مقاله فن آوری نوین خشک کردن در word دارای 57 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد مقاله فن آوری نوین خشک کردن در word کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
این پروژه توسط مرکز مرکز پروژه های دانشجویی آماده و تنظیم شده است
توجه : در صورت مشاهده بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله فن آوری نوین خشک کردن در word،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد
بخشی از متن مقاله فن آوری نوین خشک کردن در word :
فن آوری نوین خشک کردن
دربسیاری از فرایندها خشک کردن یک کار سخت و مهم است . یک بررسی پژوهشی نشان داد که در سال 1985 در آمریکا 4/2 کواد , افزون بر 20 کواد نیرو برای خشک کردن مصرف شده است . پس حتی درصد کوچکی صرفه جویی در مصرف انرژی بهبود قابل توجهی را در کارایی انرژی ایجاد می کند . افزون بر این دیگر کیفیت نهایی محصول غذایی به شدت تحت تأثیر روش و راهکار خشک کردن قرار دارد.
در بخشهای بعد این فصل روشهای جدید خشک کردن و کاربرد استخراج با سیال فوق بحرانی و متراکم مکانیکی مجدد بخار در فرایند خشک کردن آورده شده است .
1-4 خشک کردن با کهموج (میکروویو)
امواج رادیویی با بسامد بالا تا 000/30 مگاهرتز می تواند در خشک کردن به کار گرفته شود . یک ژنراتور بسامد بالا موجها را به درون یک آون که برای جلوگیری از عبور موجها طراحی شده است می فرستد. طول موج گزیده شده به گونه ای است که از عبور و نفوذ آنها از داخل ماده‌ی غذایی اطمینان به دست آید. افزون بر این میزان نفوذ تحت تأثیر عمق و نوع مواد در معرض موج قرا ر می گیرد . هر ماده ای باید به طور جداگانه مورد آزمایش و محاسبه قرار گیرد تا طول موج مناسب برا ی خشک کردن آن شناخته شود. چنانچه انرژی امواج به داخل ماده وارد شود مولکولهای ماده سعی می کنند در جهت میدان الکتریکی اعمال شده آرایش بگیرد . سپس در حول محور خود شروع به نوسان می کند و انرژی موج ها را به انرژی حرارتی تبدیل می کند.
این حرارت تولید شده موجب خشک شدن ماده غذایی می گردد. نوع طراحی اتاقک خشک کن که مانع عبور موجها و فرار آنها می گردد موجب می شود که موجها پس از بازتابهای متوالی بر روی دیواره های محفظه به طورکامل جذب ماده ی در حال خشک شدن گردد در این روش سرعت خشک شدن به طور قابل توجهی افزایش می یابد . به دلیل آن که موج ها باید از ماده غذایی عبور کند تا بتواند نقاط درونی آن را خشک کند , خشک کردن غیر یکنواخت می گردد.
این نوع گرمایش کارایی بالایی دارد و راندمان مصرف توان , معمولا بیشتر از 70% است .
جنبه های تجاری مهم این روش نگهداری رنگها و کیفیت طبیعی ماده غذایی است . این روش می تواند چیپس سیب زمینی و کلم و تکه های سیب زمینی را به ترتیب از مقدار رطوبت 15% به 9% و 7% به 5% کاهش دهد. در این روش زمان مورد نیاز برای خشک کردن 5/1 زمان لازم نسبت به خشک کن های دمش عرضی هوا می باشد .
در این زمینه (جپسون) و (نوری و سالونخه ) و (هوکسول و مورگان)و (دیویس)و(وینکه) و(پورتر)و(بلو)و(اوامیر) کارهایی را انجام دادند.
2-4 : اتیل اولئات :
در فرایند خشک کردن می توان از برخی ترکیب ها برا ی افزایش سرعت خشک کردن برخی از محصول های غذایی بهره گیری کرد.
یکی از این ترکیب ها اتیل اولئات می باشد. این ماده باعث می گردد که سطح ماده ی غذایی خشک شود و رطوبت پدیر گردد و رطوبت داخلی را بیشتر به طرف سطح بکشد . بسیاری از پژوهشگران بر این باورند که این پدیده به علت واکنش حل کنندگی اتیل اولئات که پوسته ی مومی و دیواره ی یاخته ی برخی فرآورده ها را در خود حل می کند می باشد.
تنها نشاسته با آمیلوز بالا انگورهای بی دانه , دانه های ذرت و برخی از میوه های متخلخل تحث تاثیر این ماده بهتر خشک می شود . این ماده همچنین روی خمیر های نشاسته تاثیر دارد و لی بر روی ژل ها بی اثر است .
عمل اتیل اولئات مانند یک فعال کننده ی سطحی می باشد و با افزایش دادن و پخش کردن نقاطی که مسیری برا ی عبور آب هستند سرعت تبخیر رطوبت را زیاد می کند .
برای مثال مواد مومی کهدر سطح انگورها وجود دارد مانع انتقال رطوبت می گردد که اتیل اولئات با حل کردن آنها انتقال حرارت را به درون محصول آسان می کند.
شکل 4-1 اثر میزان اتیل اولئات را بر روی سرعت خشک کردن مواد غذایی توسط هوا را نشان می دهد .
ساراواکوس(1986) و سوارزو همکاران (1986) و سالاس و لابوزا (1968)و لوسین و روت (1985) و ساراوکوس و چارم (1962) و پونتینگ و مک بین (1970) و رازوو ساراواکوس (1986) وریواومازی (1986) و چمبرو پوسینگهام (1963) دراین زمینه ی کارهای بیشتری انجام داده اند.
