عنوان

شبیه‌سازی کامپیوتری فرآیند خشک‌کردن چغندرقرمز به روش فوم‌مت و ارزیابی ویژگی‌های کیفی و عملکردی محصول تولیدی,‮‭Computer simulation of red beetroot foam mat drying process and investigation the qualitative and functional characteristics of product‬

Number

‭۲۰۱۵۲پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

شبیه‌سازی کامپیوتری فرآیند خشک‌کردن چغندرقرمز به روش فوم‌مت و ارزیابی ویژگی‌های کیفی و عملکردی محصول تولیدی

Parallel Title Proper

‮‭Computer simulation of red beetroot foam mat drying process and investigation the qualitative and functional characteristics of product‬

First Statement of Responsibility

/گلناز بحریه

Name of Publisher, Distributor, etc.

: کشاورزی

Date of Publication, Distribution, etc.

، ‮‭۱۳۹۷‬

Name of Manufacturer

، میرزائی

Specific Material Designation and Extent of Item

‮‭۱۵۸‬ص‬

Text of Note

چاپی - الکترونیکی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

علوم و مهندسی صنایع غذایی-گرایش صنایع غذایی

Date of degree

‮‭۱۳۹۷/۰۹/۱۷‬

Body granting the degree

تبریز

Text of Note

چغندرقرمز دارای مقادیر زیادی رنگدانة بتالائین و ترکیبات فیتوشیمیایی است که به عنوان آنتی‌اکسیدان و رنگ‌دهندة خوراکی طبیعی در صنعت غذا استفاده می‌شود .خشک‌کردن به روش فوم‌مت یک روش نسبتا ساده است که حذف رطوبت از آبمیوه‌ها و پورة سبزیجات را تسهیل می‌کند .مزایای اصلی این روش، خشک‌کردن سریع در دماهای پایین‌تر و زمان خشک‌شدن کوتاه‌تر می‌باشد که این امر به حفظ مواد مغذی در سبزیجات کمک می‌کند .هدف از این پژوهش، شبیه‌سازی پدیده‌های انتقال جرم و حرارت طی خشک‌کردن فوم‌مت پالپ چغندرقرمز توسط کنوکسیون اجباری هوای داغ به منظور بررسی توزیع یکنواخت حرارت و رطوبت طی فرایند خشک‌کردن بود .در بخش اول، تأثیر غلظت اوآلبومین به عنوان عامل ایجادکنندة کف‮‭(۲‬ ، ‮‭۳‬ و ( ‮‭۴‬ در دمای ‮‭۷۰‬ درجة سانتی‌گراد با ضخامت فوم ‮‭۵‬ میلی‌متر روی خشک‌کردن فوم‌مت پالپ چغندرقرمز مورد بررسی قرار گرفت .افزایش غلظت اوآلبومین سبب کاهش دانسیتة فوم و افزایش میزان انبساط، تخلخل و پایداری فوم‌گردید .علاوه بر این، افزایش غلظت اوآلبومین از ‮‭۲‬ به ‮‭۴‬ ، سبب کاهش دانسیتة توده‌ای، دانسیتة ضربه‌ای و شاخص حلالیت در آب به ترتیب به میزان‮‭۵۲/۶‬ ، ‮‭۲۲/۵‬ و ‮‭۰۸/۱‬ شد .از طرف دیگر، با افزایش غلظت اوآلبومین، میزان قرمزی کاهش یافت .تصاویر ‮‭FESEM‬ نشان داد که با افزایش غلظت اوآلبومین، زبری سطحی ذرات پودر ابتدا کاهش و سپس، افزایش یافت .همچنین، شبیه‌سازی این فرایند برای بررسی اثر غلظت اوآلبومین روی پخش حرارت و رطوبت انجام گردید .اعتبارسنجی مدل ضریب همبستگی ‮‭۸۹/۰‬ را نشان داد که بیانگر تطابق مناسب داده‌های حاصل از آزمایش با داده‌های حاصل از شبیه‌سازی بود .در بخش دوم، تأثیر دمای هوای داغ‮‭(۵۰‬ ، ‮‭۶۰‬ و ‮‭۷۰‬ درجة سانتی‌گراد (با ضخامت ‮‭۵‬ میلی‌متر و غلظت ‮‭۳‬ اوآلبومین روی خشک‌کردن فوم‌مت پالپ چغندرقرمز مورد بررسی قرار گرفت .