تأثير المعالجة الميكروويفية المسبقة على حركيات التجفيف ونقل الكتلة والخصائص الثرموديناميكية لتمور برحي أثناء عملية التجفيف

لماذا تهم هذه الثمار الصغيرة

تمور برحي فواكه صغيرة ذهبية تعتبر مفضلة في الشرق الأوسط وخارجه لحلاوتها ونعومة قوامها وقيمتها الغذائية العالية. ومع ذلك، في مرحلة الخلال المبكرة المقرمشة، تفسد بسرعة لأنها غنية بالماء والسكريات التي تجذب الميكروبات. تطرح هذه الدراسة سؤالاً عملياً له تبعات كبيرة للمزارعين وشركات الأغذية: هل يمكن لنبضة قصيرة من طاقة الميكروويف قبل التجفيف أن تجعل تمور برحي تجف أسرع وبشكل أكثر انتظاماً ومع طاقة مهدرة أقل؟

من الفاكهة الطازجة إلى وجبة خفيفة طويلة العمر

لاستكشاف ذلك، عمل الباحثون بشرائح رقيقة من تمور برحي. جُففت بعض الشرائح بالهواء الساخن كالمعتاد، بينما خضعت شرائح أخرى أولاً لمعالجة قصيرة بالميكروويف ثم جُففت تحت نفس شروط الهواء الساخن. اختبروا ثلاث درجات حرارة للتجفيف وثلاث سرعات للهواء، وتعقبوا بعناية كمية الماء التي غادرت الفاكهة مع مرور الوقت وسرعة حدوث ذلك. من خلال مقارنة المجموعتين، استطاعوا معرفة ما إذا كانت خطوة الميكروويف قد غيرت فعلاً كيفية تحرك الرطوبة من داخل الثمرة إلى الهواء المحيط.

تسريع رحلة التجفيف

النتيجة الواضحة الأولى تتعلق بالزمن. عبر جميع درجات الحرارة وسرعات الهواء، وصلت الشرائح المعالجة بالميكروويف إلى مستوى الجفاف المستهدف بسرعة أكبر بنسبة 18–21 في المئة مقارنةً بالشرائح غير المعالجة. في أبطأ وألطف إعداد، انخفض وقت التجفيف من نحو ثلاثة أيام إلى ما يزيد قليلاً عن يومين؛ وحتى في القسوة الأعلى ظلّت خطوة الميكروويف توفر عدة ساعات. أظهر الجزء المبكر من عملية التجفيف أكبر زيادة في السرعة: فقد أطلقت الشرائح المعالجة بالميكروويف الماء بسرعة أكبر في البداية، مما يوحي بأن المعالجة المسبقة فتحت مسارات لخروج الرطوبة. بالنسبة لمصنع يجفف أطناناً من التمور، يمكن لمثل هذا التوفير في الوقت أن يتحول إلى تكاليف أقل وإنتاجية أعلى.

ملاحقة الماء أثناء حركته

خلف هذه التوفيرات الزمنية قصة عن كيفية انتقال الماء داخل الثمرة. باستخدام معادلات معروفة تصف الانتشار—كيفية انتشار الجزيئات من مناطق أكثر رطوبة إلى أقل رطوبة—قدَّر الفريق مدى سهولة تحرك الرطوبة عبر لحمة التمر. أظهرت الشرائح المعالجة بالميكروويف زيادة تقريبية بمعدل ثلاثة إلى أربعة أضعاف في قابلية حركة الماء الداخلية مقارنةً بالشرائح غير المعالجة، وخصوصاً عند درجات الحرارة وسرعات الهواء الأعلى. كما تحسنت مقاييس مدى مساعدة أو عرقلة تدفق الهواء السطحي لهذا الانتقال، مما يشير إلى أن الماء لم يكن يتحرك بسرعة أكبر داخل الثمرة فحسب، بل كان يُزال بفعالية أكبر بمجرد وصوله إلى السطح. عند اختبار العلماء لعدة منحنيات رياضية بسيطة لوصف سلوك التجفيف، طابقت منحنى «لوغاريتمي» مرن الواقع باستمرار لكل من العينات المعالجة وغير المعالجة، لكنه لائم عيّنات الميكروويف بسلاسة أكبر بقليل—وهو دليل آخر على أن التجفيف كان أكثر تجانساً.

ماذا تخبرنا أرقام الطاقة

تقدمت الدراسة أكثر بالنظر إلى الجانب «الثرموديناميكي» من التجفيف—كمية الطاقة المطلوبة، وترتيب جزيئات الماء، وما إذا كانت العملية يمكن أن تحدث تلقائياً. أظهرت الأرقام أن تجفيف هذه التمور يتطلب دائماً إدخال حرارة؛ العملية ماصة للحرارة وليست عفوية، ما يعني أنها لن تحدث دون طاقة من الخارج. كانت الشرائح المعالجة بالميكروويف تظهر قيماً أعلى قليلاً للطاقة المطلوبة لبدء تحرك الماء، لكنها في الوقت نفسه أظهرت حواجز «الطاقة الحرة» أقل قليلاً إجمالاً. بعبارات يومية، تعيد خطوة الميكروويف ترتيب بنية الثمرة بحيث، بمجرد تسخينها، يمكن للماء أن يخرج بسهولة أكبر. هذا يشير إلى استخدام أفضل للطاقة: حرارة مهدرة أقل ومزيد من الطاقة متجهة مباشرةً لدفع الرطوبة خارجاً.

جمع النتائج لاستخدام عملي في العالم الحقيقي

بالنسبة للمزارعين والمعالجين وحتى المستهلكين الذين يستمتعون بوجبات التمر الخفيفة، الرسالة واضحة وبسيطة. تساعد معالجة ميكروويف قصيرة قبل التجفيف بالهواء الساخن تمور برحي على الجفاف بشكل أسرع وأكثر انتظاماً، مع إمكانية تحقيق كفاءة طاقة أفضل. تتصرف الفاكهة بطريقة أكثر قابلية للتنبؤ أثناء التجفيف، مما يمكّن المهندسين من تصميم معدات وجداول تقلل التلف وهدر الطاقة. في المناطق التي تعد التمور فيها مصدراً غذائياً واقتصادياً رئيسياً، يمكن لمثل هذا التحسين أن يساعد في تحويل ثمرة هشة وسريعة التلف إلى منتج ثابت وعالي الجودة يسافر لمسافات أبعد، ويدوم لفترة أطول، ويصل إلى مزيد من الناس دون التضحية بحلاوتها الطبيعية.

الاستشهاد: Alqahtani, N., Fikry, M. Impact of microwave pretreatment on drying kinetics, mass transfer and thermodynamic characteristics of Barhi dates during drying process. Sci Rep 16, 9022 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39727-6

الكلمات المفتاحية: تمور برحي, تجفيف بالميكروويف, حفظ الأغذية, كفاءة التجفيف, تكنولوجيا ما بعد الحصاد