Freeze Drying

3,743 views
3,596 views

Published on

0 Comments
4 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
3,743
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
23
Actions
Shares
0
Downloads
174
Comments
0
Likes
4
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Freeze Drying

  1. 1. خشك كردن انجمادی Freeze Drying بهار 87
  2. 2. موضوعات مورد بحث <ul><li>اساس </li></ul><ul><li>فوائد خشك كردن انجمادی </li></ul><ul><li>مورفولوژی انجماد و خشك كردن انجمادی </li></ul><ul><li>خشك كردن انجمادی </li></ul><ul><li>ابقاء مواد عطری و طعمی فرار </li></ul><ul><li>تجهيزات فرآيند </li></ul><ul><li>ديگر راههای فرآيند </li></ul>
  3. 3. Phase Diagram 4.58 torr 0.01 o C اساس
  4. 4. <ul><li>وجه تمايز </li></ul><ul><li> حضور آب منجمد عدم چروكيدگی </li></ul><ul><li> دمای پايين كاهش سرعت واكنش ها و عدم دناتوراسيون </li></ul><ul><li>تغيير حالت های سريع در خشك كردن انجمادی واكنش های كاهنده كيفيت را به حداقل می رساند </li></ul>فوائد خشك كردن انجمادی After F.D در مقايسه با ساير روش ها گران قيمت می باشد F.D پيش تغليظ
  5. 5. <ul><li>نبود آب مايع آزاد در طول خشك كردن انجمادی فوايد ديگری را هم باعث می شود از جمله اينكه : </li></ul><ul><li>عدم انتقال مواد حل شده توسط جريان كاپيلاری ( مويينگی ) و </li></ul><ul><li>عدم پاشيدن و كف كردن آب مايع در اثر كشيده شدن توسط بخار فرار با سرعت بالا </li></ul><ul><li>نگهداری عالی انواع عطر و طعم های فرار كه در طول خشك كردن انجمادی بدست می آيد، با سرعت پايين انتشار مولكولهای اين مواد در ريز نواحی شيشه ای شده مواد خشك شده مرتبط است . </li></ul><ul><li>مواد خشك شده ی انجمادی متراكم و فشرده برای ارتش </li></ul>فوائد خشك كردن انجمادی بسته بندی فشرده و حمل و نقل آسانتر
  6. 6. <ul><li>F.D. تغييرات كمی را در ساختار جامد ماده غذايی نسبت به ساختار قبل از خشك كردن باعث می شود و منجمد كردن تغييراتی را در ريز ساختار باعث می شود . </li></ul><ul><li>سرعت انجماد بالا منجر به ايجاد كريستالهای ريز يخ و در نتيجه سوراخهای ريزتر در محصول خشك شده ی انجمادی می شود . </li></ul><ul><li>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 . </li></ul><ul><li>مواد حل شده نقطه ی انجماد را كاهش می دهند ولی در مورد گوشت و اغلب سبزيجات كاهش نقطه ی انجماد خيلی زياد نيست . </li></ul><ul><li>در سيستم های حاوی فروكتوز مشكل كريستاليزاسيون ضعيف در طی خنك كردن وجود دارد . </li></ul><ul><li>در چنين سيستم هايی و در اكثر اشكال انجماد، از طريق انرژی جنبشی از كريستاليزاسيون قند جلوگيری می شود . در نتيجه ، حتی در دماهای پايين ( -30 oc ) مخلوطی كه در عمل بدست می آيد شامل يخ به علاوه ی يك باقيمانده ی غير منجمد با ويسكوزيته ی بالا و غلظت حدود 68 درصد وزنی فروكتوز در آب خواهد بود . </li></ul>مورفولوژی انجماد و خشك كردن انجمادی
  7. 7. <ul><li>در بالاتر از يك ويسكوزيته ی بحرانی معين از كنسانتره، متلاشی شدن ريز نواحی به وقوع نخواهد پيوست . </li></ul><ul><li>آب ميوه ها و محلول هايی كه از فروكتوز غنی هستند و به مقدار كمتری گلوكز دارند، در طول F.D. در معرض متلاشی شدن و چسبناك شدن هستند افزودن مقادير قابل توجهی ساكارز يا لاكتوز قبل از انجماد برای غلبه بر مشكل پيشنهاد شده است . </li></ul><ul><li>تحت شرايط معمولی انجماد تعدادی از غذاهای مايع يافت شدند كه تشكيل لايه ای نسبتاً سفت در سطح بيرونی می دهد كه دفع بخار آب را در مراحل بعدی F.D. با مشكل مواجه می كند . گرانولاسيون 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 . </li></ul>مورفولوژی انجماد و خشك كردن انجمادی
