Drying of red bell pepper to produce paprika powder by coating process using maltodextrin and milk protein concentrate

Subject Areas : Shelf Life of Food Products and Agricultural Productions

Somayeh Sanjari ¹ , Nafiseh Jahanbakhshian ² , Sediqeh Soleimanifard ³ , Maryam Khakbaz Heshmati ⁴ , Zahra Beig Mohammadi ⁵

1 - Department of Food Science and Technology, North Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 - Department of Food Science and Technology, Shahrekord Branch, Islamic Azad University, Shahrekord, Iran
3 - Department of Food Science and Technology, Zabol Branch, Islamic Azad University, Zabol, Iran
4 - Department of Food Science and Technology, University of Tabriz, Tabriz, Iran
5 - Department of Food Science and Technology, North Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

Received: 2024-11-17 Accepted : 2024-12-22 Published : 2025-02-12

Keywords: : Paprika powder, Microwave, Milk protein concentrate, Maltodextrin, Foam mat,

Abstract :

In this research, some physicochemical characteristics of paprika powder were investigated by floor drying method. The effect of three independent variables of concentration of milk protein concentrate and maltodextrin as foaming agent in the concentration range (0-10%) and microwave power intensity in the range of (400-800) watts on some physical characteristics of foam and powder including color, stability, porosity, moisture content, yield and morphology were determined. Optimum process was determined using response surface method. With the increase of maltodextrin in the foam, the index L*, b* (P≤0.05) increased. The range of changes was (21.12-21.482) L* and (10.4-819.124) b*. Increasing the milk protein concentration linearly increased the porosity of the foam so that its quadratic effect showed the decrease of this parameter. The range of foam porosity changes was 0.096-0.4694%. By increasing the concentration of milk protein concentrate in the foam, stability and color parameters a*, b* increased. The results of the evaluation of the powder showed that with the increase in the concentration of milk protein concentrate, the yield was significant at the level (P≤0.01) and followed the increase. In the event that the effect of power is to reduce the yield. Scanning electron microscope images show that the optimal sample has finer particles and smooth, softer and scaly surfaces. Examining the results showed that the powder with 10% maltodextrin and 10% milk protein concentrate in 400W microwave power can be introduced as the optimal sample.

References:



1. Abbasi E, Azizpour M. Evaluation of physicochemical properties of foam mat dried sour cherry powder. LWT-Food Science and Technology. 2016;68:105-10.
2. Alami M, Shirmohammadi, M, Maghsoudloo Y, Khomeyri M. Influence of Spray Drying Process Conditions on the Physical, Functional Properties and Production Yield of Acid Whey Powders Journal of Innovation in Food Science and Technology. 2022;14(2), 93-108. [In persian]
3. Azizpour M, Mohebbi M, Khodaparast MH. Effects of foam-mat drying temperature on physico-chemical and microstructural properties of shrimp powder. Innovative food science & emerging technologies. 2016;34:122-6.
4. Bahriye G, Dadashi S, Dehghannya J, Ghaffari H. Study of the foam thickness effect on the effective moisture diffusion coefficient and drying kinetics of red beetroot by foam-mat method and evaluation the qualitative and functional characteristics of product. Journal of food science and technology (Iran). 2020;16(96):53-64. [In persian]
5. Benković M, Pižeta M, Tušek AJ, Jurina T, Kljusurić JG, Valinger D. Optimization of the foam mat drying process for production of cocoa powder enriched with peppermint extract. Lwt. 2019;115:108440.
6. Brar AS, Kaur P, Kaur G, Subramanian J, Kumar D, Singh A. Optimization of process parameters for foam-mat drying of peaches. International journal of fruit science. 2020;20(3):S1495-518.
7. Buckenhuskes HJ. Actual requirements on paprika powder for the food industry. In9th Meeting on Genetics and Breeding of Capsicum and Eggplant, Antalya, Turkey 2001 Apr 9.pp 197–201.
8. Chaux-Gutiérrez AM, Pérez-Monterroza EJ, Telis VR, Mauro MA. The physical and morphological characteristics of mango powder (Mangifera indica L. cv Tommy Atkins) produced by foam mat drying. Food biophysics. 2017 Mar;12:69-77.
9. Darniadi S, Ifie I, Luna P, Ho P, Murray BS. Foam-mat freeze-drying of blueberry juice by using trehalose-β-lactoglobulin and trehalose-bovine serum albumin as matrices. Food and Bioprocess Technology. 2020;13:988-97.
10. Kadam DM, Rai DR, Patil RT, Wilson RA, Kaur S, Kumar R. Quality of fresh and stored foam mat dried Mandarin powder. International journal of food science & technology. 2011;46(4):793-9.
11. Dehghannya J, Pourahmad M, Ghanbarzadeh B, Ghaffari H. Heat and mass transfer enhancement during foam-mat drying process of lime juice: Impact of convective hot air temperature. International Journal of Thermal Sciences. 2019; 135:30-43.
12 Dehghannya J, Pourahmad M, Ghanbarzadeh B, Ghaffari H. Heat and mass transfer modeling during foam-mat drying of lime juice as affected by different ovalbumin concentrations. Journal of Food Engineering. 2018;238:164-77.
13. Elshiemy S, Soliman I, Abdelaleem M, Elbassiony K. Antioxidant and antibacterial activity of gamma irradiated red Beet (Beta vulgaris L.) Leaves and Roots. Journal of Nuclear Technology in applied science. 2019;7:33-50.
14. Franco TS, Perussello CA, Ellendersen LN, Masson ML. Effects of foam mat drying on physicochemical and microstructural properties of yacon juice powder. LWT-Food Science and Technology. 2016;66:503-13.
15. Matsufuji H, Nakamura H, Chino M, Takeda M. Antioxidant activity of capsanthin and the fatty acid esters in paprika (Capsicum annuum). Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1998;46(9):3468-72.
16. Ng ML, Sulaiman R. Development of beetroot (Beta vulgaris) powder using foam mat drying. Lwt. 2018;88:80-6.
17. Özcan MM, Al Juhaimi F, Ahmed IA, Uslu N, Babiker EE, Ghafoor K. Effect of microwave and oven drying processes on antioxidant activity, total phenol and phenolic compounds of kiwi and pepino fruits. Journal of food science and technology. 2020;57:233-42.
18. Ozcelik M, Ambros S, Heigl A, Dachmann E, Kulozik U. Impact of hydrocolloid addition and microwave processing condition on drying behavior of foamed raspberry puree. Journal of Food Engineering. 2019;240:83-91.
19. Peighambardoust SH, Sarabandi KH. Effect of spray drying conditions on physicochemical, functional properties and production yield of malt extract powder. Journal of Food Research. 2017;27(2):75-90 [In persian].
20. Qadri OS, Srivastava AK. Microwave‐assisted foam mat drying of guava pulp: Drying kinetics and effect on quality attributes. Journal of food process engineering. 2017 Feb;40(1):e12295.
21. Rajkumar P, Kailappan R, Viswanathan RG, Raghavan GS. Drying characteristics of foamed alphonso mango pulp in a continuous type foam mat dryer. Journal of Food Engineering. 2007;79(4):1452-9.
22. Sangamithra A, Sivakumar V, Kannan K, John SG. Foam-mat drying of muskmelon. International journal of food engineering. 2015;11(1):127-37.
24. Shaari NA, Sulaiman R, Rahman RA, Bakar J. Production of pineapple fruit (Ananas comosus) powder using foam mat drying: Effect of whipping time and egg albumen concentration. Journal of Food processing and Preservation. 2018 Feb;42(2):e13467.
25. Topuz A, Feng H, Kushad M. The effect of drying method and storage on color characteristics of paprika. LWT-Food Science and Technology. 2009;42(10):1667-73.
26. Chandrasekar V, Gabriela JS, Kannan K, Sangamithra A. Effect of foaming agent concentration and drying temperature on physiochemical and antimicrobial properties of foam mat dried powder. Asian Journal of Dairy and Food Research. 2015;34(1):39-43.

