تاثیر ویژگی‌های نمونه و توان لامپ مادون‌قرمز بر عمق نفوذ تابش مادون قرمز درون زیره سیاه

نویسندگان
مهدیه حسنی 1
مهدی کاشانی نژاد 2
مرتضی خمیری 3
علیرضا صادقی 4
1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مواد و طراحی صنایع غذایی، دانشکده صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران.
2 استاد، گروه مهندسی مواد و طراحی صنایع غذایی، دانشکده صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران.
3 دانشیار، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران.
4 استادیار، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران.
چکیده
در سال­های اخیر تابش مادون­قرمز به عنوان یکی از روش­های مناسب جهت خشک­کردن و آلودگی­زدایی ادویه­جات مورد توجه قرار گرفته است. اما عمق نفوذ پایین مادون­قرمز استفاده از آن را جهت فرآوری مواد­غذایی در صنعت محدود کرده است. به علت اهمیت زیره سیاه به عنوان ادویه­ای با ویژگی­های دارویی، این تحقیق با هدف تعیین اثر ویژگی­های ساختاری (پودر و دانه)، فعالیت آبی نمونه (۲۴/۰، ۵۶/۰ و ۸۹/۰) و توان منبع پرتودهی (۲۲۲ تا ۹۶۰ وات) بر عمق نفوذ مادون­قرمز درون زیره سیاه انجام گرفت. به این منظور شار حرارتی دریافتی توسط صفحه سیاه مسی که در زیر نمونه­های زیره با ضخامت­های مختلف قرار داشت، اندازه­گیری شد. سپس عمق نفوذ مادون­قرمز با استفاده از مدل ریاضی محاسبه گردید. نتایج نشان داد فعالیت آبی، توان مادون­قرمز و برهمکنش آنها اثر معنی­داری بر عمق نفوذ مادون­قرمز درون زیره سیاه دارند اما اثر ساختار نمونه بر عمق نفوذ مادون­قرمز بی­معنی بود. در همه نمونه­ها، افزایش توان مادون­قرمز تا سطح ۶۰۱ وات باعث افزایش عمق نفوذ گردید. بیشترین عمق نفوذ مادون­قرمز برای پودر و دانه­های زیره سیاه با فعالیت آبی ۲۴/۰ به ترتیب ۲۷/۰±۰۷/۴ و ۲۳/۰±۸۵/۳ میلی­متر در پرتودهی با توان ۶۰۱ وات بدست آمد در حالیکه بیشترین عمق نفوذ مادون­قرمز در نمونه­ها با فعالیت آبی ۸۹/۰ زمانی مشاهده شد که آنها با توان ۸۴۵ وات مادون­قرمز پرتودهی شدند (۱۸/۰±۱۲/۴ و ۱۳/۰±۰۹/۴ میلی­متر، به ترتیب). با توجه به نتایج بدست آمده تعیین عمق نفوذ پرتو مادون­قرمز درون ادویه­ها می­تواند جهت تعیین ضخامت بهینه آنها طی فرآیند با مادون­قرمز مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها
تابش مادون‌قرمز
زیره سیاه
عمق نفوذ
فعالیت آبی

موضوعات

عنوان مقاله English

Effect of sample properties and infrared power on the penetration depth of infrared radiation into Carum carvi L.

نویسندگان English

mahdiyeh hasani 1
Mahdi Kashaninejad 2
Morteza Khomeiri 3
Alireza Sadeghi 4
1 P.hd. Student, Faculty of Food Processing Engineering Department, Gorgan University of Agricultural Sciences & Natural Resources, Iran
2 Professor, Faculty of Food Processing Engineering Department, Gorgan University of Agricultural Sciences & Natural Resources, Gorgan, Iran
3 Associate Professor, Faculty of Food Science and Technology, Gorgan University of Agricultural Sciences & Natural Resources, Gorgan, Iran.
4 Assistant Professor, Faculty of Food Science and Technology, Gorgan University of Agricultural Sciences & Natural Resources, Gorgan, Iran.
چکیده English

In recent years, infrared radiation (IR) has been considered as one of the suitable methods for drying and decontamination of different spices. However, the low penetration depth of the IR limits its use for food processing in the industry. Due to the importance of Carum carvi as a spice with medical properties, this research aimed to determine the effect of the sample’s structure (powder and seeds), water activity (0.24, 0.56 and 0.89) and the power of IR emitter (222 to 960W) on the penetration depth of the IR into Carum carvi For this propose, the heat fluxes received by copper black body that placed under samples with different thickness was measured. Afterward, the penetration depth was calculated through a mathematical model. The results indicated while aw of the sample, the IR power, and their interaction had a significant effect on the penetration depth of the IR, the structural properties of the sample had no significant effect on it. Increasing the infrared power to 601W enhanced the penetration depth in all of the samples. The highest penetration depth into the powder and the seeds of Carum carvi with aw 0.24 was achieved at the IR power of 601W, and was recorded 4.07±0.27 and 3.85±0.23mm while the samples with aw 0.89 were shown the highest penetration depth when they were irradiated by IR power of 845W) 4.12±0.18 and 4.09±0.13mm). According to the results, determining of IR penetration depth in the spice can be used to determine of their optimal thickness during the infrared food process.

