دفع رطوبت مواد غذایی به چه عواملی بستگی دارد؟ [خشک کن میوه]✅ هیمورا

اصطلاحات مورد استفاده در همدماهای جذب و دفع رطوبت مواد غذایی

در ابتدا مفاهیم زیر برای درک مطالب بعدی در خصوص دفع رطوبت مواد غذایی تعریف می‌شوند:

1. مقدار رطوبت: در مبحث حذف رطوبت مواد غذایی میزان رطوبت عبارت است از وزن آب درون جسم، تقسیم بر وزن ماده
   جامد خشک و یا ماده جامد مرطوب مقدار رطوبت در مبنای مرطوب یا مقدار رطوبت در مبنای خشک که درآن وزن آب به ازای یک کیلوگرم ماده مرطوب، وزن آب به ازای یک کیلوگرم ماده خشک،  وزن آب، وزن مواد جامد خشک و وزن کل میباشد.
2. رطوبت ناپیوسته: رطوبت مازاد بر مقدار رطوبت تعادلی را رطوبت ناپیوسته می گویند، که برابر با رطوبت اشباع میباشد.
3. رطوبت پیوسته: مقدار رطوبتی که به طور قوی با شبکه ماده غذایی پیوند یافته و ویژگیهای آن با توده آب متفاوت است.
4. مقدار رطوبت آزاد در دفع رطوبت مواد غذایی: مقدار رطوبتی است که به طور مکانیکی در فضای خالی ماده غذایی محبوس شده است و ویژگی های آن کم وبیش برابر توده آب است.
5. مقدار رطوبت تعادلی: مقدار رطوبت محصول که با شرایط دما و رطوبت محیط در حالت تعادل قرار دارد.
6. فعالیت آبی: معیار وجود آب قابل دسترس برای واکنش های شیمیایی و رشد میکروبی است.
7. آنتالپی: در مبحث دفع رطوبت مواد غذایی آنتالپی به معنای مقدار گرمای هوای مرطوب یک اندازه نسبی از انرژی خارجی و جریان کار در واحد جرم میباشد.

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

مقدار رطوبت تعادلی برای دفع رطوبت مواد غذایی

هوا معمول ترین گازی است که از آن برای خشک کردن ودفع رطوبت مواد غذاییاستفاده میشود و مقدار رطوبت آن در پیش بینی شرایط خشک کردن دارای اهمیت است زمانی که هوا با یک ماده غذایی مرطوب در تماس قرار می گیرد سرانجام میان هوا و ماده غذایی، تعادل ایجاد می شود. در چنین شرایطی، مقدار رطوبت مادۀ غذایی رطوبت تعادلی نامیده میشود. اغلب برای نشان دادن تأثیر دما بر فرایند منحنی مقدار رطوبت تعادلی ماده غذایی، برحسب رطوبت نسبی هوا در دماهای مختلف رسم میشود.

این منحنی ها را منحنی های جذب و حذف رطوبت مواد غذایی می نامند. با افزایش درجه حرارت، مقدار رطوبت تعادلی نیز کاهش می یابد و این موضوع به تغییر رطوبت از بالا به پائین در فرایند خشک کردن و یا از پائین به بالا در فرایند رطوبت زنی، بستگی دارد. بنابراین منحنی های جذب و دفع با یکدیگر تفاوت دارد. اختلاف مقدار رطوبت میان منحنی های جذب و دفع رطوبت مواد غذایی، پسماند نامیده میشود.

در بیشتر محصولات نم گیر، پدیده پسماند دیده میشود. هنگامی که یک محصول در حین کاهش فشار بخار، آب جذب کند، به آن نمگیر میگویند. میزان برهم کنش آب و ماده غذایی توسط مقدار رطوبت و فعالیت آبی تعیین میشود. مواد غذایی که دارای پروتئین، نشاسته و پلیمرهای با وزن ملکولی بالای فراوان هستند. از مواد غذایی دارای مواد جامد محلول مانند نمک های متبلور و قندها، رطوبت تعادلی بالاتری دارند.

همدمای جذب آب برای دفع رطوبت مواد غذایی و ترکیبات غذایی

جذب آب به وسیلهٔ ماده غذایی فرایندی است که در آن مولکول های آب به گونه ای پیشرونده و برگشت پذیر از راههای جذب شیمیایی، جذب فیزیکی و چگالش چند لایه ای، با مواد جامد غذا ترکیب میشود. همدماهای جذب و دفع رطوبت مواد غذایی یا یک ماده غذایی نموداری است که نشان دهنده مقدار رطوبت تعادلی برحسب رطوبت نسبی یا فعالیت آبی بخاری است که فضای اطراف ماده غذایی را در برگرفته است. مفهوم فعالیت آبی که توسط محققین در صنایع غذایی مطرح میشود، توسط معادله زیر تعریف شده است:

که در آن Pنشانگر فشار بخار آب در ماده غذایی، فشار بخار آب خالص در همان دما، P_0 فعالیت آبی ماده غذایی و ERH مقدار رطوبت نسبی تعادلی میباشد.

