تأثیر پارامترهای فیزیکی بر یکنواختی توزیع دمای محصول پسته رقم فندقی در حرارت دهی با مایکروویو

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه مهندسی بیوسیستم دانشگاه فردوسی مشهد

2 دانشیار، گروه مهندسی بیوسیستم، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

حرارت دهی یکی از مهمترین روش‌های مرسوم به منظور دسترسی به اهداف گوناگون در فرآوری مواد غذایی است. از مشکلات اصلی تیمارهای حرارتی، وجود نقاط سرد و گرم و به عبارت دیگر عدم توزیع یکنواخت حرارت در محصول می‌باشد. هدف از پژوهش بررسی یکنواختی توزیع دما در پسته رقم فندقی تحت فرآیند حرارت دهی مایکروویو در شرایط تحت بررسی است. برای ‌این منظور آزمایش‌های تجربی بر اساس طرح پایه کاملا تصادفی و در قالب آزمون فاکتوریل 4×6×2 صورت پذیرفت. فاکتورهای مستقل شامل شکل ظرف، موقعیت و زمان قرائت دما بود. ‌این آزمایشات بصورت جداگانه برای توان‌های w 900 و 630 مایکروویو انجام و دمای محصول در چهار زمان و در شش موقعیت مختلف با سه تکرار ثبت گردید. نتایج ‌این پژوهش بر اساس دو نوع تحلیل مقایسه میانگین دمای پایانی نمونه‌ها و تعیین شاخص غیریکنواختی نسبی حرارت در تمام مدت حرارت دهی محصول، گزارش گردید. نتایج تحلیل واریانس نشان داد تمامی ‌اثرات اصلی در هر دو حالت توان اعمالی و برخی از اثرات متقابل در سطح 1% معنی دار می‌باشند. مقایسه میانگین‌ها نشان داد در تیمار مکعبی با توان w 630 ، در 5 موقعیت از 6 موقعیت، هیچ اختلاف معنی داری بین میانگین دماهای تحت بررسی وجود ندارد و ‌این بدین معنی است که توزیع دما در موقعیت‌های مختلف محصول در پایان مدت زمان حرارت دهی با مایکروویو، یکنواخت بوده است. پس از آن، تیمار‌های مکعبی w 900 و استوانه‌ای w 630 ، با عدم اختلاف معنی‌دار بین 4 موقعیت از 6 موقعیت دارای بیشترین یکنواختی در توزیع دما بودند. با محاسبه شاخص غیریکنواختی نسبی توزیع حرارت، بیشترین یکنواختی نیز در تیمار مکعبی با توان w 630 و پس از آن در تیمار استوانه‌ای با توان w 630 بدست آمد.

چکیده تصویری

تأثیر پارامترهای فیزیکی بر یکنواختی توزیع دمای محصول پسته رقم فندقی در حرارت دهی با مایکروویو

تازه های تحقیق

  • نتایج نشان داد که تمامی ‌اثرات اصلی در هر دو حالت توان اعمالی، در سطح 1% معنی‌دار است.
  • در تیمار مکعبی با توان w 630، در 5 موقعیت از 6 موقعیت، هیچ اختلاف معنی‌داری بین میانگین دما وجود نداشت.
  • نتایج حاصل از تجزیه واریانس با نتایج حاصل از تعیین شاخص RU، مطابقت داشت.
  • نتایج نشان داد که یکنواختی توزیع حرارت در توده محصول به شکل مکعبی بیشتر از استوانه‌ای بود.
  • توزیع حرارت در توان w 630، یکنواختی بیشتری نسبت به توان w 900 ، از خود نشان داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of physical parameters on uniformity of temperature profile of Pistachio (Fandoghi cv.) during microwave heating

نویسندگان [English]

  • Amin Rostami 1
  • Hassan Sadrnia 2
  • Mehdi Khojastehpour 2
1 Ph.D. Student, Department of Biosystems Engineering, Ferdowsi University of Mashhad.
2 Associate Professor, Department of Biosystems Engineering, Ferdowsi University of
چکیده [English]

Heating is one of the most commonly used methods for accessing various purposes in the food process. The main problems with microwave heating are the possibility of cold and hot spots. The aim of this study was to investigate the uniformity of temperature distribution in Fandoghi Pistachio under the microwave heating process under study conditions. Independent factors included the shape of product geometry, the position of the thermometer and the heating time. This research was based on a completely randomized design based on a factorial experiment of 2×6×4. Independent factors included the shape of product geometry, the position of the thermometer and the heating time. These experiments were performed separately for 900 and 630 w microwave power, and the temperature of the pistachio product was measured and recorded during the four-time heat treatment at six different positions of the product as an associated factor. The results of this study were based on two types of analysis of the comparison of the mean temperature of the samples and the determination of the relative non-uniformity index. The results showed that all the main effects were significant at 1% level in both applied power states. Comparison of means showed that in treatment "B" (cubic - 630 w) in 5 positions of 6 positions, there is no significant difference between the mean temperature under investigation. This means that the temperature distribution at different product positions at the end of the microwave heating period has been quite uniform. Subsequently, the cubic – 900 w and cylindrical- 630 w had the highest uniformity in temperature distribution. By calculating the relative non-uniformity index, the highest uniformity was obtained in cubic - 630 w.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Temperature distribution
  • container shape
  • heat uniformity
  • Heat treatment
  • Microwave
[1] Tayefeh Aliakbarkhani, S., Farajpour,M.,  Asadian,A.H., Aalifar,M., Ahmadi,S., & Akbari, M. (2017).Variation of nutrients and antioxidant activity in seed and exocarp layer of some Persian pistachio genotypes. Ann. Agric. Sci., Available online.

