مدلسازی فرآیند سرخ‌کردن سیب‌زمینی جهت تعیین ضرایب انتقال جرم

مجله پژوهشهای علوم و صنایع غذایی ایران

مقاله 6، دوره 8، شماره 2 - شماره پیاپی 20، تیر 1391   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ifstrj.v8i2.17281

نویسندگان

وحید محمدپور^{* 1}؛ محمدتقی حامد موسویان²

¹گروه مهندسی شیمی، دانشگاه فردسی مشهد

²گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.

چکیده

سرخ‌کردن یکی از مهم‌ترین عملیات واحدهای مورد استفاده در صنایع غذایی بوده که به شکل‌های مختلفی از جمله سرخ‌کردن تحت خلاء، تحت فشار، با استفاده از امواج مایکروویو و سرخ‌کردن عمیق قابل اجراست. به طورکلی با خروج آب و کاهش رطوبت ماده غذایی و نیز ورود روغن از طریق نفوذ و جذب؛ محصول نهایی که پس از فرآیند سرخ‌کردن تولید می شود؛ رنگ، بافت، طعم و کیفیت مطلوبی را به دنبال خواهد داشت. یکی از مهمترین نکات در طراحی، مدلسازی و بهینه سازی فرآیندهای سرخ‌کردن؛ تعیین صحیح پارامترهای انتقال جرم (ضریب نفوذ موثر؛ عدد بدون بعد بایوت جرمی و ضریب انتقال جرم) است. در این پژوهش با به کارگیری سیستم استوانه‌ ای، روشی برای تعیین پارامترهای انتقال جرم سیب‌زمینی استوانه‌ای شکل طی فرآیند سرخ‌کردن ارائه شده است. بدین منظور و جهت انجام آزمایشات مختلف، یک سرخ کن آزمایشگاهی مورد استفاده قرار گرفت. فرآیند سرخ‌کردن و انجام آزمایشات در سه سطح دمایی 150، 170 و °C 190 صورت پذیرفت. از برازش داده‌های تجربی حاصله با مدل ریاضی به‌دست آمده در مختصات استوانه‌ای، ضریب نفوذ موثر( )، عدد بدون بعد بایوت ( ) و ضریب انتقال جرم ( ) به ترتیب در محدوده (/s2m) 9-10‌‌×63/18-93/8 ، 35/9-34/7 و (m/s) 5-10‌‌×74/2-67/1 تعیین گردید که توافق قابل قبولی با یافته های به‌دست آمده توسط سایر محققین مشاهده می‌گردد. نتایج حاصله نشان می‌ دهد که با افزایش دما، ضریب نفوذ موثر و ضریب انتقال جرم افزایش و عدد بدون بعد بایوت جرمی کاهش می‌یابد. معادله آرنیوس نیز به عنوان یکی از بهترین روابطی که ضریب نفوذ موثر را به صورت تابعی از دما پیشگویی می‌کند، ارائه گردید.

کلیدواژه‌ها

سرخ‌کردن؛ ضرایب انتقال جرم؛ سیب‌زمینی

مراجع

ده بوره، ر. و اسماعیلی، م.، 1388، تاثیر فرآیند خشک کردن نهایی با مایکروویو و هوای داغ بر پارامترهای خشک کردن انگور خشک شده، نشریه پژوهش‌های علوم و صنایع غذایی ایران، (2)5، 122-108.

محمدپور، و.، حامد موسویان، م.ت.، و اعتمادی، الف.، 1386، تعیین ضریب نفوذ موثر و انرژی فعالیت پسته طی فرآیند خشک کردن بستر سیال، نشریه پژوهش‌های علوم و صنایع غذایی ایران، (2)3، 12-1.

Alvis، A.، C. Velez، et al.، 2009، Heat transfer coefficient during deep-fat frying. Food Control 20(4): 321-325.

Amiryousefi, M. R., Mohebbi, M. et al., 2011, An empowered adaptive neuro-fuzzy inference system using self-organizing map clustering to predict mass transfer kinetics in deep-fat frying of ostrich meat plates. Computers and Electronics in Agriculture 76(1): 89-95.

AOAC, 1995, Official Methods of Analysis of AOAC International. AOAC International, USA.

Baik, O.-D. and Mittal, G. S. 2005, Heat and moisture transfer and shrinkage simulation of deep-fat tofu frying. Food Research International 38(2): 183-191.

Baik, O. D. and Mittal, G. S. 2003, Kinetics of tofu color changes during deep-fat frying. LWT - Food Science and Technology 36(1): 43-48.

Baumann, B. and Escher, F. 1995, Mass and heat transfer during deep-fat frying of potato slices --I. Rate of drying and oil uptake. Lebensmittel-Wissenschaft und-Technologie 28(4): 395-403.

Bird, R. B., Stewart, et al. W. E., 2002, Transport Phenomena. John Wiley & Sons, Inc.

Budzaki, S. and Seruga, B. 2005, Determination of convective heat transfer coefficient during frying of potato dough. Journal of Food Engineering 66(3): 307-314.