3-4 خشک کردن صوتی :
نوآوری دیگر در خشک کردن مواد غذایی و خشک کردن صوتی است . در این روش محصول ها توسط موج های صوتی با شدت بالا و فرکانس کم در دامنه ی دمایی پایین 0140 تا 200 درجه فارنهایت خشک می شود . این موج های صوتی نیرومند ضرایب انتقال گرما و جرم را درلایه ی مرزی محصول افزایش می دهد . این پدیده باعث جدا شدن مایع از جامد می گردد. سرعت خشک کردن این گونه خشک کن 3 تا 10 برابر خشک کن های معمولی است. بهره وری آنها نزدیک BTU/IB 1500 آب جدا شده است.
این فرایند در پهنه ی موج های فرا صوتی نیز انجام می گیرد . محصولی که باید خشک شود در اثر وزن خود از بالای خشک کن در آن می ریزد.
محصول برای ورود به اتاقک خشک کن ابتدا پودر می شودو سپس با هوا و موج های صوتی نزدیک ودر معرض چند ثانیه خشک می گردد .
در نهایت یک سیکلون برای جمع آوری محصول خشک شده درمسیر قرار داده میشود . این دستگاه نیاز به یک سیستم صداگیر دارد . زیرا هنگام خشک کردن سرو صدای زیادی ایجاد میکند.
غذاهایی که معمولا در دسته مواد غذایی قرار می گیرند که به سختی خشک می شوند در خشک کن صوتی به طور موفقیت آمیزی خشک گردیده اند.
مایع هایی که دارای 5 تا 78% رطوبت است .تا مرز 5/0% رطوبت خشک شده است .
محصول های غذایی دارای چربی فراوان تا نزدیک 30% نیز در این سیستم به خوبی خشک شده است.
محصولات دیگری که در این خشک کن به خوبی خشک می شود عبارت است از :
شربت های ذرت سرشار از فرکتوز و رب گوجه فرنگی و آب لیمو و آب پرتقال ازا آنجا که این فرایند کم و بیش تند و خنک است و افت طعم و بو و رنگ و ارزش خوراکی آن کم است .
افزون بر این بازسازی آن آسان و مزه ی آنها بر جای می ماند. آگاهی بیشتر در این زمینه را میتوان از بنگاه گسترش آمریکا (مورالیدها)و(انسمینگر) به دست آورد.
4-4 خشک کردن با پرتو زیر قرمز
این روش خشک کردن اغلب با خشک کردن به روش تصعیدی برا شتاب بخشیدن به فرایند تصعید و خشک کردن مرحله ای و خشک کردن نواری پیوسته استفاده می شود.
تابش پرتو زیر قرمز به وسیله داغ کردن فرآورده تا دمای بالا موجب جذب مستقیم رویه به وسیله پرتو افشانی می گردد . فراورده های آرمانی برا ی این روش به کار بستن اجسام سیاه است . این دما بیشتر با شعله گاز پدید می آید .
روش های برقی مانند لامپ های گداخته بازتابنده 100 تا 5000 وات , لوله های کوارتز و مقاومت ها می باشد. پرتو افشانی داغ از صفحه های سوار شده در بالای سینی ها ی محصول می تابد.
چون ضخامت لایه های محصول نباید بیشتر از 3 میلی متر باشد بیشتراز روش پیوسته بهره گیری می شود.
دوغاب ها و ژل ها در این روش به خوبی خشک می گردد و جذب بهتری دارد.
این روش خشک کردن سرعت خشک کردن بالا را بدون خطر سوختن ماده غذایی فراهم می کند.
(بیااو)و(وینک)و(هاگن و دراورت)و(ساندو)و(اورفویل)و(سیفاوری وپریر)و(هاساتانی)و (کوتز )
پژوهش های دیگری را در این زمینه انجام داده اند و در روسیه نیز پژوهش های ارزشمندی انجام یافته است .
5-4 آب زدایی به روش میدان الکتریکی و مغناطیسی
بهره گیری از میدان های الکتریکی و مغناطیسی در آغاز برای جدا کردن ترکیب های جامد با مایع به کار رفته است . نخستین بار که در فرایند این کار فر آورده آب زدا گردید به عنوان یک روش کامل کننده ی روش سنتی آبگیری به کار رفت .
بخش بنیادین فرایند جریان میدان برق مستقیم است که بر رو ی جسم آبگیری شونده به کار می رود.
این روند بر ویژگی های رویه ای جامد- مایع مانند پتانسیل زتا برهم کنشی دوقطبی ها و ویژگی نم گیری آن اثر می گذارد .
این روش در دو فرایند کار می کند.یکی تراوندگی برقی یا الکترو اسمزی و صافی الکتریکی . اکترواسمزی حرکت آب از میان پوسته های متخلخل محصول با به کاربردن جریان برق مستقیم است .
این یک فرایند نفوذ سطحی می باشد. صافی کردن صافی الکتریکی حرکت ذره های باردار شده است به سمت الکترودها در یک میدان الکتریکی مستقیم است . این فرایندها پیش از فرستادن فرآورده به خشک کنی دیگر در یک اتاق جداگانه انجام می گیرد .
به دلیل های اقتصادی روش این فرایندها در اندازه های بازرگانی انجام نمی شود. و لی در آینده به دلیله ای زیست محیطی توجه بیشتری به آن خواهد شد در این زمینه پژوهش های بیشتری به وسیله سازمان های کان های آمریکا ه سازمان علمی و پژوهش صنعتی مشتر ک المنافع استرالیا ه اداره تولید برق مرکزی انگلستان و انجمن بنیاد بانک سوئیس و شرکت برق فوجی با مسئولیت محدود و ژاپن , روش های شیمیایی زیست محیطی مونسانتو در آ مریکا انجام گرفته است .
