الفواكه والخضروات الطازجة موسمية للغاية ويصعب تخزينها. يعد التجفيف أحد أكثر التقنيات المستخدمة على نطاق واسع في حفظ الفواكه والخضروات. مع التطور السريع للأطعمة الترفيهية من الفواكه والخضروات، استمر البحث في تكنولوجيا التجفيف أيضًا في التعمق. تركز الأبحاث ذات الصلة في الداخل والخارج بشكل أساسي على تكنولوجيا المعالجة ومعلمات العملية وديناميكيات التجفيف وجودة الفواكه والخضروات المجففة. تُستخدم تكنولوجيا المعالجة منخفضة الطاقة لتحقيق أقصى قدر من الاحتفاظ بالعناصر الغذائية في الفواكه والخضروات الطازجة في أقصر وقت تجفيف ممكن، والحصول على جودة حسية أفضل.
يتم تنفيذ عملية التجفيف بالتجميد للمجفف بالتجميد الفراغي في بيئة مفرغة ومنخفضة الحرارة، والتي لن تدمر المواد الحساسة للحرارة، كما تمنع النشاط البيولوجي للإنزيمات ونمو وتكاثر الكائنات الحية الدقيقة. ولذلك، يمكن الحفاظ على اللون والرائحة والطعم والشكل والمكونات الغذائية للفواكه والخضروات الطازجة بشكل أفضل، ويمكن إعداد منتجات الفواكه والخضروات المجففة عالية الجودة. لذلك، يمكن للفواكه والخضروات المجففة بالتجميد أن تلبي سعي المستهلكين إلى التغذية واللذة والصحة فيما يتعلق بأطعمة الفواكه والخضروات. ومع ذلك، نظرًا للتكلفة العالية والاستهلاك العالي للطاقة والإنتاجية المنخفضة، فهي أيضًا واحدة من أغلى عمليات التجفيف. من أجل تحقيق إنتاج صناعي واسع النطاق، من الضروري تحسين أو اعتماد تكنولوجيا تجفيف مجمعة أكثر فعالية لتحقيق جودة عالية واستهلاك منخفض للطاقة.
أظهرت الدراسات أنه بالإضافة إلى ظروف التجفيف، فإن نوع المجفف وخصائص المواد التي تؤثر على الجودة واستهلاك طاقة التجفيف للفواكه والخضروات المجففة بالتجميد، تلعب المعالجة المسبقة للتجفيف وظروف ما قبل التجميد أيضًا دورًا مهمًا في التجميد. عملية التجفيف. بالإضافة إلى ذلك، بالمقارنة مع تقنية التجفيف الفردي، فإن تقنية التجفيف بالتجميد، باعتبارها تقنية مركبة للتجفيف المرحلي، تجمع بين مزايا التجفيف بالتجميد وطرق التجفيف الأخرى لتحقيق التكامل، ولها مزايا جيدة في جودة التجفيف والتكلفة واستهلاك الطاقة. ولذلك، فقد اجتذبت اهتماما واسع النطاق من العلماء والصناعة في الداخل والخارج، ولها آفاق تطبيق واسعة.
وفقًا لآليات التجفيف المختلفة، ينقسم التجفيف إلى التجفيف بالهواء الساخن، والتجفيف بالميكروويف، والتجفيف الفراغي، والتجفيف بالتجميد FD، والتجفيف بالأشعة تحت الحمراء. على الرغم من أن تكاليف إنتاج الهواء الساخن والميكروويف ليست عالية وتستخدم على نطاق واسع في الصناعة، إلا أنها تؤثر بشكل خطير على جودة المنتج بسبب فقدان المغذيات بشكل خطير وضعف تجانس التدفئة؛ تتمتع طرق التجفيف الثلاث الأخرى بمزايا واضحة في جودة المنتج، ولكن نظرًا لأسباب فنية مختلفة مثل صعوبة نقل الحرارة في التجفيف الفراغي، والاستهلاك العالي للطاقة في إنتاج FD، وقدرة الاختراق المحدودة للتجفيف بالأشعة تحت الحمراء، فمن الصعب تطبيقها على نطاق واسع في ممارسة الإنتاج.
تعتمد آلة التجفيف بالتجميد الفراغي FD (التجفيف بالتجميد) على التجفيف بالتسامي. في ظل بيئة درجة الحرارة المنخفضة المطلوبة للتجفيف، يمكن تقليل فقدان النكهة والمركبات العطرية، وإنتاج هياكل مسامية، وتقليل انكماش الحجم؛ بالإضافة إلى ذلك، بسبب توقف معظم التفاعلات الأنزيمية، يتم الحفاظ على الحالة الأولية للفواكه والخضروات الطازجة، وتكون المنتجات ذات نوعية جيدة.
ومع ذلك، نظرًا لتشغيل الحفاظ على حالة درجة حرارة منخفضة، وتوفير حرارة التسامي، وتقليل الضغط الإجمالي لغرفة التجفيف، فإن آلة التجفيف بالتجميد الفراغي FD (التجفيف بالتجميد) هي تقنية إنتاج عالية الاستهلاك للطاقة وعالية التكلفة. لذلك، أصبح تحسين عملية التجفيف بأكملها، وتحسين كفاءة التجفيف، وتقليل استهلاك الطاقة، من النقاط الساخنة للعديد من الدراسات.
دعونا نذكر بإيجاز النمذجة الرياضية وتحسين عملية التجفيف لآلة التجفيف بالتجميد الفراغي.
تُستخدم حركية التجفيف عادة لوصف الآليات العيانية والمجهرية لنقل الحرارة والكتلة في عملية التجفيف. ويتأثر بالعديد من العوامل مثل طرق التجفيف وظروف التجفيف وخصائص المواد. وله أهمية كبيرة في تحسين تصميم المعدات وتحسين عملية التجفيف والحفاظ على الجودة وتقليل الاستهلاك. يعد تجفيف الطبقة الرقيقة طريقة مستخدمة على نطاق واسع لتحديد النموذج الحركي لتجفيف الفواكه والخضروات. غالبًا ما تستخدم العلاقة بين نسبة الرطوبة MR والوقت t لوصف التغيرات الديناميكية في عملية التجفيف. تم التحقق من دقة النموذج من خلال مؤشرات إحصائية مثل معامل التحديد R2 ومربع كاي χ2 ومتوسط مربع الخطأ RMSE. يمكن استخدامه كأداة مهمة لتقدير منحنى التجفيف وتحسين عملية التجفيف وتحقيق استهلاك منخفض للطاقة. ومع ذلك، في التطبيقات العملية، لا يوجد نموذج تجفيف بطبقة رقيقة يمكنه تلخيص جميع ديناميكيات تجفيف الفواكه والخضروات بشكل فعال. فيما يتعلق بتحسين الجودة وتقليل الاستهلاك، بالإضافة إلى تحسين عملية التجفيف من خلال إنشاء نموذج حركي للتجفيف وتغيير معلمات التجفيف، تركز الأبحاث الحالية بشكل أساسي على التحكم في طرق المعالجة المسبقة وطرق التجميد المسبق واستخدام تقنيات التجفيف المدمجة.