کلیدواژه‌ها English

Carum carvi
Infrared radiation
Penetration Depth
Water activity
1. Keshavarz, A., Minaiyan, M., Ghannadi, A., and Mahzouni, P. (2013). Effects of Carum carvi L.(Caraway) extract and essential oil on TNBS-induced colitis in rats. Research in pharmaceutical sciences, 8(1): 1-8.
2. Zare, D., Bakhshipour, A., and Chen, G. (2013). Physical properties of cumin and caraway seeds. International Agrophysics, 27(4): 491-494.
3. Pour-seyedi, S. (1994). Assessment of germination and cytology of three Iranian caraway genus: Bunium, Carum and Cuminum. Tehran, Iran, University of Tehran, 89p .
4. Staack, N., Ahrné, L., Borch, E., and Knorr, D. (2008). Effect of infrared heating on quality and microbial decontamination in paprika powder. Journal of Food Engineering, 86(1): 17-24.
5. Jihène, L., Amira, T., Saber, C., and Fethi, Z. (2013). Impact of Infra-red drying temperature on total phenolic and flavonoid contents, on antioxidant and antibacterial activities of ginger (Zingiber officinale Roscoe). IOSR Journal Of Environmental Science, Toxicology And Food Technology, 6(5): 38-46.
6. Rastogi, N.K. (2012). Recent trends and developments in infrared heating in food processing. Critical reviews in food science and nutrition, 52(9): 737-760.
7. Eliasson, L., Isaksson, S., Lövenklev, M., and Ahrné, L. (2015). A comparative study of infrared and microwave heating for microbial decontamination of paprika powder. Frontiers in Microbiology, 6: 1-8.
8. Krishnamurthy, K., Khurana, H. K., Soojin, J., Irudayaraj, J., and Demirci, A. (2008). Infrared heating in food processing: an overview. Comprehensive reviews in food science and food safety, 7(1): 2-13.
9. Erdogdu, S. B., Eliasson, L., Erdogdu, F., Isaksson, S., and Ahrné, L. (2015). Experimental determination of penetration depths of various spice commodities (black pepper seeds, paprika powder and oregano leaves) under infrared radiation. Journal of Food Engineering, 161: 75-81.
10. Almeida, M., Torrance, K., and Datta, A. (2006). Measurement of optical properties of foods in near-and mid-infrared radiation. International Journal of Food Properties, 9(4): 651-664.
11. Ginzburg, A.S. (1969). Application of infra-red radiation in food processing (Chemistry & Process Engineering). United Kingdom, London, Leonard HiII books, 412p.
12. Sandu, C. (1986). Infrared radiative drying in food engineering: a process analysis. Biotechnology progress, 2(3): 109-119.
13. Skjöldebrand, C., Ellbjär, C., Andersson, C. G., and Eriksson, T. S. (1988). Optical properties of bread in the near-infrared range. Journal of food engineering, 8(2), 129-139.
14. Salagnac, P., Glouannec, P., and Lecharpentier, D. (2004). Numerical modeling of heat and mass transfer in porous medium during combined hot air, infrared and microwaves drying. International Journal of heat and mass transfer, 47(19): 4479-4489.
15. Staack, N., Ahrné, L., Borch, E., and Knorr, D. (2008). Effects of temperature, pH, and controlled water activity on inactivation of spores of Bacillus cereus in paprika powder by near-IR radiation. Journal of food engineering, 89(3): 319-324.
16. Mohsenin, N.N. (1980). Thermal properties of foods and agricultural materials. New York, USA, Gordon and Breach Science Publishers, 407.
17. ISIRI Number 3345, Institute of Standards and Industrial Research of Iran. (2004). Instant coffee– Determination of free– flow and compacted bulk densities.
18. Florence, J. M., Allshouse, C. C., Glaze, F. W., and Hahner, C. H. (1950). Absorption of near-infrared energy by certain glasses. Journal of Research of the National Bureau of Standards, 45(2): 121-128.
19. Pan, Z., & Atungulu, G. G. (2011). Infrared heating for food and agricultural processing. United States, Taylor and Francis Group, 300.
20. Modest, M.F. (2013). Radiative heat transfer. United satates , Academic Press, 904p.
21. Dessev, T., Jury, V., and Le-Bail, A. (2011). The effect of moisture content on short infrared absorptivity of bread dough. Journal of food engineering, 104(4): 571-576.
22. Huang, M., Kim, M.S., Chao, K., Qin, J., Mo, C., Esquerre, C., Delwiche, S. and Zhu, Q. (2016). Penetration depth measurement of near-infrared hyperspectral imaging light for milk powder. Sensors, 16(4): 441.
23. Almeida, M., Torrance, K. E., and Datta, A. K. (2006). Measurement of optical properties of foods in near-and mid-infrared radiation. International Journal of Food Properties, 9(4): 651-664.
24. Collins, J., Change in the infra-red absorption spectrum of water with temperature. Physical Review, 1925. 26(6): 771p.
25. Afzal, T., Abe, T., and Hikida, Y. (1999). Energy and quality aspects during combined FIR-convection drying of barley. Journal of food engineering, 42(4): 177-182.
مجله علوم و صنایع غذایی ایران
دوره 16، شماره 87
اردیبهشت 1398
صفحه 65-78