بررسی سینتیک انتقال جرم و مدل سازی ریاضی فرایند آبگیری اسمزی مکعب‌های هویج در محلول‌های شربت گلوکز و نمک

مجله پژوهشهای علوم و صنایع غذایی ایران

مقاله 34، دوره 13، شماره 5 - شماره پیاپی 47، آذر و دی 1396، صفحه 704-719   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ifstrj.v1395i0.56206

نویسندگان

مینا کارگزاری^* ؛ مرتضی جمشید عینی

گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده علوم و فنون دریایی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال، تهران، ایران.

چکیده

این مطالعه با هدف بررسی سینتیک انتقال جرم فرایند آبگیری اسمزی مکعب‌های هویج با در نظر گرفتن شاخص‌های جذب مواد جامد (SG) و از دست دادن رطوبت (WL) انجام گرفت. این ارزیابی در محلول‌های اسمزی متشکل از شربت گلوکز در سه سطح غلظت (30، 40 و 50 درصد وزنی/وزنی) و نمک در سه سطح غلظت (5، 10 و 15 درصد وزنی/وزنی) و سه سطح دمای محلول اسمزی (30، 40 و C°50) و به مدت 240 دقیقه انجام شد. داده‌های تجربی به دست آمده از انجام آزمایش‌ها با مدل‌های نیمه‌تجربی مختلف شامل مدل‌های Magee، Peleg و Page برازش شدند. پارامترهای آماری ضریب تبیین (R2)، مربع کای () و ریشه‌ی میانگین مربعات خطا (RMSE) به منظور تعیین مناسب‌ترین مدل مورد استفاده قرار گرفتند. در میان مدل‌های برازش یافته، مدل Peleg به خوبی داده‌های آزمایشی مربوط به SG (81/0=R2، 006/0=  و 027/0= RMSE)؛ و مدل Page به شکل رضایت‌بخشی داده‌های آزمایشی مربوط به WL را توصیف نمودند (97/0=R2، 003/0=  و 005/0= RMSE). منحنی‌های مربوط به داده‌های آزمایشی و همچنین منحنی‌های مربوط به داده‌های پیش‌بینی شده توسط مدل‌های Magee، Peleg و Page، رسم شدند. مشاهده شد که مدل‌های ارائه شده توسط Peleg و Page نسبت به مدل Magee قابلیت بهتری در پیش‌بینی سینتیک‌های فرایند آبگیری اسمزی و مقادیر SG و WL تعادلی داشتند.

کلیدواژه‌ها

آبگیری اسمزی؛ سینتیک انتقال جرم؛ مدل سازی ریاضی؛ برازش؛ مدل نیمه تجربی

مراجع

Ahmed, I., Qazi, I. M., & Jamal, S., 2016, Developments in osmotic dehydration technique for the preservation of fruits and vegetables. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 34, 29-43.

Bahmani, A. A., Jafari, S. M., & Shahidi, S. A., 2015, Kinetic modeling of mass transfer during osmotic dehydration of eggplant (Solanum Melongena L.). Iranian Journal of Food Technology and Nutrition, 12(3), 65-76.

Bashari, S. T., Hamid, Mokhtarian, M., 2015, Monitoring of thin layer drying kinetics of Rhubarb during ultrasound- osmotic dehydration process. Iranian Journal of Biosystems Engineering, 46(3), 255-263.

Chavan, U., & Amarowicz, R., 2012, Osmotic dehydration process for preservation of fruits and vegetables. Journal of Food Research, 1(2), 202-215.

Ciurzyńska, A., Kowalska, H., Czajkowska, K., & Lenart, A., 2016, Osmotic dehydration in production of sustainable and healthy food. Trends in Food Science & Technology, 50, 186-192.

Datta, A. K., 2008, Status of Physics‐Based Models in the Design of Food Products, Processes, and Equipment. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 7(1), 121-129.

Datta, A. K., & Halder, A., 2008, Status of food process modeling and where do we go from here (synthesis of the outcome from brainstorming). Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 7(1), 117-120.

Ganjloo, A., Rahman, R. A., Bakar, J., Osman, A., & Bimakr, M., 2012, Kinetics modeling of mass transfer using Peleg’s equation during osmotic dehydration of seedless guava (Psidium guajava L.): effect of process parameters. Food and Bioprocess Technology, 5(6), 2151-2159.

