طراحی ساخت و ارزیابی سامانه فرآوری مایعات به‌صورت پیوسته با تکنولوژی مایکروویو

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری صنایع غذایی/ دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طیبعی گرگان

2 استاد گروه مهندسی مواد و طراحی صنایع غذایی دانشکده صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 استادیار گروه زراعت دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل

4 استاد گروه مهندسی بیوسیستم دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

در سال‌های اخیر با افزایش گرایش مصرف‌کنندگان به سمت مواد غذایی دارای ویژگی‌های نزدیک به ماده غذایی تازه و ماندگاری بیشتر محصول؛ روش‌های متفاوتی برای فرآوری آبمیوه‌ها موردمطالعه قرار گرفته است. یکی از روش‌های حرارتی جدید که با سازوکار متفاوتی نسبت به روش‌های حرارتی مرسوم سبب گرم شدن می‌شود، استفاده از امواج مایکروویو می-باشد. به منظور انجام این تحقیق، سیستم فرآوری مایعات به‌صورت مداوم با امواج مایکروویو طراحی و ساخته شد. برنامه PID برای کنترل و مانیتورینگ فرآیند کد نویسی و تدوین گردید. اثر انتخاب دماهای خروجی (60، 70، 80 و 90 درجه سانتی-گراد) متفاوت در توان‌های متفاوت (500، 700 و 900 وات) بر نمودارهای دما-زمان مورد بررسی قرار گرفت. اثر دماهای مختلف بر خصوصیات مهندسی و همچنین تغییرات آنزیم PME ارزیابی شد. نتایج نشان داد که پروفایل دمایی ثبت‌شده توسط سنسورهای NTC در نقاط مختلف سامانه برای آب و آب‌نارنج مشابه بود. استفاده از حداکثر توان مایکروویو (full power) به دلیل روشن بودن دائم مگنترون، باعث توزیع دمای یکنواخت‌تر شد. تفاوت اندکی در مقادیر توان جذب شده (Pabs) بین نمونه آب‌نارنج و آب شهر مشاهده شد که ناشی از متفاوت بودن خصوصیات ترموفیزیکی بین دو سیال می‌باشد. پروفایل‌های دما-زمان، یک فاز تأخیری معمولی به دلیل جذب گرما به‌وسیله مارپیچ و محیط درون محفظه تیمار قبل از دستیابی به حالت پایدار نشان داد. مرحله‌ی افزایش دمای محصول (CUT) تأثیر بسیاری بر غیرفعال سازی آنزیم PME داشت. برنامه PID موردنظر به‌خوبی قادر به کنترل سامانه بوده و عملکرد بالایی برای هوشمند سازی فرآوری محصول با تکنولوژی مایکروویو داشت.

چکیده تصویری

طراحی ساخت و ارزیابی سامانه فرآوری مایعات به‌صورت پیوسته با تکنولوژی مایکروویو

تازه های تحقیق

  • یکی از روش‌های حرارتی جدید که سازوکار متفاوتی نسبت به روش‌های حرارتی مرسوم دارد، استفاده از امواج مایکروویو است
  • تفاوت اندکی در مقادیر توان جذب​شده بین نمونه آب ‌نارنج و آب شهر مشاهده شد که ناشی از متفاوت بودن خصوصیات ترموفیزیکی بین دو سیال است.
  • برنامه PID موردنظر به‌خوبی قادر به کنترل سامانه بوده و عملکرد بالایی برای هوشمندسازی فرآوری محصول با تکنولوژی مایکروویو داشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Design, fabrication and evaluation of continuous fluids processing system using microwave technology

نویسندگان [English]

  • Mohammad Mahdi seyedabadi 1
  • Mahdi Kashaninejad 2
  • Seid Mahdi Jafari 2
  • Esmaeel Seyedabadi 3
  • Mehdi Khojastehpour 4
1 phd candidate of food engineering/ Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran.
2 Professor, Department of Food Process Engineering, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran.
3 Assistant Professor, Department of Agronomy, Faculty of Agriculture, University of Zabol
4 Associate Professor, Department of Biosystems Engineering , Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad
چکیده [English]