تقسیم بندی منحنی همدمای جذب

منحنی همدمای جذب برای دفع رطوبت مواد غذایی به سه منطقه تقسیم می شود. آب در منطقه»الف،«به صورت قوی با شبکه ماده غذایی پیوند یافته است و آنتالپی یا) درون گرمی( تبخیر آن از آب خالص بسیار بیشتر است. این ها اولین مولکول های آبی است که در موقعیت های قطبی، باردار و آبدوست) مانند پروتئین ها و پلی ساکاریدها( جذب شده است. این آب شامل آب ساختاری (آب دارای پیوند هیدروژنی)، آب تک لایه ای و آب هیدراسیون آب گریز میباشد. این آب ها یخ نمیزند و برای واکنش های شیمیایی و نیز به عنوان نرم کننده، در دسترس نمیباشد.

مولکول های آب در منطقه» ب« نسبت به منطقه »الف «پیوند ضعیف تری با ماده غذایی دارد و آنتالپی تبخیر آن فقط اندکی از آنتالپی تبخیر آب خالص بیشتر است. این آب به عنوان حلال مواد حل شده دارای وزن مولکولی پایین و برای بعضی از واکنش های بیوشیمیایی در دسترس است. این گروه از مولکول های سازنده آب را میتوان مرحله گذر از آب پیوسته به سوی آب آزاد پنداشت. ویژگی های آب در منطقه»ج« به آب آزاد نزدیکتر است و در آن گرمای پیوندی مازاد دیده نمی شود. بنابه موضوع دفع رطوبت مواد غذایی ، آب آزاد ممکن است در فضاهای خالی، حفره ها و لوله های موئین جای بگیرد و با ماده پیوند ضعیفی داشته باشد.

جذب سطحی

جذب سطحی یک فرایند افزایش مقدار رطوبت و یا جذب آب است و فرایند دفع رطوبت مواد غذایی و کاهش مقدار ان می باشد. نام یا عنوانی که اختلاف بین جذب سطحی و دفع در منحنی همدمای جذب را نشان می دهد، پسماند شناخته میشود.

معمولاً، در یک فعالیت آبی معین، همدماهای جذب سطحی نسب به همدماهای ، دفع رطوبت مواد غذایی مقدار رطوبت کمتری رانشان میدهد. در مواد غذایی، شکل های گوناگونی از منحنی های همدمای جذب دیده میشود که به نوع ماده غذایی و دما، بستگی دارد در غذاهای دارای قند و پکتین فراوان مثل که توسط جریان سیبی هوا خشک شده است، پسماند بیشتر در منطقه آب تک لایه قرار دارد گرچه پسماند کل بزرگ است ولی در بالای هیچ پسماندی دیده نمی شود.

تاثیر دما بر پسماندها و دفع رطوبت مواد غذایی

در غذاهای دارای پروتئین ،فراوان مانند گوشت خوک میزان پسماند متوسط از نزدیک آغاز می شود ) یعنی در منطقهٔ چگالش مویین ) و تا فعالیت آبی صفر ادامه می یابد. در هر دو فرایندهای جذب و دفع رطوبت مواد غذایی ، منحنی های همدما برای پروتئین ها به شکل حرف S (سیگموئیدی(است. در مواد غذایی نشاسته ای یک حلقه بزرگ پسماند که بیشینه ای نزدیک  دارد پدید می آید که در میان منطقه چگالش مویین قرار می گیرد.

افزایش دما موجب کاهش پسماند کل می گردد.  همدماهای دفع رطوبت مواد غذایینسبت به همدماهای جذب، میزان آب بیشتری به دست میدهد به طور کلی هرگونه دگرگونی در فرایند حذف رطوبت و جذب، به حالت اولیه ماده جاذب (بی شکل یا بلوری)، انتقالی که به هنگام جذب رخ میدهد، و سرعت دفع بستگی دارد.
به نظر میرسد که پسماند در بسیاری از بررسی های جذب و حذف رطوبت مواد غذایی، به ویژه در دماهای پایین و یا در دوره های کوتاه زمانی قابلیت تولید مجدد دارد. ولی در دماهای بالاتر احتمالاً به علت غیر طبیعی شدن پروتئین ها، پسماند کمتری مشاهده می شود. عامل دیگری که در تعیین شکل منحنی همدما یا ایزوترم مؤثر میباشد، دما است. افزایش دما، موجب کاهش مقداردفع رطوبت مواد غذایی می شود. وقتی که مقدار رطوبت کاهش می یابد، گرمای نهان تبخیر افزایش می یابد.

افزون بر عامل های فیزیکی که روی همدماهای جذب اثر میگذارد، عامل های شیمیایی نیز روی فعالیت آبی تأثیر دارد. تشکیل پیوندهای هیدروژنی یکی از این عامل هاست. همچنین وجود مواد جامد حل نشده بر روی فعالیت آبی تأثیر می گذارد. تفاوت میان محلولهای الکترولیت و غیر الکترولیت و نیز یونهای باردار مثبت و منفی نیز نقش مهمی را در فرایند جذب ایفا میکند.