بررسی اثر پیش تیمارهای فراصوت و روش های مختلف خشک کردن بر پارامترهای انتقال جرم در خشک کردن میوه به

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

3 استادیار، گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

چکیده

در پژوهش حاضر ورقه‌های برش‌خورده میوه به پس از اعمال دو پیش‌تیمار فراصوت حمام و پروب (در سه سطح زمانی 10، 20 و min 30) با سه روش جریان هوای گرم (در سه سطح دما 40، 50 و C°60)، مایکروویو (در سه سطح توان 90، 180 و W360) و انجمادی (دمای C°50-) خشک‌ شدند. در تمامی تیمارها پارامترهای انتقال جرم از جمله ضریب موثر پخش رطوبت، ضریب انتقال جرم همرفتی، آهنگ ثابت خشک‌شدن، فاکتور لاگ، ریشه اول غیر جبری و ضریب بایوت به روش دینسر و دوست محاسبه شدند. نتایج بدست آمده نشان داد که بازه تغییرات ضریب موثر پخش رطوبت با استفاده از پیش‌تیمار پروب فراصوت در خشک‌کردن به روش جریان هوای گرم از 44.274E-8 تا m2/s 110.884E-8، در مایکروویو از 72.317E-8 تا m2/s 201.893E-8 و در روش انجمادی از 7.663E-8 تا m2/s 11.112E-8 بود، در حالی که بازه تغییرات این پارامتر با استفاده از پیش‌تیمار حمام فراصوت در خشک‌کردن به روش جریان هوای گرم از 41.652E-8 تا m2/s 104.369E-8، در روش مایکروویو از 59.270E-8 تا m2/s 183.813E-8 و در روش انجمادی از 7.210E-8 تا m2/s 9.829E-8 بود. همچنین بازه تغییرات ضریب انتقال جرم همرفتی در خشک‌کردن جریان هوای گرم از 49.241E-6 تا m/s 92.216E-6 در روش مایکروویو از 76.542E-6 تا m/s 134.308E-6 و در روش انجمادی از 7.630E-6 تا m/s 14. 969E-6 بود. همچنین نتایج نشان داد که روند تغییرات آهنگ ثابت خشک‌شدن با افزایش زمان پیش‌تیمار صعودی بوده، اما فاکتور لاگ، ریشه اول غیر جبری و ضریب بایوت دارای روند نزولی بودند. نتایج کلی حاصل از بررسی داده‌های انتقال جرم نشان داد که استفاده از پیش‌تیمار پروب فراصوت با مدت زمان min 30 و استفاده از خشک‌کردن مایکروویو می‌تواند بالاترین مقادیر انتقال جرم را در طول فرآیند خشک‌کردن میوه به ایجاد کند.

چکیده تصویری

بررسی اثر پیش تیمارهای فراصوت و روش های مختلف خشک کردن بر پارامترهای انتقال جرم در خشک کردن میوه به

تازه های تحقیق

  • چیپس میوه به سرشار از انواع ویتامین­ها و مواد مغذی بوده می­باشد.
  • با افزایش زمان پیش­تیمار فراصوت در تمامی روشهای مختلف خشک­کردن، ضریب موثر پخش رطوبت افزایش یافت.
  • روند تغییرات ضریب آهنگ ثابت خشک­شدن با افزایش زمان پیش­تیمار صعودی بود.
  • فاکتور لاگ، ریشه اول غیر جبری و ضریب بایوت با افزایش زمان پیش­تیمار دارای روند نزولی بودند

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of the effect of ultrasonic pre-treatments and different drying methods on the mass transfer parameters of quince fruit drying

نویسندگان [English]

  • Vahid Neysari fam 1
  • Reza Tabatabaekoloor 2
  • Ali Motevali 3
1 MSc student, Department of Mechanics of Biosystem Engineering, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
2 Biosystems Eng. Post harvest Technology, Sari Agricultural Sciences and Natural Sciences University
3 Assistant professor, Department of Mechanics of Biosystem Engineering, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
چکیده [English]

