طراحی پروب فراصوت و بررسی اثر امواج فراصوت بر باکتری اشرشیاکلی آب آلبالو

ماشین های کشاورزی

مقاله 22، دوره 5، شماره 2 - شماره پیاپی 10، 1394، صفحه 468-480   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.v5i2.24725

نویسندگان

بهرام حسین زاده سامانی¹؛ محمد هادی خوش تقاضا^{* 1}؛ سعید مینایی¹؛ زهره حمیدی اصفهانی²؛ مریم توکلی دخر آبادی²

¹گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

²گروه علوم و صنایع غذایی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

برای کاهش اثرات منفی روش حرارتی متداول پاستوریزاسیون بر روی مواد غذایی می‌‌توان از روش‌‌های غیر حرارتی استفاده نمود. هدف در این پژوهش بررسی روش غیر حرارتی فراصوت و عوامل تأثیرگذار آن بر باکتری اشرشیاکلی آب آلبالو می‌‌باشد. برای این منظور متغیرهای مستقل توان فراصوت (200 تا 600 وات)، زمان موج‌دهی (5 تا 15 دقیقه)، قطر پروب (20 تا 40 میلی‌‌متر) و عمق نفوذ پروب در ظرف حاوی آب آلبالو (0 تا 40 میلی‌‌متر) انتخاب گردید. در ابتدا طراحی پروب‌‌ها با قطرهای مورد نظر توسط روابط موجود و نرم افزارهای CAD-CAM انجام پذیرفت. پس از انجام آزمایشات، تحلیل داده‌‌ها به روش سطح پاسخ نشان داد که مدل درجه دوم با ضریب تبیین 96/0، میزان خطای استاندارد 73/1545 و ضریب تغییرات 14% بهترین مدل برای برآورد تعداد باکتری اشرشیاکلی در تیمارهای مختلف بوده است. همچنین نتایج نشان دادند که با افزایش توان و زمان امواج‌دهی اثر کشندگی امواج فراصوت افزایش می‌‌یابد. همچنین با افزایش قطر و عمق نفوذ پروب ابتدا اثر کشندگی افزایش یافته و سپس کاهش می‌‌یابد. در انتها متغیرهای مورد آزمایش با روش سطح پاسخ بهینه شده و مقادیر به‌دست آمده برای توان فراصوت، زمان اعمال امواج، قطر پروب و عمق نفوذ پروب به‌ترتیب برابر 600 وات، 15 دقیقه، 31/35 میلی‌‌متر و 83/20 میلی‌‌متر به‌دست آمدند. به‌ازای مقادیر ذکر شده، میزان کاهش اشرشیاکلی برآورد شده برابر 97/1 دوره لگاریتمی بوده است.

کلیدواژه‌ها

پاستوریزاسیون؛ پروب؛ توان؛ سطح پاسخ؛ کاویتاسیون؛ موج فراصوت

مراجع

1. Alvarez-Lo´pez, J. A., M. T. Jime´nez-Munguia, E. Palou, and A. Lo´pez-Malo. 2003. Ultrasound and antimicrobial agents effects on grapefruit juice. Session 92 C (Non thermal Processing: General): 18-23, 2003 IFT Annual Meeting, Chicago, USA.

2. Arnsson, K., M. Lindgren, B. R. Johansson, and U. Ronner. 2001. Inactivation of microorganisms using pulsed electric fields: the influence of process parameters on Escherichia coli, Listeria innocua, Leuconostoc mesenteroides and Saccharomyces cerevisiae, Innovative Food Science and Emerging Technologies 2: 41-54.

3. Bentitez, F. A. 2004. Effects of the use of ultrasonic waves on biodiesel production in alkaline transesterification of bleached tallow and vegetable oils: cavitation model, Ph.D. Thesis. University of Puerto Rico.

4. Bhat, R., N. S. B. C. Kamaruddin, L. Min-Tze, and A. Karim. 2011. Sonication improves kasturi lime (Citrus microcarpa) juice quality. Ultrasonics sonochemistry 18: 1295-1300.