  8. 8. <ul><li>برای قهوه انجماد آهسته نسبت به انجماد سريع قبل از F.D. رنگ تيره تری را به محصول می دهد اين امر احتمالاً نتيجه سطوحی با فضای خالی منعكس كننده كمتر در محصول باشد . </li></ul><ul><li>سرعت خشك كردن در اصل می تواند بوسيله افزايش نيروهای رانشی يا افزايش حرارت و ضريب انتقال جرم افزايش يابد . </li></ul><ul><li>محدوديت نيروهای رانشی : </li></ul><ul><li>1) ناحيه منجمد نبايد آنقدر ذوب شود تا اينكه مزيت های كيفی F.D از بين برود و </li></ul><ul><li>2) دمای سطح خارجی نبايد آنقدر بالا باشد كه باعث آسيب حرارتی در محصول گردد ( دناتوراسيون پروتئين ها )( ~ 60 درجه سانتيگراد ) </li></ul>مورفولوژی انجماد و خشك كردن انجمادی
  9. 9. خشك كردن انجمادی <ul><li>ساده ترين تجهيزات نشان می دهد كه خشك كردن در اثر عقب نشينی يكنواخت يك مرز دقيق بين يك ناحيه ی كاملاً منجمد و كاملاً هيدراته از يك طرف و يك ناحيه كاملاً خشك از طرف ديگر بوقوع می پيوندد . </li></ul><ul><li>خشك كردن در هر چهار جهت در اطراف هسته منجمد رخ می دهد . </li></ul><ul><li>سرعت غير يكنواخت عقب نشينی ناحيه منجمد در طول F.D منجر به : </li></ul><ul><li>قابليت نفوذ يا انتشار غير يكنواخت از جايی به جای ديگر و هدايت گرمايی غير يكنواخت لايه خشك </li></ul>
  10. 10. <ul><li>سرعت های خشك كردن انجمادی 4 فرآيند متفاوت محدود كننده سرعت را منعكس می كنند . اين فاكتورهای پتانسيلی محدود كننده عبارتند از : </li></ul><ul><li>انتقال حرارت خارجی از منبع حرارتی به سطح بيرونی هر تكه </li></ul><ul><li>انتقال حرارت داخلی از سطح بيرونی هر تكه به جبهه تصعيد كه عموماً توسط هدايت صورت می پذيرد . </li></ul><ul><li>انتقال جرم داخلی بخار آب از جبهه ی تصعيد به سطح بيرونی تكه كه يك فرآيند انتشار توده ای است </li></ul><ul><li>انتقال جرم خارجی بخار آب از سطح تكه به كندانسور يا محفظه رطوبتی ديگر </li></ul><ul><li>عقب نشينی غير يكنواخت جبهه يخ برای اشكال هندسی ورقه ای نسبت به حبه ای مهمتر و قابل توجه تر می باشد . </li></ul>در تجهيزات مرسوم فرآوری انتقال حرارت خارجی به طور عمده بوسيله ی تابش انجام می گيرد، اگر چه از هدايت صفحه های تماسی گاهاً استفاده می شود و حرارت جابجايی حداقل در مقياس آزمايشگاهی پيشنهاد شده است . خشك كردن انجمادی
  11. 11. ابقاء مواد عطری و طعمی فرار <ul><li>مواد آلی فرار پس از خشك شدن انجمادی با اتصال ضعيف تری به مواد كربوهيدراتی در مقايسه با قبل از خشك كردن متصل می شوند . </li></ul><ul><li>مواد فرار مربوط به اكثر تركيبات حاوی مواد فرار در محلول های غذايی مانند آب ميوه جات ، تا حدی زياد هستند كه در واقع نابودی كامل اين مواد در طی تبخير متعادل يا تصعيد رخ خواهد داد . </li></ul><ul><li>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 . </li></ul>ابقاء مواد عطری و طعمی فرار
  12. 12. <ul><li>سرعتافتموادفراروازاينروانتشارموادفرار،بهطوراختصاصیبستگیبهمورفولوژیوتجمعمولكولیوميزانكريستالهادرمادهدرطیخشككردنانجمادیياتيمارهایبعدیدارد </li></ul>با توجه به رابطه ی فورير با كاهش مقادير انتشار، ميزان مواد فرار باقی مانده افزايش می يابد ابقاء مواد عطری و طعمی فرار عواملی كه بر بقای مواد فرار در طی خشك كردن انجمادی مؤثر هستند 1 . سرعت زياد جبهه ی تصعيد ( افزايش سرعت خشك كردن انجمادی ) 2. ضخامت زياد ريز ساختارهای غليظ 3 . ميزان زياد مواد جامد محلول در ريز ساختارهای غليظ، يا دمای پايين ريز ساختارها ی غليظ
  13. 13. <ul><li>بقای مواد فرار بايستی با افزايش مواد جامد حلال قبل خشك كردن انجمادی افزايش يابد </li></ul><ul><li>در سرعت های پايين يخ زدن، بقای مواد فرار افزايش می يابد . </li></ul><ul><li>اگر مقاومت داخلی كنترل شود، بقای مواد فرار با كاهش اندازه ی قطعات، افزايش می يابد و اگر مقاومت های خارجی كنترل شود، به اندازه ی قطعات بستگی ندارد </li></ul><ul><li>بقای مواد فرار در گونه های متفاوت با مواد فرار تقريباً متفاوت، يكسان است . </li></ul>اگر مقاومت داخلی كنترل شود، سرعت جبهه ی تصعيد افزايش می يابد اگر مقاومت های خارجی كنترل شود هيچ تغييری در جبهه ی تصعيد ايجاد نمی گردد . ابقاء مواد عطری و طعمی فرار