In this research, the thin slices of quince fruit pre treated by ultrasonic bath and probe methods (in three levels of 10, 20 and 30 minutes) and then the samples were dried using three drying methods including hot air (at three levels of temperature), microwave (at three levels of power), and freeze drying. In all treatments, mass transfer parameters including effective coefficient of moisture diffusion, convective mass transfer coefficient, constant drying rate, lag factor, non-algebraic root and Biot number were calculated by Dinser and Dost method. The results showed that the variation of effective coefficient of moisture diffusion using ultrasonic probe pretreatment was from 44.274E-8 to 110.884E-8, 72.317E-8 to 201.893 E-8 and 7.663E-8 to 11.112E-8 for hot air, microwave and freeze drying methods, respectively. These values for ultrasonic bath were 41.652E-8 to 104.369 E-8, 59.270E-8 to 183.813E-8 and 7.210E-8 to 9.829E-8 for hot air, microwave and freeze drying methods, respectively. Also, the results showed that the trend of drying rate changes was increased with increasing pre-treatment time, but the lag factor, non-algebra first root and Biot number had a downward trend. The overall results from the study of mass transfer data showed that the use of 30 minutes ultrasonic probe pretreatment and microwave drying method could produce the highest amount of mass transfer during the drying process of the fruit.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Drying rate constant coefficient
  • Moisture diffusion coefficient
  • Convective mass transfer coefficient
  • Ultrasound pre-treatment
  • Quince fruit
[1] Silva, B.M., Andrade, P.B., Valentão, P., Ferreres, F., Seabra, R.M., & Ferreira, M.A. (2004). Quince (Cydonia oblonga Miller) fruit (pulp, peel, and seed) and jam: antioxidant activity. J. Agri. Food Chem., 52 (15), 4705-4712.
[2] Thomas, M., Guillemin, F., Guillon, F., & Thibault, J.F. (2003). Pectins in the fruits of Japanese quince (Chaenomeles japonica). Carbohydr. Polym.53(4), 361-372.
[3] Barat, J.M., Fito, P, & Chiralt, A. (2001). Modeling of simultaneous mass transfer and structural changes in fruit tissues. J. Food Eng., 49(2-3), 77-85.
[4] Ertekin, C., & Yaldiz, O. (2004). Drying of eggplant and selection of a suitable thin layer drying model. J. Food Eng., 63(3), 349-359.
[5] Fathi, M., Mohebbi, M., & Razavi, S.M.A. (2009) Kinetic modeling of mass transfer during Kiwifruit osmotic dehydration operation by Artificial Neural Network Electronic J. Food Process. Preserv., 1(1): 1-12.
[6] Bayat Tork, M., Shafafi Zenozian, M., & Vazifehdost, M. (2011) Mass transfer modeling in osmotic drying of carrots, National Conference on Food Industry, Islamic Azad University, Quchan Branch, Quchan, Iran.
[7] Singh, U., Jain, S.K., Doshi, A., Jain, H.K., & Chahar, V.K. (2008). Effects of pretreatments on drying characteristics of button mushroom. Int. J. Food Eng., 4(4) DOI:https://doi.org/10.2202/1556-3758.1179
[8] Askari, G.R., Emam-Djomeh, Z., & Mousavi, S.M. (2006). Effects of combined coating and microwave assisted hot-air drying on the texture, microstructure and rehydration characteristics of apple slices. Food Sci. Tech. Int.12(1), 39-46.
[9] Awad, T.S., Moharram, H.A., Shaltout, O.E., Asker, D., & Youssef, M.M. (2012). Applications of ultrasound in analysis, processing and quality control of food: A review. Food Res. Int48(2), 410-427.
[10] Figiel, A. (2010). Drying kinetics and quality of beetroots dehydrated by combination of convective and vacuum-microwave methods. J. Food Eng.98(4), 461-470.
[11] Farahaninejad, Z., Fathi, M., & Shahedi, M. (2014) Using ultrasound energy directly and indirectly during fruits drying: theory and application, The first national conference on Between meals, Research Institute for Food Science and Technology, Mashhad, Iran.