Chen, Y. and Moreira, R. G. 1997, Modelling of a Batch Deep-Fat Frying Process for Tortilla Chips. Food and Bioproducts Processing 75(3): 181-190.

rank, J., 1975, The mathematics of diffusion. London, UK: Oxford University Press.

De Grandi Castro Freitas, D., S. A. G. Berbari, et al., 2009, Reducing fat uptake in cassava product during deep-fat frying. Journal of Food Engineering 94(3-4): 390-394.

Debnath, S., Bhat, K. K. et al., 2003, Effect of pre-drying on kinetics of moisture loss and oil uptake during deep fat frying of chickpea flour-based snack food. LWT - Food Science and Technology 36(1): 91-98.

Debnath, S., Rastogi, N. K. et al., 2011, Effect of frying cycles on physical, chemical and heat transfer quality of rice bran oil during deep-fat frying of poori: An Indian traditional fried food. Food and Bioproducts Processing(0).

Debnath, S., Rastogi, N. K. et al., 2009, Oil partitioning between surface and structure of deep-fat fried potato slices: A kinetic study. LWT - Food Science and Technology 42(6): 1054-1058.

Dehghan Nasiri, F., Mohebbi, M. et al., 2011, Kinetic modeling of mass transfer during deep fat frying of shrimp nugget prepared without a pre-frying step. Food and Bioproducts Processing 89(3): 241-247.

FAO, 2007, Statistical Database. Available: http://www.fao.org/.

Farid, M. and Kizilel, R. 2009, A new approach to the analysis of heat and mass transfer in drying and frying of food products. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification 48(1): 217-223.

Farinu, A. and Baik, O.-D. 2007, Heat transfer coefficients during deep fat frying of sweetpotato: Effects of product size and oil temperature. Food Research International 40(8): 989-994.

Farinu, A. and Baik, O.-D. 2008, Convective mass transfer coefficients in finite element simulations of deep fat frying of sweetpotato. Journal of Food Engineering 89(2): 187-194.

Farkas, B. E., Singh, R. P. et al., 1996, Modeling heat and mass transfer in immersion frying. I, model development. Journal of Food Engineering 29(2): 211-226.

Fellow, P. J., 1990, Food Processing Technology- Principles and Practice. Ellis Horwood Ltd, New York.

Hubbard, L. J. and Farkas, B. E. 2000, Influence of oil temperature on convective heat transfer during immersion frying. 24(2): 143–162.

Hubbard, L. J. and Farkas, B. E. 2000, A method for determining the convective heat transfer coefficient during immersion frying. Journal of Food Process Engineering 22: 201–214.

Kreyszig's, E., 2005, Advanced Engineering Mathematics. John Wiley & Sons, Inc.

Mallikarjunan, P., Chinnan, M. S. et al., 1997, Edible Coatings for Deep-fat Frying of Starchy Products. LWT - Food Science and Technology 30(7): 709-714.

McMinn, W. A. M. and Magee, T. R. A. 1996, Air drying kinetics of potato cylinders. Drying Technology 14(9): 2025–2040.

Mestdagh, F., De Wilde, T. et al., 2008, Optimization of the blanching process to reduce acrylamide in fried potatoes. LWT - Food Science and Technology 41(9): 1648-1654.

Moyano, P. C., Rı́oseco, V. K. et al., 2002, Kinetics of crust color changes during deep-fat frying of impregnated french fries. Journal of Food Engineering 54(3): 249-255.

Ngadi, M. O., Wang, Y. et al., 2009, Effect of microwave pretreatment on mass transfer during deep-fat frying of chicken nugget. LWT - Food Science and Technology 42(1): 438-440.

Rimac-Brnčić, S., Lelas, V. et al., 2004, Decreasing of oil absorption in potato strips during deep fat frying. Journal of Food Engineering 64(2): 237-241.

Rossell, J., 2001, Frying: Improving Quality. Woodhead Publishing Ltd.

Seruga, B. and Budzaki, S. 2005, Determination of thermal conductivity and convective heat transfer coefficient during deep fat frying of krostula dough. European Food Research and Technology 221(3-4): 351–356.

Sosa-Morales, M. E., Orzuna-Espiritu, R. et al., 2006, Mass, thermal and quality aspects of deep-fat frying of pork meat. Journal of Food Engineering 77(3): 731-738.

Totte, A., and Diaz, et al. A., 1996, Deep-Fat Frying of Plantain (Musa paradisiaca L.). II: Experimental Study of Solid/Liquid Phase Contacting Systems. LWT - Food Science and Technology 29(7): 599-605.

Treybal, R. E., 1980, Mass Transfer Operations. McGraw-Hill Companies.

Vitrac, O., Dufour, D. et al., 2002, Characterization of heat and mass transfer during deep-fat frying and its effect on cassava chip quality. Journal of Food Engineering 53(2): 161-176.

YildIz, A., Koray T. Palazoglu, et al., 2007, Determination of heat and mass transfer parameters during frying of potato slices. Journal of Food Engineering 79(1): 11-17.

Zúñiga, R. N., Moyano, P. C. et al., 2008, Enthalpy-entropy compensation for water loss of potato slices during deep-fat frying. Journal of Food Engineering 88(1): 1-8.