انجمادی خشك كردن

Freeze Drying

87بهار

موضوعات مورد بحث

اساسفوائد خشك كردن انجمادی

مورفولوژی انجماد و خشك كردن انجمادی

خشك كردن انجمادیابقاء مواد عطری و طعمی فرار

تجهيزات فرآيند ديگر راههای فرآيند

Phase Diagram

4.58 torr

0.01oC

اساس

وجه تمايز

عدم چروكيدگی حضور آب منجمد

كاهش سرعت واكنش ها و دمای پايينعدم دناتوراسيون

تغيير حالت های سريع در خشك كردن انجمادی واكنش های كاهندهكيفيت را به حداقل می رساند

فوائد خشك كردن انجمادی

After F.D

F.D در مقايسه با ساير روش ها گران قيمت می باشد

پيش تغليظ

نبود آب مايع آزاد در طول خشك كردنانجمادی فوايد ديگری را هم باعث می شود از

جمله اينكه:

عدم انتقال مواد حل شده توسط جريان كاپيالری)مويينگی( و 1.

عدم پاشيدن و كف كردن آب مايع در اثر كشيده شدن توسط 2.بخار فرار با سرعت باال

نگهداری عالی انواع عطر و طعم های فرار كه در طول خشككردن انجمادی بدست می آيد، با سرعت پايين انتشار

مولكولهای اين مواد در ريز نواحی شيشه ای شده مواد خشك شده مرتبط است.

مواد خشك شده ی انجمادی متراكم و فشرده برای ارتش

فوائد خشك كردن انجمادی

بسته بندی فشرده و حمل و نقل آسانتر

F.D. تغييرات كمی را در ساختار جامد ماده غذايی نسبت به ساختارقبل از خشك كردن باعث می شود و منجمد كردن تغييراتی را در ريز

ساختار باعث می شود. سرعت انجماد باال منجر به ايجاد كريستالهای ريز يخ و در نتيجه

سوراخهای ريزتر در محصول خشك شده ی انجمادی می شود. برای مايعات غذايی مختلف، يك محتوای مواد جامد محلول زياد شونده

باغث می شود كه تحت شرايط يكسان انجماد، تخلخل و اندازه ی سوراخ های ماده خشك شده انجمادی كمتر شود.

مواد حل شده نقطه ی انجماد را كاهش می دهند ولی در مورد گوشتو اغلب سبزيجات كاهش نقطه ی انجماد خيلی زياد نيست.

در سيستم های حاوی فروكتوز مشكل كريستاليزاسيون ضعيف در طیخنك كردن وجود دارد.

در چنين سيستم هايی و در اكثر اشكال انجماد، از طريق انرژی جنبشی، حتی در دماهای در نتيجه از كريستاليزاسيون قند جلوگيری می شود.

( مخلوطی كه در عمل بدست می آيد شامل يخ به عالوه 30oc-پايين ) 68ی يك باقيمانده ی غير منجمد با ويسكوزيته ی باال و غلظت حدود

درصد وزنی فروكتوز در آب خواهد بود.

مورفولوژی انجماد و خشك كردن انجمادی

در باالتر از يك ويسكوزيته ی بحرانی معين از كنسانتره، متالشیشدن ريز نواحی به وقوع نخواهد پيوست.

آب ميوه ها و محلول هايی كه از فروكتوز غنی هستند و به مقدار در معرض متالشی شدن و .F.Dكمتری گلوكز دارند، در طول

افزودن مقادير قابل توجهی ساكارز چسبناك شدن هستند يا الكتوز قبل از انجماد برای غلبه بر مشكل پيشنهاد شده است.

تحت شرايط معمولی انجماد تعدادی از غذاهای مايع يافت شدندn سفت در سطح بيرونی می دهد كه دفع كه تشكيل اليه ای نسبتا

با مشكل مواجه می كند. .F.Dبخار آب را در مراحل بعدی گرانوالسيون بعد از انجماد راهكاری برای غلبه بر اين مشكل

است راه حل ديگر منجمد كردن دوغابی است كه در اين حالت، مايع ابتدا بطور جزئی همراه با آژيتاسيون در يك دمای متوسط منجمد می شود و دوغاب حاصله سپس در دمای پايين تر بطور

كامل منجمد می شود.

مورفولوژی انجماد و خشك كردن انجمادی

برای قهوه انجماد آهسته نسبت به انجماد سريع قبل ازF.D. رنگ تيره تری n نتيجه سطوحی با فضای خالی را به محصول می دهد اين امر احتماال

منعكس كننده كمتر در محصول باشد. سرعت خشك كردن در اصل می تواند بوسيله افزايش نيروهای رانشی يا

افزايش حرارت و ضريب انتقال جرم افزايش يابد.