6-4 بخار داغ :
این روش خشک کردن معمولا با یک روش خشک کن دو نواری همراه است . محصول بر روی نوار بالایی به صورت یک لایه ی یکنواخت و غیر فشرده قرا ر می گیرد. هنگامی که نوار وارد خشک کن می گردد بخار سراسر نوار و محصول را می پیماید .
در پایان نخستین نوار نقاله یک روش بارگیری گرانشی محصول را روی نوار پایینی بارگیری می کند. و محصول نیمه خشک دوباره سراسر اتاقک خشک کن را می پیماید . بخار به طور موازی به محصول دمیده می شود . این روش برا ی خشک کردن یوننجه و خمیرها مناسب است. شکل 4-2 نمایی از این نوع خشک کن را نشان می دهد.
هوا نباید به درون این سیستم راه یابد وبنابراین دستگاه باید به خوبی و در برابر ورود هوا آب بندی شود.
بخار داغ در فشار اتمسفری تنها محیط خشک کننده ی موجود می باشد. این روش نسبت به خشک کردن با هوای داغ زمان و سطح خشک کردن مورد نیاز را کاهش میدهد.
سرعت تبخیر توسط سرعت انتقال گرما میان مایع خشک کننده و محصول کنترل می شود و در پایان فرایند خشک کردن بخار ساده تر از هوا از محصول خشک خارج می گردد.
بخار کاملا اشباع شده از خشک کن بیرون می رود و سپس فشرده شده تا اندک آب به جا مانده درآن معیان یافته و از آن خارج شود . پس از پایان فرایند بخار منبسط شده و به داخل خشک کن باز گردانده می شود.
با اینکه هزینه ی اولیه این روش بسیار بالاست ولی سودمندی آن بسیار است . هیچگونه ضایعاتی در فرآورده پدید نمی آید و موجب سوختن محصول نمی شود آلودگی زیست محیطی نداردو 50 % انرژی صرفه جویی می شود. برای اطلاعات بیشتر به گارین و همکاران مراجعه شود.
هوانباید به درون این سیستم راه یابد و بنابرین دستگاه باید به خوبی در برابر ورود هوا اب بندی شود بخار داغ در فشار اتمسفری تنها محیط خشک کننده ی موجود می باشد این روش نسبت به خشک کردن مورد نیاز را کاهش می دهد سرعت تبخیر توسط سرعت انتقال گرما میان مایع خشک کننده و محصول کنترل می شود در پایان فرایند خشک کردن, بخار ساده تر از هوا از محصول خشک خارج می گردد بخار کاملا اشباع شده از خشک کن بیرون می رود و سپس فشرده شده تا اندک اب به جا مانده در ان میعان یافته و از ان خارج شود .
پس از پایان فرایند, بخار منبسط شده و به داخل خشک کن باز گردانده می شود . با اینکه هزینه ی اولیه این روش بسیار بالا است, ولی سودمندی ان بسیار است هیچ گونه ضایعاتی در فراورده پدید نمی اید و موجب سوختن محصول نمی شود .
الودگی زیست محیطی ندرد و 50 ./. انرژی صرفه جویی می شود برای اطلاعات بیشتر به گارین و همکاران مراجعه شود.
7-4 آب گیرنده ها (نم گیرها)
نم گیرها ابتدا در صنعت تهویه مطبوع مورد استفاده قرارگرفته است . اما بسیاری بر این باورند که این روش ویژه می تواند کاربردهایی در خشک کردن مواد غذایی داشته باشد . فرایند بر پایه ی یک روش رطوبت زدایی از هوای در حال جریان در یک سیکل تبخیر کننده سرکننده ی بسته قرار دارد. این گمان هست که با جذب رطوبت محصول غذایی در حفره های نم گیر و چگالش آب گرمای نهان تبخیر را می توان به گرمای محسوس تبدیل کرد.
محصول در یک خشک کن چرخان یا ناپیوسته خشک می گردد. سرعت بالای چرخش دیگ خشک کن همراه با سرعت جریان پایین هوا باعث ایجاد پتانسیل بالایی برای انتقال جرم از هوا به نم گیر می شود.
برای پایه از نگهداشتن دمای نم گیر همواره یک جریان آب سرد در چرخ است . می توان از ژل جامد یا یک مایع نم گیر نیز بهره گیری کرد . ژل جامد برای بیرون راندن آب به فشار بالایی نیاز دارد وبرای فعال کردن نم گیر نیز به دمای بالاتری نیاز است .
پس این فرایند برای راه اندازی به هزینه چشم گیری نیاز دارد. فشار بخار نم گیر مایع از آب کمتر است که این خود موجب آبکی شدن نم گیر می شود . این بدان معنی است که ماده نم گیر رطوبت را از محصول جذب می کند. تحقیقات بیشتر توسط گاندیداسان و همکاران 1998 پنی و ماکلاین – کراس 1985 و اپشتاین و گرولمز 1983 انجام گرفته است.
8-4: در این فرایند اسمزی از چندین محلول برای خشک کردن تراوشی بهره گیری می شود . نوع اصلی تمیار با شربت شکر است . این روش آب زدایی با قرار دادن محصول مرطوب در مجاورت محلول شکر انجام می شود. برگه های محصول برای 4 تا 24 ساعت در محلول های غلیظ شکر گذارده می شود . که این زمان به گونه ی غذایی که باید خشک شود بستگی دارد.
این عمل رطوبت محصول را تا 50% کاهش می دهد. و پس از آن می توان برای خشک کردن بیشتر محصول از روشهای سنتی دیگر بهره گیری کرد.
موارد مورد استفاده دیگر شکر و مخلوط شکر و نشاسته وشربت شکر است. این فرایند شیرین سازی محصولی متخلخل با بافت شکننده به دست می دهد که بیشتر طعم اولیه را به همراه دارد.
