکترین و بهترین ویسکوزیته مربوط به جایگزینی 50 % بود که در مقایسه با نمونه شاهد تفاوت معنی داری(p-value<0.05) مشاهده نشد .نتایج ارزیابی رنگ نمونه ها نشان داد که رنگ تمامی نمونه ها با جایگزینی روشن تر از نمونه شاهد بوده و در حالت کلی رنگ نمونه ها مورد پذیرش بود. در مورد ارزیابی حسی که به روش هدونیک پنج نقطه ای انجام گرفت بیش ترین مقبولیت از نظر ارزیابان %50 جایگزینی بود.در نهایت این تحقیق نشان داد که استفاده از نشاسته اصلاح شده هیدروکسی پروپیل دی استارچ فسفات (E1442) بعنوان جایگزین چربی در فرمولاسیون سس مایونز کم چرب از نظر صرفه اقتصادی و سلامت مصرف کننده عملکرد مناسبی از خود نشان می دهد.

واژه‌های کلیـدی:نشاسته اصلاح شده، ، هیدروکسی پروپیل دی استارچ فسفات (E1442)، سس مایونز کم چرب،

1) Resistant Starch

2) FR : Fat Replacer

3) FF : Full Fat

مقدمه :

تغییر الگوی زندگی به سمت زندگی ماشینی سبب افزایش بروز بیماریهای غیر واگیر دار از جمله بیماریهای قلبی ، چاقی و سرطان شده است. بطوریکه این بیماریها علل عمده مرگ و میر در کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه بویژه در سالهای فعال زندگی به شمار می روند. در اکثر کشورهای آسیایی نیز همزمان با پیشرفت های اقتصادی افزایشی سریع در بروز بیماریهای قلبی و چاقی بوجود آمده است و کشور های مدیترانه شرقی از این قاعده مستثناء نبوده و افزایش شیوع بیماریهای قلبی و عروقی را در سال های اخیر تجربه نموده اند. بطور کلی مصرف مقادیر بیش از حد چربی های گیاهی و حیوانی منجر به بروز مشکلاتی در سلامتی انسان می شود[1].

امروزه مشخص شده است که یک رژیم پر کالری با فعالیت بدنی ناکافی باعث افزایش وزن یا چاقی می گردد که میتواند عامل بروز بیماریهای مختلف از جمله دیابت ، افزایش فشار خون ، بیماریهای قلبی و حتی سرطان باشد. ارتباط آشکار رژیم غذایی و سلامتی اهمیت غذای سالم را نشان می دهد. از بین ترکیبات موجود در رژیم غذایی چربی بویژه چربیهای اشباع و کلسترول در افزایش خطر ابتلاء به چاقی ، بیماریهای قلبی ، برخی از انواع سرطانها موثر بوده و مطالعات اپیدمیولوژیک متعددی بیانگر ارتباط بین مصرف چربیهای اشباع و کلسترول خون بالا و افزایش خطر ابتلاء به بیماریهای کرونر قلبی است. اخیراً مطالعاتی در جهت تولید محصولات رژیمی کم چربی بویژه محصولات لبنی رژیمی و سس ها صورت گرفته است[2].

مایونزازسس هایامولسیونیاستکههمهجایدنیامصرففراوانیپیداکردهاست . اینسسگذشتهازطعممطلوبیکهبعنوان چاشنیدرسالادهاپدیدمیآورد،بدانعلتکهموادیمانندتخممرغوروغنونشاستهترکیباتاصلیآنراتشکیل میدهند میتواندنقشمؤثریرادرتامینموادمغذیوانرژیزالازمبرایانسانداشتهباشد . براینگهداریاینسسهافرایندحرارتی اعمالنمیشودچونباتوجهبهساختارامولسیونیکهدارندحرارتباعثشکستهشدنامولسیونآنهامیگردد . برایجلوگیری ازفساد،pH آنهاباید۴- ۴/ ۳باشد. نشاستهموجوددرفرمولاسیونسسمایونزبعنوانقوامدهندهوتثبیتکنندهمناسبعمل می کند،ازیکطرفویسکوزیتهفازپیوستهرازیادکردهوازشکستنامولسیونجلوگیریمیکندوازطرفدیگرباتشکیللایه هایبینسطحیقویاطرافقطراتروغنبعنوانتثبیتکنندهعملمیکند[3].

نگرانی های متعددی در مورد چربی رژیم غذایی به عنوان منبع اضافی کالری ، اسیدهای چرب اشباع شده و کلسترول و نیز ارتباط چربی با بروز بیماری های قلبی و عروقی و سرطان و چاقی وجود دارد. چربی بیشترین کالری (kcal/g 9) را در مقایسه با پروتئین و کربوهیدرات(kcal/g 4) فراهم می نماید. دریافت اضافی چربی از مهم ترین عوامل ابتلا به اضافه وزن و چاقی است که خود زمینه ساز بیماریهای قلبی عروقی ، افزایش فشار خون و دیابت است. این در حالی است که از هر 800 مورد مرگ که روزانه در کشور اتفاق می افتد 300 مورد مربوط به بیماری های قلبی و عروقی است. سکته های قلبی و مغزی با از بین بردن 380 هزار سال از عمر مفید مردم بیشترین لطمات را به جامعه می زند. طبق توصیه سازمان های بین المللی کل چربی ورودی باید کمتر از 30 درصد انرژی روزانه باشد، و چربی های اشباع کمتر از 10 درصد، چربی های یک اشباعی و چند اشباعی حداقل انرژی روزانه باشد.

یکی از روش های کاهش مصرف چربی استفاده از فرآورده های کم چربی است. در این رابطه می توان سس های کم چربی را برای افرادی که به دلایل پزشکی و بهداشتی خواهان کاهش کالری دریافتی از چربی می باشند، توصیه کرد. امروزه مشتریان تمایل به استفاده از فرآورده های کم کالری و کم چربی ، محصولات ترکیبی مایونز و ماست و فرآورده های فاقد تخم مرغ دارند[4].

در این راستا جهت تولید محصول کم کاری و رژیمی در قالب سس مایونز کم چرب برای مصرف تمام افراد بدون هیچ گونه محدودیت مصرف از نظر تهدید سلامت مصرف کننده ، افزایش وزن ، بیماریهای قلبی عروقی و نکته قابل توجه دیگر اینکه با استفاده از مواد حجم دهنده طبیعی در فرمولاسیون سس های کم چرب بعنوان جایگزین چربی علاوه بر حفظ تمام ویژگی های فیزیکو شیمیایی ، تمامی ویژگی های ارگانولپتیکی سس های رژیمی نیز حفظ می گردد.

از این گذشته با توجه به اینکه قیمت تمام شده محصولات و فرمولاسیون های مواد غذایی نقش بسیار تاثیر گذاری بر تداوم و روند تولید واحد های صنعتی دارد در این راستا با استفاده از نشاسته اصلاح شده جایگزین روغن در سس مایونز که به عنوان نشاسته های مقاوم عملکرد بسیار چشمگیری در بهبود عملکرد سیستم گوارش از خود نشان می دهد حائز اهمیت است. در این تحقیق از نشاسته هیدروکسی پروپیل دی استارچ فسفات (E1442) بعنوان یک جایگزین چربی در فرمولاسیون سس مایونز استفاده شده است.

نشاسته مهم‌ترین پلی‌ساکارید ذخیره‌ای در گیاهان است که نقش مهمی را در صنعت غذا بازی می‌کند، به عنوان مثال شیرین کننده های تهیه شده از نشاسته سابقه استفاده طولانی مدتی دارند. کاربرد جدیدتـر نشاسته به عنوان جانشین چربی است. درسالهای اخیر در کشورهای پیشرفته، استفاده از محصولاتی که دارای محتوای چربی کاهش یافته ای هستند، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. جانشین های چربی از لحاظ ساختمان شیمیایی به چربیها، پروتئینها و یا کربوهیدراتها شباهت دارند و به طور کلی به دو گروه جایگزینهـای چربـی و چربیهای تقلیـدی تقسیم بندی می شوند[12].

جایگزینهای چربی ماکرومولکول هایی هستند که از لحاظ فیزیکی و شیمیایی به تری گلیسریدها شباهت دارند و از نظر تئوری به صورت یک به یک (گرم به گرم) در غذاها جایگزین چربی می شوند و معمولا بعنوان جانشینهای چربی با پایه چربی شناخته می شوند. این مواد یا به روشهای آنزیمی از چربیها و روغنهای معمولی تهیه می شوند و یا به طریق شیمیایی سنتز می شوند و بسیاری از آنها در دماهای سرخ کردن و پختن پایدار می باشند.

چربیهای تقلیدی خواص فیزیکی و ارگانولپتیکی تری گلیسریدها را تقلید می کنند، اما نمی توانند به صورت گرم به گرم جایگزین چربی شوند. چربیهای تقلیدی اغلب تحت عنوان جانشینهای چربی با پایه کربوهیدرات یا پروتئین شناخته می شوند. این مواد در دماهای پختن یا سرخ کردن ناپایدارند[12].

با افزایش تقاضای مردم برای کاهش چربی در رژیم غذایی ،تولید کنندگان محصولات غذایی اقدام به تولید جانشین های جدیدی جهت جایگزینی قسمت اعظم چربی های موجود در غذاها نمودند. بسیاری از این جایگزین های چربی هم اکنون در بازار موجود بوده و در رنج وسیعی از غذاها مانندسس ها، چیپس ، دسر های منجمد و شکلات های رژیمی مورد استفاده قرار می گیرند.

