مدل‌سازی فرآیند برشته کردن مغز بادام زمینی با استفاده از سامانه ترکیبی هوای داغ- مادون قرمز
محورهای موضوعی : میکروبیولوژی مواد غذاییهادی باقری 1 , مهدی کاشانی نژاد 2 , امان محمد ضیائی فر 3 , مهران اعلمی 4
1 - دانشجوی دکتری مهندسی مواد و طراحی صنایع غذایی، دانشکده صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران
2 - استاد گروه مهندسی مواد و طراحی صنایع غذایی، دانشکده صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران
3 - استادیار گروه مهندسی مواد و طراحی صنایع غذایی، دانشکده صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران
4 - دانشیار گروه مهندسی مواد و طراحی صنایع غذایی، دانشکده صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران
کلید واژه: انرژی, بادام زمینی, برشته کردن, مدل سازی,
چکیده مقاله :
مقدمه: برشته کردن یکی از متداول ترین اشکال فرآوری مغز ها بوده و هدف از آن افزایش پذیرش کلی فرآورده است. استفاده از هوای داغ به منظور برشته کردن مغز ها، اغلب با مشکلاتی همچون نرخ پائین تولید، کیفیت پائین محصول و بالا بودن هزینه انرژی همراه است، بنابراین ضرروی است که از روش های مناسب جدید برای برشته کردن بادام زمینی استفاده گردد. از روش های جدید برشته کردن مغز ها می توان به استفاده از سامانه ترکیبی هوای داغ- مادون قرمز اشاره کرد. مواد و روش‌ها: در این مطالعه مغز های بادام زمینی با استفاده از سامانه ترکیبی هوای داغ- مادون قرمز تحت تیمار های دمای (100 و 120 درجه سانتی گراد) و توان (130، 165 و 200 وات) قرار گرفتند و میزان رطوبت نهایی و انرژی مصرفی سامانه ترکیبی تحت شرایط مختلف اندازه گیری شد. سینتیک برشته شدن مغز بادام زمینی مورد بررسی قرار گرفت و برای مدل سازی برشته شدن مغز بادام زمینی از 5 مدل لایه نازک استفاده شد. به منظور تعیین ضرایب این مدل ها، از آنالیز رگرسیون غیر خطی استفاده شد. یافته‌ها: نتایج مدل سازی نشان دهنده برتری مدل دوجمله ای و مدل لگاریتمی نسبت به سایر مدل ها برای برازش داده های آزمایشگاهی بود. این دو مدل، RMSE بسیار پایین، ضریب تعین (R2) و ضریب تعیین متعادل شده (adj R2)، بالایی داشتند. مقدار ضریب نفوذ موثر در محدوده 7-10×054/6- 7-10×915/1 متر مربع بر ثانیه قرار داشت و با افزایش دما و توان افزایش یافت. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش دما و توان، مقدار رطوبت نهایی مغز بادام زمینی کاهش یافت و مقدار مصرف انرژی با افزایش دمای هوای داغ افزایش یافت، این درحالی است که با افزایش توان لامپ، مقدار انرژی مصرفی سامانه کاهش یافت. نتیجه‌گیری: نتایج حاصل از تحقیق نشان دهنده این است که استفاده از سامانه ترکیبی هوای داغ- مادون قرمز یک روش مقرون به صرفه از نظر مصرف انرژی به شمار می آید و با افزایش توان از میزان مصرف انرژی سامانه کاسته شد، بنابراین با به کارگیری توان های بالا می توان باعث کاهش مصرف انرژی در سامانه های ترکیبی شد.