از اسمز معکوس نیز می توان به عنوان یکروش آبگیری استفاده کرد . این فرایند بیشتر برای تغلیظ کردن آبمیوه ها سودمند است . و نسبت به روشهای موجود سرعت بیشتری دراد.
دامنه ی دمایی مناسب برای این فرایند بین 20 تا 40 درجه ی سانتی گراد می باشد. زمان خشک کردن با دما نسبت معکو س دارد. پژوهش ها نشان می دهد که افزایش دما بین 40 تا 80 درجه سانتی گراد زمان خشک کردن را کوتاه تر می کند.
ولی کیفیت محصول را نیز کاهش می دهدو علاوه بر این موجب چروکیدن پوسته دیواره یاخته می گردد.
سرعت خشک کردن به نوع ماده ی غذایی ماده ی مورد استفاده برای تراوش و پارامترهای فرایند خشک کردن بستگی دارد . افزون بر این دماهای بالاتر چسبندگی محلو ل را پایین می آورد و باعث افزایش ضریب نفوذ آب در فرایند تراوش می شود .
شکل 3-4 تاثیر درجه ی حرارت را بروی فرایند تراوش سیب نشان می دهد. تحقیقات بیشتر در این زمینه توسط پونتینگ 1966 و آدام بونو و کاستاین 1983 و لنارت و لویکی 1988و لس و سالونخه 1967 و 1966 و سالونخه و دو 1973 و بولین 1970 و مورگامن 1965 و ایگاراشی و همکاران 1988 انجام گرفته است.
9-4 ترکیدن پفکی
این روش بسیاری از ویژگی هایی دلخواه محصول خشک شده به روش تصعیدی را با هزینه ی کمتر, زمان خشک کردن کوتاهتر و جذب اب بهتر برای محصول نهایی, فراهم می اورد محصول خشک شده به روش تصعیدی را با هزینه کمتر زمان خشک کردن کوتاهتر و جذب آب بهتر برای محصول نهایی فراهم می آورد. محصول در گام نخست تا اندازه ای خشک و سپس آن را به یک استوانه چرخان بسته که تفنگ نامیده می شود بار می کنند.
محصول در داخل استوانه گرم می شود تا این که فشار داخلی آن به اندازه ای از پیش تعیین شده برسد.
سپس فشار ماده ی غذایی به سرعت تا فشار اتمسفری اهش داده می شود.
در این حالت مقداری از آب ماده ی غذایی بخار شده است. واقعیت آن است که ترکیدن یک شبکه سوراخ درون قطعه پدید آورده است . این سوراخ ها باعث می شود که خشک شدن نهایی بهتندی کامل می شود کهاین سرعت تقریبا دو برابرسریعتر از روش های سنتی خشک کردن می باشد . تفنگ دوباره چند سال پیش با ساخت بخار بسیار داغ 500 فارنهایت و فشار 55 پوند بر اینچ مربع درون آن طراحی شد . این امر از چگالش بخار جلوگیری می کند و باعث می شود که ذرات از همه سمت در برابر بخار قرار گیرد . این فرایند بیشتر برای میوه ها و سبزی ها و غله ها به کارمی رود . پژوهش های دیگری بر روی خشک کردن و بازسازی مجدد توسط استرول 1970 و ایزیدرو 1968 و ایزنهارت و همکاران 1968و1967و1964و1962 و ویلسون 1965 و سولیوان و کوردینگ 1969 و اسکلوو گلبر1964 و اسکو 1965 ارائه شده است .
10-4 خشک کردن کف پوشی :
دانسته شده است که تبدیل ماده ی غذایی مایع به کف هزینه ی کمتری برای بهبود کیفیت محصول دارد.
کف ها بسیار تندتر از مایع ها خشک می شود و فرایند خشک کردن دردمای پایین تر و مدت زمان کوتاه تری انجام می شود.
افزایش سرعت خشک کردن به دلیل افزایش سطح تماس وانتقال ساده تر رطوبت از میان ساختار خشک شده سوراخدار نسبت به ساختار دارای سوراخ کمتر مایع خشک شده می باشد. انتقال حرارت در کف کارایی کمتری دارد ولی کافی است چون خشک کردن مواد غذایی توسط انتقال جرم داخلی کنترل می شود . افزون بر این زمان تماس ماده غذایی حساس به حرارت را با دمای بالا کاهش می دهد و موجب می شود که کف های خشک شده دارای بافت سوراخدار بتواندبه راحتی رطوبت را جذب کند و بازسازی شود.
چندین روش خشک کردن کفی ایجاد شده است که در برگیرنده ی خشک کردن پفی تحت خلا خشک کردن پاششی کفی و خشک کردن کف پوشی باشد ((خشک کردن پفی تحت خلا))به فرایندی گفته می شود که از خلا برای کف کردن محصول استفاده می کند. به گفته ی هولذر ورث (1974) خشک کردن کفی در خلا از برسی های خشک کردن تصعیدی عصاره اب پرتقال , سرچمه گرفت چند نمونه عصاره اب میوهی خشک شده ی تصعیدی , افزایش چشم گیسرعت خشک کردن و ساختار متخلخل , به دلیل کف کردن مایعات تحت خلا را نشان داد .
زمانی که گازها, پیش از خشک کردن پاششی در فشار بسیار بالا در خوارک مایع حل میشود فرایند کار خشک کردن پاششی کفی نامیده می شود . چگالی محصول های خشک شده کفی تا یک دوم کاهش می یابد. و در حالی که محصول های خشک شده به روش پاششی به شکل کره ی تهی می باشد که دیواره ضخیمی از ماده ی خشک پیرامون آنرا فراگرفته است .
