در این پژوهشی با استفاده از تکنیک اسپری درایینگ (Spray Drying)، عصاره دارچین به پودر میکروکپسوله تبدیل شد تا پایداری ترکیبات آنتی‌اکسیدانی آن افزایش یابد. این مقاله در سال ۲۰۲۵ در مجله معتبر Scientific Reports منتشر شد. پژوهشگران با استفاده از دستگاه اسپری درایر درساتک، مواد پوشش‌دهنده مختلف را مقایسه کرده و تأثیر پودر تولیدشده بر کیفیت نان را بررسی کردند.
چرا از دارچین (Cinnamon) استفاده می‌شود؟
دارچین به دلیل داشتن ترکیبات فنولی، خواص آنتی‌اکسیدانی و فعالیت‌های ضدمیکروبی، یکی از ترکیبات طبیعی ارزشمند در صنایع غذایی است. از عصاره دارچین می‌توان برای غنی‌سازی محصولات غذایی، بهبود ویژگی‌های حسی و کمک به کاهش اکسیداسیون مواد غذایی استفاده کرد.
این مطالعه چه راهکاری ارائه می‌دهد؟
ترکیبات فعال عصاره دارچین در حالت آزاد و بدون انکپسولاسیون، در برابر حرارت، اکسیژن و شرایط فرآوری آسیب‌پذیرند؛ همچنین مصرف مقادیر زیاد عصاره ممکن است طعم و بافت نان را نامطلوب کند. این پژوهش با میکروانکپسولاسیون عصاره دارچین به روش اسپری درایینگ و استفاده از مالتودکسترین و صمغ عربی، تلاش کرد پایداری ترکیبات فنولی را افزایش داده و امکان افزودن کنترل‌شده آن‌ها به محصولات نانوایی را فراهم کند.
مراحل انجام پژوهش و تولید پودر عصاره دارچین با اسپری درایر درساتک
مرحله اول: آماده‌سازی ماده اولیه
ابتدا چوب دارچین پاک‌سازی و با آسیاب چکشی خرد شد. پودر حاصل از الک مش ۴۰ با اندازه دهانه ۰٫۴ میلی‌متر عبور داده شد تا ذرات مناسب برای استخراج تهیه شوند.
مرحله دوم: استخراج آبی دارچین
مقدار ۹۰ گرم پودر دارچین با آب مقطر به نسبت ۱ به ۱۰ مخلوط و به مدت ۴۰ دقیقه در دمای ۸۰ درجه سانتی‌گراد هم زده شد. سپس محلول با کاغذ واتمن شماره ۱ صاف و در شتاب ۴۰۰۰ برابر گرانش سانتریفیوژ شد.
مرحله سوم: آماده‌سازی فرمولاسیون
سه پوشش شامل مالتودکسترین، صمغ عربی و ترکیب برابر آن‌ها بررسی شد. نسبت ماده دیواره به ماده هسته ۱۰ به ۱ تنظیم و مخلوط‌ها با غلظت اولیه ۱۰ درصد وزنی-حجمی تهیه شدند. نمونه‌ها برای هیدراتاسیون کامل، ۶ ساعت در یخچال قرار گرفتند.
مرحله چهارم: خشک‌کردن پاششی
محلول توسط پمپ پریستالتیک وارد دستگاه اسپری درایر درساتک شد. در دمای ورودی ۱۴۰ درجه سانتی‌گراد، قطرات ریز در جریان هم‌جهت هوا خشک شدند و پودر میکروکپسوله توسط سیستم بازیابی پودر جمع‌آوری شد.
مرحله پنجم: ارزیابی و استفاده در نان
رطوبت، انحلال‌پذیری، راندمان، ساختار ذرات، ترکیبات فنولی و فعالیت آنتی‌اکسیدانی بررسی شد. سپس فرمولاسیون برتر در مقادیر ۱، ۲٫۵ و ۵ درصد جایگزین بخشی از آرد نان شد و ویژگی‌های شیمیایی و حسی محصول مورد ارزیابی قرار گرفت.
