تغییرات ضریب نفوذ مؤثر و انرژی فعال‌سازی در خشک کردن برگه‌ی سیب توسط مایکروویو و آون هوای داغ

نویسندگان
سید جعفر هاشمی 1
آزاده رنجبر ندامانی 2
نیلوفر عبدی 3
1 دانشیار گروه مهندسی بیوسیستم- دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری
2 استادیار گروه مهندسی بیوسیستم- دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری
3 گروه صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری- مازندران.
10.22034/FSCT.19.127.281
چکیده
در این تحقیق، ضریب نفوذ مؤثر و انرژی فعال­سازی سیب با رطوبت اولیه 84% بر پایه تر در فرآیند خشک شدن یک و دو مرحله­ای مورد بررسی قرار گرفت. به منظور جلوگیری از واکنش قهوه­ای شدن آنزیمی، برش تهیه شده در اسید آسکوربیک 1% به مدت 5 دقیقه غوطه­ور شد. نمونه­های بدون آنزیم­بری به عنوان نمونه کنترل در نظر گرفته شدند. نمونه­ها به چهار روش خشک کردن هوای داغ با سه سطح دمای هوای خشک­کن یک مرحله­ای (℃ 70، 60 و 50) و دو مرحله­ای (℃70-60، 70-50، 60-50) و سه سطح توان مایکروویو یک مرحله­ای (W360، 180 و 90) و دو مرحله­ای (W360-180، 360-90 و 180-90)تا رسیدن به رطوبت 20% خشک شدند. نتایج نشان دادند با افزایش توان میکروویو، نرخ خشک کردن افزایش یافته و در نتیجه ضریب نفوذ مؤثر نیز افزایش می­یابد. خروج بهتر رطوبت در خشک کردن دو مرحله­ای بود. اثر آنزیم­بری در خشک­کن با هوای گرم تأثیر بسیار اندکی بر ضریب نفوذ موثر رطوبت داشت. در خشک کردن دو مرحله­ای افزایش درجه حرارت تأثیر مهمی بر ضریب نفوذ مؤثر رطوبت نداشت. با افزایش توان مایکروویو، انرژی مورد نیاز برای شروع تبخیر رطوبت از ورقه­های سیب کاهش یافت و این همان مفهوم انرژی فعال­سازی است. در خشک کردن دو مرحله­ای، بدون در نظر گرفتن پارامتر آنزیم­بری، مناسب­ترین ترکیب توان عبارت بود از 90 و سپس 360 W. آنزیم­بری می­تواند سبب کاهش میزان انرژی مورد نیاز برای شروع تبخیر گردد. مقایسه انرژی فعال­سازی در خشک کردن دو مرحله­ای با افزایش توان در هر مرحله منجر به کاهش انرژی فعال­سازی گردید لیکن این تغییر در نمونه­های آنزیم­بری و بدون آنزیم­بری تقریباً اختلاف چندانی را نشان نمی دهد.بنابراین، خشک کردن دو مرحله­ای با آون و مایکروویو، سبب خروج بهتر رطوبت و کاهش انرژی مورد نیاز برای شروع تبخیر رطوبت از ورقه­های سیب می­گردد.
کلیدواژه‌ها
انرژی فعال‌سازی
ضریب پخش مؤثر
مایکروویو
خشک کردن سیب

موضوعات

عنوان مقاله English

Changes in Effective Moisture Diffusivity and Activation Energy During the Drying of Apple Fruit (Yellow Delicious) with Microwave and Oven

نویسندگان English

S. Jafar Hashemi 1
Azadeh Ranjbar Nedamani 2
Nilofar Abdi 3
1 1- Associate Prof. of Biosystem Engineering Dept. in the Sari Agricultural Sciences & Natural Resources UniversityAdd: Sari, POB:578, I.R.IRAN
2 2- Assistant Prof. of Biosystem Engineering Dept. in the Sari Agricultural Sciences & Natural Resources UniversityAdd: Sari, POB:578, I.R.IRAN
چکیده English