[2] West, Sh.G., Gebauer, S. K., Kay, C.D., Bagshaw, D. M.,  Savastano, D. M.,  Diefenbach, Ch., & Kris-Etherton, P. M.(2012).Diets Containing Pistachios Reduce Systolic Blood Pressure and Peripheral Vascular Responses to Stress in Adults With DyslipidemiaNovelty and Significance. J. Hypertens., 60, 58-63.

[3] Razavi, S.M.A., & Taghizadeh, M.(2007).  The specific heat of pistachio nuts as affected by moisture content, temperature, and variety. J. Food Eng.,79,158–167.

[4] Salari Kia, A.R.,  Aghkhani, M.H., & Abasspour-Fard, M.H.(2014). The Effect of Moisture Content and Temperature on the Specific Heat Capacity of Nut and Kernel of Two Iranian Pistachio Varieties. Jame.,4(1), 30-36.

[5] Abdollahnejad Barough, A. R., Adelinia, M., Mohamadi, M. (2016). Sorting of pistachio nuts using image processing techniques and an adaptive neural-fuzzy inference system. Jame., 6(1), 60-68.

[6] Aghkhani, M. H., Baradaran Motie, J. (2016). Effect of electrostatic field on dynamic friction coefficient of pistachio. Jame., 6(1), 126-138.

[7] FAO Statistical Pocketbook 2015. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, 2015. ISBN 978-92-5-108802-9

[8] بخش آبادى، ب.؛ میرزایى، ح.؛ قدسولى، ع.؛ جعفرى، س. م.؛ ضیایی فر، ا.؛ بیگ بابایى، ع. (1396) تاثیر پیش تیمارهاى میدان الکتریکى متناوب و مایکروویو بر برخى از خصوصیات روغن سیاهدانه. فصلنامه فناوری‌هاینوینغذایی، سال چهارم، شماره١٦، ص29-21.

[9] Shojaeddini, M.(2003). Pistachios, pests, diseases and deficiencies. Forouzesh Publications, Karaj. (InFarsi).

[10] Garmsiri, E., Rezaei, M., Shaviklo, A., &Babakhani, A.(2014). Efficiency of Microwave Radiation on Antioxidant Compounds Extracted from Red Algae “Hypneahamulosa“ and Optimal Extraction Conditions Using Response Surface Methodology (RSM). IFSTRJ.,10 (2), 148-155. (InFarsi).

[11] Yousefi, G., Emam-Djomeh, Z.(2015). Evaluation and optimization drying raspberries and energy consumption in the combined Fluidized bed- Microwaves drying system via response surface methodology.

 IFSTRJ.,10(4), 327-336. (InFarsi).

[12] Dehbooreh, R., Esmaiili, M, (2009), Evaluation of Microwave and Convective Finish Drying Parameters and Drying Effects on Color of Dried Grapes. IFSTRJ.,5(2), 108 – 122. (InFarsi).

[13] کلانترى، د.؛ جعفرى، ح. (1395) مقایسه پارامترهاى خشک شدن و خصوصیات کیفى شلتوک طارم هاشمى با استفاده از مایکروویو جریان مداوم و مایکروویو خانگى. فصلنامه فناوری‌هاینوینغذایی، سال سوم، شماره١٢، ص88-77.

[14] شریفیان، ز.؛ حسینى قابوس، س. ح. (1396) ویژگى هاى فیزیکوشیمیایى کدو حلوایى خشک شده به روش ترکیبى آبگیرى اسمز-مایکروویو. فصلنامهفناوری‌هاینوینغذایی، سال چهارم، شماره١5، ص150-133.

[15] جعفری، ح.؛ کلانتری، د.؛ آزادبخت، م. (1394) بررسی نرخ تغییر رطوبت و درصد شکستگی دانه های شلتوک با استفاده از خشک کن مایکروویو. فصلنامه فناوری‌هاینوینغذایی، سال دوم، شماره 8، ص 74 - 63 .

[16] Dehghannya, J., Bagheri-Darvish-Mohammad, H.,  & Ghanbarzadeh, B.(2016). Moisture Loss Kinetics Modeling during Deep-Fat Frying of Potato Strips Pretreated with Ultrasound and Microwave. IFSTRJ.,12(1), 109-126. (InFarsi).

