نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی شیمی، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

2 دانشیار، گروه شیلات، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی شیمی، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

چکیده

هدف از این پژوهش استفاده از روش سطح پاسخ (RSM) برای طراحی آزمایش‌ و بهینه‌سازی فرایند خشک‌شدن فیلۀ کپور معمولی (Cyprinus carpio) با استفاده از اشعۀ مادون‌قرمز بود. قدرت تابش اشعۀ مادون‌قرمز 83، 104 و 125 وات و توان لامپ 250 وات و فاصلۀ آن از فیلۀ ماهی 5 سانتی‌متر بود. قطعه‌‌های فیلۀ ماهی در فواصل زمانی 60، 120 و 180 دقیقه با ترازوی دیجیتال با دقت 0/01 گرم وزن شدند. قدرت تابش (A) و زمان تابش (B) در کاهش مقدار رطوبت مؤثر بودند و اثر درجۀ‌ دوم قدرت تابش و زمان تابش به‌طور معنی‌داری نسبت به اثر خطی آنها در کاهش مقدار رطوبت مؤثرتر عمل نمودند. در روند تغییرات سرعت خشک‌شدن اثر تداخلی قدرت تابش و زمان تابش نشان‌دهندۀ همبستگی این دو متغیر در بهینه‌کردن سرعت خشک‌شدن بود. هرچند قدرت تابش در مقایسه با زمان تابش نقش مهم‌تری داشت. میزان خشک‌شدن فیله‌ها در زمان تابش پایین‌تر و قدرت تابش بالاتر، افزایش یافت. به‌طوری‌که در حداقل زمان تابش (60 دقیقه) تحت قدرت بالای تابش سرعت خشک‌شدن فیله‌ها بهبود یافت. نفوذپذیری مؤثر رطوبت در قدرت تابش پایین و زمان کم کاهش یافت. براساس مدل‌های طراحی مرکب مرکزی، تیمار 2 با قدرت اشعۀ 125 وات و زمان 60 دقیقه (رطوبت 1/32 گرم آب بر گرم وزن نمونه، سرعت خشک‌شدن 0/022 گرم آب بر گرم وزن نمونه در دقیقه و نفوذپذیری مؤثر رطوبت 1/25846E-007 مترمربع بر ثانیه) سبب بهبود ماندگاری فیلۀ ماهی شد.