ولی محصول های به دست آمده از فرایند کفی دارای فضای درونی گسترده و دیواه های نسبتا نازکی است . کراسبی و ویل 1977 از اصول کلی خشک کردن پاششی – کفی سخن گفته اند.
در خشک کردن کف پوشی کف کردن مایع به علت بودن عوامل فعال کننده سطحی ترسازها است که یا به گونه ای طبیعی در ماده غذایی یافت می شود و یا به آن افزوده شده است. یک کف پایدار در یک پوشش نازک گسترده و با هوای گرم خشک می شود . نمونه ی محصول خشک شده با این روش شیر و خمیر و سیب زمینی و میوه هاست . که می تواند از روی سطح نوار یا سینی متحرک خشک کن تراشیده شده و سپس گردآوری شود . هزینه خشک کردن کف پوششی از خشک کردن پاششی و غلطکی بیشتر است ولی از خشک کردن تصعیدی کمتر می باشد.مورگان 1974
این به دلیل سطح بزرگ خشک کردن لازم برای خشک کردن یک لایه ی نازک ماده غذایی باشد . لایه های ضخیم تر نامناسب می باشد. زیرا زمان خشک کردن آنها از زمان پایداری بیشتر کف ها بیشتر است . هرتزندورف و موشی جدول زیر را برای همسنجی هزینه کارهای گوناگون خشک کردن به دست داده اند. در هنگامی که هزینه های مطلق ممکن است پس از سال 1970 افزایش یافته باشد. هزینه های نسبی نیز احتمالا همین گونه خواهد بود.
پیشرفت های چند سال گذشته در زمینه ی فرایند خشک کردن کف پوشی و کاربردهای آن در صنایع غذایی می تواند بر روی کارهایی که در سال 1960 به وسیله ی مورگان و همکارانش در آزمایشگاه پژوهش اداره ی کشاورزی بخش باختری آمریکا انجام می گرفت اثر گذار باشد.
ولی اندیشه ی خشک کردن کف پوشی پیشینه ای بیشتر دارد گواه این پیشینه صدور حق امتیاز برا کمپبل در 1917 و مینک 1939و1940 به ترتیب برای فرایندهای خشک کردن شیر و سفیده ی تخم مرغ می باشد.
11-4 استخراج با سیال های فوق بحرانی و کاربرد آن در خشک کردن :
سیال های فوق بحرانی دارای ویژگیهای یگانه ای می باشد که آنها را آماده می سازد تا بخش های سازند را به گونه ای گزینشی از یک مخلوط جدا کند. این توانایی اخیرا به عنوان گزینه ای برای فرایندهای جداسازی مانند تقطیر یا جداسازی بخش های مایع به کار گرفته می شود . انگیزه ی بررسی و پژوهش استخراج باسیال فوق بحرانی یافتن فن آوری های جداسازی با هزینه های انرژی پایین تر و بهبود استاندارد های سلامتی و ایمنی است.
استخراج با سیال فوق بحرانی , بهره برداری از ویژگیهایی است که در دما و فشار بسیار بالا رخ می دهد. شکل 4-4 یک نمودار چگونگی نسبت به دما – فشار برای دی اکسید کربن می باشد که بخش های جامد یا مایع و گاز در آن نشان داده شده است . ناحیه ی فوق بحرانی بالای نقطه بحرانی است .
در این منطقه ویژگیهایی که به وسیله سیال ها نمایش داده شد ویژگی های میان سیال ها و گازها است.
سودمندترین ویژگی در زمینه ی استخراچ با سیال فوق بحرانی و یژگی های میان شاره ها و گازها است.
شک ل5-4 وابستگی میان فشار و چگالی را نشان می دهد . یک گاز با افزایش فشار چگالشی فزاینده می یابد. در بالای نقطه ی بحرانی این چگالی افزایش یافته حلالیت را تشدید می کند و مانند یک مایع عمل می نماید.
همین حلالیت است که از استخراج با سیال فوق بحرانی یک گزینه ی دست یافتنی می سازد. ویژگی های انتقال جرم نیز همانند انتقال گازها در جداسازی سیال های بسیار حساس یک عامل برجسته می باشد. از سال 1974 که برای نخستین بار حق امتیاز شماره 824/843/3 آمریکا منتشر گردید بسیاری از حق امتیازها در زمینه ی استخراج با سیال فوق بحرانی در دسترس همگان قرار گرفت .
این حق امتیازها در زمینه ی جداسازی رازک . کافئین و ادویه ها و اسیدهای چرب و کانی ها و ترکیب های عطر ساز بود.
متداول ترین حلال همگانی است زیرا سمی نیست آتش نمی گیرد ارزان است و دمای بحرانی کمی K 304 دارد.
یک کاربرد استخراج با سیال فوق بحرانی که چنین می نماید هنوز آشکار نشده است . چگونگی کارکرد آن در خشک کردن مواد غذایی می باشد. چون رطوبت ماده خوراکی بر روی بافت واکنش های شیمیایی و فسادمیکروبی آن تأثیر دارد خشک کردن روشی است که حفظ کیفیت و افزایش زمان عمر انبارداری ماده ی غذایی را به همراه دارد. پیچیدگی کار خشک کردن ماده ی غذایی آن است که احتمال دارد در بافت آنها تغییرات فیزیکی یا شیمیایی پدید آید که موجب تغییر ساختار محصول می شود. استخراج با سیال فوق بحرانی از بروز چنین مشکلاتی جلوگیری می کند زیرا در این روش فرآورده ها ی غذایی بدون آنکه آب آن از حالت مایع به حالت بخار درآید خشک می شود.
همیچنین اگر از یک حلال مانند دی اکسید کربن فوق بحرانی استفاده گردد و خشک کردن حتی در دمای محیط نیز انجام می شود.