Introduction: Roasting is one of the common methods of nuts processing and its purpose is to increase the total acceptability of products. The conventional roasting using hot air oven has drawbacks of low production rate, poor product quality, and high energy cost. Therefore, there is a need to develop new processing methods that can produce roasted products. The combined infrared-hot air system was explored as a new roasting method for peanut kernels. Materials and Methods: In this study the combination of infrared (IR) and hot-air was explored for roasting of peanut kernels and the effects of processing conditions including hot air temperature (100 and 120 °C) and infrared power (130 W, 165 W and 200 W) on different characteristics of kernels (moisture content and energy consumption) were investigated. Roasting kinetics of peanut kernels were explained and compared using five mathematical models. In order to determine the coefficients of these models, non-linear regression analysis was applied. Results: According to the statistical analysis, two-term and logarithmic models showed the best fitted results. These models have acceptable R2 and adj R2 and low RMSE under all roasting conditions. Effective diffusivity coefficient of peanut kernels varied between 1. 915× 10-7 - 6.054× 10-7 m2/s. The value of Deff increased by increasing temperature and IR power. The results also showed that by increasing temperature and IR power, the moisture content (%, db.) of samples decreased and energy consumption increased. Conclusion: This study demonstrated that combination of infrared and hot-air roasting can produce high-quality roasted peanuts with lower energy cost; therefore it could be considered as a new technology for the peanut roasting industry.
Ajibola, O. O. (1989). Thin layer drying of melon seed. Journal of Food Engineering, 9(4), 305–320.
Akpinar, E. K. & Bicer, Y. (2008). Mathematical modelling of thin layer drying process of long green pepper in solar dryer and under open sun. Energy Conversion and Management, 49(6), 1367–1375.
Bhattacharya, S. & Prakash, M. (1997). Kinetics of roasting of split chickpea (Cicer arietinum). International Journal of Food Science and Technology, 32, 81-84.
Burns, S. P. (2010). Strategies for enhancing leaf spot (Cercospora arachisicola and Cercosporidium personatum) tolerance in peanut (Arachis hypogaea L.0. University of Florida.
Crank, J. (1985). The mathematics of diffusion (2nd ed.). New York: Oxford University Press.
Dadali, G. & Ozbek, B. (2008). Microwave heat treatment of leek: Drying kinetic and effective moisture diffusivity. International Journal of Food Science Technology, 43, 1443–1451.
Doymaz, I. (2011). Drying of eggplant slices in thin layers at different air temperatures. Journal Food Processing and Preservation, 35(2), 280-289.
Doymaz, I. (2012). Drying of Pomegranate Seeds Using Infrared Radiation. Food Science and Biotechnology, 21, 1269-1275.
Doymaz, I. T. & Pehlivan, D. (2002). Mathematical modeling of solar drying of apricots in thin layers. Journal of Food Engineering, 55(3), 209–216.
Falade, K. O. & Abbo, E. S. (2007). Air-drying and rehydration characteristics of date palm (Phoenix dactylifera L.) fruits. Journal of Food Engineering, 79(2), 724-730.
Hosseini Ghaboos, S. H., Seyedain Ardabili, S. M., Kashaninejad, M., Asadi, G. & Alami, M. (2015). Mass Transfer Kinetics of Combined Infrared-Hot Air Drying of Pumpkin. Food Science and Nutrition Journal, 3, 14-23.
Izli, N., Yıldız, G., Unal, H., Isik, E. & Uylaser, V. (2014). Effect of different drying methods on drying characteristics, colour, total phenolic content and antioxidant capacity of Goldenberry (Physalis peruviana L.). International Journal of Food Science and Technology, 49, 9–17.
Jayas, D. S., Cenkowski, S., Pabis, S. & Muir, W. E. (1991). Review of thin layer drying and wetting equations. Drying Technology, 9(3), 551–588.
Jun, S., Krishnamurthy, K., Irudayaraj, and J. & Demirci, A. (2011). Fundamentals and theory of infrared radiation. In: Pan, Z. Atungulu, G. G. (Eds.). Infrared heating for food and agricultural processing. New York. CRC press. 1019.
Kahyaoglu, T. & Kaya, S. (2006). Modeling of moisture, color and texture
changes in sesame seeds during the conventional roasting. Journal of Food Engineering, 75, 167-177.
