پژوهش و نوآوری در علوم و صنایع غذایی

مدل‌سازی انتقال جرم در فرایند خشک‌کردن برش‌های سیب توسط پرتودهی مادون‌قرمز با روش حرارت‌دهی متناوب

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموختۀ دکتری، مهندسی مواد و طراحی صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی مواد و طراحی صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

3 استاد، گروه مهندسی مواد و طراحی صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

چکیده

پرتودهی مادون‌قرمز با حرارت‌دهی متناوب، روشی نوین است که طی آن دمای سطحی محصول جهت انجام هم‌زمان بلانچینگ و خشک‌کردن، ثابت نگه داشته می‌شود. مزیت کلی پرتودهی متناوب ذخیرۀ انرژی و جلوگیری از تغییرات کیفی نامطلوب در محصول نهایی است. از محاسبه‌های انتقال جرم برای تخمین شرایط دمایی و زمان در این فرایند می‌توان استفاده کرد. در این پژوهش، رفتار خشک‌شدن برش‌های سیب (واریتۀ زرد لبنانی) به شکل تیغه در 3 اندازه با ضخامت 5، 9 و 13 میلی‌متر و با طول و عرض 20 میلی‌متر بررسی شد. عملیات حرارتی در یک خشک‌کن مادون‌قرمز مجهز به کنترل‌کنندۀ دمای سطحی محصول و در 3 دمای 70، 75 و 80 درجۀ سانتی‌گراد انجام شد. مدل‌های سینتیکی به‌صورت مدل‌های نیوتن، پیج، اصلاح‌شدۀ پیج، هندرسون-پابیس و پارابولیک در نرم‌افزار متلب روی داده‌های تجربی نسبت رطوبتی بدون بُعد برازش گردید. مقایسۀ مدل‌ها توسط ضریب همبستگی تصحیح‌شده (Adj.R2) و ریشۀ میانگین مربعات خطا (RMSE) انجام شد. محاسبۀ ضریب نفوذ مؤثر رطوبت (Deff) طی خشک‌شدن برش‌ها انجام گرفت و ارتباط آن با دمای فرایند نیز ازطریق رابطۀ آرنیوس بررسی شد. نتایج نشان داد، مدل پیج و مدل پارابولیک برازش مطلوبی روی داده‌های آزمایشی نشان دادند (Adj.R2 بیشتر و RMSE کمتر). ضریب نفوذ مؤثر با افزایش دمای سطحی و ضخامت محصول به‌طور معنی‌داری همواره بالاتر بود. این پارامتر در ضخامت‌های کمتر انرژی فعال‌سازی بالاتری داشت که این امر نشان‌دهندۀ وابستگی بیشتر ضریب نفوذ مؤثر به دمای پرتودهی با کاهش ضخامت است.

