تجفيفالخضر والفاكهة باستخدام الطاقة الشمسية

يعتبر التجفيف أحد طرق حفظ محاصيل الخضر والفاكهة لتوفيرها لمتطلبات الاستهلاك لفترات طويلة ، ويعتمد التجفيف على خفض المحتوى الرطوبي بالأغذية إلى حد معين تحت ظروف محددة من درجة الحرارة والرطوبة خلال فترة معينة ، مما يؤدى إلى إبطاء أو منع النشاطات الميكروبية والتفاعلات الكيميائية التي تسبب فساد الأغذية وفقدها لعناصر جودتها ، وأيضا قيمتها الغذائية.
وتعتمد طرق التجفيف المستخدمة في الخضر والفاكهة على استخدام الحرارة بطريقة ما حتى ينخفض المحتوى الرطوبى بالخضر إلى 4 - 6 % ، وبالفاكهة إلى 18 - 22 % نظرا لاحتوائها على نسبة أعلى من السكر المرتبط بجزء من الماء ، مما يقلل من كمية الماء الحر المتاح لنشاط الميكروبات ، كما تتعرض المواد المجففة أيضا للفساد تدريجيا أثناء التخزين ، وتتوقف سرعة الفساد على ظروف التخزين . وهناك عوامل تساعد على نجاح عملية تجفيف الأغذية ؛ مثل ضبط درجة الحرارة ، وسرعة الهواء ، والرطوبة النسبية له ، مع التحكم في مدة التجفيف . وسوف نتحدث بشيء من التفصيل عملية تجفيف محاصيل الخضر والفاكهة على صفحات هذا العدد والعدد القادم - من مجلتكم شمس الزراعة ؛ ليتسنى لربة المنزل إجراء هذه العملية والاحتفاظ بما تحتاجه من الخضر والفاكهة لاستخدامه عند الحاجة، خاصة في فترة انتهائها من السوق.

و قد لوحظ إقبال المستهلكين على بعض الأغذية المجففة كالبصل والثوم عن نظائرها الطازجة بسبب أن التجفيف يؤدى إلى :

انخفاض تكاليف التعبئة و النقل و التخزين ؛ لا انخفاض وزن المواد المجففة لإزالة جزء كبير من رطوبتها.
انخفاض تكاليف عملية التجفيف خاصة الطبيعية ( الشمسية ) مقارنة بطرق الحفظ الأخرى كالتجميد أو التعبئة ؛ لعدم الحاجة إلى خامات إضافية ( سكر - صفيح ).
قلة المساحة المطلوبة لتخزين المواد المجففة ، حيث إنها لا تحتاج لأكثر من مكان نظيف جاف خال من الحشرات و القوارض ، مقارنة مثلا بالأغذية المجمدة التي تحتاج إلى المكان و معدات التجميد ، مع التحكم في الحرارة و الرطوبة طول فترة التخزين ، و إلا تعرضت هذه المواد للتلف عند تعرضها للانصهار عند ارتفاع درجة الحرارة.
و على الجانب الآخر ... هناك عيوب أيضا لحفظ الأغذية عن طريق تجفيفها تتلخص في:

تعرض بعض العناصر الغذائية و الفيتامينات ( أ و ج والثيامين ) و بعض مكونات الطعم و الرائحة - للفقد.
حدوث بعض التغيرات في القوام و اللون ، خاصة المواد الغنية بالبروتين و السكريات نتيجة تفاعل الأحماض الأمنية و السكريات المختزلة ، و بالتالي تأثر صفات الجودة بصفة عامة.
انخفاض فترة صلاحية الأغذية المجففة مقارنة بطرق الحفظ الأخرى ؛ لاستمرار حدوث التغيرات الكيمائية و بالتالي استمرار انخفاض جودتها تدريجياً.
تحتاج إلى إعادة ترطيبها قبل استخدامها ، مما يطيل فترة عودتها للحالة الطازجة و تعرضها لنمو الأحياء الدقيقة عليها.
الفرصة متاحة لتواجد بعض الأحياء الدقيقة التي لا تتأثر بعملية التجفيف.
و أهم الطرق الشائعة في الأغذية ( الخضر و الفاكهة ) :
التجفيف الشمسي ( التجفيف الطبيعي ) :
من أقدم طرق حفظ الأغذية و لا يزال يستخدم حتى الآن في تجفيف العنب و البرقوق ، حيث لا يحتاج إلا لوضع الثمار في الشمس على صواني و تركها لتجف . و لكن يحد نمو الكائنات الدقيقة و عدم ارتفاع درجة الحرارة بالدرجة الكافية من استخدام التجفيف الشمسي ؛ لا مكانية حدوث الفساد أو التلف و تعرض الثمار للأتربة و الحشرات و الطيور و القوارض ، و حدوث بعض التغيرات الكيميائية المؤثرة على اللون و النكهة ، و أيضا لاحتياجه إلى مساحة كبيرة يجب أن يتوافر فيها جو مستقر بعيد عن احتمالات سقوط الأمطار.