1- استخراج :
فرایند استخراج با سیال فوق بحرانی در برگیرنده یک گام بنیادین است . پیچیدگی این روش آن است که هر گونه جداسازی به نوع محصول و شرایط عملیاتی بستگی دارد . شکل 6-4 نشان دهنده ی یک روش بنیادین برای این فرایند است. نخست محصول با سیال فوق بحرانی در آمیخته می شود.
سیال نزدیک به نقطه بحرانی در شرایطی است که حداکثر حلالیت بین آن و ماده استخراج شونده وجود دارد. یک فرایند پیوسته در این نمودا رنشان داده شده است و محصول غذایی از طریق شیرهای چرخان وارد انباره ی استخراج می شود. دمای ماده غذایی طوری تنظیم می شود که با دمای سیال فوق بحرانی نزدیک باشد باید پیش بینی های لازم انجام گیرد تا شرایط حداکثر حلالیت تغییر نکند. سپس ماده ی خوراکی از انباره پایین می آید و از شیر چرخان دیگر بیرون می ریزد . سیال فوق بحرانی که شامل ماده استخراج شده می باشدو انباره ی استخراج را ترک کند و پس از عبور از میان یک دستگاه شرایط را در جهت کاهش آمیزش پذیری تغییر می دهد. چون آمیزش پذیری تابعی از دما و فشار است ازیک مبدل حرارتی برا ی کاهش دما جریان مخلوط حلال و ترکیب استخراج شده استفاده می شود . سپس مخلوط وارد یک جداکننده می شود تا عصاره ی جداشده بتواند از حلال جدا شود . حلال دوباره به سیستم برگشت داده میشود.
آشکار است که افت سیال فوق بحرانی از میان شیرهای چرخان باید مد نظر قرار گیرد . این مشکل به این صورت حل می شود که از یک انباره ی یدکی سیال فوق بحرانی برا ی افزودن و تامین پیوسته این سیال استفاده می شود.
شکل 7-4 نمایی از یک جریان را نشان می دهد که نه فقط سیال را تامین می کند بلکه فشار را نیز تولید وتنظیم می نماید . باید توجه داشت که فشار فرایند نباید هیچ گاه از فشار بحرانی کمتر شود چون اگر این مورد رخ دهد تغییر حالت رخ می دهد و احتمال دارد کیفیت محصول نهایی تغییر کند.
2- کاربرد سیال فوق بحرانی برای خشک کردن مواد غذایی :
استفاده از دی اکسید کربن فوق بحرانی که ماده ای مطمئن سالم و مناسب می باشد در صنایع غذایی مورد توجه قرار گرفته است . در حا ل حاضر این فرایند برای استخراج بسیار ی از ترکیب های مواد غذایی مانند کافئین و رازک مورد استفاده قرا ر می گیرد. دمای بحرانی پایین دی اکسید کربن اهمیت زیادی دارد چون تغییرات فیزیکی و شیمیایی در اغلب مواد غذایی در این شرایط به کندی انجام می شود. سیال فوق بحرانی خود را از تغییر حالت جلوگیری می کند و این موضوع برا ی حفظ ساختار و بافت محصول اهمیت دارد .
روش های متداول خشک کردن ممکن است موجب قهوه ای شدن و چروکیدگی و حتی اتلاف عطر وطعم شود . استخراج آب با سیال فوق بحرانی می تواند از رخداد بیشتر این پی آمدهای ناخواسته جلوگیری کند. حل شدنی بودن آب در دی اکسید کربن برای خشک کردن به وسیله ی جداسازی سیال بسیار حساس حائزاهمیت است . گرچه آب توان حل شدن کمی در دی اکسید کربن دارد ولی کاملا نامحلول نیست . شکل 8-4 رابطه بین ترکیب آب در دی اکسید کربن و فشار را در دماهای مختلف نشان می دهد. نتایج بر حسب گرم آب در لیتر دی اکسید کربن منبسط شده در شرایط استاندارد داده شده است. این موضوع نشان می دهد که مقدار حل شدن آب باید در شرایط فوق بحرانی که در آن چگالی دی اکسید کربن افزایش می یابد بیشترباشد . از این نمودار مشخص می شود که با تغییر دما توان حل شدن نیز تغییر می کند.
3- افزونی :
همانگونه که گفته شد دی اکسید کربن در همسنجی با توان حل کنندگی ترکیب های دیگر نسبت به آب حل کننده ی ضعیفی است . توان حل کنندگی پایین احتمال برگزیده شدن را افزایش می دهد که گونه ای سودمندی است . ولی موجب محدودیت هایی می شودو فرایند را با شرایط شدید یا غیر اقتصادی روبرو کند . بهبود توان حلال می تواند با استفاده از یک ترکیب سوم انجام گیرد. این ترکیب یک افزودنی حلال کمکی یا اصلاح کننده نامیده می شود.
هدف از استفاده از افزودنی افزایش ظرفیت حلال در یک روش است . افزودنی باید گونه ای برگزیده شود که حلالیت آن میان حلالیت سیال فوق بحرانی و تریب حل شونده قرار گیرد . برونرر و پیتر 1983 سه شرط را برا ی افزودنی بایسته می داند:
1- افزودنی باید حلالیت را افزایش دهد و شرایطی فراهم آورد که فرایند بتواند در فشار پایین تر انجام گیرد.
2- افزودنی باید فقط با تغییر دما شرایط بازیابی گازها را فراهم آورد.
3- افزودنی باید ضریب جداسازی را افزایش دهد.
در شکل 9-4 یک نمودار سه حالتی که رابطه میانیک روش با یک افزودنی را نشان می دهد نمایش داده شده است . بدیهی است که تحت شرایط از پیش تعیین شده یک اختلاف چشمگیر در امتزاج پذیری بین دی اکسید کربن و آب وجود دارد در حالی که در اندازه حلالیت آب و افزودنی هیچ گونه اختلافی نباید وجود داشته باشد.