هدف اصلی از تولید تمام جایگزین های چربی، کمک به کاهش کالری تولید شده توسط چربی موجود در غذا می باشد، در حالیکه بافتی که در اثر وجود چربی در غذا بوجود می آید، حفظ شود. با وجود اینکه اکثر این ترکیبات محتوی کالری کمتری نسبت به چربی ها هستند، اما در حرارتهای پخت (که چربی های طبیعی قادر به تحمل آن هستند) پایدار نمی باشند [14 , 13] .

نشاسته های مقاوم «Resistant Starch»

چرا نشاسته مقاوم ؟

علی رغم افزایش مصرف فیبرهای رژیمی سبب کاهش میزان ابتلا به چاقی ، بیماریهای قلبی عروقی ، دیابت و برخی از انواع سرطانمی گردد، اما مقدار مصرف فیبر به عنوان چالشی باقی مانده است. تنها مانعی که برای جذب زیاد فیبر وجود دارد ، احتمالاً عدم درک کافی از ماهیت فیبرها هم از لحاظ تغذیه ای و هم بعنوان شاخه ای از علم می باشد. گرچه یافته های علمی در رابطه با نشاسته مقاوم که امروزه توسط انجمن تحقیقات پزشکی و سلامت ملی مورد شناسایی قرار گرفته دلالت برآن دارد که فیبرهای رژیمی ماهیتی پویا و توسعه یافته دارند.در حقیقت انجمن تحقیقات پزشکی گزارش معتبری از مقایسه فیبرهای معمول با نشاسته مقاوم در زمینه مزایای سلامتی بخش ارائه داده است. نشاسته مقاوم می تواند به عنوان یک منبع با ارزش تغذیه ای تلقی گردد ، حتی اگر در رژیم های غذایی اثرات سلامتی بخش زیادی هم نداشته باشد[15].

نشاسته مقاوم اولین بار در سال 1982 مطرح گردید . نشاسته مقاوم توسط بخش استاندارد غذایی استرالیا – نیوزیلند به عنوان یک ماده حاوی فیبر رژیمی تعریف گردید و به سرعت در مجامع علمی به عنوان ماده ای با ارزش و سودمند برای سلامتی معرفی شد.

دکتر دیوید تاپینگ و پروفسور گرام یانگ ، از جمله مهمترین دانشمندان استرالیایی بودند که نقش اساسی در پیشرفت و شناخت اهمیت نشاسته مقاوم ، به ویژه رابطه آن با سلامت دستگاه گوارش انسانها به عهده داشتند. در مقاله مروری دکتر تاپینگ و همکار وی دکتر پیتر کلایفتن که در سال 2001 منتشر شد ، پیشنهاد گردید نشاسته مقاوم در مقایسه با پلی ساکاریدهای غیر نشاسته ای ، اگرچه نه خیلی زیاد ، اما بطور معنی دار با تاثیر بر روی اسیدهای چرب زنجیر کوتاه مانند بوتیرات ، سبب پیشگیری از سرطان کولون (روده بزرگ) می گردد.

اولین بار در سال 1994 ، تاثیر معنی دار ترکیبات رژیمی دیگر همچون نشاسته مقاوم در پیشگیری از سرطان روده بزرگ (کولون) ، نسبت به فیبرهای پلی ساکاریدی به عنوان موضوع پیشنهادی مطرح گردید.

در یک مقایسه جهانی که توسط تیم تحقیقاتی در انگلستان انجام گرفت ، مشخص گردید که رابطه قوی میان جذب نشاسته به خصوص نشاسته مقاوم نسبت به فیبرهای رژیمی دیگر همچون پلی ساکاریدهای غیر نشاسته ای و کاهش سرطان کولون وجود دارد. نشاسته مقاوم علاوه بر تاثیر روی سلامت دستگاه گوارش و مسائل مربوط به آن در میزان مصرف انرژی و سوخت و ساز بدن ، اکسیداسیون چربی ها نقش بسزایی دارد. به علاوه با پیشرفت های قابل توجه و جدید در زمینه محصولات حاصل از تخمیر نشاسته مقاوم نشان می دهدد که کمک شایانی به کاهش بیماری چاقی و اضافه وزن افراد جامعه می کند[15].

نتایج ارائه شده توسط انجمن تحقیقات پزشکی و سلامت ملی به منظور معرفی نشاسته مقاوم بعنوان بخشی از پیشنهادات آنها در رابطه با فیبر رژیمی نیازمند تقویت متخصصین تغذیه و بهداشت جهت درک بهتر و اثبات نقش نشاسته مقاوم در سلامتی و شناسایی آسان منابع غذایی برای بیماران مربوطه می باشد.

نمودار 1 – رابطه مصرف نشاسته و ابتلاء به سرطان دستگاه گوارش

تعریف نشاسته مقاوم :

بعد از یک دهه از اولین تعریف نشاسته مقاوم ، EURESTA ، تعریف فیزیولوژیکی جدیدی از نشاسته مقاوم ارائه داد که بر اساس آن تعریف " نشاسته مقاوم شامل حجمی از نشاسته است که در روده کوچک افراد سالم به هضم مقاومت دارند".

نشاسته ای که در روده کوچک به هضم مقاومت می کند توسط باکتری های روده بزرگ تخمیر می شوند و تولید محصولات مختلفی از جمله اسیدهای چرب با زنجیر کوتاه می کنند. از دیگر محصولات می توان به بوتیرات ، پروپیونات و استات نام برد که منبع انرژی برای کلون سیت ها ( سلول های داخلی کلون ) می باشند [15].

v از مزایای دیگر اسیدهای چرب زنجیر کوتاه می توان به :

1. افزایش جریان خون کلونی
2. کاهش مفید pH خون در لومن به فرآهمی مواد معدنی کمک می کند و باعث کاهش رشد باکتری های بیماری زا می گردد.
3. کمک به رشد غیر طبیعی سلول های کلون.

برای تایید EURESTA در تعریف فیزیولوژیکی نشاسته مقاوم و درک بهتر خصوصیات فیزیکی انواع نشاسته مقاومی که وجود دارند 4 نوع زیر مجموعه برای آن مشخص شده است :

1. RS1 : نشاسته ای که از نظر فیزیکی قابل جذب برای دیواره سلولی دستگاه گوارش نیست . مثل دانه ها
2. RS2 : گرانول های نشاسته طبیعی که به لحاظ ساختار گرانولی نشاسته ایشان از هضم شان محافظت می شود.
3. RS3 : نشاسته های رتروگرادسیون شده مثل سیب زمینی ، برنج و پاستای پخته و سرد شده (RS3 شامل محصولات پخته سرد شده است).
4. RS4 : نشاسته ای که از نظر شیمیایی تغییر یافته اند ( نشاسته های اصلاح شده ) و بصورت طبیعی ایجاد نمی شود بلکه با مقاومت در برابر هضم تولید می شوند.

فرم RS2 که از نشاسته ذرت با آمیلوز بالا می باشد مورد توجه خاصی قرار گرفته است چرا که مقاومت خود را در طول فرآیندهای غذایی حفظ می کند که این ویژگی باعث تسهیل مصرف روزانه از مواد غذایی شده که حاوی نشاسته مقاوم است و این امکان را به وجود می آورد که اکثر مردم از محصولات غذایی که حاوی نشاسته مقاوم بر روی سلامتی آنها تاثیرگذار است ، استفاده کنند[15].

فیبرهای رژیمی پیشنهاد شده :

منابع اصلی تغذیه ای جدید معرفی شده ، اثرات چشمگیری روی برنامه غذایی و سلامتی افراد جامعه داشته است. در بررسی جامعی که دکتر کاترین بر روی مواد غذایی درشت مغذی ها شامل فیبرهای رژیمی ، ویتامین ها ، مواد معدنی و عناصر کمیاب انجام داد نتیجه گرفت که نشاسته مقاوم اثرات مثبت قانع کننده ای روی سلامت دستگاه گوارش دارد و با گنجانیدن آن در رژیم غذایی باعث تضمین سلامتی افراد می گردد. مقدار کافی مصرف فیبر رژیمی برای سلامتی عموم مردم توسط انجمن تحقیقات پزشکی و سلامت ملی به صورت جدول روبرو ارائه شده است :

جدول 1 – مقدار مصرف توصیه شده فیبر رژیمی

فیبرهای رژیمی کاهش دهنده خطر ابتلا به بیماری های روده بزرگ :

بر اساس گزارش اعلام شده از انجمن تحقیقات پزشکی و سلامت ملی در مصرف منابع غذایی هرچه مقدار مصرفی فیبرهای رژیمی بالاتر باشد اثر بیشتری بر کاهش ابتلا به بیماری ها دارد. تاثیر فیبر رژیمی در رابطه با کاهش ابتلا به بیماری ها دارد . تاثیر فیبرهای رژیمی در رابطه با کاهش وزن ، بیماری های قلبی – عروقی ، دیابت و سرطان ها و قابلیت کاهش ابتلا به این بیماری ها در آزمایشات مختلف بارها به اثبات رسیده است . میزان مصرف فیبر های رژیمی توسط انجمن تحقیقات پزشکی و سلامت ملی برای کاهش واقعی خطر ابتلا به بیماری ها به شرح زیر می باشد.

* مردان : 83 گرم در روز * خانم ها : 28 گرم در روز

این مقدار پیشنهادی از 2 جهت قابل تامل است :

1. آموزش مردم در مورد ارزیابی مصرف بالای فیبر
2. اهمیت تغییر الگوی رژیم غذایی افراد برای رسیدن به مصرف بالای این فیبرها.