[17] Barmour, M., Dehghannya, J., & Ghanbarzadeh, B. (2015), Modeling oil uptake of potato strips pretreated with ultrasound, microwave and osmotic dehydration during deep-fat frying process. IFSTRJ.,10(4), 349-362. (InFarsi).

[18] Ohlsson, T., & Risman, P.O. (1978). Temperature distribution of microwave-heating – spheres and cylinders. J. Microwave Power., 13(4), 303–309.

[19] Geedipalli, S.S.R., Rakesh, V., & Datta, A.K. (2007). Modeling the heating uniformity contributed by a rotating turntable in microwave ovens. J. Food Eng.,82, 359–368.

[20] Pitchai, K., Chen, J., Birla, S., Gonzalez, R., Jones, D., & Subbiah, J. (2014). A microwave heat transfer model for a rotating multi-component meal in a domestic oven: Development and validation. J. Food Eng.,128, 60–71.

[21] Liu, S., Ogiwara, Y., Fukuoka, M., & Sakai, N. (2014). Investigation and modeling of temperature changes in food heated in a flatbed microwave oven. J. Food Eng.,131, 142–153.

[22] Gunasekaran, S., & Yang, H., (2007). Effect of experimental parameters on temperature distribution during continuous and pulsed microwave heating. J. Food Eng.,78, 1452–1456.

[23] Das, I., Shah, N. G., & Kumar, G. (2014). Properties of walnut influenced by short time microwave treatment for  disinfestation  of  insect  infestation.  J.  Stored ProdRes., 59, 152-157..

[24] Jian, F., Jayas, D.S., White, N. D.G., Fields, P.G., & How, N. (2015). An evaluation of insect expulsion from wheat samples by microwave treatment for disinfestations. Biosyst Eng., 130, 1 -1 2.

[25] Shayesteh, N., & Barthakur, N.N. (1996). Mortality and Behaviour of Two Stored-product Insect Species During Microwave Irradiation. J. Stored Prod. Res., 32(3), 239-246.

[26] Sadeghi nasab, F., Shayesteh, N., Pourmirza, A.A., & Ghobadi, CH. (2004). Effect of Microwave Radiation of Different Power Levels and Exposure Times on Developmental Stages of Three Storage Pest Species. Iranian, J. Agric. Sci. Vol. 35, No. 2. (InFarsi).

[27] Ghasemzadeh, S., Pourmirza, A. A., Safaralizadeh, M. H., & Ashouri, Sh.,(2012). The Control,s Effect Combination of Microwave Radiation and Cold Storage on Adults Oryzaephilus surinamensis and Tribolium castaneum.J. Plant Prot., (Issue 4): 391-397. (InFarsi).

[28] Wang, S., Tang, J., Johnson, J.A., Mitcham, E., Hansen, J.D., Hallman, G., Drake, S.R., & Wang, Y.(2003). Dielectric Properties of Fruits and Insect Pests as related to Radio Frequency and Microwave Treatments. Biosyst Eng., 85 (2), 201–212.

[29] Hajmohammadi, H., Sadrnia, H., & Abbaspour-Fard, M. H. (2013). Effect of Microwave Heating Treatment on Mortality of Indian Meal Moth (Plodia interpunctella) in Pistachio. J. Plant Prot., 27(1),18-25. (InFarsi).

[30] Ling, B., Hou, L., Li, R., & Wang, S.(2015). Storage stability of pistachios as influenced by radio frequency treatments for postharvest disinfestations. Innovative Food Sci. Emerging Technol.,33, 357-364.

[31] Standard organization of Iran, 8689. brains tree - health procedures. Institute of Standards and Industrial Research of Iran. First Edition. (InFarsi).

[32] Ho, Y.C., & Yam, K.L. (1992). Effect of metal shielding on microwave heating uniformity of a cylindrical food model. J. Food Process. Preserv.,16, 337-359.

[33] Virtanen, A.J., Goedeken, D.L., & Tong, C.H. (1997). Microwave Assisted Thawing of Model Frozen Foods Using Feed-back Temperature Control and Surface Cooling. J. Food Sci., 62(1), 150-154.

[34]Pitchai, K., Birla, S.L., Subbiah, J., Jones, D., & Thippareddi, H. (2012). Coupled electromagnetic and heat transfer model for microwave heating in domestic ovens. J. Food Eng.,112, 100–111.

[35] Bhattacharya, M. & Basak, T. (2016). A comprehensive analysis onthe effect of shape on the microwave heating dynamics of food materials. Innovative Food Sci. Emerging Technol., 39, 247-266.

[36] Yinhong, L., Junqing, L., Chun, Zh., Tao, H., Yang, Y., Kama, H.andHuacheng, Zh.(2016).A Phase-Shifting Method for Improving the Heating Uniformity of Microwave Processing. Materials.Mater., 9(5). 309-316.