افزایش دمای خشک‌کردن سبب کاهش شاخص کار و نسبت هوسنر به ترتیب به میزان ‮‭۸۵/۱۲‬ و ‮‭۶۷/۱‬ گردید .همچنین، دمای خشک‌کردن تأثیر معنی‌داری رو شاخص حلالیت در آب نداشت .با افزایش دما ضریب انتشار مؤثر رطوبت افزایش یافت که آن نیز سبب افزایش نرخ خشک‌کردن به میزان ‮‭۵۸/۲۷‬ گردید .این اختلاف از لحاظ آماری در سطح ‮‭۵‬ معنی‌دار بود .علاوه بر این، افزایش دما از ‮‭۵۰‬ به ‮‭۷۰‬ درجه سانتی‌گراد، سبب کاهش اختلاف رنگ کلی و شاخص قهوه‌ای شدن به ترتیب به میزان ‮‭۶۹/۰‬ و ‮‭۳۵/۱۶‬ شد .تصاویر ‮‭FESEM‬ نشان داد که با افزایش دما از ‮‭۵۰‬ به ‮‭۷۰‬ درجة سانتی‌گراد، زبری سطحی ذرات پودر کاهش یافت .همچنین، شبیه‌سازی این فرایند برای بررسی اثر دمای هوا روی پخش حرارت و رطوبت انجام شد .اعتبارسنجی مدل ضریب همبستگی ‮‭۹۱۶/۰‬ را نشان داد که بیانگر تطابق مناسب داده‌های حاصل از آزمایش با داده‌های حاصل از شبیه‌سازی بود .در بخش سوم، تأثیر ضخامت فوم‮‭(۵‬ ، ‮‭۶‬ و ‮‭۷‬ میلی‌متر (در دمای ‮‭۵۰‬ درجة سانتی‌گراد با غلظت اوآلبومین ‮‭۲‬ روی پارامترهای خشک‌کردن فوم‌مت پالپ چغندرقرمز مورد بررسی قرار گرفت .افزایش ضخامت فوم از ‮‭۵‬ به ‮‭۷‬ میلی‌متر سبب کاهش نرخ خشک‌کردن به میزان ‮‭۶۳/۲۹‬ گردید .علاوه بر این، با افزایش ضخامت فوم، مقادیر اختلاف رنگ کلی، و شاخص قهوه‌ای شدن به ترتیب به میزان ‮‭۸۰/۱۵‬ و ‮‭۷۹/۵‬ کاهش یافت .تصاویر ‮‭FESEM‬ نشان داد که با افزایش ضخامت فوم، ترک خوردگی و زبری سطحی ذرات پودر افزایش یافت .شبیه‌سازی فرایند نیز برای بررسی اثر ضخامت فوم روی پخش حرارت و رطوبت انجام شد .اعتبارسنجی مدل ضریب همبستگی ‮‭۸۹۲/۰‬ را نشان داد که بیانگر تطابق مناسب داده‌های حاصل از آزمایش با داده‌های حاصل از شبیه‌سازی بود .در بخش چهارم، تأثیر متقابل دمای هوا‮‭(۵۰‬ ، ‮‭۶۰‬ و ‮‭۷۰‬ درجة سانتی‌گراد(، غلظت اوآلبومین‮‭(۲‬ ، ‮‭۳‬ و ( ‮‭۴‬ و ضخامت فوم‮‭(۵‬ ، ‮‭۶‬ و ‮‭۷‬ میلی‌متر (به طور همزمان به منظور بررسی اثر متقابل این فاکتورها روی فرایند خشک‌کردن به روش فوم‌مت پالپ چغندرقرمز مورد ارزیابی قرار گرفت .افزایش غلظت اوآلبومین و ضخامت فوم سبب کاهش شاخص حلالیت در آب و افزایش شاخص جذب آب شد .با افزایش دمای هوا و غلظت اوآلبومین، نرخ خشک‌کردن به ترتیب به میزان ‮‭۳۳/۳۳‬ و ‮‭۷۰/۳‬ افزایش یافت .همچنین، با افزایش ضخامت فوم، نرخ خشک‌کردن به میزان ‮‭۱۲/۲۸‬ کاهش یافت .علاوه بر این، افزایش دمای هوا، غلظت اوآلبومین و ضخامت فوم سبب افزایش ضریب انتشار مؤثر رطوبت گردید .تصاویر ‮‭FESEM‬ نشان داد که با افزایش دما و کاهش ضخامت فوم و غلظت اوآلبومین، ترک‌خوردگی و زبری سطحی ذرات پودر کاهش یافت .شبیه‌سازی فرایند نیز برای بررسی اثر دمای هوا، غلظت اوآلبومین و ضخامت فوم روی پخش حرارت و رطوبت انجام شد .با بررسی کارایی کلی مدل بر اساس نمودار رگرسیون حاصل از داده‌های آزمایشی برای محتوای رطوبت فوم پالپ چغندرقرمز حین خشک‌کردن در مقابل داده‌های حاصل از شبیه‌سازی، ضریب همبستگی ‮‭۸۷۰۶/۰‬ بدست آمد که نشان از تطابق خوب داده‌های حاصل از آزمایش با داده‌های حاصل از مدل بود .همچنین، مقدار میانگین خطای مطلق ‮‭(MAE)‬ برای داده‌های تجربی حاصل از آزمایش و داده‌های بدست آمده از شبیه‌سازی ‮‭۵۹۹۴/۰‬ بدست آمد