هنگامی که افزودنی در حلال می شود ماده ی حل شده را با آن حمل خواهد کرد. این فرایند را می توان با تغییر امتزاج پذیری کنترل کرد. شکل 10-4 نشان می دهد که چگونه تغییرات دما می تواند امتزاج پذیری را تغییر دهد.
برونر و پیتر این نمودار را به گونه ای مشروح گزارش کرده اند. شکل 11-4 یک نمای جریان برای این فرایند دو مرحله ای را به همراه نمودار سه حالتی برابر با مراحل نشان می دهد.
در ستون نخست که در دامنه بسیار حساس دما اندکی از دمای بحرانی بالاتر است.
عمل می کند یک اختلاف امتزاج پذیر فقط بین سیال فوق بحرانی و ماده ی جداشده وجود دارد. ستون دوم با همان فشارولی در دمای اندکی بالاتر عمل می کند.
اکنون یک اختلاف امتزاج پذیر اضافی وجود دارد. که موجب می شود در هنگامی که حلالیت کاهش می یابد. ماده استخراج شده جدا شود . زیان به کار بردن یک افزودنی از دشواری های کار تا هزینه افزوده را در بر می گیرد.
یک دشواری کار آن است که یک مرحله دوم جداگانه برای افزودنی موورد نیاز می باشد.
کاهش افزودنی از این مرحله را باید برای پایدار نگهداشتن چگالش در دستگاه به گونه ای جایگزین کرد . امروزه پژوهش های اندکی د ر زمینه ی اندازه گیری روش های سه حالتی چاپ شده است .
چنین می نماید که افزون یک افزودنی به روش دو حالتی موجب انعطاف پذیری آشکاری می شود و لی طبیعت دقیق تغییرات انجام شده شناخته شده نیست.
بررسی امکان سودمندی افزودنی برای خشک کردن باید آزمایش شود.
4- امکان پذیری :
یکی از زیان های مهم در روش جداسازی سیال فوق بحرانی سرمایه گذاری بسیار برای دستگاههای تحت فشار است . چون جداسازی با سیال فوق بحرانی یک فرایند نسبتا جدید است پژوهش در زمینه ی طراحی و ساخت دستگاه های با کارایی بالا اندک بوده است .
ولی پیش بینی شده است که گرایش جداسازی با سیال فوق بحرانی موجب افزایش دلبستگی به این پهنه خواهد شد . با افزایش این گرایش ها پیشرفت هایی در زمینه کاهش هزینه های فرایند انجام خواهد شد.
هزینه فرایند به مقدار جداسازی مورد نیاز و آبکی بودن ماده ی جدا شده بستگی دارد .معمولا غذایی که شامل مقدار بالایی آب است . نسبت به خوراکی که آب کمتری دارد به مقدار انرژی بیشتری برای خشک کردن و رساندن آن به مقدار رطوبت پایین تر نیاز دارد.
از سوی دیگر کم آبکی بودن ماده ی جدا شده به انرژی بیشتری نیاز دارد. شکل 12-4 وابستگی میان کارایی و بازیابی و زمان را نشان می دهد . چگالی های پایین تر ماده حل شده زمان لازم برای جداکردن مقدار کمی از محلول از زمان لازم برای استخراج همان مقدار در غلظت های بالا بیشتر است.
واضح است که وقتی کارایی به بالاترین اندازه می رسد در آن نقطه استخراج بیشتر غیر اقتصادی خواهد بود.
یک رو ش جداسازی در برگیرنده ی جداساز ی مرحله ای است . نمودار آن درشکل 13-4 نشان داده شده است . تعداد مراحل و زمان صرف شده در هر مرحله توسط جداسازی مورد نیاز تعیین می شوند.
جداسازی مرحله ای موجب جداسازی جداسازی جزء به جزء می شود. اگر تولید کننده به محصولی با خشکی های گوناگون نیاز داشته باشد این طراحی سودمند است. گرچه در زمینه ی افزایش صرفه جویی با این طرح هیچگونه گواهی در دست نیست .
دوره های زمانی طولانی برای تکمیل خشک کردن یا تعداد بیشتر مراحل ممکن نیست . این فرایند را ممکن نیست . این فرایند را ممکن سازد . دبی نسی حلال می تواند افزایش یابد . می دانیم که در مورد گاز دی اکسید کربن یک جداسازی خوب با شرایط اشباع نیاز به 5 تا 20 کیلوگرم گاز در ساعت برای هر کیلو گرم نمونه دارد.
برای امکان پذیری بیشتر فرایند مراحل صرفه جویی انرژی نیز پیشنهاد شده است . برای نمونه شکل 14-4 شرایط بایسته برای افزایش فشار از 60 به 600 بار را نشان می دهد. در این شکل فرایند دو مرحله ای که شامل خنک کردن میانه است بیش از 4/1 انرژی لازم برای فشرده سازی را متراکم کردن صرفه جویی می کند. انرژی مورد نیاز برای جداسازی سیال بسیار حساس کمتر از انرژی مورد نیاز برای تقطیر است . این مقدرا انرژی برای جداسازی مایع مورد نیاز می باشد . این تا اندازه ای بدلیل سرعت های بالای جداسازی گرمای جذب پایین و قابل دسترس بودن حلال های ارزان است .
اگر بتوان فرایند جداسازی را با تغییر دما کنترل کرد هزینه ی عمده ی عملیاتی مربوط به فشرده ی سازی و دوباره فشرده کردن سیال بسیار حساس به کمترین اندازه می رسد. هزینه ی انرژی فشرده سازی این روش بسیار بالاست . اگر تغییر توان حل سازی را بتوان توسط تغییرات دما کنترل کرد می توان از هزینه های انرژی بالا برای باز فشرده سازی سیال فوق بحرانی دوری نمود.