چه میزان نشاسته مقاوم مصرف کنیم ؟

میزان نشاسته مقاوم پیشنهاد شده از طرف متخصصین تغذیه از 3.4 گرم تا حداکثر 9.4 گرم در روز تخمین زده شده است که این میزان برای مردان (10.7 گرم) ، بیشتر از میزان مصرفی برای خانم ها (8.2 گرم) پیشنهاد شده است[15].

بهینه سازی فرآیند خشک کردن حلقه های پیاز با استفاده از روش ترکیبی هوای داغ و مایکروویو

 بهینه سازی فرآیند خشک کردن حلقه های پیاز با استفاده از روش ترکیبی هوای داغ و مایکروویو

چکیده

در این پژوهش خشک کردن ترکیبی با هوای داغ و مایکروویو بهینه سازی شد. بدین صورت که اثر سه دمای (70، 60 و8 0درجه) آون و پنج توان مختلف مایکروویو (800،500،300،100و100 0وات) روی خصوصیات کیفی و ظاهری پیاز مانند رنگ، جذب و مجدد آب و مورد ارزیابی قرار گرفت و بهترین دمای آون و نیز بهترین توان مایکروویو از نظر این خصوصیات ترکیب شد. تجزیه و تحلیل داده ها با استفاده از نرم‌افزارSAS و میانگین داده ها با آزمون دانکن و در سطح اطمینان 95 درصد انجام شد.در این سطح اطمینان تاثیر هیچ کدام از درجات و توانها روی جذب مجدد آب تفاوت معنی‌دار نبود ولی پارامتر رنگ در دمای 80 درجه و توان 100 وات تفاوت معنی‌داری با سایر دماها و توانها داشت. نتایج حاصل از خشک کردن نشان داد که دمای 70 درجه آون و توان100 وات مایکروویو مناسب‌ترین حالت خشک کردن ترکیبی پیاز می‌باشد. همچنین در این پژوهش این داده ها با 8 مدل تجربی متفاوت (پیج، نیوتن، هندرسون و پابیس، میدیلی کوک، دو جمله ای، ورما ، وانگ و سینگ، لگاریتمی) برازش شدند که از بین این مدل‌ها مدل پیج برای آون و همچنین مدل پیج و ورما برای مایکروویو بالاترین ضریبR² و کمترین ضریب χ² ,MBEو RMSEرا در بین مدل‌ها دارا بودند. همچنین مقادیر ثابت هر مدل نیز جداگانه به دست آمد

. کلید واژه ها: بهینه سازی، پیاز، خشک کردن ترکیبی، خشک کردن با مایکروویو، خشک کردن با هوای داغ، مدلسازی.

فهرست مطالب

عنوان صفحه

فصل اول - مقدمه

1-1. کلیات....................................................................................................................................................2

1-2. تاریخپه..................................................................................................................................................3

1-3. آمار تولید پیاز................................................................................................................... .................. 4

1-4. گیاهشناسی پیاز....................................................................................................................................4

1-5. ترکیبات شیمیایی پیاز..................................................................................................... .....................5

1-6. تئوری خشک کردن.............................................................................................................................6

1-7. اهداف و مزایای خشک کردن............................................................................... ..............................8

1-8. عوامل موثر در خشک کردن یک محصول............................................................... ..........................9

1-9. معادلات خشک کردن لایه نازک........................................................................... ...........................11

1-10. ضرورت انجام تحقیق.......................................................................................... ..........................13

1-11. اهداف و فرضیات..........................................................................................................................14

فصل دوم – بررسی منابع

2-1. بررسی تحقیقات پیشین...................................................................................................................16

فصل سوم – مواد و روش ها

3-1. زمان و مکان تحقیق................................. ....................................................... ................................21

3-2. تجهیزات مورد استفاده....................................................................................... ..............................21

3-3. رقم مورد آزمایش............................................................................................... .............................22

3-4. مقدار رطوبت اولیه................................................................................................ . .........................22

3-5. خشک کردن با هوای داغ............................................................................... ................................22

3-5-1. سینتیک خشک کردن با هوای داغ................................................................... ..........................23

3-6. خشک کردن با مایکروویو.................................................................................. ...........................23

3-6-1. سینتیک خشک کردن با مایکروویو............................................................... ............................23

3-7. خشک کردن ترکیبی.......................................................................................... ...... .....................23

3-8. اندازه گیری رطوبت بر مبنای وزن مرطوب و خشک...................................... .......... ..................24

3-9. محاسبه نسبت رطوبت.................................................................................. ...............................25

3-10. محاسبه شدت خشک شدن...................................................... ................. ................................25

3-11. نسبت آبگیری مجدد............................................................. ....................................................26

3-12. رنگ................................................................................... .......................................................26

3-13. مدلسازی خشک کردن پیاز................................................. ......................................................27

3-14. روش تجزیه و تحلیل داده ها........................................... ........................................................28

فصل چهارم - نتایج و بحث

4-1. مقدار رطوبت.................................. ..........................................................................................31

4-2. شدت خشک شدن................................. ..................................................................................35

4-3. تاثیر دما و نوع خشک شدن بر خصوصیات فیزیکوشیمیایی پیاز........... ..................................36

4-3-1. رنگ ..................................................................................................................................36

4-3-2. جذب مجدد آب........................................................................... ......... ...........................40

4-3. فرایند خشک کردن ترکیبی................................................................... ......... ........................41

4-4. مدلسازی خشک کردن پیاز........................................................................ ............................43

فصل پنجم – نتیجه گیری و پیشنهادات............................................................ ............................52

5-1. نتیجه گیری.................................................................................................... ......................52

5-2. پیشنهادات..............................................................................................................................53

فصل ششم – منابع........................................................................................................................55

فهرست اشکال

عنوان صفحه

شکل:4-1 نمودار تغییرات مقدار رطوبت در فرآیند خشک کردن پیاز با هوای داغ...................................32

شکل:4-2 نمودار تغییرات نسبت رطوبت درفرآیند خشک کردن پیاز با هوای داغ...................................33

شکل:4-3 نمودار تغییرات مقدار رطوبت (وزن مرطوب) در فرآیند خشک کردن پیاز با مایکروویو... ....34

شکل:4-4 نمودار تغییرات نسبت رطوبت در فرآیند خشک کردن پیاز با مایکروویو ..............................34

شکل:4-5 نمودار شدت خشک شدن درخشک کردن پیاز با هوای داغ............................ ......................35

شکل:4-6 نمودار شدت خشک شدن درخشک کردن پیاز با ماکروویو........................... .......................36

شکل:4-8 نمودار مقادیر مولفه های L، aو b در خشک کردن هوای داغ...................... ......................38

شکل:4-9 نمودار مقادیر مولفه های L، aو b در خشک کردن مایکروویو.................... ......................38

شکل:4-10: پیاز خشک شده با آون(70 درجه)............................................................. ......................39

شکل: 4-11. پیاز خشک شده توسط مایکروویو(100 وات)......................................... ......................39

شکل:4-12. نمودار نسبت رطوبت در خشک کردن ترکیبی........................................... ....................41

شکل:4-13. نمودار تغییرات شدت خشک شدن در مقابل نسبت رطوبت در خشک کردن ترکیبی.. .42

شکل:4-14. نمودار مقادیر مولفه های L، aو b در خشک کردن ترکیبی...........................................42

شکل4-15. مقدار رطوبت نسبی پیش‌بینی شده توسط مدل پیج در برابر مقدار رطوبت واقعی در دمای 70 درجه سانتی‌گراد...................................................................................................................................43

شکل4-16. مقدار رطوبت نسبی پیش‌بینی شده توسط مدل پیج در برابر مقدار رطوبت واقعی در توان 100 وات......................................................................................................................................................44

شکل4-17. مقدار رطوبت نسبی پیش‌بینی شده توسط مدل پیج در برابر مقدار رطوبت واقعی خشک کردن ترکیبی................................... .............................................................................................................44

فهرست جداول

عنوان صفحه

جدول: 3-1 مدل‌های منتخب جهت توصیف فرآیند خشک شدن پیاز..............................................27

جدول: 4-1 تاثیر دما و نوع خشک کن بر جذب مجدد آب..............................................................40

جدول: 4-2 نتایج آماری حاصل از مدل‌ پیج در خشک کردن ترکیبی پیاز.........................................44

جدول: 4-3 نتایج آماری حاصل از مدل‌های مختلف در خشک کردن پیاز با هوای داغ....................45

جدول4-4 نتایج آماری حاصل از مدل‌های مختلف در خشک کردن پیاز با مایکروویو.....................46

جدول: 4-5 مقادیر ثابت مدل‌ها برای دماهای مختلف در خشک کردن پیاز با هوای داغ .................48

جدول: 4-6 مقادیر ثابت مدل‌ها برای شدت های مختلف در خشک کردن پیاز با مایکروویو............49