Full-Text:



کیفیت و ماندگاری تولیدات کشاورزی و موادغذایی                                دوره چهارم/ شماره سوم/ زمستان 1403/ مقاله پژوهشی/ صفحات: 1-20 

 

خشک کردن فلفل دلمه‌ای قرمز در جهت تولید پودر پاپریکا با فرآیند کف‌پوشی

با استفاده از مالتودکسترین و کنسانتره پروتئین شیر

 

سمیه سنجری1 ، نفیسه جهانبخشیان2*، صدیقه سلیمانی فرد3، مریم خاکباز حشمتی4، زهرا بیگ محمدی1

1- گروه علوم و مهندسی صنایع غذایی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران،ایران

2- گروه علوم و مهندسی صنایع غذایی، واحد شهرکرد، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرکرد، ایران

3- گروه علوم و مهندسی صنایع غذایی، واحد زابل، دانشگاه آزاد اسلامی، زابل، ایران

4-گروه علوم و مهندسی صنایع غذایی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

*نویسنده مسئول: [e-mail]

دریافت مقاله: 27/08/1403، پذیرش مقاله: 02/10/1403

 

 

چکیده

در این پژوهش، برخی ویژگی‌هاي فیزیکوشیمیایی پودر پاپریکا به روش خشک کردن کف‌پوشی، مورد بررسی قرار گرفت. تأثیر سه متغیر مستقل غلظت کنسانتره پروتئین شیر و مالتودکسترین به‌عنوان ماده کف‌زا به ترتیب در محدوده غلظت (0تا10درصد) و شدت توان‌ مایکروویو در محدوده (400-800)وات، بر برخی ویژگی‌هاي فیزیکی فوم و پودر شامل رنگ، پایداری، تخلخل، میزان رطوبت، بازده و مورفولوژی تعیین شد. بهینه فرآیند با استفاده از روش سطح پاسخ بررسی شد. با افزایش مالتودکسترین در فوم، شاخص L*، b* (05/0P≤ ) افزایش یافت. محدوده تغییرات (482/21-21/12) L* و (124/4-819/10) b*، متغیر بود. افزایش کنسانتره پروتئین شیر به‌صورت خطی باعث افزایش تخلخل فوم شد به‌طوریکه اثر درجه دوم آن کاهش این پارامتر را نشان داد. محدوده تغییرات تخلخل فوم 096/0- 4694/0درصد شد. با افزایش غلظت کنسانتره پروتئین شیر در فوم، پایداری و پارامترهای رنگ a*، b* افزایش یافتند. نتایج حاصل از ارزیابی پودر نشان داد که با افزایش غلظت کنسانتره پروتئین شیر، بازده در سطح (01/0P≤) معنادار شد و افزایش را به دنبال داشت. درصورتی‌که که اثر توان کاهش بازده را به دنبال داشت. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که نمونه بهینه دارای ذرات ریزتر و سطوح صاف، نرم‌تر و پوسته‌پوسته است. بررسی یافته‌ها نشان داد که پودر دارای 10درصد مالتودکسترین و10درصد کنسانتره پروتئین شیر در توان 400وات مایکروویو را می‌توان به‌عنوان نمونه بهینه، معرفی نمود.

 

واژه‌های کلیدی: پودر پاپریکا، مایکروویو، کنسانتره پروتئین شیر، مالتودکسترین، فوم مت.

 

 

مقدمه

پاپریکا، میوه خشک و آسیاب ­شده انواع خاصی از فلفل قرمز و یکی از پرمصرف­ترین رنگ‌های غذایی برای مصارف آشپزی و صنعتی است. میوه‌های رسیده پاپریکا (فلفل قرمز) به‌طور گسترده­ای به‌عنوان سبزیجات و رنگ‌های غذایی استفاده می­شود که منابع خوبی از رنگدانه‌های کاروتنوئیدی هستند. کاروتنوئیدهای قرمز، عمدتاً کپسانتین و کپسوروبین هستند(1). پاپریکا به دلیل ظرفیت رنگ‌دهی بالا و در برخی موارد تندی خاص، برای تغییر رنگ و طعم سوپ‌ها، خورش‌ها، سوسیس، پنیر، تنقلات، سس‌ها، پیتزا و محصولات قنادی و... استفاده می‌شود(2). بر اساس گزارش بوکن هاسک (2001)، تولید جهانی سالانه اولئورزین پاپریکا و پاپریکا به ترتیب تقریباً 60000 تن و 1400 تن بود(7). همچنین در اروپا ادویه­ها و سبزیجات زیادی رشد می­کنند که ویژگی خاص آن‌ها به اجزایی بستگی دارد که برخی از آن‌ها ازنظر حرارتی ناپایدار هستند. تجارت با این ادویه­ها و سبزیجات تولید شده در اروپا برای اقتصاد کشورهای درگیر، اهمیت قابل‌توجهی دارد. تخمین زده می‌شود 10,655 تن به ارزش 18.6 میلیون دلار پاپریکا از مجارستان و مدیترانه به آلمان وارد شود(3). پاپریکا پس از برداشت، خشک می­شود و در هفته­ها یا ماه‌های بعدی آسیاب می­شود. برای نگهداری هر محصول گیاهی، باید بلافاصله پس از برداشت به‌درستی فرآوری شود. اگرچه فرآوری ادویه دارای سنت بسیار طولانی است، اما چندین محصول معمولاً در طول فرآوری دچار افت کیفیت مشخصی می­شوند. پاپریکا دچار واکنش­های آنزیمی قهوه­ای شدن و از دست ­دادن شدید ترکیبات معطر می­شود. در پاپریکا، ترکیبات تلخ علاوه بر تغییرات رنگ قابل‌توجه ظاهر می‌شوند که ارزش بازار را به میزان قابل‌توجهی کاهش می‌دهد. کیفیت پاپریکا آسیاب شده عمدتاً با قدرت چاشنی آن یعنی محتوای کپسایسین رنگ طبیعی آن یعنی محتوای کاروتنوئید، اندازه ذرات و محتوای آب آن تعیین می‌شود. انتخاب شرایط خشک کردن مناسب برای به حداقل رساندن تنش حرارتی، خشک شدن بیش‌ازحد و نگهداری ترکیبات مربوطه (کاروتنوئیدها، ویتامین C، توکوفرول‌ها، کپسایسین) که کیفیت محصول را تعیین می­کند، ضروری است. از دست دادن رنگ قرمز در اثر اتواکسیداسیون کاروتنوئیدها ایجاد می‌شود. گزارش شده است که پایداری کیفیت پاپریکا در طول ذخیره‌سازی به شرایط خشک شدن بستگی دارد و با افزایش دمای خشک کردن، میزان تخریب کیفیت افزایش می­یابد. با توجه به اهمیت این محصول، استانداردسازی پروتکل فرآوری ضروری است(3). کاروتنوئیدها زمانی که در بافت دست‌نخورده گیاه وجود داشته باشند، بسیار پایدار هستند، اما زمانی که فرآوری شوند، جدا شده و در برابر اثرات گرما، نور و تنش بالای اکسیژن، آسیب­پذیر هستند. ازآنجایی‌که فعالیت آبی¹ در نمونه پاپریکا به روش تولید مورد استفاده بستگی دارد، واضح است که سیستم خشک کردن، ازجمله مراحل پیش فرآیند آن، بر پایداری رنگدانه تأثیر خواهد داشت. تخریب رنگدانه در پاپریکا با تخریب ویتامین­های C و E، همزمان است و با تخریب کاروتنوئیدهای زرد و قرمز به دلیل اکسید شدن آن‌ها در هوا ادامه می­یابد. درعین‌حال، اکسیداسیون تحت تأثیر عوامل خارجی است که ممکن است ماهیت فیزیکی (دما، رطوبت، نور و غیره) یا شیمیایی (وجود یون‌های فلزی، آنزیم‌ها، پراکسیدها و غیره) باشد. پاپریکا، خواه مستقیماً به‌عنوان ادویه یا برای استخراج رنگدانه­ها در حین استخراج اولئورزین استفاده شود، معمولاً قبل از استفاده تحت نوعی پیش­فرآوری و خشک­شدن قرار می­گیرد.
به­همین­دلیل، ایجاد پروتکل­های مناسب فرآوری، بسیار مهم است، به­طوری­که می­توان تخریب رنگدانه را به­حداقل رساند و ذخیره کاروتنوئید را افزایش داد(22). در این راستا هدف از این تحقیق، خشک­کردن پاپریکا با روش فوم­مت و مایکروویو و تعیین ویژگی‌های کیفی، ریزساختاری و عملکردی پودر حاصل بود.