کلیدواژه‌ها

Acevedo, N.C., Briones, V., Buera, P., & Aguilera, J.M. (2008). Microstructure affects the rate of chemical, physical and color changes during storage of dried apple discs. Journal of Food Engineering, 85(2), 222-231. doi: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2007.06.037
AOAC. (2000). Official methods of analysis. (17th ed.), Method of 934.06, Moisture content in dried fruits. Association of official analytical chemists. washington, DC, Unites States.
Basman, A., & Yalcin, S. (2011). Quick-boiling noodle production by using infrared drying. Journal of Food Engineering, 106(3), 245-252. doi: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.05.019
Chow, Y.-N., Louarme, L., Bonazzi, C., Nicolas, J., & Billaud, C. (2011). Apple polyphenoloxidase inactivation during heating in the presence of ascorbic acid and chlorogenic acid. Food Chemistry, 129(3), 761-767. doi: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2011.05.017
Doymaz, İ. (2010). Effect of citric acid and blanching pre-treatments on drying and rehydration of amasya red apples. Food and Bioproducts Processing, 88(2), 124-132. doi: https://doi.org/10.1016/j.fbp.2009.09.003
Doymaz, İ. (2014a). Infrared drying of button mushroom slices. Food Science and Biotechnology, 23(3), 723-729. doi: https://doi.org/10.1007/s10068-014-0098-0
Doymaz, İ. (2014b). Mathematical modeling of drying of tomato slices using infrared radiation. Journal of Food Processing and Preservation, 38(1):89-396. doi: https://doi.org/10.1111/j.1745-4549.2012.00786.x
González-Fésler, M., Salvatori, D., Gómez, P., & Alzamora, S. (2008). Convective air drying of apples as affected by blanching and calcium impregnation. Journal of Food Engineering, 87(3), 323-332. doi: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2007.12.007
Jaturonglumlert, S., & Kiatsiriroat, T. (2010). Heat and mass transfer in combined convective and far-infrared drying of fruit leather. Journal of Food Engineering, 100(2), 254-260. doi: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2010.04.007
Jun, S., Krishnamurthy, K., Irudayaraj, J., Demirci, A. (2010). Fundamentals and Theory of Infrared Radiation. In: Pan, Z., and Atungulu, G.G. (Eds.), Infrared Heating for Food and Agricultural Processing, (pp. 1-19): CRC Press.
Liu, Y., Zhu, W., Luo, L., Li, X., & Yu, H. (2014). A mathematical model for vacuum far-infrared drying of potato slices. Drying Technology, 32(2), 180-189. doi: https://doi.org/10.1080/07373937.2013.811687
Madamba, P.S. (2003). Thin layer drying models for osmotically pre-dried young coconut. Drying Technology, 21(9), 1759-1780. doi: https://doi.org/10.1081/DRT-120025507
Marfil, P.H. M., Santos, E.M., & Telis, V.R. N. (2008). Ascorbic acid degradation kinetics in tomatoes at different drying conditions. LWT-Food Science and Technology, 41(9), 1642-1647.doi: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2007.11.003
Melito, H.S., & Farkas, B.E. (2013). Effect of infrared finishing process parameters on physical, mechanical, and sensory properties of par-fried, infrared-finished gluten-free donuts. Journal of Food Engineering, 117(3), 399-407. doi: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2013.03.012
Nindo, C., & Mwithiga, G. (2010). Infrared Drying. In: Pan, Z., and Atungulu, G.G. (Eds.), Infrared Heating for Food and Agricultural Processing, (pp. 89-101): CRC Press.
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
Pan, Z., & Atungulu, G.G. (2010). Infrared Dry Blanching. In: Pan, Z., and Atungulu, G.G. (Eds.), Infrared Heating for Food and Agricultural Processing, (pp. 169-203): CRC Press.
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
Pan, Z., Olson, D.A., Amaratunga, KS.P.., Olsen, C.W., Zhu, Y., & McHugh, T.H. (2005). Feasibility of using infrared heating for blanching and dehydration of fruits and vegetables. Paper presented at the 2005 ASAE Annual Meeting, Number, 056086. doi: https://doi.org/10.13031/2013.19612
Saravacos, G.D., & Maroulis, Z.B. (2001). Food structure and transport properties. In: Transport properties of foods: CRC Press.
Sharma, G., Verma, R., & Pathare, P. (2005). Thin-layer infrared radiation drying of onion slices. Journal of Food Engineering, 67(3), 361-366. doi: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2004.05.002
Swasdisevi, T., Devahastin, S., Sa-Adchom, P., & Soponronnarit, S. (2009). Mathematical modeling of combined far-infrared and vacuum drying banana slice. Journal of Food Engineering, 92(1),100-106. doi: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2008.10.030
Timoumi, S., Mihoubi, D., & Zagrouba, F. (2007). Shrinkage, vitamin C degradation and aroma losses during infra-red drying of apple slices. LWT-Food Science and Technology, 40(9),1648-1654. doi: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2006.11.008
Toğrul, H. (2005). Simple modeling of infrared drying of fresh apple slices. Journal of Food Engineering, 71(3), 311-323.doi: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2005.03.031
Velickova, E., Winkelhausen, E., & Kuzmanova, S. (2014). Physical and sensory properties of ready to eat apple chips produced by osmo-convective drying. Journal of Food Science & Technology, 51(12), 3691-3701. doi: https://doi.org/10.1007/s13197-013-0950-x
Vishwanathan, K.H., Giwari, G.K., & Hebbar, H.U. (2013). Infrared assisted dry-blanching and hybrid drying of carrot. Food and Bioproducts Processing, 91(2), 89-94. doi: https://doi.org/10.1016/j.fbp.2012.11.004
Wang, Z., Sun, J., Liao, X., Chen, F., Zhao, G., Wu, J., & Hu, X. (2007). Mathematical modeling on hot air drying of thin layer apple pomace. Food Research International, 40(1), 39-46. doi: https://doi.org/10.1016/j.foodres.2006.07.017
Yang, J., Bingol, G., Pan, Z., Brandl, M.T., McHugh, T.H., & Wang, H. (2010). Infrared heating for dry-roasting and pasteurization of almonds. Journal of Food Engineering, 101(3), 273-280. doi: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2010.07.007
Zheleva, I., & Kamburova, V. (2009). Modeling of heating during food processing. Predictive Modeling and Risk Assessment, (pp.79-99): Springer.
Zhu, Y., & Pan, Z. (2009). Processing and quality characteristics of apple slices under simultaneous infrared dry-blanching and dehydration with continuous heating. Journal of Food Engineering, 90(4), 441-452. doi: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2008.07.015
Zhu, Y., Pan, Z., McHugh, T.H., & Barrett, D.M. (2010). Processing and quality characteristics of apple slices processed under simultaneous infrared dry-blanching and dehydration with intermittent heating. Journal of Food Engineering, 97(1), 8-16. doi: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2009.07.021
ارسال نظر در مورد این مقاله
CAPTCHA Image
پژوهش و نوآوری در علوم و صنایع غذایی
دوره 7، شماره 1
اردیبهشت 1397
صفحه 75-88
  • تاریخ دریافت: 13 اسفند 1395
  • تاریخ بازنگری: 30 شهریور 1396
  • تاریخ پذیرش: 11 مهر 1396