5. Cheeke, J., and N. David. 2002. Fundamentals and Applications of Ultrasonic Waves. CRC Press LLC.

6. Chen, C., and C. W. Tseng. 1996. Effect of high hydrostatic pressure on the temperature dependence of Saccharomyces cerevisiae and Zygosaccharomyces rouxii. Process Biochemistry 32 (4): 337-343.

7. Evrendilek, G. A., F. M. Tok, E. M. Soylu, and S. Soylu. 2008. Inactivation of penicillum expansum in sour cherry juice, peach and apricot nectars by pulsed electric fields. Food Microbiology 25: 662-667.

8. Halim, S. F. A., A. H. Kamaruddin, and W. J. N. Fernando. 2009. Continuous biosynthesis of biodiesel from waste cooking palm oil in a packed bed reactor: Optimization using response surface methodology (RSM) and mass transfer studies. Bioresource Technology 100: 710-716.

9. Hosseinzadeh, B., M. H. Khoshtaghaza, S. Minaei, H. Zareiforoush, and Gh. Najafi. 2013. Design of ultrasonic probes for use in food and chemichal industries. Mechanical Engineering 57: 14256-14261.

10. Kuldiloke, J., and M. N. Eshtiaghi. 2008. Application of non-thermal processing for preservation of orange juice. KMITL Science and Technology 8 (2): 64-74.

11. Kuldiloke, J. 2002. Effect of ultrasound, temperature and pressure treatments on enzyme activity and quality indicators of fruit and vegetable juices, M.Sc.Thesis, Institute of Food Technology, Food Biotechnology and Process Technology, the Technical University of Berlin.

12. Mcculloch, E. 2008. Experimental and finite element modeling of ultrasonic cutting of food. Doctorial Thesis, Mechanical Engineering, University of Glasgow.

13. Mehrdadi, N., G. N. Bidehendi, A. Zahedi, A. R. Mohammadi Aghdam, and A. Aghajani Yasini. 2012. Application of ultrsonic wave irradiation in wastewater treatment. Tehran University Publisher. (In Farsi).

14. Mehmandoost, N., R. Kadkhodaee, and M. T. Hamed Mousavian. 2011. Combined effect of ultrasonic and heat on orange pectin methylesterase. Journal of Food and Science Technology 29: 101-111. (In Farsi).

15. Mertens, B., and D. Knorr. 1992. Developments of nonthermal processes for food preservation. Food Technology 46: 125-133.

16. Patil, S., P. Bourke, B. Kelly, J. M. Frias, and P. J. Cullen. 2009. The effects of acid adaptation on Escherichia coli inactivation using power ultrasound. Innovative Food Science & Emerging Technologies 10: 486-490.

17. Toepfel, S., V. Heinz, and D. Knorr. 2007. High intensity pulsed electric fields applied for food preservation. Chemical Engineering and Processing 46: 537-546.

18. Uljas, H. E., and S. C. Ingham. 1999. Combinations of intervention treatments resulting in 5-log10-unit reductions in numbers of Escherichia coli O157: H7 and Salmonella typhimurium DT104 organisms in apple cider. Applied and Environmental Microbiology 65: 1924-1929.

19. Valero. M., N. Recrosio, D. Saura, N. Munoz, N. Marti, and V. Lizama. 2007. Effect of ultrasonic treatments in orange juice processing. Journal of Food Engineering 80: 509-516.

20. Vichare, N. P., P. R. Gogate, V. Y. Dindoreand, and A. B. Pandit. 2001. Mixing time analysis of a sonochemical reactor. Ultrsonics Sonochemistry 8: 23-33.

21. Wu, J., T. Gamage, K. Vilkhu, L. Simons, and R. Mawson. 2008. Effect of thermosonication on quality improvement of tomato juice. Innovative Food Science & Emerging Technologies 9: 186-195.