 

روش کار

 

مواد مورد استفاده در این تحقیق شامل پودر کنسانتره شیر از شرکت پگاه اصفهان، مالتودکسترین با درجه دکستروز 20درصد از شرکت گل شهد اصفهان، فلفل دلمه‌ای  قرمز از بازار محلی شهرستان جیرفت، معرف فولین سیوکالتو متانول، اتانول، تولوئن، کربنات سدیم اسید گالیک و 2،2-دی‌فنیل-1-پیکریل هیدرازیل خریداری شد. میوه پاپریکا پس از تهیه از بازار محلی، به آزمایشگاه منتقل و قبل از انجام آزمایش‌ها برای جلوگیری از تغییرات فیزیولوژی به پالپ تبدیل شده و در دمای 18- درجه سانتی‌گراد نگهداری شد. نمونه­ها قبل از فرآیند برای یخ­زدایی² طبیعی به دمای اتاق رسانده شدند و 2 ساعت در این دما باقی ماندند. جهت بررسی اثر غلظت مالتودکسترین در محدوده (0-%10)، کنسانتره پروتئین شیر در محدوده (0-10%) و توان مایکروویو در محدوده400 الی 800 وات جدول(1)، در ویژگی‌های فوم و پودر تولیدی از روش سطح پاسخ و نرم­افزار دیزاین اکسپرت (نسخه 11)، استفاده شد.

 

---

[1]  aw: Water activity

[2]  Thawing

جدول1- طراحی آزمون تیمارها

فاکتور3 توان (وات)	فاکتور2 کنسانتره پروتئین شیر (گرم)	فاکتور1 مالتودکسترین (گرم)	تیمار
600	5	0	1
800	0	10	2
600	5	5	3
600	5	10	4
600	0	5	5
400	0	0	6
800	10	0	7
600	5	5	8
600	10	5	9
600	5	5	10
600	5	5	11
800	5	5	12
400	5	5	13
400	10	10	14
600	5	5	15

 

 

خشک کردن پاپریکا با روش فوم­مت و با استفاده از دستگاه مایکروویو

 

پالپ پاپریکا با مواد کف­کننده در غلظت‌های مشخص (0-%10) در میکسر آزمایشگاهی مخلوط شد و در ضخامت 5 میلی‌متر در کف پلیت گسترده شد. فوم حاصل ازنظر ویژگی‌های کیفی بررسی، سپس در دستگاه مایکروویو مطابق با توان تعریف ­شده
(400 الی 800 وات) خشک گردید. پس از اتمام فرایند خشک‌کردن، نمونه‌های به‌دست‌آمده آسیاب و الک شد و پودر پاپریکا به ­دست آمد.

 

ارزیابی خواص فوم و پودر پاپریکا

پایداری فوم

 

حجم آب چکیده شده با قرار دادن50 میلی‌لیتر فوم در فیلتر بوخنر با قطر 90 میلی‌متر (پوشانده شده با فیلتر کاغذی) و سپس قرار دادن فیلتر روی استوانه مدرج به مدت 120 دقیقه در دمای محیط اندازه‌گیری شد و سپس پایداری فیزیکی فوم با استفاده از فرمول (1)، تعیین شد (14،12):

 

که در آن،  حجم فوم به صورت تفاوت بین حجم اولیه فوم و حجم مایع چکیده شده (میلی‌لیتر) و  حجم اولیه فوم (میلی‌لیتر) می‌باشد. برای رسیدن به حجم اولیه 50 میلی‌لیتر از فوم، دانسیته فوم در مقدار 50 میلی‌لیتر ضرب شد و وزن موردنیاز برای رسیدن به حجم 50 میلی‌لیتر توزین شد.

 

تخلخل فوم (جزء حجمی هوا)

 

تخلخل فوم با استفاده از فرمول(2)، به دست آمد (11):

(1)

 

که در آن،  دانسیته فوم (g/cm3)و  دانسیته پاپریکا (g/cm3) می‌باشد. دانسیته با اندازه‌گیری وزن در حجم 100 میلی‌لیتر از استوانه مدرج به دست ‌آمد.

 

اندازه‌گیری رنگ فوم

 

فوم تولیدی پاپریکا را برای تصویربرداری در پلیت ریخته و با یک رنگ‌سنج پارامترها رنگ شامل میزان روشنایی یا L* از سیاه (0) تا سفید (100)، میزان قرمزی یا *a از سبز (مقادیر منفی) تا قرمز (مقادیر مثبت)، میزان زردی یا b* از آبی (مقادیر منفی) تا زرد (مقادیر مثبت)، اندازه‌گیری شد (12).

 

اندازه‌گیری رطوبت پودر

 

میزان رطوبت با توزین 5 گرم پودر پاپریکا و قرار دادن آن در آون با هوای گرم 105 درجه سانتی‌گراد تعیین شد. خشک کردن تا زمانی که کاهش وزن به سختی قابل‌توجه بود (در فواصل 2 ساعته) انجام گرفت. میزان رطوبت بر اساس فرمول(3)، محاسبه شد(20،11).

(2)

 

بازده

 

بازده محصول به‌عنوان نسبت جرم پودر جامد به‌دست‌آمده در پایان خشک کردن فوم مت به جرم اولیه محاسبه شد(9).

(3)

(4)	بازده (%)= 100 × (Solids in powder / total solid in foam or feeds solution)

 

تعیین محتوای کل فنول

 

محتوای فنل کل با استفاده از روش فولین سیوکالتیو تعیین ­شد. ابتدا محلول­های استاندارد از اسید گالیک در محلول 60% متانول تهیه شد. پودر یا اسید گالیک (استاندارد) در متانول حل ­شد و به یک لوله آزمایش (100 میکرولیتر) و سپس معرف
فولین­سیوکالتیو (200 میکرولیتر) اضافه ­شد. محلول برای مدت کوتاهی ورتکس ­شد و محلول کربنات­سدیم (800 میکرولیتر، 700 میلی‌مولار) پس از 5 دقیقه، اضافه ­شد. جذب محلول پس از انکوباسیون به مدت 
2 ساعت در تاریکی در طول‌موج 765 نانومتر، خوانده ­شد. منحنی کالیبراسیون محلول استاندارد در
غلظت­های mg/ml 1-0 رسم ­شد و محتوای فنل کل بر حسب میلی­گرم اسید گالیک معادل در هر گرم وزن خشک، به دست ­آمد (24).

 

فعالیت آنتی­اکسیدانی

 

برای تعیین ظرفیت مهار رادیکال در برابر ABTS˙+، رادیکال کاتیونی با مخلوط کردن حجم‌های مساوی از محلول ABTS (4/7 میلی‌مولار) و پرسولفات پتاسیم (6/2 میلی‌مولار) و سپس انکوباسیون در تاریکی در دمای اتاق به مدت 16 ساعت، تولید ­شد. محلول کاری +ABTS از این محلول ذخیره شده با رقیق شدن با اتانول برای به دست آوردن مقدار جذب در 734 نانومتر تولید
می­شود. سنجش با افزودن مایع رویی از نمونه
(100 میکرولیتر) با غلظت‌های مختلف به محلول کاری +ABTS (400 میکرولیتر) انجام ­شد. سپس مخلوط محلول در دمای اتاق در تاریکی به مدت 10 دقیقه، انکوبه ­شد. جذب در 734 نانومتر به دست ­آمد و مهار رادیکال آزاد بر حسب درصد بر اساس فرمول (5)، محاسبه ­شد (16).

