همدمایی در خشک کن میوه چه تاثیری در فرایند خشک شدن مواد غذایی دارد؟ ✅ هیمورا

آب پیوسته  و همدمایی در خشک کن میوه

آزمایش های تجربی بسیار نشان میدهد که برخی مولکول های آب، ویژگی های سینتیکی و ترمودینامیکی متفاوتی با آب معمولی دارد. برای نمونه، آنها فشار بخار پائین تر، تحرک کمتر و نقطه انجماد پائین تری از آب معمولی دارد، به چنین آبی آب پیوسته گفته میشود.

میزان آب پیوسته برای یک نوع ماده غذایی، دارای بنیان های گوناگون، متفاوت است. شناسایی آب پیوسته را میتوان با اندازه گیری درصد آب یخ نزده انجام داد. همانطور که از همدمایی در خشک کن جذب مواد غذایی مشاهده میشود در فعالیت آبی در دامنه 0.9-0.8، مقدار رطوبت تعادلی با آب غیر قابل انجماد مواد غذایی برابر است. بنابراین آب غیر قابل انجماد، پیوند نیرومندی با مواد غذایی ندارد و برای انجام واکنشهای شیمیایی و رشد میکروبی در دسترس است.

👇 برای خرید دستگاه های لبنیاتی با گروه هیمورا تماس بگیرید. 👇

روش های تعیین منحنی جذب و دفع رطوبت همدمایی در خشک کن

برای شناسایی همدماهای جذب آب، روش های بسیاری وجود دارد، می توان این روش ها را به ۳ دسته تقسیم بندی کرد:

1.روش های وزن سنجی
2.روش های فشارسنجی
3.روش های رطوبت سنجی

روش های وزن سنجی و همدمایی در خشک کن میوه ، از بررسی و یادداشت کردن تغییرهای وزنی بهره گیری می کند. تغییرهای وزن را میتوان به صورت پیوسته یا ناپیوسته در شیوه های ایستا (استاتیک) و پویا (دینامیک) اندازه گیری کرد. در شیوه های پیوسته، از ترازوهای برقی و یا ترازوهای دارای فنر کوارتز استفاده میشود.
در روش های فشار سنجی همانطور که از نامش پیداست، از فشار سنج های حساس استفاده می شود. در این فشارسنج های همدمایی در خشک کن، برای دقت بیشتر، به جای جیوه از روغن استفاده میشود، زیر جابه جایی نسبی آن از جیوه بیشتر است. فشار سنج ها (سیستم مانومتری) در یک رطوبت معین، فشار بخار آب در حال تعادل با ماده غذایی را اندازه می گیرد.

در روش های رطوبت سنجی (هیگرومتری)، رطوبت نسبی تعادلی هوا، که در مجاورت یک ماده غذایی قرار دارد اندازه گیری میشود.

رطوبت سنج های برقی، تغییرات ضریب هدایت یا ظرفیت نم حسگرها را اندازه گیری می کند. سطح بیشتر نم حسگرها از یک ماده نم گیر مانند کلرید لیتیوم، که قادر به جذب رطوبت از ماده غذایی میباشد پوشیده شده است. روش دیگرهمدمایی در خشک کن میوه، رطوبت سنجی موئی نام دارد که برای اندازه گیری رطوبت از خاصیت قابلیت ارتجاع موی انسان در فعالیت های آبی وهمدمایی در خشک کن مختلف استفاده می کند.

مدل های ریاضی همدماهای جذب

همدمایی در خشک کن میوه مواد غذایی نخستین بار از داده های تجربی به دست آمد. هیچ معادله واحدی برای نمایش دقیق همدماهای جذب همۀ انواع مواد غذایی در کل محدوده فعالیت آبی وجود ندارد.
در زیر تعدادی معادله در دامنه های مختلف فعالیت آبی معرفی شده است. معادله برادلی بر پایه نظریه دو قطبی کردن قرار دارد. دو قطبی های القا شده در اولین لایه مولکول های جذب، شده دو قطبی های بیشتری را القا میکند و مانند آن. این ثابت ها، به دما وابسته است و معادله در دامنه فعالیت آبی بالای 0.7 تا 0.85 خیلی دقیق نیست، In(1/Aw )=B(2).B(1)^x معادله بت معمول ترین معادله ای است که برای شناسایی ویژگی های آب تک لایه ای و همدمایی در خشک کن به کار می رود. این به گونه ای اشباع گروه های قطبی بر پایه مولکولی 1/1است. ثابت معادله به گرمای خالص جذب بستگی دارد. این معادله در دامنه فعالیت آبی پایین0.50 – 0.45، داده ها را به خوبی آماده و ساماندهی میکند. در فعالیت آبی بالاتر از 0.5 این معادله دیگر دقیق نیست.