پارامترهای اعمال‌شده در فرآیند اسپری درایینگ
جدول زیر شرایط عملیاتی گزارش‌شده در پژوهش را نشان می‌دهد.
| پارامتر | مقدار یا شرایط |
| دستگاه | اسپری درایر آزمایشگاهی درساتک |
| دمای هوای ورودی | ۱۴۰ درجه سانتی‌گراد |
| نوع جریان | هم‌جهت (Co-current) |
| نوع تغذیه | پمپ پریستالتیک |
| فشار گزارش‌شده تغذیه | حدود ۱ بار |
| قطر دهانه نازل | ۰٫۷ میلی‌متر |
| قطر داخلی محفظه خشک‌کن | ۴۸۰ میلی‌متر |
| ارتفاع محفظه | ۱۰۰۰ میلی‌متر |
| نسبت ماده دیواره به هسته | ۱۰ به ۱ |
| نسبت مالتودکسترین به صمغ عربی در فرمول ترکیبی | ۱ به ۱ |
| زمان هیدراتاسیون | ۶ ساعت در یخچال |
| ماده پوشش‌دهنده برتر | مالتودکسترین (MD) |
محصول نهایی چه کاربردهایی دارد؟
محصول نهایی این پژوهش، پودر میکروکپسوله عصاره آبی دارچین است که به دلیل برخورداری از ترکیبات فنولی و ظرفیت آنتی‌اکسیدانی، قابلیت استفاده در توسعه فرآورده‌های غذایی عملکردی را دارد.
۱. غنی‌سازی نان و محصولات نانوایی
مهم‌ترین کاربرد اثبات‌شده در پژوهش، استفاده از پودر عصاره دارچین در فرمولاسیون نان است. افزودن ۲٫۵ درصد از این پودر، فعالیت آنتی‌اکسیدانی نان را افزایش داد، بدون آنکه پذیرش حسی آن به‌طور معناداری کاهش یابد.مقاله تخصصی غنی‌سازی نان با عصاره دارچین
۲. تولید افزودنی‌های طبیعی آنتی‌اکسیدانی
پودر میکروکپسوله می‌تواند به‌عنوان ماده اولیه برای توسعه افزودنی‌های غذایی با منشأ گیاهی بررسی شود. انکپسولاسیون به کاهش تماس ترکیبات حساس با عوامل تخریب‌کننده کمک می‌کند و امکان استفاده از آن‌ها در فرمولاسیون‌های پودری را فراهم می‌سازد.
مقاله تخصصی پایداری میکروکپسول‌های اسانس دارچین
۳. توسعه راهکارهای نگهداری مواد غذایی
در پژوهشی مستقل، میکروکپسول‌های اسانس دارچین در بسته‌بندی نان استفاده شدند و به مهار رشد میکروبی و افزایش ماندگاری کمک کردند. البته این نتیجه مربوط به اسانس دارچین است و نباید مستقیماً به پودر عصاره آبی پژوهش حاضر تعمیم داده شود.
مقاله تخصصی کاربرد میکروکپسول دارچین در افزایش ماندگاری نان
۴. توسعه فرمولاسیون‌های جدید غذایی
با توجه به انحلال‌پذیری بالای پودر تولیدشده، امکان بررسی کاربرد آن در محصولات خشک، مخلوط‌های آماده و برخی فرآورده‌های غذایی دیگر وجود دارد؛ بااین‌حال، هر کاربرد جدید به آزمون‌های پایداری، سازگاری فرمولاسیون و ارزیابی حسی مستقل نیاز دارد.
چرا از تکنیک اسپری درایینگ استفاده شد؟
اسپری درایینگ یکی از روش‌های پرکاربرد برای تبدیل خوراک‌های مایع به پودر است. در این فرآیند، محلول توسط نازل به قطرات ریز تبدیل می‌شود و با تماس با هوای گرم، بخش عمده رطوبت آن در مدت کوتاهی تبخیر می‌شود.
انتخاب این روش در پژوهش حاضر چند دلیل اصلی داشت.
نخست، امکان تولید پودر میکروکپسوله از عصاره دارچین با استفاده از مواد دیواره‌ای مختلف بود. مالتودکسترین و صمغ عربی با تشکیل ساختار محافظ در اطراف ترکیبات فعال، می‌توانند میزان تماس آن‌ها با عوامل محیطی را کاهش دهند.
دوم، سرعت بالای خشک‌کردن بود. اگرچه دمای هوای ورودی دستگاه به ۱۴۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسید، زمان کوتاه تماس و تبخیر رطوبت به فرآوری عصاره کمک کرد. البته این موضوع به معنای مصونیت کامل ترکیبات حساس از تخریب حرارتی نیست.
سوم، قابلیت تنظیم ویژگی‌های محصول نهایی از طریق انتخاب ماده دیواره بود. نتایج نشان داد که استفاده از مالتودکسترین، راندمان تولید، انحلال‌پذیری و حفظ ترکیبات فنولی را نسبت به صمغ عربی بهبود می‌دهد.
از سوی دیگر، ویسکوزیته خوراک در این روش اهمیت دارد؛ زیرا افزایش آن می‌تواند سبب تشکیل قطرات درشت‌تر و در نتیجه ذرات پودری بزرگ‌تر شود. تصاویر میکروسکوپی مقاله نیز نشان دادند که ذرات تولیدشده با صمغ عربی درشت‌تر از نمونه‌های مالتودکسترینی بودند. در مجموع، استفاده از دستگاه اسپری درایر آزمایشگاهی درساتک امکان بررسی فرمولاسیون‌های مختلف و تولید پودر عصاره دارچین را برای ارزیابی کیفیت محصولات نانوایی فراهم کرد.