 

آنالیز ویژگی‌های ریزساختاری و مورفولوژی ذرات پودر

 

بررسی ویژگی‌های ریزساختاری پودر بهینه پاپریکا به‌وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام گرفت. ابتدا نمونه به صورت مجزا با استفاده از نوارچسب‌های دوسویه بر روی صفحه‌های آلومینیومی قرار گرفت. سپس، عمل روکش‌دهی ذرات پودر با استفاده از لایه‌نازکی از طلا انجام گرفت. از نمونه‌ها در مقیاس 5، 10، 50 ، 100 و 200 میکرومتر، در ولتاژ 20 کیلووات و با بزرگنمایی 600، عکس‌برداری شد (8).

 

تجزیه‌وتحلیل آماری

 

در این پژوهش، آنالیز آماری تیمار‌ها بر اساس طراحی آزمون سطح پاسخ، به روش طرح مرکب مرکزی CCD)) با نرم‌افزار دیزاین اکسپرت نسخه 11، آنالیز شد .تمامی نمودارهای مکعبی و سطح پاسخ توسط همین نرم‌افزار، ترسیم گردید.

 

نتایج

بررسی اثر متغیرها بر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی فوم و پودر تولید شده با روش فوم مت

 

در مجموع، 15 تیمار فوم با شش تکرار در نقطه مرکزی به‌منظور تعیین خطای خالص و تکرارپذیری همه داده­ها، بر اساس طرح مرکب مرکزی به دست آمد (جدول1). مدل‌هایی برای همه پاسخ‌ها بر اساس روش آنوا توسعه یافته‌اند. پارامترهای مختلفی شامل: ارزش مدل، ضریب تبیین، عدم برازش مدل، برازش مدل برای ارزیابی کفایت مدل استفاده شد. نوع مدل و عدم برازش مدل در سطح معناداری 05/0 ، ارزیابی شد و سپس معادله نهایی برای مدل برازش شده، پیشنهاد شد. P-value کمتر نشان‌دهنده اهمیت بالاتر ضریب متناظر است و 05/0 P≤ نشان می‌دهد که ضریب متناظر بسیار معنی‌دار است و برای گسترش مدل‌های سطح پاسخ، همه اصطلاحات غیرمعنادار با 05/0P> حذف شدند و معادلات رگرسیون نهایی توسعه یافتند. مدل‌های ارائه ­شده از طریق سطح پاسخ برای پاسخ میزان و نسبت رطوبت، تخلخل، پایداری، ویژگی‌های رنگی فوم ، محتوای فنل کل، فعالیت آنتی‌اکسیدانی، بازده و شاخص جریان پذیری، به‌دست‌آمده‌اند.

 

تخلخل فوم

 

با توجه به جدول (2)، محدوده تغییرات این پارامتر از 469/0-096/0متغیر بود. مدل این پاسخ در سطح (05/0P≤) معنادار شد. نتایج آنووا جدول(3)، نشان داد که ضریب تبیین مدل95/0 بود که نشان می‌دهد داده‌هاي تجربی را می‌توان به‌طور قابل پیش‌بینی با داده‌هاي مدل براي تخلخل برازش داد. همچنین بر اساس مدل پیشنهادي فرمول (6)، اثر خطی‌ غلظت کنسانتره پروتئین شیر تأثیر مثبت بر تخلخل فوم داشت. درحالی‌که اثر درجه دوم همین متغیر عکس عمل کرد و کاهش تخلخل فوم را نشان داد شکل(1).

(5)

RSC(%) =

 

 

جدول2- طراحی تیمارها با روش سطح پاسخ برای متغیرهای مستقل و مقادیر تجربی متغیرهای پاسخ برای قوم پاپریکا (مالتودکسترین، کنسانتره پروتئین شیر)، تخلخل فوم

(6)

تخلخل فوم (درصد)	فاکتور3 توان(وات)	فاکتور2 کنسانتره پروتئین شیر (گرم)	فاکتور1 مالتودکسترین(گرم)	تیمار
3448/0	600	5	0	1
1972/0	800	0	10	2
3974/0	600	5	5	3
351/0	600	5	10	4
209/0	600	0	5	5
09608/0	400	0	0	6
4156/0	800	10	0	7
4322/0	600	5	5	8
4209/0	600	10	5	9
4694/0	600	5	5	10
3675/0	600	5	5	11
4325/0	800	5	5	12
3422/0	400	5	5	13
3252/0	400	10	10	14
4126/0	600	5	5	15

 

 

 

شکل 1- نمودارهای سطح پاسخ که اثرات متقابل متغیرهای فرآیند را بر تخلخل

 

 

جدول 3- تجزیه‌وتحلیل واریانس برای تعیین برازش مدل، ضریب رگرسیون، ضریب تعیین ، و مقدار آزمون مدل‌های چندجمله‌ای مرتبه دوم پیش‌بینی‌شده برای پاسخ‌ها

 

	عامل
تخلخل فوم
4096/0	رهگیری
	اثر خطی
0031/0	X1 (مالتودکسترین)
*1059/0	X2  (کنسانتره پروتئین شیر)
0452/0	X3 (توان)
	اثر متقابل
0027/0-	X1 X2
0059/0-	X1X3
0004/0	X2X3
	اثر درجه دوم
0538/0-	X12
*0868/0-	X22
0144/0-	X32
9576/0	ضریب همبستگی
53/12	تأثیر پارامتر
4301/0	عدم برازش
**0062/0	برازش مدل

 

**معناداری مدل در سطح 01/0 درصد را نشان می‌دهد.

 

 

پایداری فوم

 

پایداری فوم­های مختلف بر اساس جدول پاسخ (4) ، 69-99 درصد شد. مقدار ضریب تبیین برای مدل 93/0 بود که نشان می‌دهد داده‌های تجربی را می‌توان به­طور قابل پیش‌بینی با داده‌های مدل برای پایداری فوم برازش داد. نتایج جدول آنووا (5)، نشان داد که پایداری فوم تنها تحت تأثیر اثر درجه دوم مالتودکسترین  قرار گرفت و در سطح 01/0 درصد معنادار شد. همان‌طور که در شکل(2) مشاهده می‌شود تأثیر مالتودکسترین روند افزایشی بر روی پایداری داشته است. مدل پیشنهادی به‌دست‌آمده از جدول آنووا فرمول (7)، را برای این پارامتر ارائه داد.

 

7

 

جدول4- طراحی تیمارها با روش سطح پاسخ برای متغیرهای مستقل و مقادیر تجربی متغیرهای پاسخ برای قوم پاپریکا (مالتودکسترین، کنسانتره پروتئین شیر)، پایداری فوم

پایداری فوم (درصد)	فاکتور2 کنسانتره پروتئین شیر (درصد)	فاکتور3 توان (وات)	فاکتور1 مالتودکسترین (درصد)	تیمار
83	5	600	0	1
75	0	800	10	2
71	5	600	5	3
83	5	600	10	4
76	0	600	5	5
99	0	400	0	6
93	10	800	0	7
69	5	600	5	8
79	10	600	5	9
71	5	600	5	10
75	5	600	5	11
71	5	800	5	12
89	5	400	5	13
83	10	400	10	14
77	5	600	5	15

 

 

 

شکل 2- نمودارهای سطح پاسخ که اثرات متقابل متغیرهای فرآیند را بر پایداری

جدول 5- تجزیه‌وتحلیل واریانس برای تعیین برازش مدل، ضریب رگرسیون، ضریب تعیین ، و مقدار آزمون مدل‌های چندجمله‌ای مرتبه دوم پیش‌بینی‌شده برای پاسخ‌ها

	عامل
پایداری فوم
82/73	رهگیری
	اثر خطی
-	X1 (مالتودکسترین)
50/1	X2 (کنسانتره پروتئین شیر)
*00/9-	X3  (توان)
	اثر متقابل
*50/5-	X1 X2
00/1	X1X3
50/8	X2X3
	اثر درجه دوم
*65/7	X12
15/2	X22
65/4	X32
9377/0	ضریب همبستگی
36/8	تأثیر پارامتر
21/2	عدم برازش
*0154/0	برازش مدل

*معناداری مدل را در سطح 05/0 درصد نشان می‌دهد.