:محدوديت نيروهای رانشی

(ناحيه منجمد نبايد آنقدر ذوب شود تا اينكه مزيت های كيفی 1 F.D از بين برود و

(دمای سطح خارجی نبايد آنقدر باال باشد كه باعث آسيب 2

60~گردد)دناتوراسيون پروتئين ها() حرارتی در محصولدرجه سانتيگراد(

مورفولوژی انجماد و خشك كردن انجمادی

خشك كردن انجمادی

ساده ترين تجهيزات نشان می دهد كه خشك كردن در اثر عقب • n n منجمد و كامال نشينی يكنواخت يك مرز دقيق بين يك ناحيه ی كامالn خشك از طرف ديگر بوقوع هيدراته از يك طرف و يك ناحيه كامال

می پيوندد.

خشك كردن در هر چهار جهت در اطراف هسته منجمد رخ می •دهد.

منجر F.Dسرعت غير يكنواخت عقب نشينی ناحيه منجمد در طول •به :

قابليت نفوذ يا انتشار غير يكنواخت از جايی به جای ديگر و هدايت گرمايی غير يكنواخت اليه خشك

فرآيند متفاوت محدود 4سرعت های خشك كردن انجمادی كننده سرعت را منعكس می كنند. اين فاكتورهای پتانسيلی

محدود كننده عبارتند از :انتقال حرارت خارجی از منبع حرارتی به سطح بيرونی هر تكه1.انتقال حرارت داخلی از سطح بيرونی هر تكه به جبهه تصعيد 2.

n توسط هدايت صورت می پذيرد. كه عموماانتقال جرم داخلی بخار آب از جبهه ی تصعيد به سطح بيرونی 3.

تكه كه يك فرآيند انتشار توده ای استانتقال جرم خارجی بخار آب از سطح تكه به كندانسور يا 4.

محفظه رطوبتی ديگر

عقب نشينی غير يكنواخت جبهه يخ برای اشكال هندسی ورقهای نسبت به حبه ای مهمتر و قابل توجه تر می باشد.

در تجهيزات مرسوم فرآوری انتقال حرارت خارجی به طور عمده بوسيله ی تابش انجام می گيرد، اگر چه از هدايت صفحه های تماسی

n استفاده می شود و حرارت جابجايی حداقل در مقياس گاها.آزمايشگاهی پيشنهاد شده است

خشك كردن انجمادی

ابقاء مواد عطری و طعمی فرار

مواد آلی فرار پس از خشك شدن انجمادی با اتصال ضعيفتری به مواد كربوهيدراتی در مقايسه با قبل از خشك كردن

متصل می شوند. مواد فرار مربوط به اكثر تركيبات حاوی مواد فرار در محلول

، تا حدی زياد هستند كه در واقع آب ميوه جاتهای غذايی مانند نابودی كامل اين مواد در طی تبخير متعادل يا تصعيد رخ خواهد

داد. اندازه گيری ضريب انتشار برای انواع تركيبات آلی ناچيز

موجود در عصاره ی ميوه جات و محلول های قندهای ساختگی، حاكی از آن بود كه با افزايش غلظت مواد جامد محلول، ضريب انتشار به طور چشم گيری كاهش می يابد.

ابقاء مواد عطری و طعمی فرار

سرعتافتموادفراروازاينروانتشارمواد،فراربهطوراختصاصیبستگیبهمورفولوژیوتجمعمولكولیوميزا

تيمارهياانجمادیكردنخشكطیدرمادهدركريستالهانداردبعدیای

عواملی كه بر بقای مواد فرار در طی خشك كردن انجمادی مؤثر هستند

.سرعت زياد جبهه ی تصعيد)افزايش سرعت خشك 1 كردن انجمادی(

.ضخامت زياد ريز ساختارهای غليظ2

.ميزان زياد مواد جامد محلول در ريز ساختارهای غليظ، 3 يا دمای پايين ريز ساختارها ی غليظ

با توجه به رابطه ی فورير با كاهش مقادير انتشار، ميزان مواد فرار باقی مانده افزايش می يابد

ابقاء مواد عطری و طعمی فرار

بقای مواد فرار بايستی با افزايش مواد جامد حالل قبلخشك كردن انجمادی افزايش يابد

در سرعت های پايين يخ زدن، بقای مواد فرار افزايش می يابد.

اگر مقاومت داخلی كنترل شود، بقای مواد فرار با كاهشاندازه ی قطعات، افزايش می يابد و اگر مقاومت های خارجی كنترل شود، به اندازه ی قطعات بستگی ندارد

،متفاوت n بقای مواد فرار در گونه های متفاوت با مواد فرار تقريبا يكسان است.

