השפעת טיפול מוקדם במיקרוגל על קינטיקת הייבוש, העברת המסה והתכונות התרמודינמיות של תמרי ברהי במהלך תהליך הייבוש

מדוע הפירות הקטנים האלה חשובים

תמרי ברהי הם פירות קטנים וזהובים שמוערכים במזרח התיכון ומעבר לו על מתיקותם, מרקמם הרך ותכולת התזונה העשירה שלהם. עם זאת, בשלב הקהל הקשיח והקרנצ׳י הם מתקלקלים במהירות מאחר שהם עשירים במים וסוכרים שמזמינים מיקרואורגניזמים. המחקר הזה נוגע בשאלה מעשית בעלת השלכות רחבות לחקלאים ולחברות מזון: האם התזת אנרגיית מיקרוגל קצרה לפני הייבוש יכולה לגרום לתמרי ברהי להתייבש מהר יותר, באופן אחיד יותר ובזבוז אנרגיה מופחת?

מפירות טריים לחטיף ארוך-טווח

כדי לחקור זאת עבדו החוקרים עם פרוסות דקות של תמרי ברהי. חלק מהפרוסות יבשו באוויר חם כנהוג, בעוד שאחרות קיבלו תחילה טיפול קצר במיקרוגל ואחר כך יובשו בתנאי אוויר חם זהים. הם בדקו שלוש טמפרטורות ייבוש ושלוש מהירויות אוויר, תוך מעקב מדוקדק אחר כמות המים שהתרוקנה מהפירות לאורך זמן ומהירות התהליך. בהשוואת שתי הקבוצות ניתן היה לראות האם שלב המיקרוגל באמת שינה את האופן שבו הלחות נעה מפנים הפרי אל האוויר הסובב.

האצת מסלול הייבוש

הממצא הברור הראשון נוגע לזמן. בכל הטמפרטורות ומהירויות האוויר שנבדקו, פרוסות שעברו טיפול מקדים במיקרוגל הגיעו ליעד היבוש מהר יותר ב-18–21 אחוזים מאשר הפרוסות שלא טופלו. בהגדרה האיטית והמתונה ביותר זמן הייבוש ירד מכמה ימים כשלושה לכמה ימים קצת יותר משניים; גם בתנאים הקשים ביותר, שלב המיקרוגל קיצץ כמה שעות. שלב הייבוש ההתחלתי הראה את קפיצת המהירות הגדולה ביותר: הפרוסות שעברו טיפול במיקרוגל שיחררו מים במהירות רבה יותר בתחילה, מה שמרמז שהטיפול פתח מסלולים ליציאת הלחות. במפעל שמייבש טונות של תמרים, חיסכון כזה בזמן יכול להתבטא בעלויות נמוכות יותר ובקיבולת ייצור גבוהה יותר.

מעקב אחר תנועת המים

מאחורי חיסכוןי הזמן מסתתרת תמונה של האופן שבו המים נעים בתוך הפרי. תוך שימוש במשוואות ידועות שמתארות דיפוזיה — כיצד מולקולות מתפשטות מאזור רווי יותר לאזור יבש יותר — הקבוצה העריכה עד כמה ניידת הלחות בתוך רקמת התמר. הפרוסות שעברו טיפול במיקרוגל הראו ניידות מים פנימית גבוהה יותר בערך פי שלוש עד ארבע מהפרוסות שלא טופלו, במיוחד בטמפרטורות ומהירויות אוויר גבוהות יותר. מדדים שבוחנים עד כמה זרימת האוויר על פני השטח מסייעת או מבלבלת תנועה זו השתפרו גם הם, מה שמעיד שהמים לא רק זזו מהר יותר בפנים הפרי אלא גם נענו ונשאבו החוצה בצורה יעילה יותר כשהגיעו לפני השטח. כאשר המדענים בחנו מספר עקומות מתמטיות פשוטות כדי לתאר את התנהגות הייבוש, עקומת "לוגריתמית" גמישה התאימה ברציפות למציאות בצורה הטובה ביותר, לשני סוגי המדגם, אך היא התאימה לפרוסות שעברו טיפול במיקרוגל באופן חלק יותר — סימן נוסף לכך שהייבוש היה אחיד יותר.

מה אומרים מספרי האנרגיה לנו

המחקר התעמק גם בצד ה"תרמודינמי" של הייבוש — כמה אנרגיה נדרשת, עד כמה מולקולות המים מסודרות והאם התהליך יכול להתרחש באופן ספונטני. הנתונים הראו שלהתייבש את התמרים הללו תמיד נדרש קלט חום; התהליך הוא אנדותרמי ואינו ספונטני, כלומר אינו מתרחש ללא אנרגיה חיצונית. לפרוסות שעברו טיפול במיקרוגל היו ערכים מעט גבוהים יותר של האנרגיה הדרושה כדי ליזום את תנועת המים, אך במקביל הן הראו חסמי "אנרגיה חופשית" כוללת מעט נמוכים יותר. במונחים יומיומיים, שלב המיקרוגל מארגן מחדש את מבנה הפרי כך שאחרי חימום המים יכולים לצאת ביתר קלות. זה מצביע על ניצול אנרגיה טוב יותר: פחות חום מבוזבז ויותר ממנו הולך ישירות לדחיפת הלחות החוצה.

לאחד את הכל לשימוש מעשי

לגידולים, למעבדים ואף לצרכנים שנהנים מחטיפי תמרים, המסר ברור ופשוט. טיפול מקדים קצר במיקרוגל לפני ייבוש באוויר חם מסייע לתמרי ברהי להתייבש מהר יותר ובאופן אחיד יותר, תוך פוטנציאל לשיפור יעילות האנרגיה. הפרי מתנהג בצורה צפויה יותר במהלך הייבוש, מה שמאפשר למהנדסים לתכנן ציוד ולוחות זמנים שממזערים קלקול ובזבוז אנרגיה. באזורים שבהם התמרים מהווים מקור מזון והכנסה חשוב, כיוונון כזה יכול לעזור להפוך פרי עדין ושביר זה למוצר יציב ואיכותי שניתן לשלוח למרחקים, לשמור לאורך זמן ולהגיע ליותר אנשים מבלי לפגוע במתיקות הטבעית שלו.

ציטוט: 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

מילות מפתח: תמרי ברהי, ייבוש במיקרוגל, שימור מזון, יעילות ייבוש, טכנולוגיית שאחרי הקציר