كما يؤدى التجفيف الشمسي إلى فقد كميات كبيرة من الفيتامينات ( تصل إلى 50 % فى حالة الخوخ )، والتعرض للتلوث الميكروبي إلا في حالات خاصة ( تجفيف التوابل والبصل والثوم ) مع ضرورة توافر الخبرة لربة البيت لتقوم بهذه العملية.

التجفيف الصناعي :
( أ ) التجفيف بالأنفاق :
في هذه الطريقة تستبدل حرارة الشمس بالهواء الساخن الجاف المندفع بسرعة كبيرة في اتجاهات مختلفة حول الغذاء المحمل على ألواح أو صواني ، خاصة ؛ أو على سير يتحرك داخل النفق و يتم التحكم في درجة حرارة الهواء و سرعته و كذلك رطوبته النسبية حسب متطلبات التجفيف الخاصة بكل منتج ، و تستغرق العملية حوالي 6 - 18 ساعة ، و زمن التجفيف القصير في هذه الحالة لا يعطى الفرصة لحدوث فقد كبير في القيمة الغذائية ، أو حدوث تفاعلات كيميائية ضارة النكهة أو القوام بالدرجة التي تحدث في حالة التجفيف الشمسي ( لا يتعدى الفقد في فيتامين ( ج ) في الفاكهة عموما 10 % و كذلك الجزر يفقد أقل من 20 % من فيتامين ( أ ) ، و لكن عيوب التجفيف بهذه الطريقة هو حدوث كرمشه للمنتجات المجففة ، مما يؤدى إلى صعوبة في عملية الترطيب و تقل نسبة تشربها للماء ، و بالتالي لا تعود إلى نفس حالتها الطبيعية قبل التجفيف لتحطم الأنابيب الشعرية في الأنسجة أثناء عملية التجفيف.

( ب ) التجفيف بالرذاذ:
تستخدم هذه الطريقة في تجفيف الأغذية السائلة مثل اللبن و القهوة ، حيث ترش على هيئة رذاذ جنبا ً إلى جنب مع هواء ساخن ذي سرعة عالية ، و هى تستغرق ثواني قليلة ، مما يؤدى إلى قلة الفقد في العناصر الغذائية ، حيث يصل الفقد في فيتامين ( ج ) في هذه الحالة في إلى حوالي 5 % فقط.

( ج ) التجفيف بالاسطوانات:
تصلح هذه الطريقة مع المواد التي يصعب دفعها في صورة رذاذ مثل البطاطس المهروسة أو عجينة الطماطم ، و يستخدم هنا مجفف عبارة عن أسطوانتين دائرتين مسافة صغيرة جدا ً ، و يمر داخل كل اسطوانة بخار ساخن تصل حرارته إلى 120 - 140 ْ م ، و عند مرور العجينة بين الأسطوانتين فإنها تلتصق على أسطح الأسطوانات ، حيث يتم تبخير الماء منها فتجف ، و يتم كشطها أثناء دوران الاسطوانات بواسطة سكنية مثبتة بطريقة خاصة ، و تستغرق عملية التجفيف حوالي 2 - 3 دقائق ، و تمتاز هذه بأنها أرخص من التجفيف بالرذاذ ؛ إلا أن الفقد في العناصر الغذائية يكون أكبر ، و لكنه يظل أقل من الفقد الذي يحدث في حالة التجفيف الشمسي أو باستخدام الأنفاق.