فصل اول مقدمه

فصل اول

مقدمه

1-1. کلیات

امروزه حفظونگهداریمحصولاتغذاییباتوجهبهرشد جمعیتوکمبودموادغذاییبسیارموردتوجهقرار گرفته‌ استوروزبهروزاهمیتجلوگیریازاتلافمواد غذاییوطولانینمودنزمانماندگاریآنهابدلیلرشد صادراتوبدستآوردنبازارهایپایداربیشترنمایان می‌گردد. ازجملهراههایجلوگیریازاتلافمازاد محصولوافزایشطولعمرآن،خشککردنمواد غذایی می‌باشد.بوسیلهخشکنمودن،علاوهبراینکه زمانماندگاریمحصولطولانیمی‌گردد،همچنین محصولتولیدیفضایکمتریاشغالنمودهوبهتبعآن هزینه‌هایحملونقلوانبارداریآنبطورقابل ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد (بانداری و هووس، 1999). طبقآمارارائهشدهمیزانضایعاتفرآورده‌هایکشاورزیدر حدود30تا35درصدبرآوردشدهاستکهبخشیازآنبهدلیل کمبودصنایعتبدیلیمی‌باشد (عباسی و همکاران، 1389). تاریخچه تولید فراورده‌های خشک در ایران به دوران بسیار قدیم باز می‌گردد. با گذشت سالیان طولانی در بخش فراوری این محصولات، تغیرات عمده‌ای پدیدار نشده و هنوز هم به طور غالب در ایران از روش‌های سنتی (آفتابی) استفاده می‌گردد که این روش دارای نارسایی‌هایی است، مانند قرار گرفتن محصولات در محیطی که روی پارامترهای آن کنترلی وجود ندارد. درمقابلروشصنعتیآنبا هزینهکمتریصورتمی‌پذیرد.فرآورده‌هایتولیدیدراینروشاز لحاظبهداشتیواقتصادیمطلوبنبودهوقادربهبرآوردهکردنشاخص‌هایکیفیموردانتظارنمی‌باشد. فرآیند خشک کردن در شرایط کنترل شده (سیستم صنعتی) روند رو ‌به ‌رشدی را نشان می دهد که ریشه در انتظارات مصرف کنندگان دارد (مسکن، 2001).

1-2. تاریخچه

پیاز یکی از سبزی‌های مهم و مشهور دنیا است. این سبزی در بیشتر نقاط دنیا کشت می‌شود. پیاز گیاه بومی جنوب غربی آسیا و احتمالا مربوط به ناحیه‌ای بین فلسطین و هندوستان و یا منطقه شرق مدیترانه می‌باشد. بعضی ایران را موطن اصلی پیاز می‌دانند. کشور مصر به خاطر کاشت نوعی پیاز مشهور بوده که قدمت کشت آن در این کشور به 5000 سال قبل از میلاد مسیح می‌رسد و در اهرام مصر پیاز کشف گردیده است. در نوشته رومیان و یونانیان مطالبی در مورد پیاز به چشم می‌خورد، و نیز در کتاب مقدس مسیحیان از آن نام برده شده است. پیاز یکی از گیاهانی است که به طور مستقیم در قران به آن اشاره شده از جمله در سوره بقره آیه 61 مورد اشاره قرار گرفته و به نام (بصل)‌ از آن صحبت به میان آمده است. پیاز یکی از موادی بود که قوم بنی اسرائیل در موقع مهاجرت از مصر در بیابان‌های عربستان خواهان آن بودند (نوتیلا و همکاران، 2003؛ شات و همکاران، 1998؛ ژاکوبفسکی،2003).

1-3. آمار تولید پیاز

برطبق آمار وزارت جهاد کشاورزی ایران در زمره ده کشور عمده تولید کننده پیاز قرار دارد. ایران با 52 هزار هکتار اراضی زیر کشت، 2 درصد کل سطح زیر کشت پیاز جهان را دارا بوده و با یک میلیون و نهصد هزار تن تولید و 36 تن عملکرد متوسط در هر هکتار، 4 درصد تولید پیاز در دنیا را از آن خود ساخته است. در کشور نیز استان آذربایجان شرقی با 24 درصد تولید پیاز کشور رتبه نخست تولید را دارا می‌باشد (وزارت صنایع و معادن، 1386). پیاز با تولید سالانه 47 میلیون تن در سال رتبه سوم بالاترین میزان تولید درمیان هفت سبزیجات عمده یعنی پیاز، سیر،‌ گل‌کلم، نخود سبز، کلم، گوجه‌فرنگی و لوبیا سبز در جهان می‌باشد (کایماگ و گدیک؛ 2005).

1-4. گیاهشناسی پیاز

نام علمی پیاز آلیوم سپا¹ است و از خانواده سوسنیها² است. پیاز با وجود اینکه گیاهی دو یا چند ساله است، در سبزی‌کاری به عنوان محصول یک ساله کاشته می‌شود. جنس آلیوم سپا دارای گونه‌های زیادی است‌ که اغلب تولید غده پیاز کرده‌. گونه‌های وحشی در این جنس یافت می‌شود،‌ که به جای تولید بذر،‌ تولید پیازچه‌های کوچک در خوشه گل می‌کنند که برای تکثیر از آن استفاده می‌شود (شاس، 1998).

گل پیاز دارای سه پرچم و یک تخمدان 6 برچه‌ای می‌باشد‌. ساقه گل دهنده همانند توپ به نظر می‌رسد. پیاز دارای ساقه پهن ‌نازک،‌ مدور،‌‌ سفید رنگ و زیر‌زمینی است. درقسمت زیرین، ریشه پیاز نسبتا ضخیم، گوشتی و ساده است که از قسمت‌های تحتانی ساقه زیر‌زمینی خارج می‌شود‌. طول این ریشه‌ها نسبتا کوتاه وانتشار آن در 10 یا 20 سانتیمتر قسمت فوقانی خاک می‌باشد. و نیز از قسمت‌های فوقانی آن برگهای ضخیم‌تر‌،‌ متورم و فلس مانند‌،‌ که سفید یا قرمز رنگ بوده و کلروفیل خود را از دست داده‌اند و از مواد غذایی ذخیره شده اند، خارج می‌گردد (زرگری،1993)‌.

1-5. ترکیبات شیمیایی پیاز

برگ‌های متورم پیاز که قسمت حجیم آن را تشکیل می‌دهد‌،‌ دارای مقدار زیادی اینولین است‌. اینولین نوعی نشاسته است که بر اثر تجزیه در بدن به فروکتوز و مقدار کمی گلوکز تبدیل می‌گردد‌.

ترکیبات موجود در 100 گرم پیاز شامل87%‌ آب ،‌ 11%‌ کربوهیدرات ،‌ 2/1 %‌ پروتئین ،‌ 4/0 %‌ املاح معدنی،‌ 6/0%‌ ترکیبات فیبری و عناصری که در پیاز در حد وفور یافت می‌شود عبارت است از کلسیم ،‌ فسفر ،‌ پتاسیم ،‌ منیزیم و آهن است پیاز تازه حاوی مقدار بسیار زیادی پتاسیم (82/696-55/16357 میلی‌گرم بر کیلوگرم)، کلسیم (64/69-03/340 میلی‌گرم / کیلوگرم)، سدیم(72/37-43/1895 میلی‌گرم / کیلوگرم)، منیزیم (31/3- 77/964 میلی‌گرم / کیلوگرم) و فسفر(47/46-3،07/384 میلی‌گرم / کیلوگرم) می‌باشد (مارتینز،2007؛ لانزوتی، 2006) و نیز ترکیبات دیگری از جمله پروستاگلاندین‌ها، پکتین، آدنوزین، کوئرستین، ویتامین‌های E،C ،B₆ ،B₂ ،B₁ و بیوتین، اسیدهای چرب و اسیدهای آمینه ضروری است (نوتیلا و همکاران، 2003؛ شات و همکاران، 1998).

1. Allium cepa 2. Liliacea

مزه و طعم و تندی پیاز به رقم شرایط آب و هوایی بستگی دارد و مربوط به روغن فراری به نام آلیل پروپیل دی سولفاید است. در پیاز و سایر گونه‌های جنس آلیوم¹ بخصوص سیر، ترکیبات امینواسید قابل حلی در آب به نام آلین² وجود دارد. آلین توسط آنزیم آلیناز³ به آلیسین⁴ تبدیل می‌گردد. ترکیبات آلیسین خاصیت ضد‌باکتریایی دارند. بنابراین پیاز به عنوان یک داروی آنتی بیوتیک مصرف می‌شود همچنین در درمان سرماخوردگی و گریپ⁵ استفاده می‌کنند.

1-6. تئوریخشککردن

Allium 2. Alin 3. Allinaz 4. Allicin 5. Grip

Drying اصطلاحا به معنی خشکاندن و dehydration به معنی خشکانیدن به کار می‌رود. تفاوت این دو را می‌توان در روش آبگیری دانست به طوری که drying به خشک کردن طبیعی گفته می‌شود که گاهی اصطلاحا sun_drying هم گفته می‌شود در حالیکه dehydration به روش‌های صنعتی گفته می‌شود و توسط دستگاههای خشک کن صورت می‌گیرد. همانطور که از تعریف خشک کردن مشخص است اصول نگهداری مواد غذایی به صورت خشکبار بر اساس تبخیر آب و کم کردن رطوبت مواد غذایی جهت جلوگیری از فساد می‌باشد. خشککردنموادغذایییکیازقدیمی‌ترینروش‌هاینگهداریاست،چراکهآبدریکماده غذاییعاملاصلیواکنش‌هایشیمیاییوبیولوژیکیاست. دراثرکاهشرطوبتمادهغذایی امکانفسادمیکروبیازبینمی‌رودوازسرعتواکنش‌هایمضرنیزبهمقدارقابلتوجهیکاسته می‌شود.خشککردنضمناینکهدرمحصولاثرمحافظتیدارد،وزنوحجمآنرانیزبهمقدار چشمگیریکاهشمی‌دهد،درنتیجهازهزینه‌هایحملونقل،ذخیره‌سازیمحصولوقیمت تمام‌ شدهمحصولمی‌کاهد .خشککردنفرآیندپیچیده‌ایاستکهغالباباواکنشهایشیمیاییو بیوشیمیاییوتغییرحالتمانندکریستالیزاسیون،شیشه‌ایشدنوچروکیدگیهمراهاست)بیکر،۱۹۹۷).