[12] Bromberger Soquetta, M., Schmaltz, S., Wesz Righes, F., Salvalaggio, R., & de Marsillac Terra, L. (2018). Effects of pretreatment ultrasound bath and ultrasonic probe, in osmotic dehydration, in the kinetics of oven drying and the physicochemical properties of beet snacks. J. Food Process. Preserv.42(1), e13393.
[13] Ortuño, C., Pérez-Munuera, I., Puig, A., Riera, E., & Garcia-Perez, J.V. (2010). Influence of power ultrasound application on mass transport and microstructure of orange peel during hot air drying. Phys. Procedia, 3(1), 153-159.
[14] Jambrak, A.R., Mason, T.J., Paniwnyk, L., & Lelas, V. (2007). Accelerated drying of button mushrooms, Brussels sprouts and cauliflower by applying power ultrasound and its rehydration properties. J. Food Eng.81(1), 88-97.
[15] Kaveh, M., Jahanbakhshi, A., Askari Asli-Ardeh, E., & Imanian, K., 2019. Sour lemon drying by hot air drying under ultrasonic pre-treatmen, J. Innov. Food Technol., 6 (2), 233-245. [In Persian]
[16] Schössler, K., Jäger, H., & Knorr, D. (2012). Effect of continuous and intermittent ultrasound on drying time and effective diffusivity during convective drying of apple and red bell pepper. J. Food Eng.108 (1), 103-110.
[17] Ren, F., Perussello, C.A., Zhang, Z., Kerry, J.P., & Tiwari, B.K. (2018). Impact of ultrasound and blanching on functional properties of hot-air dried and freeze dried onions. 
LWT - Food Sci. Tech
nol., 87, 102-111.
[18] Tao, Y., Zhang, J., Jiang, S., Xu, Y., Show, P.L., Han, Y., Ye, X., & Ye, M. (2018). Contacting ultrasound enhanced hot-air convective drying of garlic slices: Mass transfer modeling and quality evaluation. J. Food Eng., 235, 79-88.
[19] Motevali, A.,  & Hedayati, F. (2017). Investigation of change Drying Rate Constant coefficient in simulations models with various pretreatments on drying apple, J. Innov. Food Technol. 4, (3), 39-51. [In Persian]
[20] Nowacka, M., Wiktor, A., Śledź, M., Jurek, N., & Witrowa-Rajchert, D. (2012). Drying of ultrasound pretreated apple and its selected physical properties. J. Food Eng.113(3), 427-433.
[21] La Fuente, C.I., & Tadini, C.C. (2018). Ultrasound pre-treatment prior to unripe banana air-drying: effect of the ultrasonic volumetric power on the kinetic parameters. J. Food sci. Technol.55(12), 5098-5105.
[22] Eshraghi, E., Maghsoudlo, Y., Kashani Nejad, M., Beiraghi Tosi, Sh., & Aalami, M. (2012). Studying the Effect of Ultrasound Pre-treatment on drying Kiwi fruit sheets, Iranian Food Sci. Technol. Res. J., 7 (4): 273-279. [In Persian]
[23] Torki-Harchegani, M., Ghanbarian, D., Maghsoodi, V., & Moheb, A. (2017). Infrared thin layer drying of saffron (Crocus sativus L.) stigmas: Mass transfer parameters and quality assessment. Chinese J. Chem. Eng.25(4), 426-432.
[24] Beigi, M. (2016). Influence of drying air parameters on mass transfer characteristics of apple slices. Heat Mass Trans.52 (10), 2213-2221.
[25]  Motevali, A., & Jafar Hashemi S. (2012). Investigating the drying parameters of Fijou fruit in a freeze dryer, J. Innov. Food Technol. 5, 699-713. [In Persian]
 [26] Sharma, G. P., Verma, R. C., & Pathare, P. B. (2005). Matematical modeling of infrared radiation thin layer drying of onion slices. J. Food Eng., 71, 282-286.
[27] 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 Res. Int. 40(1), 39-46.
[28] Dincer, I., Hussain, M.M. (2002). Development of a new Bi–Di correlation for solids drying. Int. J. Heat Mass Trans., 45(15), 3065-3069.
[29] Sadeghi, M., Mirzabeigi Kesbi, O., & Mireei, S.A. (2013). Mass transfer characteristics during convective, microwave and combined microwave–convective drying of lemon slices. J. Sci. Food Agric.93(3), 471-478.