بررسی تغییرات کیفیت طی خشک کردن میوه و سبزیجات

امروزه از دستگاه‎های خشکن صنعتی  برای خشک کردن میوه و سبزیجات استفاده می‎گردد. استفاده از روش‎های مختلف تأثیرات متفاوتی در کیفیت محصول خروجی خواهند داشت. پارامتر کیفیت یک پارامتر کلیدی در بازاریابی است و بر اساس محصول می‎تواند تفاوت‎های زیادی داشته باشد. پارامترهای مهم کیفیت در خشک کردن میوه و سبزیجات شامل موارد زیر می‎باشد:

1. خواص فیزیکی ‎ -‎شیمیایی (درجه فعالیت آب، پایداری شیمیایی)
2. خواص ساختاری (چگالی، تخلخل، اندازه منافذ، حجم مخصوص و شکل)
3. ویژگی‎های نوری (رنگ و ظاهر)
4. ویژگی‎های بافتی (استحکام فشاری، رفتار تحمل تنش، استحکام کششی، ویژگی‎های بازیابی رطوبت)
5. خواص مکانیکی (حالت محصول: شیشه‎ای، کریستالی و لاستیکی)
6. ویژگی‎های محسوس (طعم و عطر)
7. ویژگی‎های غذایی (محتوای ویتامین، مواد مغذی، پروتئین و غیره)
8. ویژگی‎های بهداشتی (محتوای میکروبی، رهایی از انگل، بودن یا نبودن افزودنی‎ها و نگهدارنده‎ها و غیره)

بررسی تغییرات کیفیت طی خشک کردن میوه و سبزیجات

خرابی اکسیدی

مقادیر اکسیژن کمتر از یک درصد، شروع تعفن و فساد را به تأخیر می‎اندازد. واکنش‎های اکسیداسیون در مقادیر کمتر از ۵ درصد اکسیژن و یا در مقدار بیشتر از ۸۰ درصد دی اکسید کربن حداقل می‎شوند.

برای حداقل کردن خرابی اکسیدی باید محصولات خشک شده با استفاده از خشکن صنعتی را در بسته‎هایی با محیط کنترل شده ذخیره کرد یا آنها را با استفاده از خلأ یا نیتروژن بسته‎بندی نمود. در ساختار منفذ باز، به خاطر دسترسی سریع به اکسیژن اکسیداسیون افزایش می‎یابد.

در این مورد می‎توان برای جذب اکسیژن، جاذب اکسیژن را بکار برد. گاهی اوقات آنزیم‎ها یا اکتیواسیون طبیعی که در آنها رخ می‎دهد، می‎توانند هنگام خشک کردن مواد معطر، عطرهایی را تولید کنند.

خرابی اکسیدی باعث رنگ باختن، از دست دادن ارزش غذایی و غیره می‎شود. خشک کردن خلأ و خشک کردن انجمادی را می‎توان برای حداقل کردن خرابی اکسیدی بکار برد، اما این روش‎ها نسبتاً پرهزینه‎اند.

خشک کردن به کمک پمپ‎های حرارتی احتمالاً انتخاب بهتری است و در صورتی که روش چرخه بسته خشک کردن مورد استفاده قرار گیرد، می‎تواند از عطر مواد محافظت کند. به علاوه خشک‎کن‎های متناوب ناپیوسته نیز ممکن است باعث حداقل کردن خرابی اکسیدی شوند.

ویتامین C و پرو-ویتامین A

اسید اسکوربیک و پرو-ویتامین A هنگام خشک کردن از بین رفته یا کاهش می‎یابند و توسط گرمایش و واکنش‎های اکسیداسیون حفظ می‎شوند. بقای ویتامین C و پرو-ویتامین A (بتا-کاروتن) به روش خشک کردن و شرایط کارکردی بستگی دارد.

اگرچه پروتئین‎ها زیاد تأثیرپذیر نیستند. انحلال‎پذیری ویتامین‎ها در آب بطور گسترده‎ای تغییر می‎کند. بعضی از مواد مغذی (مانند ریبوفلاوین) حتی در محتوای رطوبت بالا رسوب می‎کنند در حالیکه اسید اسکوربیک در مقادیر رطوبت پایین نیز قابل حل شدن است.

عموماً شرایط خشک کردن متوسط گران‎تر هستند اما محصول خشک شده با کیفیت بهتری را نتیجه می‎دهند. محصولات آب‎پز شده مانند جعفری، رنگ و محتوای غذایی بهتری دارند.