Text of Note

Red beetroot has high levels of betalain pigments and other phytochemical compounds which is used as natural food colourant and antioxidant in food industry. Foam-mat drying is a relatitively simple method which facilitates the removal of water from fruit juices and vegetable puree. The main advantages of this method are rapid drying rates at lower temperatures and shorter drying time which helps to maintain nutrients in vegetables. The aim of this study was to simulate the heat and mass transfer phenomena during foam mat drying of red beetroot pulp with hot air forced convection, to examine the uniform heat and moisture distributions within the product during drying process. In the first section, the effect of ovalbumin concentration as a foaming agent (2, 3 and 4 ) at 70 with the foam thickness of 5mm was investigated on foam mat drying of red beetroot pulp. Increasing the ovalbumin concentration reduced the foam density and enhanced the expansion (overrun), porosity and stability of the foam. Also, increasing the concentration of ovalbumin resulted in the reduction of bulk and tapped densities and water solubility index by 6.52, 5.22 and 1.08 respectively. On the other hand, with increasing concentration of ovalbumin, the level of redness decreased. The images of fiel emission scanning electron microscope showed that with increasing ovalbumin concentration, surface roughness of the powder particles were first reduced and then increased. Also, computer simulation was performed to evaluate the effect of ovalbumin concentration on heat and moisture distributions. The model validation showed a correlation coefficient of 0.89. This result indicated a good agreement between the experimental and model data. In the second section, the effect of hot air temperature (50, 60 and 70) with the foam thickness of 5mm and ovalbumin concentration of 3 was investigated on foam mat drying of red beetroot. An increase in drying temperature reduced the carr index and hausner ratio by 12.85 and 1.67 respectively. Also, the drying temperature did not significantly affect the solubility. The effective moisture diffusion coefficient increased with increasing the temperature. This, in turn, increased the drying rate by 27.58 . This difference was statistically significant (=0.05). Also, increasing temperature from 50 to 70 resulted in the reduction of the total color difference and browning index by 0.69 and 16.35 , respectively. The images of fiel emission scanning electron microscope showed that with increasing temperature, cracking and roughness of the powder particles were reduced. Also. Computer simulation was performed to evaluate the effect of hot air temperature on heat and moisture distributions. Model validation showed a correlation coefficient of 0.916 which indicated a good agreement between the experimental and predicted data. In the third section, the effect of foam thickness (5, 6 and 7mm) at 50 with the ovalbumin concentration of 2 was investigated. With increasing the foam thickness from 5 to 7mm, drying rate reduced by 29.63 . Also, with increasing the foam thickness, total color difference and browning index were reduced by 15.80 and 5.79 , respectively. The images of fiel emission scanning electron microscope showed that with increasing the foam thickness, cracking and roughness of the powder particles increased. Computer simulation was done to evaluate the effect of foam thickness on heat and moisture distribution. Model validation showed a correlation coefficient of 0.892, which indicated a good agreement between the experimental and model data. In the fourth section, the effect of hot air temperature (50, 60 and 70), ovalbumine concentration (2, 3 and 4 ) and foam thickness (5, 6 and 7mm) were simultaneously investigated in order to evaluate the interaction of these variables on the drying process of red beetroot pulp. Increasing the concentration of ovalbumin and foam thickness reduced water solubility index and increased water absorption index. With an increase in air temperature and ovalbumin concentration, the drying rate increased by 33.33 and 3.70 , respectively. Also, with an increase in foam thickness, the drying rate decreased by 28.12 . In addition, the increase of air temperature, the ovalbumin concentration and foam thickness increased moisture effective diffusivity. The images of fiel emission scanning electron microscope showed that by increasing the temperature and reducing the foam thickness and ovalbumin concentration, cracking and roughness of the powder particles decreased. Computer simulation was also performed to evaluate the effect of hot air temperature, ovalbumin concentration and foam thickness on heat and moisture distribution. Comparing the experimental and predicted data showed a correlation coefficient of 0.8706, which indicated a good agreement between the experimental and model data. Also, the mean absolute error (MAE) for experimental data obtained from the experiment and the data obtained from the simulation was 0.5994

Parallel Title

‮‭Computer simulation of red beetroot foam mat drying process and investigation the qualitative and functional characteristics of product‬

بحریه، گلناز

Bahriye, Golnaz

داداشی، سعید، استاد راهنما

دهقان‌نیا، جلال، استاد راهنما

غفاری، حسین، استاد مشاور

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی