شکل ۳-۴- شمایی از یک فرایند فراصوت (اقتباس از ژنگ و سون، ۲۰۰۵)
تاثیر فراصوت روی مقدار ویتامین C آبمیوه‌ها نیز بررسی شده است. مقدار این ویتامین در آب گواوا بیشتر از مقدار آن در یک نمونه تیمار نشده بوده است که دلیل آن شاید اکسیژن محلول به دلیل ایجاد کاویتاسیون است. با حذف اکسیژن میزان تجزیه و کاهش اسید آسکوربیک کاهش می‌یابد (چنگ و همکاران، ۲۰۰۷).
در آب پرتقال، توت فرنگی و گوجه فرنگی تجزیه ویتامین C تحت تاثیر فراصوت مشاهده شده است و میزان تجزیه آن نیز بستگی به زمان تیمار و دامنه موج دارد. تجزیه اسید آسکوربیک در طول فراصوت شاید به‌دلیل تشکیل رادیکال‌های آزاد و تولید محصولات اکسیداتیو روی سطح حباب‌ها باشد.
در این تحقیق افزایش عمر انبار مانی بر پایه ماندگاری اسید آسکوربیک نشان داده است که آب پرتقال‌های فراصوت شده در مقایسه با نمونه‌هایی که فرایند حرارتی در دمای ۹۸ درجه سانتی گراد به مدت ۲۱ ثانیه به علت دمای بالاتر این فرایند بوده است (تیواری و همکاران، ۲۰۰۹).

خشک کردن اسمزی

واژه اسمز^[۵۹] بیانگر سیستمی با حداقل دو محلول با فعالیت حلالی مختلف است که به‌وسیله یک غشا با خاصیت نیمه‌تراوا از هم جدا می‌شوند. به‌عنوان مثال یک مانع که اجازه می‌دهد حلال عبور کند اما به ماده حل شده اجازه عبور نمی‌دهد و در نتیجه یک جریان حلال از یک منطقه با فعالیت بالا به یک منطقه با فعالیت پایین ایجاد می‌شود (شکل ۳-۳). در مورد میوه‌ها و سبزی‌ها حلال آب است. معمولا مواد فعال اسمزی شامل قندها، الکل‌ها و نمک‌ها هستند. نشاسته محلول نیز اگر چه دارای کسر مولی قابل دستیابی کم است اما یک عامل اسمزی موثر است. در مواد گیاهی غشاهای سلولی یک مانع نیمه تراوا ایجاد می‌کنند. در حقیقت بعضی از مواد حل شده قابلیت نفوذ به بافت را دارند. ماده گیاهی ممکن است بخش خاصی از ترکیبات خود مانند ویتامین‌ها و املاح معدنی را از دست بدهد (ارل و شوبرت، ۲۰۰۱).
خشک کردن اسمزی یک فرایند آبگیری ناکامل است. اغلب به‌عنوان یک تیمار برای بهبود کیفیت فرآورده در فرایند خشک کردن رایج شناخته می‌شود تیمار اسمزی شامل خیساندن غذا در یک محلول غلیظ یا هایپرتونیک^[۶۰] (شکر یا نمک) برای یک مدت زمان معین تحت شرایط دمای کنترل شده است. فرایند شامل دو انتقال جریان جرم است. انتقال آب از غذا به محلول و همراه با آن مهاجرت مواد جامد از محلول به ماده است. این پدیده انتقال جرم تحت تاثیر نوع پیش تیمار، محلول اسمزی، فرآورده و محیط اسمزی می‌باشد.

شکل۳-۵- انتقال جرم در طول تیمار اسمزی (اقتباس از بکل و همکاران، ۲۰۱۰)
این روش دو مزیت بزرگ دارد، وقتی در ترکیب یا در مقایسه با روش‌های دیگر به‌کار می‌رود کیفیت فرآورده‌های آبگیری شده با روش اسمزی بهتر است و چروکیدگی در مقایسه با فرآورده‌های خشک شده با روش‌های معمول و رایج بسیار کمتر است. ثانیا این تکنیک انرژی نسبت به دیگر خشک کن‌ها به حفظ ویتامین‌ها بیش‌تر کمک می‌کند. اولین مزیت بسیار مورد مطالعه قرار گرفته است در حالی که در مورد کاهش انرژی و در نتیجه کاهش هزینه‌های خشک کردن بحث و مطالعه زیادی نشده است.