 

 

پارامتر رنگ فوم

 

نتایج آنووا (7)، نشان داد که مقادیر ضریب همبستگی برای پارامترهای رنگیL*,a*,b* به ترتیب 92/0، 63/0 و 91/0 بود. پارامتر رنگی L* تحت تأثیر اثر خطی مالتودکسترین و اثر درجه دوم کنسانتره پروتئین شیر قرار گرفت که مالتودکسترین افزایش و کنسانتره پروتئین شیر کاهش این پارامتر را نشان داد. جدول آنووا مدل توسعه یافته برای L* را نشان می‌دهد. محدوده تغییرات این پارامتر بر اساس جدول پاسخ (6)، از21/12-488/21متغیر بود. فرمول (8)، برای مدل به دست آمد. و این مدل در سطح 05/0 درصد معنادار شد شکل(3-A). بر اساس جدول تیمارها(6) ، محدوده تغییرات برای a*، از 56/5-32/9 متغیر بود. عامل تأثیرگذار بر این پارامتر رنگی غلظت کنسانتره پروتئین شیر به‌صورت اثر خطی بود که با افزایش این متغیر فوم ما رنگ قرمزتری را نشان داد. آنووا برای این پارامتر فرمول (9)، را ارائه داد.

 

 

با توجه به شکل(3-B)، این تغییرات را می‌توان مشاهده کرد. مطابق با جدول (5)، پارامتر رنگی b* نیز مانند a* تنها تحت تأثیر عامل درجه دوم کنسانتره پروتئین شیر، قرار گرفت و معنادار شد 
(05/0P≤). محدوده تغییرات b* بر طبق جدول تیمارها (6) از 12/4-81/10 متغیر بود. بیشترین مقدار مربوط به تیمار9 با 5درصد مالتودکسترین و 10درصد کنسانتره پروتئین شیر در توان 600 مایکروویو بود. با توجه به جدول آنووا مدل پیشنهادی این پارامتر رابطه(10) به دست آمد. شکل(3-C) بیانگر تغییرات رنگ b* است. 

 

 

 

جدول6- طراحی تیمارها با روش سطح پاسخ برای متغیرهای مستقل و مقادیر تجربی متغیرهای پاسخ برای قوم پاپریکا (مالتودکسترین، کنسانتره پروتئین شیر)،L*,a*,b*

 

8
9
10

b* (فوم)	a* (فوم)	L* (فوم)	فاکتور3 توان (وات)	فاکتور2 کنسانتره پروتئین شیر (گرم)	فاکتور1 مالتودکسترین (گرم)	تیمار
954/5	7425/8	55/16	600	5	0	1
546/6	227/6	287/16	800	0	10	2
436/6	765/8	4/19	600	5	5	3
8173/7	871/7	488/21	600	5	10	4
193/9	563/5	839/16	600	0	5	5
528/5	326/9	21/12	400	0	0	6
4926/6	575/7	13/13	800	10	0	7
9113/7	146/8	643/17	600	5	5	8
8193/10	7125/8	59/15	600	10	5	9
0056/7	185/7	226/18	600	5	5	10
433/6	675/6	529/16	600	5	5	11
124/4	865/6	07/15	800	5	5	12
803/4	89/8	218/20	400	5	5	13
779/4	32/9	751/19	400	10	10	14
195/6	56/8	82/16	600	5	5	15

 

 

(A)	(B)
(C)

شکل3- نمودارهای سطح پاسخ که اثرات متقابل متغیرهای فرآیند را بر L* (A)، a*(B)، b* (C)

 

جدول 7- تجزیه‌وتحلیل واریانس برای تعیین برازش مدل، ضریب رگرسیون، ضریب تعیین ، و مقدار آزمون مدل‌های چندجمله‌ای مرتبه دوم پیش‌بینی‌شده برای پاسخ‌ها

ضریب			عامل
b* (فوم)	a* (فوم)	L* (فوم)
10/7	89/7	08/18	رهگیری
			اثر خطی
9317/0	3709/0-	*47/2	X1 (مالتودکسترین)
8132/0	*7486/0	44/0-	X2 (کنسانتره پروتئین شیر)
3395/0-	**14/1-	-	X3 (توان)
		*57/2-	اثر متقابل
02/1-	-	94/1-	X1 X2
01/1	-	54/1-	X1X3
11/1	-	2055/0-	X2X3
			اثر درجه دوم
5905/0-	-	4957/0	X12
**53/2	-	*13/2-	X22
**01/3-	-	8793/0-	X32
9204/0	6312/0	9181/0	ضریب همبستگی
43/6	27/6	22/6	تأثیر پارامتر
05/3	6666/0	52/1	عدم برازش
*0272/0	**0097/0	*0290/0	برازش مدل

*معناداری مدل را در سطح 05/0 و ** معناداری مدل را در سطح 01/0درصد نشان می‌دهد.

 

 

 

محتوای رطوبت پودر

 

میزان رطوبت نمونه‌های خشک شده با کف در جدول (8)، ارائه شده است. نتایج آنووا نشان داد که ضریب تبیین مدل 86/0 بود که نشان می‌دهد داده‌های تجربی را می‌توان به­طور قابل پیش‌بینی با داده‌های مدل برای میزان رطوبت برازش داد (جدول 9). محدوده تغییرات این پارامتر از34/5-58/8 متغیر بود. مدل این پارامتر معنادار شد (001/0P≤). رابطه‌ای که این مدل برای محتوای رطوبت ارائه داد فرمول (11)  است.

 

 

با توجه به این فرمول حاصل از آنووا مشاهده می‌شود که اثر خطی توان کاهش محتوای رطوبت و اثر درجه دوم توان روند افزایشی را نشان داد شکل(4).

 

11

 

 

 

 

جدول 8- طراحی تیمارها با روش سطح پاسخ برای متغیرهای مستقل و مقادیر تجربی متغیرهای پاسخ برای پودر پاپریکا (مالتودکسترین، کنسانتره پروتئین شیر)، محتوای رطوبت پودر

محتوای رطوبت (درصد)	فاکتور3 توان(وات)	فاکتور2 کنسانتره پروتئین شیر (گرم)	فاکتور1 مالتودکسترین(گرم)	تیمار
889/5	600	5	0	1
238/6	800	0	10	2
978/5	600	5	5	3
656/5	600	5	10	4
843/5	600	0	5	5
485/8	400	0	0	6
236/6	800	10	0	7
729/5	600	5	5	8
849/5	600	10	5	9
764/5	600	5	5	10
345/5	600	5	5	11
303/6	800	5	5	12
499/8	400	5	5	13
589/8	400	10	10	14
879/5	600	5	5	15

 

 

 

 

شکل4- نمودار مکعبی اثرات متقابل متغیرهای فرآیند را بر محتوای رطوبت

 

 

 

جدول 9- تجزیه‌وتحلیل واریانس برای تعیین برازش مدل، ضریب رگرسیون، ضریب تعیین ، و مقدار آزمون مدل‌های چندجمله‌ای مرتبه دوم پیش‌بینی‌شده برای پاسخ‌ها

ضریب	عامل
محتوای رطوبت
76/5	رهگیری
	اثر خطی
1156/0-	X1(مالتودکسترین)
0030/0	X2 (کنسانتره پروتئین شیر)
**10/1-	X3 (توان)
	اثر متقابل
0512/0	X1 X2
0233/0-	X1X3
1423/0-	X2X3
	اثر درجه دوم
0208/0-	X12
0527/0	X22
**61/1	X32
9861/0	ضریب همبستگی
50/39	تأثیر پارامتر
94/15	عدم برازش
**0004/0	برازش مدل

**معناداری مدل را در سطح 01/0 درصد نشان می‌دهد.

 

 

 

بازده پودر

 

مقادیر میانگین کلی راندمان پودر 27-74/12 درصد می­باشد (جدول10). همان‌طور که در جدول(7)، مشاهده می‌شود، مدل برازش­شده، خطی و معنی­دار بوده و عدم برازش معنادار نیست. نتایج آنووا(11)، نشان داد که ضریب تبیین مدل 69/0 بود که نشان می‌دهد داده‌های تجربی را می‌توان به­طور
قابل­پیش‌بینی با داده‌های مدل برازش داد. مدل پیشنهادی برای راندمان پودر در فرمول (12)، نمایش داده شده است. این پارامتر با افزایش کنسانتره پروتئین شیر افزایش و با افزایش توان کاهش یافت. شکل (5) نمایانگر تغییرات است.