بهره گیری از دگرگونی ها ی دما با سیا ل فوق بحرانی دی اکسید کربن بسیار سودمند است . چون میتوان از دماهای میانه بهره گیری کرد. اگر از تغییرات دما استفاده گردد می توان کمترین نیرو را برای تغییر حلالیت لازم برای خشک کردن به کار برد. پیش بینی شده است که هزینه های کارگری برای سیال فوق بهرانی بسیار کمتر باشد چون در این روش برخلاف جداسازی متداول مایع که به دو مرحله جداسازی و تبخیر نیاز دارد تنها به یک مرحله جداسازی نیاز است. هزینه های نگهداری در این دو روش یکسان است . تعیین هزینه های ویژه در ارتباط با جداسازی سیال فوق بحرانی مشکل است.
تحقیقات کمی در این زمینه انجام گردیده است و پژوهش های انجام شده نیز به سادگی در دسترس نیست . وجود رقابت برای کاربرد این روش در مقیاس تجاری میزان اطلاعات چاپ شده را محدود کرده است . ولی روشن است که جداسازی با سیال فوق بحرانی به سرمایه گذاری نخستینی بالایی نیاز دارد . هزینه ی راه اندازی به محصول بستگی دارد . خشک کردن و جداسازی با سیال فوق بحرانی ممکن است برای محصولات گرانقیمت امکان پذیر باشد.
در آینده با بهبود طراحی و دسترسی به بهروه وری بالا این روش را یک گزینه ساده و در دسترس برای همه ی فراورده ها می سازد.
12-4 . پرداذش اقتصادی باز فشرده سازی مکانیکی بخار برای یک خشک کن استوانه ای :گزارش شده بود که یک فرایند خشک کردن استوانه ای معمولی به BTU 1300 یکای حرارتی انگلیسی
گرما برای تبخیر یک پوند آب نیاز دارد . اگر دستگاه دارای یک باز فشارنده ی بخار مکانیکی یک حالتی 2(MVR) باشد فقط به یک گرمای BTU/IB 218 برا ی هر پوند آب نیاز دارد . و BTU/IB176
برای یک روش دوحالتی کفایت می کند. اگر یک خشک کن استوانه ای با باز فشارنده ی بخار مکانیکی در شرایط بهینه عمل کند و صرفه جویی بیشتری در مصرف انرژی بدست می آید. چون این کار برروی خشک کردن استوانه ای مواد غذایی با یک منبع معمولی حرارتی متمرکز شده است بازیابی حرارتی می تواند منجر به کاهش هزینه های فرایند شود.پمپ حرارتی و مبدل حرارتی دستگاه هایی است که به طور گسترده ای برای بازیابی انرژی حرارتی مورد استفاده قرار می
گیرد.محدودیت اصلی مورد اخیر سطح های دریافت کننده ی حرارتی است که در همه موارد از سطح منبع حرارتی کمتر است .از طرف دیگر گرچه یک پمپ حرارتی این محدودیت را ندارد قیمت بالا و هزینه ای عملیاتی بالا استفاده از آن را در صنعت محدود می کند. بر طبق نظر هیپ 1979 چندین چرخه عملیاتی برای یک پمپ حرارتی وجود دارد. درمیان انواعی که به طور گسترده ای در صنعت استفاده می شود می توان از بازفشارنده ی مکانیکی بخار و پمپ حرارتی برایتون و پمپ حرارتی چرخه بسته و چرخه باز نام برد.باز فشارنده بخار مکانیکی یکی از مهم ترین چرخه ها ی فرایند است که با بخار فرایند به طور مستقیم کار می کند
و حداکثر دمای قابل دسترس را محدود نمی سازد زیرا از یک محیط انتقال حرارت ویژه مستقل است . هردو حرارت نهان و محسوس بخار در باز فشارنده ی بخار مکانیکی بازیابی می شود.و موجب صرفه جویی مؤثر انرژی در فرایند خشک کردن می گردد. باز فشارنده ی بخار مکانیکی می تواند به جای هر خشک کن تماسی مانند خشک کن استوانه ای و خشک کن سینی دار و یا خشک کن گردان به کار رود.
کاربرد های خشک کردن 5
در این فصل به کاربردها برخی فرایندها ی خشک کردن در صنایع غذایی می پردازیم . در فصل سوم از خشک کن های معمولی در صنعت غذا یی سخن به میان آمد و در فصل چهارم این کتاب روش های نوین خشک کردن مواد غذایی توضیح داده شد. به دلیل گوناگونی دستگاه های خشک کن و گسترده ی وسیع مواد غذایی امکان بررسی همه آنها در این کتاب میسر نیست . در این فصل از میان خشک کن های متداول خشک کن افشانه ای انتخاب شده است. که کاربرد بیشتری در صنایع غذایی دارد و از روش های نوین خشک کردن نیز آبزدایی تراوشی درنظر گرفته شده است که در صنایع غذایی روش رو به گسترش است . در این فصل همچنین در مورد بسته بندی مواد غذایی خشک شده که برا ی طولانی کردن عمر انباری و حفظ کیفیت آن ضروری است . مطالبی ارائه شده است.
1-5 خشک کردن افشانه ای
1-1-5 مقدمه :
خشک کن افشانه ای یکی از دستگاههای مهم فرآوری در صنایع غذایی می باشد .نخست برای یافتن شرایط مناسب خشک کردن کمی از ماده ی غذایی به روش آزمایشی فرآوری می شود تا شرایط درست کار ارزیابی گردد.