خشک کردن سریع، ویتامین C بیشتری را حفظ می‎کند. خشک کردن آهسته مانند خشک کردن در آفتاب یا خشک کردن خورشیدی باعث از دست رفتن بیشتر ویتامین‎ها می‎شود. خشک کردن انجمادی معمولاً نتیجه بهتری در پی دارد. یافته‎های تحقیقاتی نشان می‎دهند که محصولات خشک شده هنگام نگهدای ممکن است ارزش غدایی‎شان را از دست بدهند.

پروتئین‎ها، چربی‎ها، کربوهیدرات‎ها

ممکن است هنگام خشک کردن، تغییر ماهیت گرمایی، اکسیداسیون و واکنش‎های شیمیایی رخ دهند و در نتیجه موجودیت پروتئین‎ها، چربی‎ها و کربوهیدرت‎ها را به خطر اندازند. در همین حال، تغییر ماهیت گرمایی و خرابی آنزیمی پروتئین‎ها بر انحلال‎پذیری و ویژگی‎های ساختاری محصولات خشک شده تأثیر دارد.

اکسیداسیون خفیف و خرابی آنزیم‎های پروتئین باعث از بین رفتن عطر و تغییر رنگ می‎شوند. بعبارت دیگر اکسیداسیون اسیدهای چرب غیر اشباع و یا هیدرولیز آنزیمی چربی‎ها  می‎تواند عطر بد تولید کند همچنین واکنش‎های شیمیایی بین قندها و گروه‎های آمینه باعث قهوه‎ای شدن مایلارد شوند.

طعم و عطر

مزه معمولاً از ترکیبات آلی فرّار زیادی منشأ می‎گیرد و هنگام خشک کردن به وسیله آب خارج می‎شود. از دست رفتن ترکیبات به دما، رطوبت، فشار بخار مواد فرّار و غیره بستگی دارد. بوهای مطلوب نیز ممکن است مانند بوهای نامطلوب هنگام خشک کردن از دست بروند.

برای مثال سبزیجات ممکن است مزه و بوی فرّار داشته باشند (مثل پیاز، سیر و غیره) و یا نداشته باشند (مثل نخود فرنگی، لوبیا و غیره) و یا از هر دو نوع باشند (مثل هویج، شلغم و غیره). واکنش‎های شیمیایی هنگام خشک کردن رخ می‎دهند که می‎توانند باعث افت مزه و بو شوند.

ویژگی‎های فیزیکی و ساختاری

اگر هنگام خشک کردن با استفاده از خشکن صنعتی، حجم منافذ خالی کاهش یابد، چگالی افزایش می‎یابد. عموماً چگالی با تخلخل رابطه معکوس دارد و از شرایط خشک کردن بسیار تأثیر می‎پذیرد مثلاً خشک کردن مایکروویو و یا خشک کردن توسط بخار سوپرهیت ساختار تخلخلی باز بیشتری را سبب می‎شوند. هچنین خشک کردن انجمادی ساختار تخلخلی بالایی را نتیجه می‎دهد زیرا کشش سطحی/متلاشی شدن تحریک شده (وقتی که آب خارج می‎شود) رخ نمی‎دهد.

ویژگی‎های ساختاری، به تخلخل و چگالی محصولات خشک شده مربوط می‎شود. خشک کردن تأثیر عمده‎ای بر ساختار سلولی دارد، برای مثال حضور قند و نمک بر دیواره ساختار سلولی تأثیر دارد و بر تخلخل ماده نیز تأثیر می‎گذارد.

تغییرات در تخلخل بر ویژگی‎های بازیابی رطوبت اثر دارد. بازیابی رطوبت توسط ساختار متخلخل بهتر صورت می‎گیرد. اکثر محصولات خشک شده توسط هوا، متحمل متلاشی شدن ساختار ناشی از ساختار سخت‎تر و افزایش سفتی آن می‎شود. محصولات خشک شده در این روش عموماً به آرامی بازیابی رطوبت می‎شوند که این امر نامطلوب است.