 

 

12

 

 

 

جدول10- طراحی تیمارها با روش سطح پاسخ برای متغیرهای مستقل و مقادیر تجربی متغیرهای پاسخ برای پودر پاپریکا (مالتودکسترین، کنسانتره پروتئین شیر)،بازده پودر

بازده (درصد)	فاکتور3 توان (وات)	فاکتور2 کنسانتره پروتئین شیر (گرم)	فاکتور1 مالتودکسترین (گرم)	تیمار
475/14	600	5	0	1
5/13	800	0	10	2
74/12	600	5	5	3
5/16	600	5	10	4
505/14	600	0	5	5
25/17	400	0	0	6
5/16	800	10	0	7
975/17	600	5	5	8
9/16	600	10	5	9
56/16	600	5	5	10
555/16	600	5	5	11
975/12	800	5	5	12
625/17	400	5	5	13
27	400	10	10	14
16	600	5	5	15

 

 

 

شکل 5- نمودار مکعبی اثرات متقابل متغیرهای فرآیند را بر بازده

 

جدول 11- تجزیه‌وتحلیل واریانس برای تعیین برازش مدل، ضریب رگرسیون، ضریب تعیین و مقدار آزمون مدل‌های 

چندجمله‌ای مرتبه دوم پیش‌بینی‌شده برای پاسخ‌ها

ضریب	عامل
بازده
47/16	رهگیری
	اثر خطی
46/1	X1 (مالتودکسترین)
*52/2	X2 (کنسانتره پروتئین شیر)
**15/3-	X3  (توان)
	اثر متقابل
-	X1 X2
-	X1X3
-	X2X3
	اثر درجه دوم
-	X12
-	X22
-	X32
6986/0	ضریب همبستگی
50/8	تأثیر پارامتر
23/1	عدم برازش
**0033/0	برازش مدل

**معناداری مدل را در سطح 01/0 درصد نشان می‌دهد.

 

 

 

 

 

تصویربرداری ریزساختار (میکروسکوپ الکترونی روبشی)

در تصاویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی پودرهای بهینه و شاهد، زبری سطحی و عدم یکنواختی برای همه نمونه­ها وجود داشت (شکل 5). نمونه­های­ بهینه یک ساختار متخلخل و نامنظم نشان دادند. نمونه­ها دارای حفره­هایی در ساختار خود هستند که احتمالاً از فضاهای باقی‌مانده توسط
حباب­های هوای موجود در فوم­های پاپریکا به‌دست‌آمده است که به تخلخل پودرهای پاپریکا کمک می­کند. ساختار متخلخل فوم‌ها ارتباط مستقیمی با انتقال بیشتر حرارت و جرم دارد. تخلخل کمتر نمونه بهینه به دلیل وسعت کولاپس و ادغام حباب‌های مجاور است که باعث تخلخل کمتر و یکنواختی توزیع اندازه منافذ پودر می‌شود. همچنین تصاویر نشان داد که نمونه شاهد یکنواخت‌تر و دارای تخلخل کمتری می‌باشد. شرایط خشک کردن به‌شدت بر ساختار فوم­مت تأثیر می­گذارد به‌طوری­که ساختار متخلخل در بین نمونه­های خشک شده متفاوت است.

 

A پودر شاهد	B
C پودر بهینه-1	D

 

شکل6- مورفولوژی پودر پاپریکا خشک شده با کف تولید شده در خشک‌کن همرفتی هوای گرم (A و B)خشک کردن کف مایکروویو (C و D)، هر میکروگراف پودرها را تحت میکروسکوپ الکترونی روبشی با بزرگنمایی 100 و 30 میکرومتر نشان
می‌دهد.

 

 

معرفی بهینه

تابع مطلوبیت به­طور گسترده در تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی برای تعیین ترکیبی از متغیرها برای بهینه­سازی پاسخ­های متعدد و ارائه مطلوب­ترین پاسخ­ها استفاده می­شود. برای به‌دست‌آمده حداکثر مطلوبیت، هدف موردنظر برای غلظت­های متغیر در محدوده تعیین شد. بر اساس کمترین رطوبت، پایداری، و بیشترین روشنایی رنگ نمونه بهینه با میزان مطلوبیت 1 یا 100% برای خشک‌کردن فوم پاپریکا معرفی شد. با تفاسیر بیان‌شده تیمار (14) ، به‌عنوان نمونه بهینه انتخاب شد. آزمون‌های انطباق با همان شرایط تجربی برای بررسی صحت همبستگی‌های مدل ریاضی انجام شد. شرایط بهینه فوق به ­صورت تجربی برای تأیید کفایت مدل­ها تأیید شد. نقطه بهینه پودر با 10 درصد مالتودکسترین، 10 درصد کنسانتره پروتئین شیر و توان مایکروویو 400 وات جهت رسیدن به ویژگی‌های کیفی موردنظر پیشنهاد گردید(شکل 7).

 

 

 

شکل 7- پارامترهای بهینه برای متغیرها و مقادیر پیش‌بینی پاسخ‌ها

 

 

بحث

 