Karathanos, V. T. & Belessiotis, V. G. (1999). Application of a thin layer equation to drying data of fresh and semi-dried fruits. Journal of Agricultural Engineering Research, 74, 355–361
Kashaninejad, M., Mortazavi, A., Safekordi, A. & Tabil, L. G. (2007). Thin-layer drying characteristics and modeling of pistachio nuts. Journal of Food Engineering, 78, 98–108.
Kumar, C. M., Rao, A. G. & Singh, S. A. (2009). Effect of infrared heating on the formation of sesamol and quality of defatted flours from Sesamum indicum L. Journal of Food Science, 74, 105–111.
Madamba, P. S., Driscoll, R. H. & Buckle, K. A. (1996). Thin-layer drying characteristics of garlic slices. Journal of Food Engineering, 29, 75-97.
Mayer, K. P. (1985). Infrared roasting of nuts, particularly hazelnuts. Confectionary Production, 51, 313-314.
Midilli, A., Kucuk, H. & Yapar, Z. A. (2002). New model for single-layer drying. Drying Technology, 20, 1503-1513.
Motevali, A., Minaei, S., Khoshtaghaza, M. H. & Amirnejat, H. (2011). Comparison of energy consumption and specific energy requirements of different methods for drying mushroom slices. Energy 36, 6433-6441.
Nachaisin, M., Jamradloedluk, J. & Niamnuy, C. (2016). Application of combined far-infrared radiation and air convection for drying of instant germinated brown rice. Journal Food Process engineering, 39 (3), 306–18.
Ozdemir, M. & Devres, O. Y. (1999). The thin layer drying characteristics of hazelnuts during roasting. Journal of Food Engineering, 42, 225–233.
Ozdemir, M. & Devres, O. Y. (2000). Analysis of color development during roasting of hazelnuts using response surface methodology. Journal of Food Engineering, 45, 17–24.
Palipane, K. B. & Driscoll, R. H. (1994). Thin-layer drying behavior of Macadamia in-shell nuts and kernels. Journal of Food Engineering, 23, 129-144.
Parry, J. L. (1985). Mathematical modeling and computer simulation of heat and mass transfer in agricultural grain drying. Journal of Agricultural Engineering Research, 32, 1-29.
Parti, M. (1993). Selection of mathematical models for drying grain in thin layers. Journal of Agricultural Engineering Research, 54, 339- 352.
Perren, R. & Escher, F. (1996). Rosttechnologie von Haselnussen, Teil III: Optimierung des rostverfahrens flour nusse. Zucker und Susswaren Wirthschaft, 49, 142-145.
Pittia, P., Rosa, M. D. & Lerici, C. R. (2001). Textural changes of coffee beans as affected by roasting conditions. Lebensmittel- Wissenshaft und Technologie, 34, 168–171.
Rizvi, S. S. H. (2005). Thermodynamic properties of foods in dehydration. Third Edition. Taylor and Francis Publisher.
Saklar, S., Katnas, S. & Ungan, S. (2001). Determination of optimum hazelnut roasting conditions. International Journal of Food Science and Technology, 36, 271–281.
Simal, S., Mulet, A., Tarrazo, J. & Rosello, C. (1996). Drying models for green peas. Food Chemistry, 55, 121–128.
Thuwapanichayanan, R., Prachayawarakorn, S. & Soponronnarit, S. (2008). Drying characteristics and quality of banana foam mat. Journal of Food Engineering, 86, 573-583.
Vollmannn, J. & Rajcan, I. (2010). Oil Crops. Springer. London
Wang, Z., Sun, J., Liao, X., Chen, F. & Zhao, G. (2007). Mathematical modeling on hot air drying of thin layer apple pomace. Food Research international, 40, 36-46.
Yaldiz, O., Ertekin, C. & Uzun, H. I. (2001). Mathematical modeling of thin layer solar drying of sultana grapes. Energy, 26, 457–465.