مرحله آبگیری اسمزی می‌تواند قبل، در طول و یا بعد از فرایند خشک کردن معمول و رایج برای بالا بردن سرعت انتقال جرم یا کوتاه کردن زمان خشک کردن انجام گیرد. بعد از تیمار اسمزی مقدار رطوبت میوه یا سبزی معمولا حدود ۳۰ تا ۵۰ درصد (بر پایه وزن تر) کاهش می‌یابد. مقدار باقی مانده رطوبت در فرآورده تعیین کننده مدت زمان و انرژی لازم برای پایان خشک کردن فرآورده جهت رسیدن به یک فرآورده پایدار است. این کاهش در رطوبت یک اثر معنا دار در تبدیل انرژی دارد هنگامی که این تکنیک تکمیل کننده دیگر روش‌های معمول خشک کردن مانند همرفتی، انجماد، مایکروویو و خشک کردن تحت خلا است، رطوبت خارج شده از طریق تغییر فاز (تبخیر آب) یک فرایند شدید انرژی خواه به دلیل مقدار بالای گرمای نهان تبخیر آب است. در طول آبگیری اسمزی هیچ گونه انتقال فازی وجود ندارد و فرایند می‌تواند با کمترین کاربرد انرژی انجام شود که این امر دلیل اصلی کم انرژی بودن این فرایند است و روش‌های جدید خشک کردن غذا در آینده نیز به دنبال کمترین استفاده از انرژی و حداکثر کارایی است (بکل و همکاران، ۲۰۱۰).
هنگامی که یک روش برای محافظت از غذا انتخاب می‌شود کیفیت و ارزش فرایند دو فاکتور تعیین کننده هستند. فاکتور‌های اقتصادی و بهبود کیفیت انگیزه‌های اصلی کاربرد اصول اسمزی است. خشک کردن میوه‌ها با رطوبت بالا مانند کرانبری^[۶۱] زمان و انرژی زیادی برای خشک کردن در یک مرحله نیاز دارد. آبگیری اسمزی یک فرایند با کیفیت بالا به‌وسیله جدا کردن آب بدون تغییر فاز ایجاد می‌کند. میوه‌های خشک شده نیاز دارند با روش آبگیری ترکیبات عطمی را به‌خوبی نگه می‌دارند و تاثیر بسیار کمی روی مقدار ویتامین‌ها و مواد معدنی دارند. آب ویتامین‌های محلول در آب را جدا می‌کند و با این وجود این اتلاف معنی دار نیست (سونجکا و همکاران، ۲۰۰۴).
مطالعه‌ای روی تغییرات ویتامین C در کرانبری‌های وحشی و کشت شده در طول خشک کردن همرفتی و مایکروویو تحت خلا انجام گرفته است. پیش تیمار حرارتی و مکانیکی میوه‌های کرانبری برای تبخیر بهتر آب در فرایند خشک کردن به‌کار برده شد. در طول آزمایشات روی نمونه‌ها از یک خشک کن با جریان همرفتی، یک جریان هوای گرم با سرعت ۲/۱ متر ثانیه در دمای ۵۰ درجه سانتی گراد مورد استفاده قرار گرفت. مقدار رطوبت نمونه‌های خشک شده حدود ۹ درصد بود. سپس مقدار رطوبت و ویتامین C به‌عنوان پارامترهای کیفیت اندازه گیری شدند. مشخص شد که زمان خشک کردن انواع مختلف بری‌ها توسط روش‌های مختلف به طور عمده به پیش تیمار بستگی دارد. مقدار اولیه ویتامین C در بری‌های وحشی و کشت شده متفاوت بوده است که معمولا بستگی به ویژگی‌های بخصوص واریته میوه دارد. این مطالعه اثبات کرده است که مقدار اتلاف ویتامین C در نمونه‌های خشک شده به‌وسیله روش مایکروویو تحت خلا در مقایسه با خشک کردن توسط خشک‌کن‌های نوع همرفتی کمتر بوده است (دوروفزوا و همکاران، ۲۰۱۱).
در پژوهشی اثر فرایند آبگیری اسمزی سریع و آبگیری اسمزی کند روی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی و خواص حسی طالبی‌های خشک شده به روش اسمزی بررسی شد. مشاهده شد که مقدار کمتری ویتامین C در نمونه‌های تولید شده به‌وسیله روش کند نسبت به روش سریع وجود داشت در واقع مشخص شد که اتلاف ترکیبات تغذیه‌ای مانند ویتامین C و ترکیبات فنلی هنگامی که از زمان بیشتری در آبگیری استفاده می‌شود، بالاتر است. همچنین مشاهده شد که مقدار ویتامین C بعد از این نوع فرایند خشک کردن در تمام نمونه‌های تیمار شده از طالبی تازه کمتر بوده است. این امر را می‌توان به دو دلیل نسبت داد: لیچینگ (شسته شدن با آب) و به دلیل درجه بالای حلالیت ویتامین C در آب و تجزیه شیمیایی آن است (راتاناودی و همکاران، ۲۰۱۳).
آبگیری سیب در ساکارز و شربت ذرت تحت تاثیر دما (۵۰-۳۰ درجه سانتی گراد)، غلظت شربت شکر (۶۰-۴۰ درصد وزنی وزنی) و زمان غوطه وری (۲۴۰-۹۰ دقیقه) است. در این آزمایش میزان اسید آسکوربیک به‌عنوان پارامتر کیفی مورد بررسی قرار گرفته و از آن برای یافتن شرایط بهینه استفاده شده است (آزوبل و همکاران، ۲۰۰۳).

سردکردن تحت خلا

هنگامی که قسمتی از یک مایع تبخیر می‌شود نیاز به جذب گرما برای باقی ماندن سطح بالای انرژی حرکت مولکول‌ها دارد. این مقدار گرما را گرمای نهان تبخیر می‌نامند که از محیط اطراف برای فرآورده فراهم می‌شود و در نتیجه ماده نیز سرد خواهد شد. دمایی که در آن مایع شروع به تبخیر شدن می‌کند، دمای اشباع مایع گفته می‌شود که بستگی به فشار بخار اطراف دارد. همچنین کاهش فشار باعث می‌شود که آب در دمای پایین‌تری تبخیر شود. هر فرآورده مقداری آب آزاد دارد و اگر در یک محفظه بسته قرار گیرد که فشار از طریق یک پمپ خلا کاهش داده می‌شود. گرمای نهان مورد نیاز برای تبخیر از طریق گرمای محسوس خود فرآورده به‌دست می‌آید و در نتیجه دمای فرآورده کاهش می‌یابد. اثر سرد کنندگی هماهنگ با کاهش فشار اعمال شده توسط پمپ ادامه پیدا می‌کند. این فرایند را سرد کردن تحت خلا می‌نامند. دمای نهایی فرآورده می‌تواند از طریق تنظیم فشار بخار داخل محفظه کنترل شود که معمولا کمتر از ۵/۶ میلی بار برای فرآورده‌های غذایی نخواهد بود زیرا ممکن است انچماد اتفاق بیافتد و در نتیجه باعث آسیب شود.
سرد کردن تحت خلا یک تکنیک سرد کردن تبخیری سریع است که معمولا از طریق تبخیر بخشی از رطوبت فرآورده تحت شرایط خلا به‌دست می‌آید. این تکنیک مزایایی دارد که شامل، زمان کوتاه‌ترفرآیند، افزایش ماندگاری فرآورده، بهبود کیفیت فرآورده و ایمنی آن است. در نتیجه محبوبیت این روش در بین تولید کنندگان مواد غذایی و محققان علم غذا افزایش پیدا کرده است.