در بحث تخلخل فوم، جزء حجمی هوا با دانسیته فوم رابطه عکس دارد، مقدار بالای هوای ورودی به فوم حین همزدن، باعث دانسیته کمتر شده و دانسیته کم، یعنی جزء حجمی هوای بالاتر در فوم و انبساط بیشتر فوم(14). با توجه به نتایج به‌دست‌آمده می‌توان بیان کرد که با افزایش عامل کف‌زا به دلیل اینکه در حین تولید فوم هوای بیشتری در بین مولکول‌های پروتئین به دام میافتد ساختار فوم منسجم‌تر می‌شود که منجر به افزایش تخلخل ظاهری فوم می‌شود. این تحقیق با مطالعه عزیزپور و همکاران مطابقت دارد. آن‌ها به این نتیجه رسیدند که مقادیر بیشتر عامل کف کننده به حفظ ساختار کف در طول فرآیند با افزایش پایداری کف کمک می‌کند. درنتیجه، تخلخل توده افزایش می‌یابد(1و3). در خصوص پایداری فوم، کف‌پذیری عمدتاً تحت تأثیر اندازه مولکولی و ساختار پروتئین قرار می‌گیرد به‌طوری‌که پروتئین‌های کوچک و انعطاف‌پذیر به­دلیل کاهش زودهنگام و سریع کشش سطحی، ظرفیت کف‌زایی بالایی دارند(20)، به دست آوردن ساختار پایدار فوم هدف اصلی خشک کردن فوم مت است: اطمینان از پایداری فیزیکی به‌منظور دستیابی به سرعت خشک شدن بالاتر و تولید آسان‌تر مواد خشک شده الزامی است. اگر فوم بی­ثبات شود یا مایع بیش‌ازحد آزاد شود، زمان خشک شدن افزایش می‌یابد و کیفیت محصول کاهش می­یابد. پایداری فوم تحت تأثیر دانسیته، ضخامت و نفوذپذیری رابط ماده کف کننده سیال است. عوامل مهم دیگر، توزیع اندازه حباب­های هوا و کشش سطحی است. با این حال، ماهیت و غلظت عامل مورد استفاده، صفات اصلی مؤثر بر این ویژگی است(14). کنسانتره پروتئین شیر در فاز آبی حرکت می­کند و به‌طور خود به خود توسط سطح مشترک گاز- مایع جذب می­شود، جایی که فیلم ویسکوالاستیک متعاقباً تشکیل می­شود. نتیجه جذب پروتئین، کاهش کشش سطحی است که ظرفیت کف کردن و توانایی محصور کردن و حفظ هوای به دام افتاده را بهبود می­بخشد(25). همچنین افزایش غلظت پروتئین باعث افزایش لایه ضخامت سطحی می­شود که به پوشاندن و تثبیت حباب­ها کمک می­کند. تشکیل حباب‌های متخلخل می­تواند سطح در معرض هوا را افزایش دهد و درنتیجه سرعت خشک شدن را افزایش دهد(16). رنگ یکی از مهم‌ترین پارامترهای کیفی در مواد است. تأثیر زیادی در میزان مطلوبیت و قیمت نهایی آن‌ دارد. عوامل زیادی بر رنگ محصولات نهایی تأثیر می‌گذارند، مانند تنوع میوه، رسیده بودن آن، و تأثیر روش‌های خشک کردن(24). راجکومار و همکاران (2007) مقادیر رنگی پالپ انبه فوم­مت تیمار شده با آلبومین و متیل­سلولز را به ترتیب 4/59، 2/14 و 3/55 گزارش کردند و کاهش کمی در رنگ پالپ به دلیل ادغام آلبومن و متیل سلولز وجود داشت و مقدار b* در مقایسه با پالپ بدون فوم کاهش یافت(21). میزان رطوبت پودر رابطه مستقیمی با پایداری آن دارد. محتوای رطوبت یک غذا به شدت با پایداری آن مرتبط است، با این حال کاهش فعالیت آبی از رشد میکروارگانیسم­ها جلوگیری می­کند، سرعت واکنش‌های آنزیمی را کاهش می‌دهد و قهوه‌ای شدن غیرآنزیمی را به تأخیر می­اندازد(14). رطوبت 
تعیین­کنندة جریان­پذیري، چسبناکی و پایداري پودر به دلیل تأثیر آن بر روي رفتار انتقال شیشه­اي و کریستالیزاسیون می­باشد (4). محتوای رطوبت
نشان­دهنده ترکیب آب در یک سیستم غذایی است، درحالی‌که فعالیت آبی، فعالیت آب آزاد که مسئول هر گونه واکنش بیوشیمیایی است و شاخصی برای تعیین ماندگاری پودر تولید شده است را در یک سیستم غذایی اندازه­گیری می­کند و عمدتاً به در دسترس بودن آب برای استفاده در واکنش‌های شیمیایی و رشد میکروبی مربوط می‌شود. علاوه بر این، آب به‌عنوان یک نرم‌کننده عمل می­کند و با افزایش رطوبت، دمای انتقال شیشه­ای و نقطه چسبندگی پودر را کاهش می‌دهد(24). بنابراین، رطوبت کمتر پودر می‌تواند نشان‌دهنده دسترسی کمتر آب برای مشارکت در واکنش‌های شیمیایی و رشد میکروبی باشد، بنابراین محصول نهایی می‌تواند چسبندگی کمتری داشته باشد که نشان‌دهنده ظرفیت آبرسانی خوب است و به‌نوبه خود سطح موجود را گسترش می‌دهد (12). استفاده از فوم­مت قبل از خشک­کردن می­تواند به تولید پودرهایی با رطوبت کم کمک کند. در طول دوره‌های نگهداری طولانی، میزان رطوبت محصول تا حدی افزایش می‌یابد (12). نگ و همکاران (2018)،  نشان دادند نمونه کنترل بالاترین میزان رطوبت را دارد و خشک شدن آن در مقایسه با سایر نمونه­ها 2 ساعت بیشتر طول کشید(16). بنابراین، چغندر خام در مقایسه با چغندر اضافه­شده با عوامل کف­کننده و مالتودکسترین، به زمان بیشتری برای خشک شدن نیاز داشت. این روند مشابه با آزمایش‌های انجام شده توسط راجکومار و همکاران بود که در آن کاهش رطوبت در فوم انبه نسبت به تفاله انبه بدون فوم بیشتر بود (21). در مطالعه دهقانیا و همکاران (2018)، رطوبت پودر با افزایش غلظت اووالبومین ابتدا کاهش و سپس افزایش یافت(12). در خصوص بازده، در صنایع تبدیل موادغذایی و تولید پودر از محلول‌های متفاوت، مهم‌ترین شاخص کاربردي و صنعتی، راندمان تولید پودر از محلول می‌باشد.با توجه به نتایج می‌توان نتیجه گرفت که هر چه درصد مواد جامد(عوامل فومساز) بیشتر و دمای بالاتر باشد بازده نیز افزایش می‌یابد. در مطالعات دیگر افزایش دماي هواي ورودي براي کنسانتره سه نوع میوه متفاوت منجر به افزایش راندمان تولید پودر شده است(15)، این موضوع در مطالعات سایر محققین نیز، نشان داده شده است(13). ریزساختار ذرات عامل مهمی است که پایداري و جریان­پذیري پودر را تحت تأثیر قرار 
می‌دهد. شکل، اندازه و توزیع اندازه ذرات نقش مهمی در فراوري، جابه­جایی و ماندگاري پودرهاي غذایی ایفا می­کنند و به شدت تحت تأثیر فرایند خشک کردن، شرایط و نوع پودر قرار می­گیرند. سطح ذره بسته به فرایندهاي ساخت پودر می­تواند چروکیده، چین­خورده، ترك­خورده و دندانه­دار باشد (4). از طریق ارزیابی ریزساختار غذا، می­توان جزئیات هر جزء (آب، نشاسته، کربوهیدرات­ها، لیپیدها، قندها، پروتئین­ها، لیپیدها و نمک­ها) را در سطح میکروسکوپی و اتصالات آن‌ها در داخل سلول در سطح مولکولی ارزیابی کرد. وقتی یک غذا تحت تیمار یا فرآیندهای مختلف قرار می­گیرد، ریزساختار آن می­تواند برای توسعه محصولات جدید حفظ یا از بین برود (14). بررسی ریزساختار می­تواند به درک تغییرات محصول در طول فرآوری کمک کند و همچنین ممکن است درک مکانیسم­ها و تغییرات در عوامل کیفیت را بهبود بخشد. پایداری مکانیکی و حرارتی فوم برای خشک­کردن فوم­مت ضروری است. فوم­های پایدار ساختار متخلخل خود را حفظ می­کنند که به بهبود خواص بازسازی محصول خشک شده فوم­مت کمک می­کند، در حالی که فوم­های ناپایدار به سختی خشک می­شوند و رنگ، بافت، طعم و ارزش غذایی ضعیفی دارند (24).

 

نتیجه‌گیری

 

در این مطالعه، پالپ پاپریکا تحت تأثیر‎ مالتودکسترین وکنسانتره پروتئین شیر به روش کف ‌پوشی با استفاده از مایکروویو خشک شد. برخی ویژگی‌های فیزیکی و مورفولوژی پودر پاپریکا به‌طور چشمگیری تحت تأثیر متغیرهای مورد بررسی قرار گرفتند. به‌طوریکه با افزایش کنسانتره پروتئین شیر شاخص های رنگ فوم(b*, a*) و تخلخل فوم به میزان قابل توجهی افزایش یافتند. در فرایند خشک کردن با بالا رفتن قدرت مایکروویو پارامترهای بازده، محتوای فنل، ظرفیت آنتی اکسیدانی و محتوای رطوبت روند افزایشی داشتند. از تفاسیر می توان نتیجه گرفت که کنسانتره پروتئین شیر با ماهیت پروتئینی که دارد در هم زدن و تشکیل ساختار فوم بسیار موثر بوده و با ایجاد کشش سطحی مانع از خروخ هوا از فوم شده و پایداری و تخلخل فوم افزایش پیدا کرد و این ویژگی باعث شد که پودر سبک‌تر با حجم بیشتر تولید شود. استفاده از مایکروویو کاهش سرعت خشک کردن را بدنبال دارد که در محصول تولیدی ساختاری یکنواخت و پوسته پوسته با سطوح نرمتر ایجاد می‌کند. اثرات این پدیده را می توان در افزایش حلالیت پودر و تخلخل آن مشاهده کرد. با توجه به بررسی های صورت گرفته و بهینه سازی پارامترها، بهترین عملکرد در 10 % مالتودکسترین و 10% کنسانتره پروتئین شیر و توان 400 وات مایکروویو حاصل شد.

