عندما تتعرض المادة المراد تجفيفها للجو فإن السطح المبلل لهذه المادة يفقد كمية كبيرة من رطوبته وذلك نتيجة لتبخر الماء منه.
وحيث أن عملية تبخير الماء يلزم لها إضافة كمية حرارة كافية لإتمامها فإننا نجد أن عملية التجفيف ينتج عنها الآتي:
1- انخفاض نسبة الرطوبة في سطح المادة المعرضة للجو نتيجة لتبخر الماء منها.
2- انخفاض في درجة حرارة سطح المادة وذلك لامتصاص كمية من الحرارة منها.
3- ارتفاع تركيز بخار الماء في الجو المحيط بسطح المادة.
4- انخفاض معدل التبخير كنتيجة للآتي:
أ)- انخفاض نسبة الرطوبة بسطح المادة المعرضة للجو يؤدي إلى الإقلال من معدل التبخر.
ب)- انخفاض نسبة درجة حرارة السطح المعرض وبالتالي انخفاض معدل التبخير كنتيجة لصعوبة الحصول على الحرارة الكافية منه لإحداث التغير.
ج)- وجود طبقة راكدة من الهواء على سطح المادة يتسبب عنها مقاومة مرور الرطوبة من داخل المادة إلى الجو الخارجي أي أنه يسبب تشبع سطح المادة ببخار الماء.
وحيث أن عملية التجفيف الصناعي تتحكم أساساً في سرعة مرور الهواء على السطح الخارجي وخلال أنسجة المادة المراد تجفيفها، وكذلك يتحكم في درجة حرارة ونسبة رطوبة الهواء فإنه يمكن الإقلال من انخفاض معدل التبخير بواسطة التجفيف الصناعي وذلك كما يلي:
1- تزود المجففات الصناعية بالطاقة الحرارية للتجفيف عن طريق التسخين المباشر (حرق الوقود مباشرة في المجففات) أو غير المباشرة (كاستخدام معدلات حرارية يمر بداخلها بخار وخارج أسطحها هواء التجفيف).
وينتج عن ذلك ارتفاع درجة حرارة السطح المعرض للمادة وبذلك يسهل انتقال الحرارة من الجو الملامس للمادة إلى داخلها وبالتالي يرتفع معدل التخبير منها.
ويجب مراعاة عدم رفع درجة حرارة الهواء إلى الحد الذي ينتج عنه ضرر للمادة المراد تجفيفها.
غير أنه يمكن استخدام درجات حرارة أعلا في حالة ما إذا كانت أسطح المواد المراد تجفيفها بها نسبة عالية من الرطوبة.
2- تستخدم مراوح لدفع هواء التجفيف داخل المجففات وبذلك تكون سرعة الهواء مرتفعة مما يتسبب عن ذلك إزاحة تيارات الهواء الساخن لطبقة الهواء المشبعة ببخار الماء الراكدة على أسطح المادة المراد تجفيفها والتي تقاوم تبخير الرطوبة من داخل المادة نفسها.
ويختلف سمك هذه الطبقة كثيراً، ويقل هذا السمك بازدياد سرعة الهواء، كذلك يجب أن يكون الهواء داخل المجففات به نسبة منخفضة من الرطوبة حتى يزيد من قدرته على امتصاص كمية كبيرة من الرطوبة.
وتتم عملية التجفيف على ثلاث مراحل:
- المرحلة الأولى:
وتعرف بمرحلة معدل التبخير الثابت Constant Rate Period فأي مادة غذائية بها كمية من الرطوبة يوجد عادة على سطحها طبقة ذات سمك صغير من الماء، وإزالة هذه الطبقة بالتجفيف يماثل تماماً تبخير الماء من سطح إناء يحتوى على ماء ومعرض للهواء الساخن.
والمدة اللازمة للانتهاء من المرحلة الأولى تعتمد مباشرة على سمكن طبقة الماء على سطح المادة.
وتكون هذه المدة قصيرة كلما قل هذا السمك، والمحتوى الرطوبي للمادة الذي تصل إليه بعد المرحلة الأولى يعرف بالمحتوى الرطوبي الحرج Critical Moisture Content وبعده تبدأ عملية التجفيف في المرحلة الثانية.
- المرحلة الثانية:
وتعرف بمرحلة معدل التبخير المتناقص Falling Rate Period وتتم هذه المرحلة على الوجه التالي:
أ)- تحرك الرطوبة (الماء) داخل المادة المراد تجفيفها إلى أن تصل إلى السطح الخارجي.
ب)- إزالة هذه الرطوبة من السطح الخارجي.
والتحرك الداخلي للرطوبة في المواد الغذائية (مواد بها خلايا وأنسجة تجعلها مسامية) يماثل تحرك السوائل في الأنابيب الشعرية أو تحركها بالجاذبية مثل تحرك المياه الجوفية في الأراضي المسامية.
وإذا كان المحتوى الرطوبي للمادة أقل من درجة التشبع يكون تحرك الرطوبة بطريقة الانتشار Liquid Diffusion.
- المرحلة الثالثة:
وتعرف بمرحلة معدل التبخير المتوازن ويلاحظ في هذه المرحلة أن المحتوى الرطوبي للمادة لا يقل عن حد معين مهما طالت مدة التجفيف حيث يكون عندها ضغط بخار الماء داخل المادة في حالة اتزان كامل مع ضغط بخار الماء الموجود في هواء التجفيف ويسمى بالمحتوى الرطوبي المتوازن Equilibrium Moisture Content.
تدريب عملي:
أمامك عينات من التفاح، البطاطس، الجزر.
1- قشر كل من التفاح والبطاطس والجزر.
2- ضع التفاح، البطاطس، والجزر في محلول 1% Meta bisulfate.
3- ثم تجزيء العينات السابقة إلى شرائح سمكها ثمن بوصة تقريباً.
4- ضع الشرائح على صينية وجفف على درجة حرارة 18م (155ف).
5- خذ عينات بعد 5، 15، 30، 60، و90 دقيقة، وقدر المحتوى الرطوبي لها ثم أرسم منحنى التجفيف لكل عينة.
تجفيف العينات السابقة شمسياً:
1- قسم العينات السابقة (تفاح، بطاطس، جزر) إلى أربع مجموعات.
2- قم باتباع الخطوات السابق ذكرها في التجفيف الصناعي مع عدم إجراء أي معاملة للمجموعة الأولى ويجري سلق فقط للمجموعة الثانية، وسلق + كبرتة للمجموعة الثالثة، وكبرتة للمجموعة الرابعة.
3- جفف العينات شمسياً وقدر المحتوى الرطوبي لكل مجموعة كل ساعتين من الساعة 9، 11، 1، 3.
4- قدر النسبة المئوية للرطوبة في هذه العينات (عينات طازجة) لم تعامل ثم أحسب المحتوى الرطوبي الابتدائي لكل عينة.
5- ارسم منحنى التجفيف لكل من التفاح، البطاطس، الجزر.
6- ما الفرق بين المنحنيات الثلاث وأيهما أسرع في عملية التجفيف.
7- هل يصل المنحنى إلى نقطة التلامس مع المحور السيني (الزمن) ولماذا؟
8- قارن بين العينات المجففة صناعياً والعينات المجففة شمسياً ذاكراً العيب إن وجد مع ذكر سبب ذلك.
التسميات
حفظ الأغذية