نتایج مهم پژوهش
۷۶٫۳۲٪=راندمان میکروانکپسولاسیون با MD
۹۶٫۹۸٪=انحلال‌پذیری پودر با MD
۳۹٫۲۰٪=بازده فرآیند با MD
۲٫۴۱٪=رطوبت پودر با MD
در جدول ۳ مقاله، نان حاوی ۵ درصد پودر میکروکپسوله بالاترین فعالیت آنتی‌اکسیدانی، یعنی ۲۰٫۶۳ درصد، را نشان داد؛ اما امتیاز پذیرش حسی آن به ۳٫۵۰ از ۵ کاهش یافت. در مقابل، نمونه دارای ۲٫۵ درصد پودر با فعالیت آنتی‌اکسیدانی ۱۵٫۷۵ درصد و امتیاز پذیرش حسی ۴٫۲۶ از ۵، تعادل مناسب‌تری میان خواص عملکردی و کیفیت حسی ارائه کرد.
سوالات متداول درباره دستگاه خشک کن پاششی درساتک
۱. نازل دستگاه خشک کن پاششی آزمایشگاهی دراز چه جنسی ساخته شده و قطر آن چقدر است؟
طبق مشخصات فنی اعلام‌شده برای دستگاه درساتک، نازل از استیل ضدزنگ ۳۰۴ ساخته شده و قطر دهانه آن ۰٫۷ میلی‌متر است. این قطر در مقاله پژوهشی نیز گزارش شده است.
۲. آیا امکان استفاده از محلول‌های اسیدی در دستگاه وجود دارد؟
استفاده از محلول اسیدی به سازگاری شیمیایی آن با شیلنگ سیلیکونی پمپ پریستالتیک و نازل استیل ۳۰۴ بستگی دارد. برخی اسیدها ممکن است سبب تخریب شیلنگ یا خوردگی نازل شوند؛ بنابراین نوع و غلظت اسید باید پیش از استفاده بررسی شود.
۳. کمپرسور دستگاه چه میزان فشار تأمین می‌کند؟
طبق اطلاعات فنی اعلام‌شده، کمپرسور دستگاه قابلیت تأمین فشار تا ۱۰ بار را دارد. این مقدار حداکثر فشار قابل تأمین است و نباید با فشار عملیاتی حدود ۱ بار گزارش‌شده در پژوهش یکسان در نظر گرفته شود.
۴. ویسکوزیته محلول ورودی باید در چه محدوده‌ای باشد؟
برای دستگاه موردنظر، ویسکوزیته خوراک ترجیحاً باید کمتر از ۳۰۰ سانتی‌پواز (cP) باشد. مقدار مناسب نهایی به نوع ماده، اندازه ذرات، نازل و شرایط اتمایزاسیون بستگی دارد. مقاله حاضر مقدار ویسکوزیته خوراک را گزارش نکرده است.
توجه: اطلاعات جنس نازل، حداکثر فشار کمپرسور، سازگاری با اسید و سقف ویسکوزیته بر اساس مشخصات اعلام‌شده از سوی درساتک درج شده‌اند و همگی پارامترهای اندازه‌گیری‌شده در این مقاله نیستند.
جمع‌بندی
نتایج این پژوهش نشان داد که استفاده از دستگاه اسپری درایر آزمایشگاهی درساتک برای میکروانکپسولاسیون عصاره دارچین، با پوشش مالتودکسترین، به بازده فرآیند ۳۹٫۲۰ درصد، راندمان انکپسولاسیون ۷۶٫۳۲ درصد و انحلال‌پذیری ۹۶٫۹۸ درصد منجر شد.
همچنین افزودن ۲٫۵ درصد پودر میکروکپسوله به فرمولاسیون نان، فعالیت آنتی‌اکسیدانی را از ۴٫۹۱ درصد در نمونه شاهد به ۱۵٫۷۵ درصد افزایش داد، بدون کاهش معنادار پذیرش حسی. این نتایج ظرفیت فناوری خشک کردن پاششی را برای تولید پودرهای گیاهی عملکردی و توسعه فرمولاسیون‌های غذایی نشان می‌دهند؛ هرچند ارزیابی مقیاس‌پذیری صنعتی همچنان ضروری است.
جهت مشاوره فنی و استعلام قیمت با کارشناسان ما در تماس باشید.
درخواست پیش‌فاکتور دستگاه اسپری درایر آزمایشگاهی
بدون دیدگاه