درابتداعملخشککردنتنهابااستفادهازعواملطبیعیمانندآفتابوبادانجاممی‌شدامابهدلیلمشکلاتموجودمانندطولانیبودنزمانخشککردن،استفادهازدیگرانواعخشک‌کنرایجگردید. برایخشککردنموادغذاییازخشک‌کن‌هایهوایداغ،خشککن انجمادی،خشک‌کنمادونقرمزوخشک‌کنمایکروویواستفادهمی‌شود.حرارتلازمبرایخشککردنممکناستازطریقجابجایی(خشک‌کن‌هایمستقیم)، هدایتی(خشک‌کن‌هایغیرمستقیم) ویاتشعشعی (تابشی)بهمادهغذاییمنتقلشود. معمولادرخشک‌کن‌ها،ابتداحرارتتولیدوسپسبهمادهغذاییازطریقهدایت،جابجاییویاهردومنتقلمی‌گرددولیدرخشک‌کن‌هاییکهانتقالحرارتبهصورتتشعشعی )خشک‌کن مایکروویو)صورتمی‌گیرد،گرمایشنتیجهواکنشبینانرژیمایکروویوویکمادهدی‌الکتریکدرمادهغذاییاست،بنابراینسرعتگرمایشسریعترخواهدبود (کاشانی‌نژاد،۱۳۸۲(.باافزایشتقاضابرایغذاهاییکهسریعآمادهمی‌شوند،پیشرفت‌هایاخیردرزمینهتکنولوژیمایکروویوجهتآبگیریمی‌تواندمناسبباشد.ازمزایایاینروشگرمشدنسریعاولیهتاحدوددمایتبخیر،بدونحرارت‌دهیبیشازحدویاخشکشدنبیشازحدسطحخارجیمادهاست. بنابراینمحصولخشکشدهباکیفیتبهتریتولیدمی‌شود. امواجمایکروویوبخشیازطیفالکترومغناطیسبافرکانسحدود۳۰۰۰۰۰-۳۰۰مگاهرتزوطولموج 1- 001/0درهواهستندکهبینطیفدی‌الکتریکومادونقرمزقراردارندوازمادهعبورکردهوباتحریکپیوندهایبینترکیباتشیمیاییبهخصوصآب،حرارتتولیدمی‌کنند (پرکشوهمکاران،٢٠٠٤(. درصنعتغذاازاینانرژیبهمنظورگرمکردن،خشککردن،انجمادزدایی،نرمکردن، استریلیزاسیونو ... استفادهمی‌گردد.درسالهایاخیرنیزخشککردنبااستفادهازامواج مایکروویوگزینهمناسبیدرصنعتغذامحسوبمی‌شود(کوییوهمکاران،٢٠٠٤).علت سرعتبالایخشککردندرمایکروویوایجادگرادیانفشاراست(کرایشیوهمکاران،٢٠04). درفرآیندخشککردنانتقالجرموحرارتبهطورهمزمانصورتمی‌گیردوبهدنبال پیشرفتفرآیند،ساختارفیزیکیمادهدرحالخشکشدنتغییرمیکند. برایبهینهسازیفرآیند خشککردن،طراحیوکنترلیکخشک‌کن،مدلسازیفرآیندخشککردنواقعیباتوجهبه روابطریاضیضروریاست. ازاینروبرایپیش‌بینیفرآیندخشککردنمحصولاتکشاورزی، ازخشککردنلایهنازکویاخشککردنبسترعمیقمی‌تواناستفادهکرد. درخشککردنتجاری،معمولاازخشک‌کن‌هاییبابسترعمیقاستفادهمی‌شودوازآنجاکه ارزیابیوبدستآوردنپارامترهایخشککردندرخشک‌کن‌هایواقعیبسیارپیچیدهومشکل است،لذاباخشککردنلایهنازکیازپیازدرشرایطآزمایشگاهیمی‌توانمدلمناسبو شرایطبهینهرابرایخشک‌کن‌هایتجاریبدستآورد. برایبهینهسازیفرآیندخشککردن علاوهبربررسیتاثیردمابرزمانوشدتخشککردنپیاز،بررسیتاثیردمایخشککردنبر ویژگی‌هایکیفیمحصولنیزبایدموردتوجهقرارگیردتاشرایطبهینهبرایخشککردنپیاز تعیینشود. خشککردنلایهنازکبهفرآیندیاشاره می‌کندکهدرآنتمامیمادهغذاییبهطورکاملدر معرضهواییباشرایطثابت(درجهحرارتورطوبتثابت)قرارگرفتهوخشکمی‌شود. به طورکلیخشککردنموادغذاییتاضخامت۲۰سانتیمتررابهعنوانخشککردنلایهنازک درنظرمی‌گیرند.تمامیخشک‌کن‌هایمداوموغیرمداومصنعتیبراساسنتایجبهدست آمدهاز خشککردنلایهنازکطراحیمی‌شوند) بالا،۱۹۹۷،چاکراورتی،۱۹۹.(

1-7. اهداف و مزایای خشک کردن

الف. چون aw¹ کاهش می‌یابد، پس قابلیت نگهداری محصول افزایش می‌یابد. بدین صورت که هم فعالیت و رشد میکروارگانیسم‌ها و هم فعالیت آنزیم‌‌‌‌‌‌ها کاهش می‌یابد و یا بعضا متوقف می‌شود.

ب. در اثر خشک کردن حجم و وزن ماده غذایی کاهش می‌یابد. کاهش حجم و وزن باعث می‌شود که در هزینه‌های حمل و نقل صرفه‌جویی شده و علاوه بر این هزینه‌ نگهداری محصول نیز کاهش می‌یابد.

ج. در اثر خشک کردن محصولاتی بدست می‌آید که آماده مصرف هستند مثل چای، قهوه فوری و پودر آبمیوه که با افزودن مقداری آب به آن‌ها آماده مصرف می‌شوند.

1-8. عوامل موثر در خشک کردن یک محصول

1-8-1. شرایط محیطی

1-8-1-1. دما: هر چه اختلاف درجه حرارت بین ماده غذایی و عامل گرما دهنده بیشتر باشد، سرعت تبخیر بیشتر خواهد بود. البته در مراحل اولیه خشک کردن که دمای ماده غذایی از دمای هوای اطراف آن بسیار کمتر بوده و غلظت محصول نیز کمتر است، سرعت تبخیر بیشتر می‌باشد، ولی چون به تدریج دمای محصول زیادتر می‌شود، سرعت خشک کردن هم کمتر می‌شود. هر چه دمای هوا بالاتر باشد، قدرت جذب رطوبت بیشتر خواهد بود، به همین علت است که در خشک کردن تا حدامکان از هوای داغ استفاده می‌شود البته کنترل دمای هوا جهت جلوگیری از صدمه حرارتی به ماده غذایی از عوامل مهم می‌باشد.

1-8-1-2. سرعت جریان هوا: به این معنا است که رطوبتی که از ماده غذایی در اثر حرارت تبخیر می‌شود، هر چه با سرعت بیشتری از ماده غذایی دور شود، کار تبخیر بعدی با سرعت بیشتری صورت گرفته و به عبارتی از اشباع شدن هوا از رطوبت جلوگیری می‌کند.

1-8-1-3. خشکی هوا: بدیهی است هر چه رطوبت اطراف محصول بیشتر باشد تبخیر دیرتر صورت می‌گیرد و هر چه رطوبت هوای مورد استفاده در خشک‌کن کمتر باشد، ظرفیت جذب آب آن بالاتر است.

1-8-1-4. فشار هوا: هر چه فشار هوای اطراف جسم مرطوب کمتر باشد، در صورت ثابت بودن دما، سرعت تبخیر زیادتر خواهد شد. این امر بیانگر آن است که در شرایط خلا می‌توان دمای تبخیر را کاهش داده و در نتیجه سرعت تبخیر را افزایش داد.

1-8-2. خصوصیات خود جسم

1-8-2-1. سطح آزاد محصول و اندازه ذرات محصول: عموما هر چه قطعات محصول دارای اندازه ذرات کوچکتری باشند، زمان خشک کردن کوتاهتر وسرعت خشک کردن بیشتر می‌شود. هر چه ذرات کوچکتر باشد، سطح تماس آزاد محصول با عامل حرارتی بیشتر بوده و سرعت خشک کردن افزایش می یابد.

1-8-2-2. غلظت مواد محصول: هر چه غلظت مواد محلول بیشتر باشد نقطه جوش آب بالاتر رفته و عمل خشک کردن کندتر می‌شود.

1-8-2-3. اتصالات آب: هر چه فشار بخار آب ماده غذایی از فشار بخار آب موجود در اتمسفر بیشتر باشد، شدت تبخیر سطحی آن بیشتر می‌شود. با کاهش آب آزاد فشار بخار افزایش یافته و از شدت تبخیر کاسته می‌شود. علت این امر آن است که مقداری از آب با اتصالات شیمیایی به مواد تشکیل دهنده ماده غذایی متصل می‌باشد. به طوری که هر قدر آب آزاد بیشتر باشد، خشک کردن با سرعت و شدت بیشتری انجام می‌شود.