In recent years, a different method has been studied for processing of juices concurrent with increasing consumer orientation towards foods that have the characteristics close to fresh food and longer shelf life. One of the new methods of heating that causes heat with a different mechanism versus conventional heat treatment is the use of microwaves. In order to implementation of this research; the continuously fluid processing system using microwave was designed and constructed. The PID program was developed to control and monitoring of process. The effect of different output temperatures (60, 70, 80 and 90 °C) select at different power (500, 700 and 900 W) on temperature-time diagrams was investigated. The effects of different temperatures on the engineering properties as well as the changes in PME were evaluated. The results showed that the temperature profiles recorded by NTC sensors at different points of the system were similar for water and orange juice. The use of full-power microwave due to constant turned on of the magnetron caused a more uniform temperature distribution. There was a slight difference in absorbed power (Pabs) values between sour orange juice and tap water, due to the different thermophysical properties between the two fluids. Temperature-time profiles showed a typical delayed phase due to heat absorption by the helical tube and the environment inside the treatment chamber before reaching steady state. The stage of com up time (CUT) had a significant effect on the inactivation of PME. The developed PID program is capable to Intelligent controlling of product processing with microwave technology.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Processing
  • Juice
  • Design
  • Microwave
  • Temperature distribution
[1] Jafari, S. M., & Kashaninejad, M. (2010). Physical properties of food. Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources & Makhtumgholi faraghi Press, 1th Edition, 236-237. (In Persian).
[2] Falguera, V., & Ibarz, A. (2014). Juice processing: quality, safety and value-added opportunities. CRC Press.
[3] Tajchakavit, S., & Ramaswamy, H. (1997). Thermalvs. Microwave inactivation kinetics of pectin methylesterase in orange juice under batch mode heating conditions. LWT-Food Sci Technol, 30(1), 85-93.
[4] Demirdoven, A., & Baysal, T. (2016). Inactivation effect of microwave heating on pectin methylesterase in orange juice. Ukr. Food J., 5(2), 248-261.
[5] Stratakos, A. C., Delgado-Pando, G., Linton, M., Patterson, M. F., & Koidis, A. (2016). Industrial scale microwave processing of tomato juice using a novel continuous microwave system. Food Chem., 190, 622-628.
[6] Ramaswamy, H. S., & Lin, M. (2011). Influence of system variables on the heating characteristics of water during continuous flow microwave heating. Int. J. Microw. Sci. Technol.
[7] Knoerzer, K., Regier, M., & Schubert, H. (2017). Measuring temperature distributions during microwave processing. In The microwave processing of foods (pp. 327-349). Woodhead Publishing.
[8] Salvi, D., Ortego, J., Arauz, C., Sabliov, C., & Boldor, D. (2009). Experimental study of the effect of dielectric and physical properties on temperature distribution in fluids during continuous flow microwave heating. J. Food Eng., 93(2), 149-157.
[9] Siguemoto, É. S., Pereira, L. J., & Gut, J. A. W. (2018). Inactivation kinetics of pectin methylesterase, polyphenol oxidase, and peroxidase in cloudy apple juice under microwave and conventional heating to evaluate non-thermal microwave effects. Food Bioprocess Tech., 11(7), 1359-1369.
[10] Kimball, D. A. (1999). Citrus processing: a complete guide. Kluwer Academic/Plenum Publishers.
[11] Seyedabadi, M., Aghajanzadeh Suraki, S., Kashaninejad, M., & Ziaiifar, A. M. (2017). Investigation of the effect of microwave on some physicochemical properties of sour orange juice. Food Sci. Technol.,14(1), 17-29. (In Persian).
[12] Tajchakavit, S., & Ramaswamy, H. (1995). Continuous-flow microwave heating of orange juice: evidence of nonthermal effects. J Microwave Power EE, 30(3), 141-148.
[13] Heldman, D. R. (2012). Food process engineering. Springer Science & Business Media.
[14] Matthew Gerbo, N., Boldor, D., & Mirela Sabliov, C. (2007). Design of a measurement system for temperature distribution in continuous-flow microwave heating of pumpable fluids using infrared imaging and fiber optic technology. J Microwave Power EE, 42(1), 55-65.
[15] Kudra, T., Van, d. V., FR, Raghavan, G., & Ramaswamy, H. (1991). Heating characteristics of milk constituents in a microwave pasteurization system. J. Food Sci., 56(4), 931-934.
[16] Bento, L., Rein, P., Sabliov, C., Boldor, D., & Coronel, P. (2006). C Massecuite re-heating using microwaves. J. Am. Soc. Sugar Cane Technol., 26, 1-13.
[17] Coronel, P., Simunovic, J., & Sandeep, K. (2003). Temperature profiles within milk after heating in a continuous‐flow tubular microwave system operating at 915 MHz. J. Food Sci., 68(6), 1976-1981.
[18] Sabliov, C. M., Boldor, D., Coronel, P., & Sanders, T. H. (2008). Continuous microwave processing of peanut beverages. J Food Process Pres., 32(6), 935-945.
[19] Tribess, T. B., & Tadini, C. C. (2006). Inactivation kinetics of pectin methylesterase in orange juice as a function of pH and temperature/time process conditions. J. Sci. Food Agric., 86(9), 1328-1335.
[20] Tang, J. (2015). Unlocking potentials of microwaves for food safety and quality. J. Food Sci., 80(8), E1776-E1793.