کارایی بازیابی رطوبت به ویژگی‎های مواد و شرایط خشک کردن بستگی دارد در نتیجه وابسته به تجهیزات ویژه برای یک محصول می‎باشد. کارایی بازیابی رطوبت بالا در سبزیجات خشک شده مثل رشته و سوپ فوری نیاز است در حالیکه به کارایی بازیابی رطوبت بالا در سبزیجات خشک شده مثل رشته و سوپ فوری نیاز است در حالیکه به کارایی بازیابی رطوبت پایین برای محصولات با زمان پخت زیاد مثل حبوبات لازم می‎باشد.

نسبت بازیابی رطوبت با افزایش دما کاهش می‎یابد. گرما، درجه بازیابی رطوبت نشاسته و الاستیسیته دیواره‎های سلول را کاهش می‎دهد. ممکن است پروتئین‎ها لخته شده یا تغییر ماهیت دهند که در اینصورت ظرفیت نگهداری آب آنها کاهش می‎یابد.

این امر ممکن است به خاطر ساختار سخت شده مواد جامد باشد که به موجب آن ورود مولکول‎های آب کمتر می‎شود. علاوه بر این استفاده از افزودنی‎ها ممکن است ظرفیت بازیابی آب را در مواد افزایش دهد.

ویژگی‎های ساختاری دیگر شامل سختی، قابلیت ارتجاعی، چسبندگی، قابلیت جویدن و غیره. همچنین بر مقبولیت نزد مصرف‎کنندگان اثر می‎گذارند. افزایش در سختی به خاطر پلیمر شدن مجدد اجزای دیواره سلول است. مانند پکتین در فرآیند خشک کردن پس از اعمال گرما. قابلیت ارتجاعی برای چمپداک‎‎های خشک شده در آفتاب، به دلیل کاهش الاستیسیته، کمتر از نمونه‎های تازه است.

رنگ

پارامتر رنگ برای محصولات خشک شده بسیار مهم است و نقش عمده‎ای در ظاهر، فرآیند و مقبولیت مواد خشک شده دارد. رنگ‎رفتگی می‎تواند به خاطر واکنش‎های شیمیایی و بیوشیمیایی باشد. واکنش‎های آنزیمی ترکیبات فنومیک را به کوینیون‎ها اکسید کرده که در عوض برای شکل‎گیری رنگدانه‎های قهوه‎ای پلیمری می‎شوند.

جمع‎بندی

عموماً خشک کردن انجمادی، بهترین کیفیت محصول را برای خشک کردن میوه‎ها و سبزیجات نتیجه می‎دهد. اگرچه هزینه‎های کارکردی و سرمایه‎گذاری بسیار بالایی دارد. خشک کردن به کمک پمپ‎های حرارتی جایگزین خوبی برای خشک کردن انجمادی برای مواد حساس به گرما مثل میوه‎ها و سبزیجات است.

این روش از هوای خشک با دمای پایین استفاده می‎کند تا اثرات مخرب حداقل شود. علاوه بر این خشک کردن اتمسفری اصلاح شده به کمک پمپ‎های حرارتی، کیفیت محصول بهتر و هزینه بیشتر را در پی دارد.

عملیات خشک کردن در فشار پایین نقطه جوش آب را کاهش می‎دهد که این امر باعث صرفه‎جویی در مصرف انرژی گرمایی شده ولی نرخ خشک کردن را کاهش می‎دهد چرا که نرخ انتقال حرارت جابجایی در این روش کاهش می‎یابد. بنابراین هزینه‎های کارکردی خشک کردن در فشار پایین تقریباً زیاد است.

به صورت یک توصیه کلی، رتبه‎بندی روش‎های خشک کردن بر اساس کیفیت محصول برای میوه‎ها و سبزیجات (مانند انبه، هندوانه و غیره) به صورت زیر قابل ارائه است:

1. خشک کردن انجمادی
2. خشک کردن در خلأ
3. خشک کردن اتمسفری اصلاح شده به کمک پمپ‎های حرارتی
4. خشک کردن به کمک پمپ‎های حرارتی
5. خشک کردن با هوای داغ

باید توجه داشت که خشک‎کن‎های جدید هنوز برای خشک کردن میوه‎ها و سبزیجات، رایج نشده‎اند. خشک کردن توسط بخار سوپرهیت کم فشار روشی بسیار عالی است که باید در آینده دنبال شود. علاوه بر این خشک کردن به کمک پمپ‎های حرارتی واسطه ساکن مثل نیتروژن یا دی‎اکسیدکربن برای میوه‎ها و سبزیجات مزایای زیادی دارد.