زمينه فني اختراع مربوط به طراحي و ساخت دستگاه فرايند صنايع غذايي مي باشد. روش هاي متداول استخراج اسانس و عصاره با معايبي چون بهره وري پايين، صدمه به تركيبات حساس به حرارت، وقت گير بودن، دشواري كار، پر هزينه بودن، استفاده از حلال هاي آلي، زيان بار براي محيط زيست و پيچيدگي تجهيزات مواجه هستند. هدف از انجام اين اختراع، طراحي و ساخت يك استخراجگر حبابي تحت فشار منفي مجهز به سيستم حرارت دهي مقاومتي جهت كاهش زمان استخراج تركيبات حساس به حرارت در دماي پايين با بازدهي بالا به همراه حفظ يا بهبود كيفيت محصولات است. در دستگاه استخراجگر حبابي تحت فشار منفي به دليل تاثير فشار منفي كه توسط پمپ خلاء اعمال مي شود، حفره هايي روي سطح ذرات جامد شكل مي گيرد. به علاوه پخش كنترل شده گاز نيتروژن كه به طور مداوم به سيستم وارد مي شود، غليان، برخورد و انتقال جرم بين مواد جامد و حلال افزايش داده و در نتيجه مهاجرت تركيبات هدف تسهيل مي گردد. حرارت دهي مقاومتي (اهميك) نيز با استفاده از مقاومت الكتريكي ذرات جامد غوطه و در يك محلول رسانا، با عبور جريان الكتريكي در ماده غذايي ايجاد حرارت مي كند، بنابراين اين نوع حرارت دهي، توسط گرماي داخلي توليد شده در ذرات جامد صورت مي گيرد و باعث آزاد شدن بهتر تركيبات مؤثره در گياهان دارويي مي شود. در اين اختراع از سيستم حرارت دهي مقاومتي براي گرم كردن سريع و كنترل شده مواد تحت فرايند حباب زايي تحت فشار منفي به كمك گاز نيتروژن، استفاده شده است كه مي توان براي استخراج عصاره و اسانس هاي گياهان دارويي از آن استفاده نمود. از مزاياي اين روش مي توان به كوتاه شدن زمان فرايند استخراج، افزايش عملكرد، كاهش دماي استخراج، حفظ كيفيت عصاره، ايجاد امكان استخراج تركيبات حساس به حرارت و كاهش مصرف انرژي اشاره كرد. جهت بكار گيري اين دستگاه براي استخراج ابتدا حلال آبي را درون محفظه استخراج ريخته و گياه به آن اضافه مي شود و محفظه ي استخراج، توسط كلونجر (يا كندانسور) بسته مي شود. سپس خلاء اعمال خواهد شد. پس از آن گاز نيتروژن وارد محفظه شده و ايجاد حباب مي كند. در پايان خلاء و نيتروژن قطع شده و فشار سيستم به حالت معمولي برگردانده مي شود. سپس عصاره يا اسانس جداسازي خواهد شد.

در بررسي عملكرد دستگاه در خشك كردن عصاره انجير، از آنجا كه آب ميوه ها به دليل ميزان قند بالا، داراي دماي انتقال شيشه اي (Tg) پاييني بوده و بسيار چسبنده هستند، با هدف تسهيل فرايند خشك كردن و توليد پودر از آنها، نياز به بالا بردن Tg به وسيله افزودن مواد حامل با وزن ملكولي بالا مي باشد (Yousefi et al., 2011). به همين دليل در اين تحقيق، درصد هاي مختلف مالتودكسترين (70،60، 50 و 40 درصد در ماده خشك) و صمغ عربي (60، 50، 40، 35 و 30 درصد در ماده خشك) به نمونه هاي عصاره انجير افزوده و در دستگاه خشك شد. اين تست ها نشان داد كه نمونه هاي حاوي صمغ عربي نسبت به نمونه هاي حاوي مالتودكسترين داراي چسبندگي كمتري به فيلم دستگاه هستند و با توجه به كيفيت پودر هاي توليد شده، ميزان بهينه صمغ عربي در عصاره انجير 35% نسبت به ماده خشك تعيين و جهت تست هاي ارزيابي و مقايسه عملكرد دستگاه در كليه مراحل مورد استفاده قرار گرفت.