Aw/(1-Aw )X=1/(X_M.C)+(Aw (C-1))/(Xm.C)

معادله گب یک مدل چندلایه ای از همدمایی در خشک کن میوه است که ویژگی های گوناگون آب را در منطقه چندلایه ای مورد توجه قرار میدهد. این معادله یکی از بهترین معادله ها برای ساماندهی همدماهای شمار بسیاری از مواد غذایی میباشد. این معادله به پنج داده تجربی نیاز دارد، ولی تا فعالیت آبی 0.94 خوب عمل میکند. معادله اوزوین یک رشته گسترش برای منحنی های سیگموئیدی S است: X=B(2) (A1/(1-Aw ))^B(1) معادله اسمیت برای توصیف همدماهای پلیمرهای دوگانه مختلف و محصولات غذایی در فعالیت آبی 0.5 – 0.3 و بالاتر مناسب می باشد.

معادلات

معادله هالسی در همدمایی در خشک کن برای توصیف چگالش چندلایه ای در فاصله ای نسبتاً دور از سطح بکار می رود. این معادله برای شماری از مواد غذایی و ترکیبات غذایی در فعالیت آبی میان 0.1 – 0.8 مورداستفاده،قرارمیگیرد: 1-Aw=exp{-[B(2) X^B(1) ] معادله ایگلسیاس و شریف در همدمایی در خشک کن برای توصیف غذاهای سرشار از قند به کار میرود.

که در معادلات فوق:
Aw= فعالیت آبی
X= مقدار رطوبت (در مبنای خشک)
Mx= مقدار رطوبت تک لایه ای
X0.5= مقدار رطوبت در نصف فعالیت آبی
B(1)= ثابتی که به طور آماری تعیین میشود
B(2)= ثابتی که به طور آماری تعیین میشود
Cg= ثابت گوگنهایم ـ آندرسون
k= ثابت
c= ثابت

آزمایش های لومارو نشان داد که معادلۀ گب، تقریباً با 75% همدماهای موادغذایی بررسی شده جور می باشد. معادله اوزوین با %57 همدمایی در خشک کن مواد غذایی هماهنگ است و معادله های ایگلسیاس – شریف نیاز به اطلاعاتی از مقدار رطوبت در Aw= 0.5 دارد. تعیین این مقدار از نظر تجربی مشکل است و اگر از این معادله ها استفاده کنیم باید روش آزمایش و خطا را به کار گیریم.

داده های همدما(ایزوترم)

داده های همدماهای جذب برای بسیاری از مواد غذایی منتشر شده است. در بسیاری از رسانه های نوشتاری، در مورد بسیاری از مواد غذایی اطلاعاتی از این دست، قابل دسترسی است، نظیر (دستنامه همدماهای مواد غذایی: پارامترهای جذب آب برای موادغذایی و ترکیبهای آنها) که توسط ایگلسیاس و شریف در سال ۱۹۸۲ تألیف شده است، که سرچشمۀ اطلاعات بسیار خوبی درباره همدمایی در خشک کن میوه و گستره وسیعی از مواد غذایی؛ از گوشت گاو تا ماست را به دست میدهد.

داده های ارائه شده در این کتاب هم به صورت ترسیمی و هم به صورت آماری نشان داده شده است. سرچشمه دیگری از اطلاعات وابسته به همدماهای جذب مواد غذایی در کتاب (همدماهای جذب و فعالیت آبی برخی از مواد غذایی) که در سال ۱۹۸۵ توسط ولف به چاپ رسیده است، در برگیرنده اطلاعات سودمندی درباره جذب محصولات غذایی میباشد.

در مقاله واندن برگ و برویین که در سال ۱۹۸۱ انتشار یافته است حدود 77 مدل ریاضی برای همدماهای جذب مواد غذایی وهمدمایی در خشک کن فهرست شده است.

