مطالعه تجربي فرآيند خشك كردن مواد غذايي به همراه ارتعاشات آلتراسونيك

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

چكيده در اين تحقيق، فرايند خشك‌كردن موز با استفاده از سه مكانيسم اصلي شامل گرمايش همرفتي، تابش مادون‌قرمز و ارتعاشات آلتراسونيك بررسي شده است. هر يك از اين مكانيسم‌ها نقش مشخصي در انتقال حرارت و رطوبت ايفا مي‌نمايند. بااين‌حال، اعمال ارتعاشات آلتراسونيك مي‌تواند با افزايش نفوذپذيري ديواره‌هاي سلولي، كاهش مقاومت در برابر خروج رطوبت و در نتيجه كاهش زمان خشك‌سازي، منجر به حفظ بهتر كيفيت محصول نهايي گردد. هدف اصلي اين پژوهش، بررسي تأثير هم‌زمان امواج آلتراسونيك، گرمايش با هواي داغ همرفتي در دماي 60 درجه سانتي‌گراد و تابش مادون‌قرمز بر فرايند خشك‌كردن موز و ارزيابي پارامترهاي كيفي محصول خشك‌شده است. جهت انجام آزمايش‌ها، از دو نوع منبع حرارتي شامل هواي گرم همرفتي و تابش مادون‌قرمز استفاده شد. همچنين، امواج آلتراسونيك با فركانس 20 كيلوهرتز در چهار سطح توان شامل صفر (بدون اعمال فراصوت)، 150، 300 و 450 وات به‌عنوان عامل متغير در نظر گرفته شد. فرايند خشك‌سازي در دماي ثابت 60 درجه سانتي‌گراد انجام شد كه بر اساس بررسي‌هاي اوليه، دماي بهينه براي خشك‌كردن موز محسوب مي‌شود. در بخش مادون‌قرمز، از لامپ 100 وات براي توليد تابش حرارتي استفاده گرديد. در فرايند خشك‌كردن با هواي گرم همرفتي، گرما از طريق جريان هوا و عمدتاً در سطح ماده منتقل مي‌شود، درحالي‌كه در روش مادون‌قرمز، انرژي به‌صورت موضعي و بانفوذ بيشتر، مستقيماً به مولكول‌هاي آب درون ماده اعمال شده و فرايند تبخير را تسريع مي‌نمايد. يافته‌ها نشان داد كه افزايش توان آلتراسونيك تأثير معناداري در كاهش زمان خشك‌سازي، بهبود رنگ و حفظ بافت ميوه داشت. به‌عنوان نمونه، براي رسيدن به 35 درصد وزن اوليه، مدت‌زمان لازم در شرايط بدون آلتراسونيك و با توان 150 وات به ترتيب 249 و 232 دقيقه مي‌باشد. درحالي‌كه در سطوح توان 300 و 450 وات، اين زمان به ترتيب به 118 و 109 دقيقه كاهش يافت. همچنين، بررسي هيستوگرام‌هاي RGB بيانگر آن مي‌باشد كه تيمارهاي همراه با امواج آلتراسونيك و تابش مادون‌قرمز منجر به حفظ بهتر كيفيت رنگ و بافت موز خشك‌شده در مقايسه با ساير تيمارها گرديدند. نتايج حاصل از اين پژوهش نشان داد كه استفاده تركيبي از فناوري‌هاي امواج فراصوت و تابش مادون‌قرمز، عملكرد بهتري در مقايسه با خشك‌كردن صرف با هواي گرم همرفتي دارد. اعمال امواج آلتراسونيك منجر به بهبود راندمان انتقال جرم، كاهش زمان فرايند و حفظ ويژگي‌هاي كيفي محصول نهايي شد. همچنين، هنگامي‌كه منبع گرمايي تابش مادون‌قرمز مي‌باشد. استفاده از امواج آلتراسونيك بيشترين اثربخشي را در بهبود پارامترهاي كيفي نشان داد؛ بنابراين، بهره‌گيري از روش‌هاي همانند خشك‌كردن آلتراسونيك مي‌تواند به‌عنوان رويكردي مؤثر در بهينه‌سازي فرايند خشك‌سازي ميوه‌ها، به‌ويژه در مقياس‌هاي صنعتي، پيشنهاد شود.

235692

طراحي كاربردي

فني مهندسي گلپايگان

دانشگاه صنعتي اصفهان