زمينه فني اختراع مربوط به طراحي، ساخت و ارتقاء دستگاه صنايع غذايي مي باشد. خشك كن رفركتنس ويندو يك خشك كن جديد مي باشد كه در آن از يك نقاله از جنس ورق ميلار استفاده مي شود و نقاله بر روي يك مخزن روباز آب داغ حركت مي كند و حرارت آن به ماده خشك شونده منتقل مي شود. همراه با خشك شدن ماده غذايي انرژي مادون قرمز اينفرارد عبوري كاهش (رفركتنس) مي يابد تا زماني كه رطوبت ديگر با سطح فيلم پلاستيكي تماس نداشته باشد و در اين هنگام تنها عامل انتقال حرارت نوع انتقال حرارت هدايتي است و با توجه به اينكه فيلم پلاستيكي ميزان هدايت حرارتي كمي دارد، اين ميزان كم حرارت نيز از بين ميرود و به ماده غذايي نمي رسد. در اين خشك كن از يك لايه پليمري ميلار، غير قابل نفوذ نسبت به آب استفاده مي شود. رفركتنس ويندو يك اصطلاح انگليسي است كه بعضي محققين كشور آن را پرتوتابي ناميده اند كه معادل فارسي صحيحي نمي باشد و پنجره تابش معادل صحيح تري مي باشد. تاكنون 2 نوع از اين خشك كن توسط مخترعين طرح فعلي ساخته شده و به ثبت رسيده است. در اختراع حاضر، براي افزايش قدرت موتور محرك نقاله و نيز ايجاد امكان تنظيم سرعت به صورت پيوسته موتور DC با يك موتور سه فاز AC جايگزين شد و از يك اينورتر تك فاز با خروجي سه فاز براي تنظيم پيوسته سرعت استفاده شده است. زاويه حمله تيغه جداكننده براي كمك به جداسازي موادي كه چسبندگي بالايي به سطح فيلم دستگاه دارد، افزوده شده است. براي افزايش سرعت خشك شدن مواد با ضخامت بيشتر و نيز برش هاي ميوه و سبزيجات از لامپ مادون قرمز (IR) با توان 250 وات استفاده شده است. براي افزايش سرعت خشك شدن محصولات در مراحل پاياني خشك شدن، يك منبع قابل شناوري توليد امواج فراصوت (submersible ultrasonic transducers) در بخش انتهايي مخزن آب گرم دستگاه قرار داده شده است. خاطرنشان مي گردد استفاده مادون قرمز و مافوق صوت به صورت تركيبي با رفركتنس ويندو، براي اولين بار در سطح جهان اجرا مي گردد. جهت بكارگيري اين دستگاه ابتدا سيستم توليد آب گرم را روشن كرده و با تنظيم ترموستات آن براي دماي مورد نظر، مدتي زمان داده مي شود تا دماي آب به دماي مورد نظر (60 تا 95 درجه سانتيگراد) برسد، سپس موتور دستگاه روشن شده و سرعت آن با استفاده از اينورتر تنظيم مي گردد تا نقاله ميلار به حركت در آيد و سرعت آن تنظيم گردد. لامپ مادون قرمز و منبع مافوق صوت نيز روشن شده و توان آن ها تنظيم مي كردد. سپس پوره، عصاره يا برش هاي ميوه و سبزيجات مورد نظر را روي سطح نقاله ميلار پخش شده و پس از عبور از طول نقاله، پودر، توده يا برش هاي مواد خشك شده در انتهاي نقاله توسط تيغه جداكننده از سطح فيلم جدا شده و در محفظه كناري آن جمع آوري مي شود.