کلیدواژه‌ها

احمدی‌قویدلان، م.، و امیری‌چایجان، ر. (1395). استفاده از روش سطح پاسخ جهت بهینه‌سازی خشک‌کردن فندق در بسترسیال مادون‌قرمز. پژوهش های صنایع غذایی، 26(4)، 639-657.
آیدانی، ع.، حدادخداپرست، م.، و کاشانی‌نژاد، م. (1396). بررسی خصوصیات کیوی خشک شده با سامانه مادون قرمز و مدل‌سازی فرآیند. علوم غذایی و تغذیه، 14(پاییز 96)، 53-66.
حافظی، ن.، شیخ‌داودی، م.، و سجادیه، س. (1395). مطالعه سرعت فرآیند خشک کردن خلایی-تابشی ورقه‌های سیب‌زمینی با استفاده از مدل‌های رگرسیونی و شبکه عصبی مصنوعی. مهندسی بیوسیستم ایران، 47(2)، 279-289. doi:https://doi.org/10.22059/IJBSE.2016.58777
صالحی، ف.، اسدی‌ امیرآبادی، ع.، و کاشانی‌نژاد، م. (1396). مدل سازی فرآیند خشک کردن بادمجان توسط سامانه مادون قرمز به روش الگوریتم ژنتیک-شبکه عصبی مصنوعی. نشریه فرآوری و نگهداری مواد غذایی، 9(1)، 85-96. doi:https://doi.org/10.22069/ejfpp.2017.7859.1192
گنجه، م.، جعفری، س.، و قادری، س. (1395). مدل‌سازی فازی-عصبی و سطح پاسخ آبگیرى اسمزی دانه‌های انار. مهندسی بیوسیستم ایران، 47(2)، 243-255. doi:https://doi.org/10.22059/ijbse.2016.58774
یوسفی، ع.، دیلمقانیان، س.، ضیافروغی، ا.، و معزی، م. (1397). سینتیک خشک کردن مادون قرمز برش های میوه به و مدلسازی آن با روش الگوریتم ژنتیک-شبکه‌های عصبی مصنوعی. فناوری‌های نوین غذایی، 6(2)، 175-186. doi:https://doi.org/10.22104/jift.2018.2871.1694
Ahmadi Ghavidelan, M., & Chayjan, R. (2017). Application of response surface methodology for optimization of hazelnut drying under infrared fluidized bed. Journal of Food Research, 26(4), 639-657. (in Persian)
Aidani, E., Haddad Khodaparast, M., & Kashaninejad, M. (2017). Characterization of Dried Kiwi by Infrared Systems and Process Modeling. Journal of Food Technology and Nutrition, 14(4(56)), 53-66. (in Persian)
Bchir, B., Besbes, S., Attia, H., & Blecker, C. (2009). Osmotic dehydration of pomegranate seeds: mass transfer kinetics and differential scanning calorimetry characterization. International Journal of Food Science & Technology, 44(11), 2208-2217. doi:https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2009.02061.x
Calin-Sanchez, A., Figiel, A., Wojdyło, A., Szarycz, M., & Carbonell-Barrachina, A. A. (2014). Drying of garlic slices using convective pre-drying and vacuum-microwave finishing drying: kinetics, energy consumption, and quality studies. Food and Bioprocess Technology, 7(2), 398-408. doi:https://doi.org/10.1007/s11947-013-1062-3
Celma, A. R., Rojas, S., & Lopez-Rodriguez, F. (2008). Mathematical modelling of thin-layer infrared drying of wet olive husk. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 47(9-10), 1810-1818. doi:https://doi.org/10.1016/j.cep.2007.10.003
Chayjan, R. A., & Fealekari, M. (2014). Optimization of convective drying process for Persian shallot using response surface method (RSM). Agricultural Engineering International: CIGR Journal, 16(2), 157-166.
Darvishi, H., Azadbakht, M., Rezaeiasl, A., & Farhang, A. (2013). Drying characteristics of sardine fish dried with microwave heating. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 12(2), 121-127. doi:https://doi.org/10.1016/j.jssas.2012.09.002
Del Nobile, M. A., Conte, A., Scrocco, C., Brescia, I., Speranza, B., Sinigaglia, M., . . . Antonacci, D. (2009). A study on quality loss of minimally processed grapes as affected by film packaging. Postharvest Biology and Technology, 51(1), 21-26. doi:https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2008.06.004
Dongbang, W., & Matthujak, A. (2013). Anchovy drying using infrared radiation. American Journal of Applied Sciences, 10(4), 353-360.
Duan, Z.-h., Jiang, L.-n., Wang, J.-l., Yu, X.-y., & Wang, T. (2011). Drying and quality characteristics of tilapia fish fillets dried with hot air-microwave heating. Food and Bioproducts processing, 89(4), 472-476. doi:https://doi.org/10.1016/j.fbp.2010.11.005
FAO. (2019). The state of food and agriculture 2019. Moving forward on food loss and waste reduction. Rome. Licence: CC BY-NC-SA 3.0 IGO.   Retrieved from https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/igo)
Ganjeh, M., Jafari, S. M., & Ghaderi, S. (2016). Neuro-fuzzy and response surface modeling of osmotic dehydration of pomegranate arils. Iranian Journal of Biosystems Engineering, 47(2), 243-255. doi:https://doi.org/10.22059/ijbse.2016.58774 (in Persian)
Hafezi, N., Sheikhe Davoodi, M. J., & Sajjadieh, S. M. (2016). A Study of Drying Rate of Sliced Potatoes during Radiation-Vacuum Drying Process using Regression and Artificial Neural Network Models. Iranian Journal of Biosystems Engineering, 47(2), 279-289. doi:https://doi.org/10.22059/IJBSE.2016.58777 (in Persian)
Hebbar, U. H., & Ramesh, M. (2005). Optimisation of processing conditions for infrared drying of cashew kernels with testa. Journal of the Science of Food and Agriculture, 85(5), 865-871. doi:https://doi.org/10.1002/jsfa.2045