عواملی که بر پیوند آب تأثیر میگذارد

دما

معمولاً با افزایش دما مقدار آب جذب شده کاهش می یابد. ناگوچی در سال ۱۹۸۱ گزارش داد که آب افزایی آب گریز پلیمرها( دکستران( با افزایش دما، به سرعت کاهش می یابد (برای نمونه در همدمایی در خشک کن میوه همین که دما از 20°C به 40°C افزایش یافت، درصد آب از 4 مول در هر مول جذب شونده به 2 مول کاهش یافت). این امکان نیز وجود دارد که دمای بالا و رطوبت بالا باعث تجزیه مواد غذایی شود. در همدماهای جذب، این اثر یک انتقال رو به پایین را نشان میدهد. وقتی رطوبت ثابت باشد، با افزایش دما، فعالیت آبی نیز زیاد میشود. همینطور که دما افزایش می یابد مقدار پسماند نیز کاهش مییابد ولی افزایش دما منجر به نزول منحنی همدما می شود. اثر درجه حرارت بر روی همدماها از معادله کلازیوس-کلاپیرون پیروی می کند: [(∂Inaw)/∂(1/T)]x=-Eb/R

که در آن، Eb انرژی پیوندی آب بر حسب cal/mol و R ثابت گازها (1.987cal/mol.K) می باشد. انرژی پیوندی عبارت از اختلاف بین گرمای جذب آب و گرمای نهان تبخیر آب می باشد.اندازه گیری میزان رطوبت ثابت توسط همدمایی در خشک کن با انتگرال گیری از معادله کلازیوس -کلاپیرون در یک مقدار رطوبت ثابت به معادله زیر می رسیم: In A2/A1=Eb/R (1/T1 -1/T2 )

که در آن، A1 و A2 به ترتیب فعالیت های آبی در همدمایی در خشک کن میوه ، دماهای T1 و T2در مقدار رطوبت ثابت می باشد. انرژی پیوندی میانگین از رسم In Aw بر حسب 1/Tدر رطوبت های مختلف، در یک دامنه دمایی تعیین می شود. برای دامنه های کوچک دما، این منحنی ها برای هر مقدار رطوبت به سوی خط راست میل میکنند. ضریب زاویه این خط -Eb/R میباشد.

همدماهای جذب این فرآورده ها در دماهای گوناگون

این اندازه ها از داده های همدمایی در خشک کن ، همدماهای جذب این فرآورده ها در دماهای گوناگون در نوشته ایگلسیاس و شریف در سال ۱۹۸۲ گزارش شده است. برای بیشتر مواد غذایی، انرژی پیوندی مثبت است، چون رطوبت به سهولت توسط ماده غذایی قابل جذب درهمدمایی در خشک کن میباشد.

برای موادغذایی آبگریز مانند روغن بادام زمینی انرژی پیوندی ممکن است منفی باشد، از این رو این پدیده نمایانگر آن است که اندرکنش آب با دیگر مولکول های آب بیش از مواد غذایی آب گریز است.
از سوی دیگر، انرژی پیوندی (Eb ) را میتوان با مشتق گیری از معادله همدماهای جذب در مقدار رطوبت ثابت، به دست آورد.
برازش همدماهای رشته ماکرونی همان گونه که از معادله همدمایی در خشک کن دیده میشود، انرژی پیوندی رطوبت، تابعی از دما و رطوبت میباشد. همدماهای رشته های ماکارونی در دماهای گوناگون با معادله اوزوین برازش شده است:

X=(0.1760-1.748*10^(-3) T) (Aw/(1-Aw ))^((0.182+6.946*10^(-3T) ) )

که در آن X مقدار رطوبت در مبنای خشک (DB) است. اندازه های میانگین انرژی پیوندی به خوبی با آنچه ازهمدمایی در خشک کن پیش بینی شده بود برابری می کند. انرژی پیوندی رطوبت، در رطوبت و دمای پایین بیشتر است. از آنجا که سرانجام، آب رفتاری همانند آب آزاد خواهد داشت، انرژی پیوندی نیز در رطوبت بالا به صفر کاهش می یابد. با داشتن انرژی پیوندی رطوبت یا ،Eb میتوان همدمای جذب رطوبت را در دماهای مختلف پیش بینی کرد.

فشار

اثر فشار در همدمایی در خشک کن میوه بر همدماهای جذب نسبتاً کم است و از اندازه های مناسب فشار می توان چشم پوشی کرد. در مقدار رطوبت، ثابت تغییرات فعالیت آبی که در اثر فشار رخ میدهد، از معادله زیربه دست می آید: In A2/A1 =Vl/Rt

(P2-P1)