خشك كنرفركتنس ويندو (Refractance Window Continuouse Dryer) در اين خشك كن از يك نقاله از جنس پلي استر ميلار استفاده ميشود و نقاله بر روي يك مخزن روباز آب داغ حركت مي كند و حرارت آن به ماده خشك شونده منتقل مي شود. همراه با خشك شدن ماده غذايي انرژي مادون قرمز عبوري كاهش مي يابد تا زماني كه رطوبت ديگر با سطح نقاله پلي استر (ميلار) تماس نداشته باشد و در اين هنگام تنها عامل انتقال حرارت نوع انتقال حرارت هدايتي است و با توجه به اينكه فيلم پلي استر ميزان هدايت حرارتي كمي دارد؛ اين ميزان كم حرارت نيز از بين ميرود و به ماده غذايي نمي رسد. از آنجا كه در اين دستگاه از فيلم پلي استر ميلار به صورت نقاله استفاده ميشود؛ امكان ريختن مداوم مواد خشك شونده بر روي آن فراهم شده و نيز در انتهاي دستگاه ؛ مواد خشك شده قابليت جمع آوري به صورت پيوسته و خودكار را داراست. كاربرد اين دستگاه جهت خشك كردن پوره و عصاره ميوه جات، سبزيجات؛ گياهان دارويي؛ گوشت؛ ماهي؛ مواد طعم دهنده؛ ادويه جات؛ لبنيات؛ غلات و ساير مواد حساس به حرارت مي باشد. همچنين امكان ريز پوشش دهي (ميكروانكپسوله كردن) اسانس ها و مواد معطرتوسط اين دستگاه وجود دارد.

تغليظ كننده رفركتنس ويندو (Refractance Window Evaporator) دراين تغليظ كننده از يك فيلم پلي استرميلار به عنوان سطح تبادل حرارت جهت تغليظ مواد غذايي مايع استفاده مي شود. انرژي حرارتي در اين دستگاه عمدتا به روش تابشي از طريق پنجره ايجاد شده (رفركتنس ويندو) به ماده غذايي منتقل شده و باعث تبخير آب موجود در آن مي شود. در اين تغليظ كننده ميزان زيادي از انرژي به صورت مادون قرمز (اينفرارد) به داخل آب باز مي گردد؛ بنابراين به دليل كاهش حرارت؛ مواد مغذي و مواد مولد عطرو طعم و رنگ حفظ مي شوند. علاوه بر اين در اين تغليظ كننده دما و مدت زمان حرارت دهي ماده كمتر از روشهاي ديگر است كه باعث حفظ كيفيت ماده غذايي تغليظ شده مي باشد؛ همچنين باعث كاهش اتلاف انرژي حرارتي شده و مصرف انرژي را كاهش مي دهد. مايع غذايي مورد نظر از ورودي بالاي دستگاه وارد شده و روي سطح فيلم پلي استر ميلار جريان مي يابد و پس از طي مسيرو كاهش رطوبت آن؛ ماده تغليظ شده از خروجي پايين دستگاه خارج مي شود. كاربرد اين دستگاه جهت تغليظ و كاهش رطوبت شير؛ آب ميوه ها و ساير مايعات غذايي حساس به حرارت.

‏خلاصه توصيف اختراح خشك كن رفركتنس ويندو استاتيك (REFRACTANCE WINDOW STATIC DRYER ) ‏در اين خشك كن از هر سه روش انتقال حرارت تابشي، همرفتي و هدايتي براي انتقال موثرتر حرارت استفاده مي شود. همراه با خشك شدن ماده غذايي انرژي مادون قرمز عبوري (رفركتنس) كاهش مي يابد تا زماني كه رطوبت ديگر با سطح فيلم پلي استر تماس نداشته باشد و در اين هنگام تنها عامل انتقال حرارت نوع انتقال حرارت هدايتي است و با توجه به اينكه فيلم پلي استر ميزان هدايت حرارتي كمي دارد، اين ميزان كم حرارت نيز از بين ميرود و به ماده غذايي نمي رسد.در اين خشك كن از يك لايه پلي استر غير قابل نفوذ نسبت به آب استفاده مي شود. ‏كاربرد اين دستگاه جهت خشك كردن بوره و عصاره ميوه جات، سبزيجات، گياهان دارويي، گوشت، ماهي، مواد طعم دهنده ادويه جات، لبنيات، غلات و ساير مواد حساس به حرارت مي باشد.