1-8-2-4. ساختمان سلولی و وضعیت مواد تشکیل دهنده: هنگامی که سلول ماده غذایی می‌میرد، دیواره نسبت به خروج رطوبت مقاومت نکرده لذا عمل تبخیر آسان تر صورت می‌گیرد. در مورد وضعیت مواد تشکیل دهنده نیز هر چه مولکول‌ها یکسان‌تر باشند، راحت‌تر رطوبت را از دست می‌دهند. در حالی که محصولاتی مانند گوشت که عمده مواد چربی و ماهیچه بوده و به صورت لایه لایه روی هم قرار دارنداز تبخیر جلوگیری می کنند پس مقدار رطوبت در قسمت های مختلف آن به دلیل متفاوت بودن مقدار چربی با هم متفاوت خواهند بود.

معادلاتخشککردنلایهنازک

پیش‌بینیشدتخشککردن) بهویژهدرمحصولاتمتخلخلجاذبرطوبت)درمرحلهسرعت نزولیپیچیده‌ترازمرحلهسرعتثابتاستچوندراینمرحلهعلاوهبرمکانیسم‌هایانتقال خارجی (انتقالجرموحرارتبهروشجابجایی)،مکانیسم‌هایانتقالدردرونمحصول(انتقال جرمبهروشنفوذوانتقالحرارتبهروشهدایت)نیزبایدموردتوجهقرارگیرند. ازاینرو تئوری‌هاومعادلاتمختلفیبرایپیش‌بینیرفتارخشککردندرمرحلهسرعتنزولیعرضه شدهاستکهبهسهدستهروابطتئوری،نیمهتئوریوتجربیتقسیممی‌شوند. روابطتئوریاز معادلهنفوذیامعادلاتانتقالحرارتوجرمناشیمی شوند. روابطنیمهتئوریازتخمین،تقریب ویااصلاحمعادلاتتئوریحاصلمی‌شوندومعادلاتتجربیازارتباطمستقیمبینتغییرات مقداررطوبتمادهغذاییوزمانخشککردنبهدستمی‌آیند(بالا،١٩٩٧؛بروکروبیکر، ١٩٩٢، چاکراورتی،1995). معادلاتنیمهتئوریخشککردنازسادهکردنسریعمومیمعادلهفیکیااصلاحمعادلات سادهشدهبهدستمی‌آیندامااینمعادلاتفقطدرمحدودهدرجهحرارت،رطوبتنسبی، سرعتجریانهواومقداررطوبتیکهگزارششده‌اند،معتبرمی‌باشند.معادلاتنیمهتئوری نسبتبهمعادلاتتئوریساده‌ترهستندومحاسبهآن‌هازمانکمترینیازدارد. علاوهبرایندر اینمعادلاتنیازیبهدرنظرگرفتنبعضیفرضیاتمعادلاتتئوریمثلشکلهندسی،نفوذو هدایتجرمنیست. دربینمعادلاتنیمهتئوری،مدلهندرسون-پابیس¹،مدلنماییدو جمله‌ای²،مدللوئیس³،مدلپیج⁴ کاربردگسترده‌ایدارند(بالا،١٩٩٧؛بروکر وبیکر،١٩٩٢؛چاکراورتی،١٩٩٥).

معادلاتتجربیخشککردن: همانگونهکهاشارهشد،اینمعادلاتازارتباطبینتغییرات مقداررطوبتوزمانخشککردنمشتقمی‌شوند. دراینمعادلاتاصولفرایندخشککردن نادیدهگرفتهشدهوپارامترهایآن‌هامفهومفیزیکیندارند. ازاینروقادرنیستندمفهومدقیقیاز عواملمهممؤثردرفرآیندخشککردنراارائهکنند.اگرچهممکناستمنحنیخشککردنرا برایشرایطآزمایشگاهیبهخوبیتوصیفنمایند) کریمروهمکاران،٢٠٠١؛میرساوبروکر، ١٩٨٠). جهتبسط‌ دادن معادلاتخشککردنلایهنازک، محققینلایهنازکیازمادهغذاییراتحت شرایطکنترلشده‌ایازدرجهحرارت،رطوبتنسبیوسرعتجریانهواقراردادهوتغییرات وزننمونهرادرفواصلمعینیثبتمی‌کنند.سپسبابرازشنتایجآزمایشگاهیبهمدلمربوطهبا استفادهازتکنیکرگرسیونخطییاغیرخطی¹،پارامترهایثابتخشککردن² رابهدست می‌آورند.درنهایتبرایبهدستآوردنمعادلهعمومی³،رابطهریاضیبینپارامترهایثابت خشککردنراتعیینمی‌کنند.‌ مدل‌هایتئوریوتجربیمتعددیبرایبسیاریازموادغذاییومحصولاتکشاورزیارائه شدهاست،همچنینخشککردنپیازنیزتوسطتعدادیازمحققینموردبررسیقرارگرفته ولیدرموردخشککردنپیازهیچ‌کدامازارقامایرانیمدلیگزارشنشدهاستلذا دراینتحقیقبهبررسیمدلسازیخشککردنپیازتوسطمدل‌هایمتعددمی‌پردازیم.

1- Henderson-Pabis 2- Two-term exponential 3- Lewis 4- Page

{ 7

ضرورت انجام تحقیق

در اکثر کشورهای جهان پیاز به عنوان ماده غذایی مهم در سبد محصولات غذایی خانوارها قرار دارد. پیاز یکی از این محصولات است که با توجه به مصرف بالای آن و نیز میزان بالای ضایعات کشاورزی به دلیل فساد‌پذیری احتیاج به روش‌های نگهداری آن روز به روز بیشتر احساس می‌شود. در بین روش‌های نگهداری مواد غذایی، خشک کردن یکی از پرکاربردترین آنها می‌باشد که قدمت طولانی دارد. به همین دلیل تحقیقات زیادی درباره خشک کردن این محصول انجام شده. پارامترهای کیفی محصول خشک شده در همه روشهای خشک کردن از اهمیت زیادی برخوردار بوده و به آن توجه می‌شود.انجام این تحقیق با توجه به اینکه هیچ مطالعه‌ای بر فرآیندهای مختلف خشک کردن در ایران انجام نشده امری ضروری می‌.باشد.

1-4- اهداف و فرضیات

1-4-1- اهداف

1. بهینه کردن شرایط خشک کردن پیاز.
2. بررسی سینیتیک خشک کردن پیاز.
3. بدست آوردن مدل ریاضی برای خشک کردن پیاز.
4. بررسی اثر نوع خشک کن بر کیفیت فیزیکوشیمیایی پیاز.
5. بدست آوردن بهترین مدل توصیف کننده خشک کردن پیاز.

1-4-2- فرضیات

1. دماهای مختلف خشک کردن بر خصوصیات کیفی و ظاهری پیاز تاثیر گذار است.
2. نوع خشک‌کن مورد استفاده بر خصوصیات کیفی و ظاهری پیازموثر است.
3. خشک کردن ترکیبی با هوای داغ و مایکروویو باعث بهبود خصوصیات کیفی و ظاهری پیازمی‌شود.
4. با بدست آوردن مدل ریاضی خشک کردن لایه نازک می توان فرایند خشک کردن پیاز را بهینه کرد.

بهینه سازی فرآیند خشک کردن جعفری و نعناع با استفاده از روش ترکیبی هوای داغ و مایکروویو (2)

عنوان

بهینه سازی فرآیند خشک کردن جعفری و نعناع با استفاده از روش ترکیبی هوای داغ و مایکروویو

فهرست مطالب

عنوان صفحه

فصل اول – مقدمه

1-1.کلیات..........................................................................................................................................................2

1-2. معایب خشک کن‌های معمول امروزی......................................................................................................3

1-3. خشک کردن با مایکروویو.........................................................................................................................4

1-4. روش‌های ترکیبی خشک کردن..................................................................................................................5

1-5. ضرورت انجام تحقیق................................................................................................................................6

1-6. اهداف و فرضیات......................................................................................................................................7

1-6-1. اهداف...................................................................................................................................................7

1-6-2. فرضیات................................................................................................................................................7

فصل دوم – بررسی منابع

2-1. جعفری.....................................................................................................................................................9

2-2. نعناع.......................................................................................................................................................10

2-3. گیاه شناسی جعفری و نعناع....................................................................................................................10

2-3-1. گیاه شناسی جعفری...........................................................................................................................10

2-3-2. گیاه شناسی نعناع................................................................................................................................11

2-4. خواص دارویی و تغذیه ای جعفری و نعناع...........................................................................................11

2-4-1. خواص دارویی و تغذیه ای جعفری...................................................................................................12

2-4-2. خواص دارویی و تغذیه‌ای نعناع........................................................................................................12

2-5. بررسی تحقیقات پیشین در زمینه خشک کردن......................................................................................13

2-5-1. بررسی مطالعات پیشین در زمینه خشک کردن با هوای داغ...............................................................13

2-5-2. بررسی مطالعات پیشین در زمینه خشک کردن با مایکروویو............................................................. 15

2-5-3. بررسی مطالعات پیشین در زمینه خشک کردن ترکیبی هوای داغ و مایکروویو..................................17

فصل سوم – مواد و روش‌ها

3-.1 رقم مورد آزمایش....................................................................................................................................20

3-2. اندازه گیری رطوبت................................................................................................................................20

