Wpływ wstępnego traktowania mikrofalami na kinetykę suszenia, transfer masy i charakterystyki termodynamiczne daktyli Barhi podczas procesu suszenia

Dlaczego te małe owoce mają znaczenie

Daktyle Barhi to niewielkie, złociste owoce cenione na Bliskim Wschodzie i poza nim za słodycz, miękki miąższ i bogactwo składników odżywczych. Jednak wczesny, chrupki etap Khalal szybko się psuje, ponieważ owoce zawierają dużo wody i cukrów, które sprzyjają rozwojowi mikroorganizmów. W tym badaniu zadano praktyczne pytanie o duże znaczenie dla rolników i firm spożywczych: czy krótkie naświetlanie mikrofalami przed suszeniem może sprawić, że daktyle Barhi będą schły szybciej, bardziej równomiernie i przy mniejszych stratach energii?

Od świeżego owocu do długotrwałej przekąski

Aby to zbadać, naukowcy pracowali z cienkimi plasterkami daktyli Barhi. Część plasterków suszono tradycyjnie gorącym powietrzem, a inne najpierw poddano krótkiej ekspozycji na mikrofale, a potem suszono w tych samych warunkach przepływu gorącego powietrza. Testowano trzy temperatury suszenia i trzy prędkości przepływu powietrza, uważnie śledząc, ile wody opuszcza owoc w czasie i jak szybko to następuje. Porównując obie grupy, badacze mogli ocenić, czy etap mikrofalowy rzeczywiście zmienia sposób, w jaki wilgoć przemieszcza się z wnętrza owocu do otaczającego powietrza.

Przyspieszanie procesu suszenia

Pierwsze wyraźne ustalenie dotyczy czasu. We wszystkich badanych temperaturach i prędkościach przepływu powietrza plasterki uprzednio traktowane mikrofalami osiągały docelowy poziom wysuszenia o 18–21 procent szybciej niż plasterki niepoddane temu zabiegowi. W najłagodniejszych, najwolniejszych warunkach czas suszenia skrócił się z około trzech dni do nieco ponad dwóch; nawet w najsurowszych warunkach etap mikrofalowy skrócił proces o kilka godzin. Największe przyspieszenie wystąpiło we wczesnej fazie suszenia: plasterki po mikrofalach szybciej oddawały wodę na początku, co sugeruje, że wstępne traktowanie otworzyło kanały ułatwiające jej ucieczkę. Dla zakładu suszącego tony daktyli takie oszczędności czasu przekładają się na niższe koszty i większą przepustowość.

Śledząc ruch wody

Za tymi oszczędnościami czasu stoi obraz przemieszczania się wody wewnątrz owocu. W oparciu o powszechnie stosowane równania opisujące dyfuzję — sposób, w jaki cząsteczki rozprzestrzeniają się z wilgotniejszych obszarów do suchszych — zespół oszacował, jak łatwo wilgoć może przemieszczać się przez miąższ daktyla. Plasterki poddane mikrofalom wykazywały do około trzykrotnie–czterokrotnie wyższą wewnętrzną ruchliwość wody niż plasterki niepoddane traktowaniu, zwłaszcza przy wyższych temperaturach i szybszym przepływie powietrza. Również wskaźniki określające, w jakim stopniu przepływ powietrza przy powierzchni ułatwia lub utrudnia ten transport, poprawiły się, co wskazuje, że woda nie tylko poruszała się szybciej wewnątrz owocu, lecz także była skuteczniej odprowadzana po dotarciu na powierzchnię. Gdy naukowcy dopasowywali kilka prostych krzywych matematycznych do opisania zachowania suszenia, elastyczna krzywa „logarytmiczna” konsekwentnie najlepiej odzwierciedlała rzeczywistość dla obu grup, lecz nieco lepiej pasowała do próbek po mikrofalach — kolejny sygnał, że suszenie było bardziej jednorodne.

Co mówią liczby energetyczne

Badanie poszło dalej, analizując stronę „termodynamiczną” suszenia — ile energii jest potrzebne, jak uporządkowane są cząsteczki wody i czy proces może zachodzić samorzutnie. Dane wykazały, że suszenie tych daktyli zawsze wymaga dostarczenia ciepła; proces jest endotermiczny i nie jest spontaniczny, co oznacza, że nie zajdzie bez dopływu energii z zewnątrz. Plasterki poddane mikrofalom miały nieco wyższe wartości energii aktywacji potrzebnej do rozpoczęcia ruchu wody, jednocześnie wykazując nieco niższe bariery „energii swobodnej” ogólnie. W praktycznych słowach: etap mikrofalowy przearanżowuje strukturę owocu tak, że po jego ogrzaniu woda może opuszczać miąższ łatwiej. Wskazuje to na lepsze wykorzystanie energii: mniej traconego ciepła i większy udział energii bezpośrednio przeznaczonej na usuwanie wilgoci.

Podsumowanie dla zastosowań w praktyce

Dla plantatorów, przetwórców, a nawet konsumentów lubiących daktylowe przekąski przekaz jest prosty. Krótkie wstępne potraktowanie mikrofalami przed suszeniem gorącym powietrzem pomaga daktylom Barhi schnąć szybciej i bardziej równomiernie, przy jednoczesnym potencjale poprawy efektywności energetycznej. Owoc zachowuje się w bardziej przewidywalny sposób podczas suszenia, co pozwala inżynierom projektować urządzenia i harmonogramy minimalizujące psucie się i straty energii. W regionach, gdzie daktyle stanowią ważne źródło pożywienia i dochodu, takie udoskonalenie może pomóc przekształcić delikatny, wysoce podatny na psucie produkt w stabilny, wysokiej jakości wyrób, który może podróżować dalej, dłużej się przechowywać i docierać do większej liczby osób bez utraty naturalnej słodyczy.

Cytowanie: 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

Słowa kluczowe: Daktyle Barhi, suszenie mikrofalowe, konserwacja żywności, wydajność suszenia, technologia poubojowa