سرعت جبهه ی تصعيد افزايش اگر مقاومت داخلی كنترل شود،می يابد

اگر مقاومت های خارجی كنترل شود هيچ تغييری در جبهه ی .تصعيد ايجاد نمی گردد

ابقاء مواد عطری و طعمی فرار

تجهيزات خشك كن انجمادی

تجهيزات

تجهيزات فرآيند

يك منبع حرارتی قابل كنترل

برخی وسايل جهت انتقال منبع حرارت از

به غذا

كندانسور

وسيله ای جهت حفظ شرايط مناسب برای خالء

F.D. : batch continuous

In this fig. the condenser is shown inside the drying chamber, as is typical of some of the more recent designs

Equipment

n از وزن غذای بار شده در خشك %55-90معموالكن انجمادی حاوی آب می باشد، كه، بخاطر

محدوديت فشار جزئی نقطه ی سه گانه، به اندازه ی برابر به علت تصعيد افزايش حجم پيدا می كند107

كندانسور و سيستم خالء

بخار بايستی حجم بسيار زيادی از،بنابراين و بحرانی ترينكندانسور يكی از جابجا شود و سيستم

خشك كن انجمادی است. بخش های يكگرانترين

كندانسور، اساسا` يك عمليات ناپيوسته می باشد

تجهيزات

برخی از مزايا و معايب كندانسورهای داخلی و بيرونی

ساخته شوند كه در موازیكندانسورهای بيرونی ممكن است بصورت موقعی طی زمان خشك كردن، هراين صورت اپراتور قادر خواهد بود در

بازسازی درونیاقدام به بازسازی كندانسور نمايد. ولی در كندانسورهای انتهای سيكل خشك كردن انجام می گيرد.در

به اتاقك خشك خط انتقال بخار عظيميك كندانسور بيرونی بايستی با يك كن متصل شود

بيشتر می افت فشار باعث گردد)مقاومت انتقال جرم بيرونی(. كه اين بدين معناست كه در دمای

داده شده به ماده سرد كننده و در ميزان يخ بار شده به كندانسور قبل از بازسازی، كندانسور بيرونی نياز به ناحيه ی انتقال حرارت بزرگتری در

مقايسه با كندانسور داخلی دارد. افت حرارتبرای يك كندانسور داخلی، طراحی بايد طوری باشد تا از

بيشتر توسط تشعشع حاصل از المنت های حرارتی به سطح كندانسور محافظت كند.

تجهيزات

يك كندانسور داخلی بايستی زمانی كه خشك كن در سرويس وبازسازی شود ، تعمير نيست

و يا پمپ خالء مكانيكیبرای حذف گازهای خنثی می توان از برای اين منظور استفاده كرد. اگر از دفع كننده ی جت بخار

دفع كننده ی جت بخار استفاده شود، می توان به طور همزمان بخار آب و گازهای خنثی را حذف كرد و در ضمن از كندانسور

نيز می توان استفاده نكرد.

تجهيزات

فرآيندهای مداوم خشك كن انجمادی مداوم حداقل

به دو دليل يك فرضيه ی جذاب اينكه در روش اولمی باشد.

مداوم در مقايسه با روش غير مداوم صرفه جويی های اساسی

در زمينه ی كارگر و ظرفيت كارخانه يا دستگاه صورت می

اينكه در سيستم خشك دومگيرد. كن انجمادی ناپيوسته، كندانسور

بايد به اندازه ای باشد تا بتواند مقادير زياد از بخار آب خروجی

را در ابتدای سيكل جابجا كند در صورتی كه در روش مداوم تنها

مقدار تقريباn ثابتی از بخارآب جابجا می شود

تجهيزات

نقطه مقابل مزايای فرآيند مداوم، مشكالت اجرايیفرآيند مداوم خالء می باشد، به طوری كه ورود غذا و

.خروج محصول بايد در فشار اتمسفری صورت پذيرد يك روش برای خشك كردن انجمادی مداوم، اصالح

خشك كن انجمادی غير مداوم بار شده با سينی می باشد كه اين را به فرآيندی تبديل می كنند كه ارابه

های بار شده با سينی به خشك كن، به طور مداوم از يك تونل خالء عبور می نمايند.

روش ها ی ديگر خشك كردن انجمادی مداوم شاملحركت ذرات در طول يك سطح مايل می باشد.

عمل لرزاندن و غلتانيدن، باعث می شود تا ذرات مادهغذايی با يكديگر مخلوط شوند و انتقال حرارت از اليه

ی ذرات براحتی صورت پذيرد و بدين ترتيب انتقال حرارت بطور يكنواخت در سرتاسر ماده صورت می

پذيرد. در برخی موارد، لرزش باعث ايجاد خسارت در ماده غذايی می گردد.

تجهيزات

Equipment

ديگر راههای فرآيند

تشعشعهدايتجابجايی

مايكروويو

از ميان مشكالت مواجه شده، موارد زير عبارتند از

فاكتور اتالف پايينبرای يخ

يونيزاسيون حرارت دهی غير

يكنواخت

با عبور گاز از ميان اليه ی غذا، حرارت به غذا داده شده و باعث تصعيد آن می گردد و در همان حال بخار آب توليد شده گرفته می شود. سپس با عبور گاز از روی اليه ی جاذب، بخار آب خود را از دست داده و با جذب حرارت، گرم شده، و برای مواجه با اليه ی بعدی غذا آماده می شود.

FOOD

هر كسی نغمه ی ت

زندگی صحنه ی يكتای هنرمندی ماس

خود خواند و از صحنه رود

خرم آن نغمه كه مردم بسپارند

صحنه پيوسته بجاست

ه يادب