Ismail, O., & Kocabay, O. (2018). Infrared and microwave drying of rainbow trout: drying kinetics and modelling. Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 18(2), 259-266. doi:https://doi.org/10.4194/1303-2712-v18_2_05
Jafari, H., Kalantari, D., & Azadbakht, M. (2017). Semi-industrial continuous band microwave dryer for energy and exergy analyses, mathematical modeling of paddy drying and it's qualitative study. Energy, 138, 1016-1029. doi:https://doi.org/10.1016/j.energy.2017.07.111
Jafari, H., Kalantari, D., & Azadbakht, M. (2018). Energy consumption and qualitative evaluation of a continuous band microwave dryer for rice paddy drying. Energy, 142, 647-654. doi:https://doi.org/10.1016/j.energy.2017.10.065
Jain, D., & Pathare, P. B. (2007). Study the drying kinetics of open sun drying of fish. Journal of Food engineering, 78(4), 1315-1319. doi:https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2005.12.044
Kim, B.-S., Oh, B.-J., Lee, J.-H., Yoon, Y. S., & Lee, H.-I. (2020). Effects of Various Drying Methods on Physicochemical Characteristics and Textural Features of Yellow Croaker (Larimichthys Polyactis). Foods, 9(2), 196. doi:https://doi.org/10.3390/foods9020196
Li, Y.-B., Cao, C.-W., & Liu, D.-Y. (1997). Simulation of recirculating circular grain dryer with tempering stage. Drying Technology, 15(1), 201-214. doi:https://doi.org/10.1080/07373939708917226
Manivannan, P., & Rajasimman, M. (2008). Osmotic dehydration of beetroot in salt solution: optimization of parameters through statistical experimental design. Int J Chem Biomol Eng, 1(4), 215-222.
Maskan, M. (2000). Microwave/air and microwave finish drying of banana. Journal of Food engineering, 44(2), 71-78. doi:https://doi.org/10.1016/S0260-8774(99)00167-3
Mundada, M., Hathan, B. S., & Maske, S. (2011). Mass transfer kinetics during osmotic dehydration of pomegranate arils. Journal of Food Science, 76(1), E31-E39. doi:https://doi.org/10.1111/j.1750-3841.2010.01921.x
Nowak, D., & Lewicki, P. P. (2004). Infrared drying of apple slices. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 5(3), 353-360. doi:https://doi.org/10.1016/j.ifset.2004.03.003
Okos, M. R., Campanella, O., Narsimhan, G., Singh, R. K., & Weitnauer, A. C. (2006). Food dehydration. In D. R. Heldman & D. B. Lund (Eds.), Food Engineering (Second ed., pp. 601-744): CRC Press, Taylor & Francis Group.
Pan, Z., Khir, R., Godfrey, L. D., Lewis, R., Thompson, J. F., & Salim, A. (2008). Feasibility of simultaneous rough rice drying and disinfestations by infrared radiation heating and rice milling quality. Journal of Food engineering, 84(3), 469-479. doi:https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2007.06.005
Pathare, P. B., & Sharma, G. (2006). Effective moisture diffusivity of onion slices undergoing infrared convective drying. Biosystems Engineering, 93(3), 285-291. doi:https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2005.12.010
Salehi, F., Amirabadi, A. A., & Kashaninejad, M. (2017). Modeling of Eggplant Drying Process by Infrared System using Genetic Algorithm–Artificial Neural Network Method. Journal of Food Processing and Preservation, 9(1), 85-96. doi:https://doi.org/10.22069/ejfpp.2017.7859.1192 (in Persian)
Steinteld, A., & Segal, I. (1986). A simulation model for solar thin-layer drying process. Drying Technology, 4(4), 535-554. doi:https://doi.org/10.1080/07373938608916349
Traffano-Schiffo, M. V., Castro-Giráldez, M., Fito, P., & Balaguer, N. (2014). Thermodynamic model of meat drying by infrarred thermography. Journal of Food engineering, 128, 103-110. doi:https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2013.12.024
Vieira, G. S., Pereira, L. M., & Hubinger, M. D. (2012). Optimisation of osmotic dehydration process of guavas by response surface methodology and desirability function. International Journal of Food Science & Technology, 47(1), 132-140. doi:https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2011.02818.x
Xiao, H.-W., Pang, C.-L., Wang, L.-H., Bai, J.-W., Yang, W.-X., & Gao, Z.-J. (2010). Drying kinetics and quality of Monukka seedless grapes dried in an air-impingement jet dryer. Biosystems Engineering, 105(2), 233-240. doi:https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2009.11.001
Yusefi, A., Dilmaghanian, S., Ziaforoughi, A., & Moezzi, M. (2018). Study on infrared drying kinetics of quince slices and modelling of drying process using genetic algorithm-artificial neural networks (GA-ANNs). Innovative Food Technologies, 6(2), 175-186. doi:https://doi.org/10.22104/jift.2018.2871.1694 (in Persian)
Zhao, C.-C., Jiang, G.-H., & Eun, J.-B. (2017). Optimization of drying process for squid-laver snack by a combined method of fuzzy synthetic and response surface methodology. Journal of Food Quality, 2017. doi:https://doi.org/10.1155/2017/9761356