3-3. خشک کردن با هوای داغ (آون) ............................................................................................................21

3-3-1. سینتیک خشک کردن با هوای داغ......................................................................................................21

3-4. خشک کردن با مایکروویو.......................................................................................................................22

3-4-1. سینتیک خشک کردن با مایکروویو....................................................................................................22

3-5. محاسبه نسبت رطوبت............................................................................................................................22

3-6. محاسبه شدت خشک شدن.....................................................................................................................23

3-7. خصوصیات کیفی....................................................................................................................................25

3-7-1. رنگ...................................................................................................................................................25

3-7-2. نسبت جذب آب مجدد (RR) .........................................................................................................25

3-7-3. ویتامین ث..........................................................................................................................................26

3-8. خشک کردن ترکیبی................................................................................................................................26

3-9. مدل سازی ریاضی فرآیند خشک کردن هوای داغ و مایکروویو............................................................27

3-10. روش تجزیه و تحلیل داده ها...............................................................................................................28

فصل چهارم - نتایج و بحث

4-1. مقدار رطوبت..........................................................................................................................................31

4-2. نسبت رطوبت.........................................................................................................................................35

4-3. شدت خشک شدن.................................................................................................................................37

4-4. آزمون‌های کنترل کیفیت..........................................................................................................................39

4-4-1. اندازه‌گیری رنگ.................................................................................................................................39

4-4-2. اندازه گیری جذب مجدد آب.............................................................................................................42

4-4-3. ویتامین ث..........................................................................................................................................43

4-5. فرآیند خشک کردن ترکیبی....................................................................................................................44

4-6. مدل‌ سازی فرآیند خشک کردن جعفری و نعناع با هوای داغ و مایکروویو............................................49

فصل پنجم – نتیجه گیری و پیشنهادات

5-2. نتیجه گیری.............................................................................................................................................60

5-3. پیشنهادات...............................................................................................................................................62

فصل ششم – منابع

منابع.................................................................................................................................................................64

فهرست اشکال

عنوان صفحه

شکل: 4-1 نمودار تغییرات مقدار رطوبت (وزن مرطوب) در فرآیند خشک کردن جعفری با هوای داغ.........33

شکل: 4-2 نمودار تغییرات مقدار رطوبت (وزن مرطوب) در فرآیند خشک کردن نعناع با هوای داغ.............33

شکل: 4-3 نمودار تغییرات مقدار رطوبت (وزن مرطوب) در فرآیند خشک کردن جعفری با مایکروویو.......34

شکل: 4-4 نمودار تغییرات مقدار رطوبت (وزن مرطوب) در فرآیند خشک کردن نعناع با مایکروویو...........34

شکل: 4-5 نمودار نسبت رطوبت در فرآیند خشک کردن جعفری با هوای داغ..............................................35

شکل: 4-6 نمودار نسبت رطوبت در فرآیند خشک کردن نعناع با هوای داغ..................................................35

شکل: 4-7 نمودار نسبت رطوبت در فرآیند خشک کردن جعفری با مایکروویو............................................36

شکل: 4-8 نمودار نسبت رطوبت در فرآیند خشک کردن نعناع با مایکروویو.................................................36

شکل: 4-9 نمودار شدت خشک شدن در فرآیند خشک کردن جعفری با هوای داغ.......................................37

شکل: 4-10 نمودار شدت خشک شدن در فرآیند خشک کردن نعناع با هوای داغ........................................38

شکل: 4-11 نمودار شدت خشک شدن در فرآیند خشک کردن جعفری با مایکروویو...................................38

شکل: 4-12 نمودار شدت خشک شدن در فرآیند خشک کردن نعناع با مایکروویو.......................................38

شکل: 4-13 اثر دما و توان خشک کن بر ΔΕ جعفری خشک شده...............................................................41

شکل: 4-14 اثر دما و توان خشک کن بر ΔΕ نعناع خشک شده...................................................................41

شکل: 4-15 نمودار مقدار رطوبت در فرآیند خشک کردن جعفری با روش ترکیبی.......................................44

شکل: 4-16 نمودار مقدار رطوبت در فرآیند خشک کردن نعناع با روش ترکیبی...........................................45

شکل: 4-17 نمونه جعفری شاهد و خشک شده در 60 درجه سانتی‌گراد.....................................................48

شکل: 4-18 نمونه نعناع شاهد و خشک شده در 60 درجه سانتی‌گراد..........................................................48

شکل: 4-19 نمودار نسبت رطوبت واقعی و محاسبه شده با مدل پیج در جعفری خشک شده.......................50

شکل: 4-20 نمودار نسبت رطوبت واقعی و محاسبه شده با مدل پیج در نعناع خشک شده...........................50

شکل: 4-21 نمودار نسبت رطوبت واقعی در روش ترکیبی و محاسبه شده با مدل پیج..................................50

فهرست جداول

عنوان صفحه

جدول: 3-1 مدل‌های منتخب جهت توصیف فرآیند خشک کردن جعفری و نعناع..............................................28

جدول: 4-1 مقادیر پارامتر‌های رنگی L، a، b در خشک کردن با هوای داغ و مایکروویو .................................40

جدول: 4-2 نسبت جذب مجدد آب در نمونه‌های خشک شده با هوای داغ و مایکروویو...................................42

جدول: 4-3 مقادیر ویتامین ثدر نمونه‌های خشک شده با هوای داغ و مایکروویو............................................43

جدول: 4-4 مقادیر آزمایشات کیفی در روش خشک کردن ترکیبی .....................................................................46

جدول: 4-5 نتایج آماری مدل‌های مختلف در خشک کردن جعفری با هوای داغ...............................................51

جدول 5-6 نتایج آماری مدل‌های مختلف در خشک کردن نعناع با هوای داغ....................................................52

جدول: 4-7 نتایج آماری مدل‌های مختلف در خشک کردن جعفری با مایکروویو..............................................53

جدول: 4-8 نتایج آماری مدل‌های مختلف در خشک کردن نعناعبا مایکروویو...................................................54

جدول: 4-9 مقادیر ثابت مدل‌ها در خشک کردن جعفری با هوای داغ.................................................................55

جدول: 4-10 مقادیر ثابت مدل‌ها در خشک کردن نعناع با هوای داغ..................................................................56

جدول:4-11 مقادیر ثابت مدل‌ها در خشک کردن جعفری با مایکروویو..............................................................57

جدول: 4-12 مقادیر ثابت مدل‌ها در خشک کردن نعناع با مایکروویو.................................................................58

چکیده

در این پژوهش خشک کردن جعفری و نعناع با استفاده از سه روش خشک کردن با هوای داغ (50، 60 و 70 درجه سانتی‌گراد)، مایکروویو (90، 180، 360، 600 و 900 وات) و روش ترکیبی هوای داغ-مایکروویو (60 درجه سانتی‌گراد و 360 وات) انجام شد. انتخاب سطوح بهینه برای خشک کردن در روش ترکیبی، با بررسی آزمایشات کیفی نمونه‌های خشک شده صورت گرفت. داده‌های حاصل از خشک کردن جعفری و نعناع با روش هوای داغ و مایکروویو با 8 مدل پیج، نیوتن، هندرسون و پابیس، لگاریتمی، میدیلی،دو جمله‌ای نمایی، ورما و همکاران و وانگ و سینگ برازش شدند. نتایج نشان داد مدل پیج و دو‌جمله‌ای نمایی بهترین توصیف برای رفتار خشک کردن جعفری و نعناع را دارا می‌باشند. همچنین بررسی فرآیند خشک کردن ترکیبی و آزمایشات کیفی محصول نهایی حاصل از آن نشان داد استفاده از انرژی مایکروویو به عنوان فرآیند خشک کردن نهایی می‌تواند جنبه‌های مهم و مطلوب مختلفی را به همراه داشته باشد و این روش می‌تواند تا مقدار قابل توجهی باعث بهبود پارامترهای کیفی مثل رنگ، جذب مجدد آب و از جمله مقدار ویتامین ث و همینطور کاهش زمان خشک شدن جعفری و نعناع شود. طولانی‌ترین زمان فرایند خشک شدن جعفری و نعناع در خشک کردن با هوای داغ و در دمای 50 درجه سانتی‌گراد بود که 420 دقیقه برای هر دو محصول به طول انجامید. این زمان در فرایند خشک کردن ترکیبی به ترتیب باعث کاهش 43/66% و 58/68% در زمان خشک شدن جعفری و نعناع نسبت به خشک کردن با هوای داغ 50 درجه سانتی‌گراد گردید.

کلید واژه ها: بهینه سازی، جعفری، خشک کردن ترکیبی، خشک کردن با مایکروویو، خشک کردن با هوای داغ، مدل سازی، نعناع.

فصل اول مقدمه

فصل اول

مقدمه

1-1. کلیات

خشک کردن میوه‌ها و سبزیجات یکی از قدیمی‌ترین و در عین حال گسترده‌ترین روش‌های شناخته شده جهت نگهداری غذا و از مهم‌ترین فرآیندها برای حفظ کیفیت مواد غذایی است. هدف عمده در خشک کردن محصولات کشاورزی، کاهش رطوبت تا حدی است که در طولانی مدت قابل نگهداری باشند که با کاهش فعالیت‌های میکروبیو آنزیمی وتقلیل سرعت فعل و انفعالات شیمیایی، زمان ماندگاری محصول را افزایش و با کاهش قابل توجه در وزن و حجم آنها، هزینه‌های بسته بندی، ذخیره سازی و حمل و نقل آن را سهولت می‌بخشد (آکپینار و همکاران، 2006).