  14. 14. <ul><li>تجهيزات خشك كن انجمادی </li></ul>تجهيزات فرآيند تجهيزات يك منبع حرارتی قابل كنترل برخی وسايل جهت انتقال حرارت از منبع به غذا كندانسور وسيله ای جهت حفظ شرايط مناسب برای خلاء F.D. : batch continuous
  15. 15. In this fig. the condenser is shown inside the drying chamber, as is typical of some of the more recent designs Equipment
  16. 16. <ul><li>معمولاً 90-55% از وزن غذای بار شده در خشك كن انجمادی حاوی آب می باشد، كه، بخاطر محدوديت فشار جزئی نقطه ی سه گانه، به اندازه ی 10 7 برابر به علت تصعيد افزايش حجم پيدا می كند </li></ul>كندانسور و سيستم خلاء بنابراين ، حجم بسيار زيادی از بخار بايستی جابجا شود و سيستم كندانسور يكی از بحرانی ترين و گرانترين بخش های يك خشك كن انجمادی است . كندانسور، اساساً يك عمليات ناپيوسته می باشد تجهيزات
  17. 17. برخی از مزايا و معايب كندانسورهای داخلی و بيرونی <ul><li>كندانسورهای بيرونی ممكن است بصورت موازی ساخته شوند كه در اين صورت اپراتور قادر خواهد بود در هر موقعی طی زمان خشك كردن، اقدام به بازسازی كندانسور نمايد . ولی در كندانسورهای درونی بازسازی در انتهای سيكل خشك كردن انجام می گيرد . </li></ul><ul><li>يك كندانسور بيرونی بايستی با يك خط انتقال بخار عظيم به اتاقك خشك كن متصل شود باعث افت فشار بيشتر می 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 . </li></ul><ul><li>برای يك كندانسور داخلی، طراحی بايد طوری باشد تا از افت حرارت بيشتر توسط تشعشع حاصل از المنت های حرارتی به سطح كندانسور محافظت كند . </li></ul>تجهيزات
  18. 18. <ul><li>يك كندانسور داخلی بايستی زمانی كه خشك كن در سرويس و تعمير نيست ، بازسازی شود </li></ul><ul><li>برای حذف گازهای خنثی می توان از پمپ خلاء مكانيكی و يا دفع كننده ی جت بخار برای اين منظور استفاده كرد . اگر از 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 . </li></ul>تجهيزات
  19. 19. فرآيندهای مداوم <ul><li>خشك كن انجمادی مداوم حداقل به دو دليل يك فرضيه ی جذاب می باشد . اول اينكه در روش مداوم در مقايسه با روش غير مداوم صرفه جويی های اساسی در زمينه ی كارگر و ظرفيت كارخانه يا دستگاه صورت می گيرد . دوم اينكه در سيستم خشك 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 تقريباً ثابتی از بخارآب جابجا می شود </li></ul>تجهيزات
  20. 20. <ul><li>نقطه مقابل مزايای فرآيند مداوم، مشكلات اجرايی فرآيند مداوم خلاء می باشد، به طوری كه ورود غذا و خروج محصول بايد در فشار اتمسفری صورت پذيرد . </li></ul><ul><li>يك روش برای خشك كردن انجمادی مداوم، اصلاح 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 خلاء عبور می نمايند . </li></ul><ul><li>روش ها ی ديگر خشك كردن انجمادی مداوم شامل حركت ذرات در طول يك سطح مايل می باشد . </li></ul><ul><li>عمل لرزاندن و غلتانيدن، باعث می شود تا ذرات ماده غذايی با يكديگر مخلوط شوند و انتقال حرارت از لايه 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 . </li></ul>تجهيزات
  21. 21. Equipment
  22. 22. ديگر راههای فرآيند <ul><li>تشعشع </li></ul><ul><li>هدايت </li></ul><ul><li>جابجايی </li></ul>مايكروويو
  23. 23. از ميان مشكلات مواجه شده، موارد زير عبارتند از <ul><li>فاكتور اتلاف پايين برای يخ </li></ul><ul><li>يونيزاسيون </li></ul><ul><li>حرارت دهی غير يكنواخت </li></ul>
  24. 24. با عبور گاز از ميان لايه 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 لايه ی جاذب، بخار آب خود را از دست داده و با جذب حرارت، گرم شده، و برای مواجه با لايه ی بعدی غذا آماده می شود . FOOD
  25. 25. زندگی صحنه ی يكتای هنرمندی ماست هر كسی نغمه ی خود خواند و از صحنه رود صحنه پيوسته بجاست خرم آن نغمه كه مردم بسپارند به ياد

×