( د ) التجفيف بالتجفيد:
هذه الطريقة أفضل طرق التجفيف في وقتنا الحالي حيث تقل التغيرات الكيميائية غير المرغوبة ، و كذلك الفقد في العناصر الغذائية إلى أقل درجة ممكنة نظرا ً لانخفاض درجة الحرارة المستخدمة ( تصل نسبة الفقد في فيتامين ( ج ) في الفاكهة إلى أقل من 1 % في حين يفقد أقل من 5 % من الفيتامين في لحم الخنزير ، كما أن التجفيف بهذه الطريقة يمنع الكرمشه التي يتعرض لها الغذاء في حالة التجفيف بالأنفاق ، مما يجعل إعادة الترطيب عند الطبخ أو الاستهلاك أسهل كثيرا ً ، و يعطى منتجات ذات جودة عالية، وهذه الطريقة غير شائعة الاستخدام نظرا ً لتكلفتها العالية.

( هـ ) التجفيف باستخدام الطبخ بالحرارة تحت ضغط.

( و ) التجفيف باستخدام الرغوة.

( ز ) التجفيف باستخدام الطاقة الناتجة عن الموجات القصيرة :
الأساس الذي تعتمد عليه هذه الطريقة هو أن جزيئات الماء بما تحمله من شحنة يمكن اعتبارها مثل المغناطيس ، أي ذات قطبين متضادين ، و حيث إن الموجات يمكنها أن تتخلل الغذاء سواء كان جافا ً أو رطبا ً تقوم بخلق مجال كهربي داخل الغذاء ، و تبعا ً لهذا تتحرك جزيئات الماء بسرعة في اتجاه مضاد لشحنة المجال المتولد ، و كلما زادت سرعة حركة جزيئات الماء تولد عنها طاقة تؤدى إلى رفع درجة حرارة الغذاء ، و في وجود تيار من الهواء فإن جزيئات الماء الساخن تتبخر و يجف الغذاء ، و هذا هو أساس عمل فرن الميكروويف ؛ لذا عند تجفيف الأغذية بالطرق المختلفة يجف السطح الخارجي للغذاء أولا ً ، ثم تمر الحرارة من سطح الغذاء خلال الطبقة الجافة حتى تصل إلى الطبقات الداخلية لكي تقوم تبخير جزيئات الماء منها ، و حيث إن انتقال الحرارة خلال الطبقات الجافة يتم بدرجة أبطأ كثيرا ً من انتقالها خلال الغذاء الرطب - فإن معدل التجفيف يقل باستمرار مما يؤدى إلى بطء عملية التجفيف ، و قد أمكن التغلب على هذه العملية باستخدام الطاقة الناتجة عن الموجات القصيرة في عملية التجفيف.

و تم تجربة هذه الطريقة مع أنواع كثيرة من الأغذية ، و لكن أهم عيوبها تكلفتها العالية ، و لهذا يمكن استخدامها لإتمام عمليات التجفيف التي تتم بالطرق الأخرى.

استغلال الطاقة الشمسية في تجفيف الحاصلات الابستانية باستخدام المجففات :
يعتبر التجفيف باستغلال الطاقة الشمسية محققا لتوفير غذاء أفضل في نوعية وجود المنتج و جودة المنتج ، كما يحقق للمزارع مزيدا من الدخل من خلال إنتاجه لمنتجات رائجة التسويق إلى جانب ما يسد احتياجاته من الغذاء ، و بالنسبة لمصر فهي تمتاز بالشمس طوال العام و يمكن الاستفادة عنه طريق نشر المجففات الشمسية في أنحاء الجمهورية في المناطق الجديدة ، علما بأن نوعيات الحاصلات البستانية الزراعية في تلك المناطق تصلح للتجفيف الشمسي ، و تتميز بجودة المنتج.