 

تعارض منافع

 

نویسندگان هیچ گونه تعارض منافعی ندارند.

 

References

 

1. Abbasi E, Azizpour M. Evaluation of physicochemical properties of foam mat dried sour cherry powder. LWT-Food Science and Technology. 2016;68:105-10. 

2. Alami M, Shirmohammadi, M, Maghsoudloo Y, Khomeyri M. Influence of Spray Drying Process Conditions on the Physical, Functional Properties and Production Yield of Acid Whey Powders Journal of Innovation in Food Science and Technology. 2022;14(2), 93-108. [In persian]        

3. Azizpour M, Mohebbi M, Khodaparast MH. Effects of foam-mat drying temperature on physico-chemical and microstructural properties of shrimp powder. Innovative food science & emerging technologies. 2016;34:122-6.

4. Bahriye G, Dadashi S, Dehghannya J, Ghaffari H. Study of the foam thickness effect on the effective moisture diffusion coefficient and drying kinetics of red beetroot by foam-mat method and evaluation the qualitative and functional characteristics of product. Journal of food science and technology (Iran). 2020;16(96):53-64. [In persian]

5. Benković M, Pižeta M, Tušek AJ, Jurina T, Kljusurić JG, Valinger D. Optimization of the foam mat drying process for production of cocoa powder enriched with peppermint extract. Lwt. 2019;115:108440.

6. Brar AS, Kaur P, Kaur G, Subramanian J, Kumar D, Singh A. Optimization of process parameters for foam-mat drying of peaches. International journal of fruit science. 2020;20(3):S1495-518.

7. Buckenhuskes HJ. Actual requirements on paprika powder for the food industry. In9th Meeting on Genetics and Breeding of Capsicum and Eggplant, Antalya, Turkey 2001 Apr 9.pp 197–201.

8. Chaux-Gutiérrez AM, Pérez-Monterroza EJ, Telis VR, Mauro MA. The physical and morphological characteristics of mango powder (Mangifera indica L. cv Tommy Atkins) produced by foam mat drying. Food biophysics. 2017 Mar;12:69-77.

9. Darniadi S, Ifie I, Luna P, Ho P, Murray BS. Foam-mat freeze-drying of blueberry juice by using trehalose-β-lactoglobulin and trehalose-bovine serum albumin as matrices. Food and Bioprocess Technology. 2020;13:988-97. 

10. Kadam DM, Rai DR, Patil RT, Wilson RA, Kaur S, Kumar R. Quality of fresh and stored foam mat dried Mandarin powder. International journal of food science & technology. 2011;46(4):793-9.

11. Dehghannya J, Pourahmad M, Ghanbarzadeh B, Ghaffari H. Heat and mass transfer enhancement during foam-mat drying process of lime juice: Impact of convective hot air temperature. International Journal of Thermal Sciences. 2019; 135:30-43. 

12 Dehghannya J, Pourahmad M, Ghanbarzadeh B, Ghaffari H. Heat and mass transfer modeling during foam-mat drying of lime juice as affected by different ovalbumin concentrations. Journal of Food Engineering. 2018;238:164-77.

13. Elshiemy S, Soliman I, Abdelaleem M, Elbassiony K. Antioxidant and antibacterial activity of gamma irradiated red Beet (Beta vulgaris L.) Leaves and Roots. Journal of Nuclear Technology in applied science. 2019;7:33-50. 

14. Franco TS, Perussello CA, Ellendersen LN, Masson ML. Effects of foam mat drying on physicochemical and microstructural properties of yacon juice powder. LWT-Food Science and Technology. 2016;66:503-13.

15. Matsufuji H, Nakamura H, Chino M, Takeda M. Antioxidant activity of capsanthin and the fatty acid esters in paprika (Capsicum annuum). Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1998;46(9):3468-72.

16. Ng ML, Sulaiman R. Development of beetroot (Beta vulgaris) powder using foam mat drying. Lwt. 2018;88:80-6.

17. Özcan MM, Al Juhaimi F, Ahmed IA, Uslu N, Babiker EE, Ghafoor K. Effect of microwave and oven drying processes on antioxidant activity, total phenol and phenolic compounds of kiwi and pepino fruits. Journal of food science and technology. 2020;57:233-42.

18. Ozcelik M, Ambros S, Heigl A, Dachmann E, Kulozik U. Impact of hydrocolloid addition and microwave processing condition on drying behavior of foamed raspberry puree. Journal of Food Engineering. 2019;240:83-91.

19. Peighambardoust SH, Sarabandi KH. Effect of spray drying conditions on physicochemical, functional properties and production yield of malt extract powder. Journal of Food Research. 2017;27(2):75-90 [In persian].

20. Qadri OS, Srivastava AK. Microwave‐assisted foam mat drying of guava pulp: Drying kinetics and effect on quality attributes. Journal of food process engineering. 2017 Feb;40(1):e12295.

21. Rajkumar P, Kailappan R, Viswanathan RG, Raghavan GS. Drying characteristics of foamed alphonso mango pulp in a continuous type foam mat dryer. Journal of Food Engineering. 2007;79(4):1452-9. 

22. Sangamithra A, Sivakumar V, Kannan K, John SG. Foam-mat drying of muskmelon. International journal of food engineering. 2015;11(1):127-37.

24. Shaari NA, Sulaiman R, Rahman RA, Bakar J. Production of pineapple fruit (Ananas comosus) powder using foam mat drying: Effect of whipping time and egg albumen concentration. Journal of Food processing and Preservation. 2018 Feb;42(2):e13467.

25. Topuz A, Feng H, Kushad M. The effect of drying method and storage on color characteristics of paprika. LWT-Food Science and Technology. 2009;42(10):1667-73.

 26. Chandrasekar V, Gabriela JS, Kannan K, Sangamithra A. Effect of foaming agent concentration and drying temperature on physiochemical and antimicrobial properties of foam mat dried powder. Asian Journal of Dairy and Food Research. 2015;34(1):39-43.

 

 

 

 

Drying of red bell pepper to produce paprika powder by coating process using maltodextrin and milk protein concentrate

 

Somayeh Sanjari1, Nafiseh Jahanbakhshian2*, Sediqeh Soleimanifard3,

Maryam Khakbaz Heshmati4, Zahra Beig Mohammadi1

1- Department of Food Science and Technology, North Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

2- Department of Food Science and Technology, Shahrekord Branch, Islamic Azad University, Shahrekord, Iran

3- Department of Food Science and Technology, Zabol Branch, Islamic Azad University, Zabol, Iran

4- Department of Food Science and Technology, University of Tabriz, Tabriz, Iran

*Corresponding Author: [e-mail]

Received: 17/11/2024, Accepted: 22/12/2024

 

 

Abstract

In this research, some physicochemical characteristics of paprika powder were investigated by floor drying method. The effect of three independent variables of concentration of milk protein concentrate and maltodextrin as foaming agent in the concentration range (0-10%) and microwave power intensity in the range of (400-800) watts on some physical characteristics of foam and powder including color, stability, porosity, moisture content, yield and morphology were determined. Optimum process was determined using response surface method. With the increase of maltodextrin in the foam, the index L*, b* (P≤0.05) increased. The range of changes was (21.12-21.482) L* and (10.4-819.124) b*. Increasing the milk protein concentration linearly increased the porosity of the foam so that its quadratic effect showed the decrease of this parameter. The range of foam porosity changes was 0.096-0.4694%. By increasing the concentration of milk protein concentrate in the foam, stability and color parameters a*, b* increased. The results of the evaluation of the powder showed that with the increase in the concentration of milk protein concentrate, the yield was significant at the level (P≤0.01) and followed the increase. In the event that the effect of power is to reduce the yield. Scanning electron microscope images show that the optimal sample has finer particles and smooth, softer and scaly surfaces. Examining the results showed that the powder with 10% maltodextrin and 10% milk protein concentrate in 400W microwave power can be introduced as the optimal sample.

Keywords: Paprika powder, Microwave, Milk protein concentrate, Maltodextrin, Foam mat