مهمترین خصوصیت سرد کردن تحت خلا این است که فرآورده با یک سرعت بسیار بالا سرد می‌شود که این امر باعث پیشی گرفتن آن نسبت به روش‌های معمول سرد کردن شده است. معمولا این روش برای خارج کردن گرما از سبزی‌های برگی بعد از برداشت استفاده می‌شود که در نتیجه آن ماندگاری فرآورده افزایش می‌یابد. در دهه‌ های گذشته کاربرد این روش در زمینه‌های مختلف صنعت غذا مانند کیک و شیرینی پزی، صنعت ماهی، سس‌ها و نیز سایر بخش‌ها گسترش یافته است. تلاش‌های اخیر در صنعت غذا نیز یک تمایل رو به رشد را در به‌کار بردن سرد کردن تحت خلا در فرایند بعضی از غذاهای آماده برای مصرف کنندگان مانند گوشت‌های پخته و غذاهای آماده نشان می‌دهد و این امر نشان دهنده نوید بخش بودن و ادامه تحقیقات در این زمینه است.
از آن‌جا که بیشتر فرآورده‌های غذایی دارای مقدار قابل توجهی آب هستند،‌ سرد کردن تحت خلا می‌تواند یک تیمار سرد کننده مناسب در صنعت غذا باشد و همچنین برخلاف سایر روش‌های سرد کردن می‌تواند یک روش کاربردی و ویژه برای فرآورده‌هایی با خلل و فرج زیاد باشد. این روش برای فرآورده‌هایی پیشنهاد می‌شود که با از دست دادن مقداری از آب نیز در کیفیت آن‌ها تغییری حاصل نشود. بنابراین می‌توان روشی مناسب برای سرد کردن محصولاتی مانند کلم،‌ قارچ و … باشد، در صورتی که این روش مناسب برای سرد کردن گوجه فرنگی، ‌سیب و پرتقال نمی‌باشد (ژنگ و سون، ۲۰۰۵).
تحقیقی توسط محققان چینی روی یک گیاه فصلی به نام سالیکورینا بیگلوی^[۶۲] که به‌عنوان افزودنی غذایی می‌تواند در غذای انسان به‌کار می‌رود، صورت گرفت. این گیاه تحت تاثیر فرایند سرد کردن تحت خلا و تیمار ۱-متیل سیکلوپروپن^[۶۳] قرار گرفت و در چهار زمان مختلف نگه داری مقدار آسکوربیک اسید و بتاکاروتن مورد ارزیابی قرار گرفت.
آسکوربیک اسید در این گیاه به‌طور آشکاری با افزایش زمان نگه‌داری در شرایط نامناسب کاهش می‌یابد. تیمار سرد کردن تحت خلا بهترین پتانسیل را در کنترل اتلاف آسکوربیک اسید داشته است. یک کاهش واضح آسکوربیک اسید در همه تیمارها در ۲۴ روز نگه‌داری سرد مشاهده شد که می‌تواند به‌دلیل آسیب سلولی و پیری باشد. مقدار بالای اسید آسکوربیک در سرد کردن تحت خلا این گیاه ممکن است به‌دلیل سرمای بالا توسط این تیمار باشد که می‌تواند تجزیه فیزیولوژیکی و تنفس را کاهش دهد. این تاخیر در پیری می‌تواند در ماندگاری بیشتر آسکوربیک اسید موثر باشد.
مقدار بتا کاروتن در این گیاه نسبتا بالا است که می‌تواند یکی از دلایل کیفیت بالای این فرآورده باشد. گزارش شده است که مقدار بتا کاروتن در بروکلی، هویج و نخود سبز به آرامی در طول نگه داری در سرما کاهش می‌یابد. نمونه‌های پیش تیمار شده با ۱-سیکلوپروپن بیشترین اتلاف بتاکاروتن را داشته اند و کمترین اتلاف بتاکاروتن نیز در نمونه‌های تیمار شده با سرد کردن تحت خلا بوده است. معمولا اتلاف بتاکاروتن با گذشت زمان در دمای بهینه کاهش می‌یابد که دلیل امر شاید این باشد که خنک کردن فعالیت آنزیمی و استرس‌های اکسیداتیو را کاهش می دهد (لو و همکاران، ۲۰۱۲).