وهناك العديد من العوامل التي تؤثر على جودة المنتج بواسطة المجففات الشمسية مثل:

درجة حرارة الجو ، و بالتالي درجة حرارة هواء المجفف.
الرطوبة النسبية لهواء التجفيف.
سرعة هواء التجفيف.
نوعية المادة المطلوب تجفيفها ، و بخاصة من ناحية محتواها من الرطوبة و تركبيها الكيميائي.
طور النضج الذي تكون فيه الثمار أو أجزاء النباتات المزمع تجفيفها.
المعاملة الآلية التي تسبق عملية التجفيف ، مثل حجم القطع أو الشرائح و سمكها ، و هل جرى إزالة الطبقة السطحية لها بالبَـشـْرِ أو الكـَشـْطِ أو غير ذلك.
المعاملة الحرارية و تعرض تلك الأجزاء النباتية لعملية السلق مثلا قبل التجفيف و هل أضيف لماء السلق أي مركب كيميائي كمشتقات الصوديوم أو فيتامين ( ج ).
المعاملة الكيميائية مثل عملية الكبرته بطريقتها التقليدية و نسبة و مدة التعرض لغاز ثاني أكسيد الكبريت.
من المعروف أن عملية التجفيف تقتم بمدى جودة المنتج من حيث صفاته الطبيعية كاللون و الطعم و الرائحة و القوم ، ثم مدى استجابتها لعملية الاسترجاع ، ثم صفاته الكيميائية عن طريق التعرف على مكوناته المختلفة المتباينة في تركيبها الدقيقة و مدى تأثيرها بدرجة حرارة المجفف بهواء التجفف و سرعة تحركه ، و تتراوح درجة الحرارة داخل المجفف الشمسي بين 30 ، 60 ْم تقريبا ً ، و يعود هذا الفرق الكبير إلى كمية الطاقة الشمسية الكلية ، و التي تقاس بالوات / م2 مربع و تتفاوت باتجاه أشعة الشمس إلى السطح المساحي لها ، كما تتفاوت باختلاف شهور السنة أما سرعة الهواء داخل المجفف تتراوح بين 0.1 - 1.0 متر / ثانية ، و المحافظة على سرعة الهواء داخل المجفف من العوامل الهامة المحددة لجودة المنتج ، بجانب درجة الحرارة داخل المجفف.


مميزات التجفيف باستخدام الطاقة الشمسية:
احتفاظ المواد المجففة بمحتواها من المواد الغذائية و النكهة المميزة للثمار.
عدم استخدام مواد كيميائية حافظة مثل ثاني أكسيد الكبريت أو أحد أملاحه ( عملية الكبرتة ) و هذه مركبات ضارة بالصحة.
اختفاء الحمل الميكروبي إذا ما قورنت بالطرق الأخرى.
تتميز المنتجات المجففة بواسطة المجففات الشمسية بارتفاع خاصية التشرب ( و هى رجوع المادة بعد التجفيف إلى طبيعتها الطازجة من حيث الشكل و اللون و الطعم نتيجة نقعها في الماء).
خطوات التجفيف:
تبدأ خطوات عملية التجفيف بجمع المحصول عند درجة النضج المناسبة و الاستلام و الوزن ، ثم إجراء عمليات الفرز الأولى و الغسيل بالطريقة المناسبة حسب نوع الثمار ، ثم الفرز الثانوي بعد ذلك يتم إعداد و تجهيز الثمار في الصورة الملائمة لعملية التجفيف ، و قد تحتاج بعض الثمار العنب و البرقوق إلى معاملة خاصة ( بالقلوي ) لإزالة الطبقة الشمعية التي تغطى الثمار ، أو إجراء عملية الكبرتة أو السلق أو كلاهما ، و فيما يلي:

خطوات التجفيف:
يتم جني المحصول عندما يصل لدرجة مناسبة من النضج ، مع مراعاة تجهيز و تجفيف الفاكهة و الخضر في أسرع وقت ممكن منعا ً لبدء فسادها ، خصوصا ً الخضروات الورقية.
يتم في الفرز الأولى استبعاد الثمار التالفة و المصابة بالحشرات و الفطريات و خلافه و اختيار الثمار الكاملة النضج.
تغسل الفاكهة و الخضر بالماء جيدا ً للتخلص من القاذورات و الأتربة و البكتريا الملوثة و بقايا المبيدات.
كثيرا ً من الخضروات و الفاكهة يلزم تقشيرها قبل التجفيف مثل الخضروات الجذرية و التفاح ، حيث يجرى التقشير يدويا ً أو بالاحتكاك بسطح خشن مثل الكربوداندم ، أو المحاليل القلوية الساخنة ، أو بالبخار ، أو تحت ضغط مرتفع ، أو بالأسلحة الحادة الميكانيكية ، و تقطع الخضروات إلى مكعبات أو شرائح طويلة أو قصيرة أو حلقات. أما الفاكهة فقد تجفف كاملة ، كما في العنب و الكريز ، أو تقطع الثمرة نصفين كما في الخوخ ، أو تقطع شرائح مثل التفاح ، أما اللحوم فعادة تقطع إلى قطع أو مكعبات صغيرة ، و يجفف السمك كاملا ً أو مطحونا ً أو على هيئة شرائح ، و يجفف اللبن و البيض على هيئة مسحوق.
يتم الغمس في المحاليل القلوية لتسهيل خروج الماء من ثمار الفواكه المغطاة بطبقة شمعية مثل العنب و البرقوق ؛ لذا نغمس هذه الثمار في محلول قلوي تركيزه 0.2 - 0.5 % من أيدروكسيد صوديوم ،أو كربونات الصوديوم على درجة 200 - 212 ف فتزول الطبقة الشمعية و تتشقق القشرة قليلا ً ، مما يساعد على خروج الرطوبة من الثمار وسهولة التجفيف و يختلف تركيز المحلول القلوي و مدة الغمس ودرجة الحرارة حسب نوع الثمار.
تكبرت بعض ثمار الفاكهة الكاملة كالعنب أو المجزأة بتعريضها لغاز ثاني أكسيد الكبريت ، أو تغمس الثمار في محلول أملاح الكبريت فتمتص الثمار كمية من غاز ثاني أكسيد الكبريت تعمل على إكسابها لونا ً جذاذا ً و احتفاظها بقيمتها الغذائية و منع فسادها. و تجرى عملية الكبرتة بوضع ثمار الفاكهة في حجرة بها كبريت مشتعل. و يتوقف مقدار ثاني أكسيد الكبريت الممتص على درجة الحرارة و مدة الغمس أو التعريض و حالة الثمار المراد تجفيفها. فالثمار غير تامة النضج تمتص كمية أكبر من الغاز و تحتفظ بكمية أقل منه و ذلك عكس ما يحدث فى الثمار التامة النضج ، و عادة يراعى احتفاظ الفاكهة بقدر من ثاني أكسيد الكبريت تتراوح من 100 - 2500 جزء بالمليون حسب نوع الفاكهة المراد تجفيفها.
تسلق معظم الخضروات بالبخار أو ماء ساخن قبل تجفيفها لإطالة فترة حفظها ، و يستثنى من ذلك البصل ، فهو لا يسلق منعا ً لفقد جزءا ً من المادة الحريفة.
و الهدف من السلق :

تقليل المدة اللازمة للتجفيف.
طرد الهواء من الفراغات البيئية في أنسجة المادة الغذائية.
تأخير تغير رائحة و نكهة المواد الغذائية خصوصا ً الكرنب و الجزر.
تقليل الفقد في فيتامين ( ج ) و الكاروتين أثناء التخزين.
تحسين قوام المادة الغذائية المجففة عند إعادتها إلى حالتها الأصلية.
تجرى بعد ذلك عمليات التجفيف سواء الشمسي أو رص الثمار على صواني ، و توضع في أفران كهربائية على درجة الحرارة و المدة المناسبتين لنوع الثمار المراد تجفيفها للوصول إلى درجة التجفيف المطلوبة.

المرجع:

د . همت إبراهيم معتوق ( تجفيف الخضر و الفاكهة )/ الثقة الزراعية 4 / 2002.