Garcia-Toledo, J. A., Ruiz-Lopez, I. I., Martinez-Sanchez, C. E., Rodriguez-Miranda, J., Carmona-Garcia, R., Torruco-Uco, J. G., Herman-Lara, E., 2016, Effect of osmotic dehydration on the physical and chemical properties of Mexican ginger (Zingiber officinale var. Grand Cayman). CyTA-Journal of Food, 14(1), 27-34.

Harris, D. C., 1998, Nonlinear least-squares curve fitting with Microsoft Excel Solver. Journal of chemical education, 75(1), 119-130.

Hathan, B. S., 2015, Studies on Mass Transfer and Diffusion Coefficients in Elephant Foot Yam (Amorphophallus spp.) during osmotic dehydration in sodium chloride solution. Journal of food processing and preservation, DOI: 10.1111/jfpp.12631.

Hii, C., Law, C., & Cloke, M., 2009, Modeling using a new thin layer drying model and product quality of cocoa. Journal of Food Engineering, 90(2), 191-198.

Horwutz, W., 2000, Official methods of analysis of AOAC International. 17th edn. vol. 1. AOAC Int, Gaithersburg, MD.

Ivester, R. W., 2008, Productivity improvement through modeling: an overview of manufacturing experience for the food industry. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 7(1), 182-191.

Júnior, B., Lucena, J., Cordeiro Mancini, M., & Hubinger, M. D., 2013, Mass transfer kinetics and mathematical modelling of the osmotic dehydration of orange‐fleshed honeydew melon in corn syrup and sucrose solutions. International Journal of Food Science & Technology, 48(12), 2463-2473.

Kargozari, M., Emam-Djomeh, Z., & Moini, S., 2011, Optimization of osmotic dehydration of carrot cubes using response surface methodology. Iranian Journal of Biosystems Engineering, 42(2), 215-224.

Kargozari, M., Moini, S., & Emam‐Djomeh, Z., 2010, Prediction of some physical properties of osmodehydrated carrot cubes using response surface methodology. Journal of food processing and preservation, 34(6), 1041-1063.

Moreira, R., & Sereno, A. M., 2003, Evaluation of mass transfer coefficients and volumetric shrinkage during osmotic dehydration of apple using sucrose solutions in static and non-static conditions. Journal of Food Engineering, 57(1), 25-31.

Park, K. J., Bin, A., Brod, F. P. R., & Park, T. H. K. B., 2002, Osmotic dehydration kinetics of pear D'anjou (Pyrus communis L.). Journal of Food Engineering, 52(3), 293-298.

Pavelkić, V. M., Brdarić, T. P., Petrović, M. P., Šekularac, G. M., Košević, M. G., Pezo, L. L., & Ilić, M. A., 2015, Application of Peleg model on mass transfer kinetics during osmotic dehydratation of pear cubes in sucrose solution. Chemical Industry and Chemical Engineering Quarterly, 21(4), 485-492.

Saini, C., 2015, Mass Transfer Kinetics during Osmotic Dehydration of Pineapple Samples Coated with Pectin. International Journal of Agriculture, Environment and Biotechnology, 8(2), 467-476.

Singh, B., Kumar, A., & Gupta, A., 2007, Study of mass transfer kinetics and effective diffusivity during osmotic dehydration of carrot cubes. Journal of Food Engineering, 79(2), 471-480.

Souraki, B. A., Ghaffari, A., & Bayat, Y., 2012, Mathematical modeling of moisture and solute diffusion in the cylindrical green bean during osmotic dehydration in salt solution. Food and bioproducts processing, 90(1), 64-71.

Sutar, P., & Gupta, D., 2007, Mathematical modeling of mass transfer in osmotic dehydration of onion slices. Journal of Food Engineering, 78(1), 90-97.

Van Boekel, M. A., 2008, Kinetic modeling of food quality: a critical review. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 7(1), 144-158.

Yadav, A. K., & Singh, S. V., 2014, Osmotic dehydration of fruits and vegetables: a review. Journal of food science and technology, 51(9), 1654-1673