تاریخچه تولید فراورده‌های خشک در ایران به دوران بسیار قدیم باز می‌گردد. با گذشت سالیان طولانی در بخش فرآوری این محصولات، تغیرات عمده‌ای پدیدار نشده و هنوز هم به طور غالب در ایران از روش‌های سنتی (آفتابی) استفاده می‌گردد که این روش‌ها دارای نارسایی‌هایی است مانند قرار گرفتن محصولات در محیطی که روی پارامترهای آن کنترلی وجود ندارد. فرآیند خشک کردن در شرایط کنترل شده (سیستم صنعتی) روند رو به رشدی را نشان می‌دهد که ریشه در انتظارات مصرف کنندگان دارد. در این روش فرآیند خشک کردن محصولات در فضایی با شرایط کنترل شده و بدون وابستگی به شرایط جوی انجام می‌پذیرد. پارامترهای مؤثر بر شاخص‌های کیفی محصول (مانند درجه حرارت، سرعت جابه جایی هوا و رطوبت نسبی) تحت کنترل، فرآیند را پشت سرمی‌گذارد. در بازار عرضه و فروش فرآورده‌های خشک در سطح جهانی، هنگامی کشور ما می‌تواند حضور داشته باشد و با دیگر کشورهای تولید کننده به رقابت بپردازد که قادر باشد با به کارگیری روش‌های نوین و طبق استاندارد‌های قابل قبول محصولات خود را تولید و عرضه نماید (زیرجانی و توکلی پور، 1389).

انجام صحیح عملیات خشک کردن به علت امکان بروز تغییرات نامطلوب در ماده غذایی اهمیت زیادی دارد. برای کاهش آب مواد غذایی زمان طولانی و دمایی نسبتا بالا مورد نیاز است که همین زمان طولانی موجب بروز برخی تغییرات نامطلوب می‌شود که از جمله می توان به تغییرات رنگ، طعم، عطر، کاهش مواد مغذی، افزایش وزن مخصوص (به علت چروکیدگی شدید) و کاهش ظرفیت آبگیری مجدد محصول خشک شده اشاره کرد (امام جمعه و عسکری، 1383).

1-2. معایب خشک کن‌های معمول امروزی

در خشک کن‌های معمول صنعتی با هوای گرم به خاطر اینکه هدایت حرارتی پایین است و انتقال حرارت به قسمت‌های داخلی ماده غذایی محدود می‌باشد، راندمان انرژی پایین می‌آید و مدت زمان طولانی‌تری برای خشک کردن لازم است. با توجه به این موارد، امروزه روش‌های دیگری برای خشک کردن مواد غذایی مورد توجه قرار گرفته‌اند، یکی از آنها مانند خشک کردن با مایکروویو است (زیرجانی و توکلی پور، 1389).

1-3. خشک کردن با مایکروویو

یکی از روش‌هایی که طی دهه اخیر توجه زیادی به آن مبذول شده، خشک کردن با استفاده از اشعه مایکروویو است. پرتوهای مایکروویوازدسته پرتوهای الکترومغناطیسی باطول موج بلند و فرکانس (٢٤٥٠ مگاهرتز) می‌باشند. در هنگام عبور این امواج از بافت ماده غذایی، مولکول‌های قطبی نظیر آب و نمک‌ها به ارتعاش در‌آمده و همین ارتعاش موجب تبدیل انرژی مایکروویو به حرارت می‌شود. قابل توجه اینکه بر خلاف روش‌های دیگر خشک کردن که در آنها گرما باید از سطح به عمق نفوذ کند، در این روش گرما در خود ماده غذایی به وجود می‌آید. مثال‌های متعددی از کاربردهای خشک کردن مایکروویو وجود دارد که مایکروویو مزیت‌های قابل توجهی را فراهم کرده است. کاربرد مایکروویو در خشک کردن گستره وسیعی از صنایع از جمله صنایع غذایی را دربر می‌گیرد. در هر مورد، سیستم‌های خشک کردن مایکروویو، زمان خشک کردن را به طور قابل توجهی کاهش داده‌اند بدون اینکه اثر منفی بر کیفیت محصول بگذارند. در خشک کردن با مایکروویو، گرما، حاصل از تبدیل انرژی مایکروویو به انرژی حرارتی در درون مواد مرطوب است و دمای مطلوب را برای خشک کردن سریع مواد فراهم می‌کند. گرمایش حجمی ناشی از نفوذ مایکروویو و کاهش هزینه های فرآیند، مایکروویو را به منبع جذاب انرژی حرارتی تبدیل کرده است. زمان‌های کوتاهتر فرآوری، به میزان قابل توجهی هزینه‌های تولید برخی از محصولات را کاهش می‌دهد (ده بوره و اسمعیلی، 1389). همچنین به خاطر تمرکز انرژی، سیستم مایکروویو فقط 20 تا 35 درصد نسبت به سایر روش های خشک کردن نیاز به فضا دارد و چون نتایج تحقیقات نشان داده که کاربرد نادرست مایکروویو باعث تولید محصولات با کیفیت بد شده پیشنهاد شده که انرژی مایکروویو باید در مرحله محتوای رطوبتی پایین، در انتهای عمل خشک کردن استفاده شود (آلیباس، 2007). در این روش گرما در خود بافت ماده غذایی تولید شده و از آسیب دیدن و سوختن قسمتهای سطحی ماده غذایی جلوگیری می شود. با توجه به هزینه‌های بالای خشک کردن با استفاده از انرژی مایکروویو و همچنین برخی دیگر از معایب آن ترکیب خشک کن هوای داغ و مایکروویو بسیار مورد توجه قرار گرفته است. هدف از ترکیب روش‌ها در تمامی موارد، استفاده از مزایای هرکدام از روش‌های مذکور بوده است. در این رابطه استفاده از انرژی مایکروویو بسته به چگونگی و زمان استفاده از آن می‌تواند نتایجی متفاوت و بعضا متضاد داشته باشد. اثرات این انرژی بر رنگ محصول و نیز میزان تخلخل آن از این قبیل موارد هستند (امام جمعه و عسکری، 1383).

1-4. روش‌های ترکیبی خشک کردن

گرایش‌های جدید در توسعه و بهبود فرآیندها و محصولات غذایی در زمینه خشک کردن، منجر به ایجاد روش‌های ترکیبی از فناوری‌های متعارف و غیر متعارف مختلف خشک کردن شده است. یکی از اهداف تمامی این فرآیندها به حداقل رساندن زمان عمل خشک کردن است به طوری که تغییر در مقدار رطوبت، همراه با عدم آسیب رسیدن به محصول نهایی و فرآیندی کارآمد و مقرون به صرفه نیز باشد. سبزیجات و گیاهان دارویی و معطر حاوی سطح بالایی از رطوبت و محیطی مناسب برای نفوذ میکرو‌ارگانیسم‌ها هستند. بنابراین، خشک کردن فوری‌ترین عملیات بعد از برداشت، برای جلوگیری از زیان‌های وارده است (ازکان و همکاران، 2007).

1-5. ضرورت انجام تحقیق

سبزیجات نیز همانند اغلب محصولات کشاورزی فساد پذیر است و میزان ضایعات آن‌ها نیز زیاد است. بنابراین بایستی یا سریعا مصرف شوند و یا اینکه برای مصارف بعدی تحت شرایط کنترل شده و نگه‌داری گردند. جعفری و نعناع نیز به دلیل دارا بودن ترکیبات مهم و مفید فراوان از جمله سبزی‌های شاخص و پرکاربرد به حساب می آیند. خشک کردن یکی از روش‌های مطلوب نگه‌داری است. در کشورهای در حال توسعه، یکی از اهداف خشک کردن سبزیجات از جمله جعفری و نعناع، کاهش ضایعات پس از برداشت است. در حالی که در کشورهای توسعه یافته، این محصول به عنوان یک نیاز غذایی روزانه، مورد توجه است. در سال‌های اخیر جعفری و نعنای خشک شده از حاشیه سبد غذایی به بخش اصلی تولید و عمومی صنعت غذا راه یافته است. همچنین اخیرا استفاده از روش‌های ترکیبی خشک کردن نیز جهت بهینه‌ سازی کیفیت محصول نهایی به همراه کاهش زمان فرآیند، اهمیت بیشتری یافته است. انجام این تحقیق با توجه به اینکه تا کنون هیچ مطالعه‌ای بر فرایندهای مختلف خشک کردن جعفری و نعناع در ایران انجام نشده است امری ضروری به نظر می‌رسد.

1-6. اهداف و فرضیات

1-6-1. اهداف

1- بهینه کردن شرایط خشک کردن جعفری و نعناع با استفاده از هوای داغ و مایکروویو.

2- بررسی اثر روش خشک کردن بر کیفیت جعفری و نعناع خشک شده.

3- بررسی سینتیک خشک کردن جعفری و نعناع.

4- انتخاب بهترین مدل توصیف کننده فرآیند خشک کردن جعفری و نعناع.

1-6-2. فرضیات

1- دماهای مختلف خشک کردن بر خصوصیات کیفی و ظاهری جعفری و نعناع تاثیر گذار است.

2- نوع خشک کن مورد استفاده بر خصوصیات کیفی و ظاهری جعفری و نعناع تاثیر گذار است.

3- خشک کردن ترکیبی با هوای داغ و مایکروویو باعث بهبود خصوصیات کیفی و ظاهری جعفری و نعناع می‌شود.