In this study,the effective moisture diffusivity and activation energy of apples with %84 w.b moisture during one- and two-stage drying were investigated. The blanching was done at 5 minutes in 1% ascorbic acid to browning inhibition. The un-blanched samples were controlled. Drying ran with four methods. Two methods consist of oven drying through one stage at 50, 60, and 70 ℃, two-stage at (50-60, 50-70, 60-70 ℃), and microwave drying with one stage (90, 180, and 360 W) and two-stage in (90-180, 90-360, 180-360 W) treatments. the equilibrium moisture was 20%. In two-stage drying, when the moisture of samples reached %50 on initial moisture, the temperature or power changed to next. The effective moisture diffusivity and activation energy were calculated as results. Results show when the microwave power increases, the drying rate and thus the effective moisture diffusivity increase. The moisture removal is better in two-stage drying. The blanching has a lower effect on effective moisture diffusivity inhot air drying. The temperature had no significant effect on effective moisture diffusivity during two-stage drying. During drying with microwave, increasing power reduced the needed energy for removing the moisture from the apple surface which shows the activation energy. Without considering the blanching process in two-stage dried samples, the best power of microwave was 90 W and then 360 W. in this power, the low initial energy for drying and low activation energy are the important benefits of drying. Blanching can reduce the amount of needed energy for starting the evaporation of water. In two-stage drying, increasing the power leads to decreasing the activation energy, without considering the blanching process. Finally, drying of samples with oven and microwave in two stages caused better emission of moisture and reduction of the required energy for starting moisture evaporation in apple sheets.

کلیدواژه‌ها English

Activation energy
Effective moisture diffusivity
Microwave
Apple drying
[1] Beigi, M. (2022). Influence of blanching-freezing pre-treatment on moisture removal characteristics of microwave-dried potatoes. Journal of Microwave Power and Electromagnetic Energy, 1-13.
[2] Malekjani, N., Emam-Djomeh, Z., Hashemabadi, S. H., Askari, G. R. (2018). Modeling thin layer drying kinetics, moisture diffusivity and activation energy of hazelnuts during microwave-convective drying. International Journal of food engineering, 14(2).
[3] Okos, M. R., Campanella, O., Narsimhan, G., Singh, R. K., Weitnauer, A. (2018). Food dehydration. In Handbook of food engineering (pp. 799-950): CRC Press.
[4] Tepe, B., Tepe, T. K., Ekinci, A. (2022). Drying kinetics and energy efficiency of microwave-dried lemon slices. Chemical Industry & Chemical Engineering Quarterly. https://doi.org/10.2298/CICEQ210125004T .
[5] Aghbashlo, M., Samimi-Akhijahani, H. (2008). Influence of drying conditions on the effective moisture diffusivity, energy of activation and energy consumption during the thin-layer drying of berberis fruit (Berberidaceae). Energy Conversion and Management, 49(10), 2865-2871.
[6] Abbasi, H., Layeghiniya, N., Mohammadi, S., Karimi, S. (2022). Effect of fruit thickness on microwave drying characteristics of Myrtus communis L. Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering (IJCCE).
[7] Tavakolipour (2007). Principles of food and agricultural products drying. Aeej. (In Persian)
[8] Chayjan, R. A., Parian, J. A., Esna-Ashari, M. (2011). Modeling of moisture diffusivity, activation energy and specific energy consumption of high moisture corn in a fixed and fluidized bed convective dryer. Spanish Journal of agricultural research, 9(1), 28-40.
[9] Yazdi, F. T., Mohebbi, M., Mortazavi, S. A., Ghaitaranpour, A., Behbahani, B. A. (2014). Study on drying behavior, effective moisture diffusivity and activation energy of hot air-drying of different Tarkhineh formulations. Iranian Food Science and Technology Research Journal, 10(3), 219-223.
[10] Azimi-Nejadian, H., Houshyar, E. (2020). Thermodynamic analysis of potato drying process in a microwave dryer, Food Science and Technology, 17(9), 1-12.
[11] Poorfallah, Z., Nahardani, M., Salaminia, M., Noorian, S., Mohammadi, M. (2012). Kinetics of drying jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) slices by hot air convective drying. . Innovations in Food Science and Technology 10(3).
[12] Motevali, A., Abbaszadeh, A. (2010). The effect of drying on effective moisture diffusivity and energy activation in senjed thin layer drying. The national congress of Agricultural Machinary. Shiraz university, Shiraz, Iran (in persian)
[13] Garavand, A. T., Rafiee, S., Keyhani, A., Jafari, S. M. (2011). Effective moisture diffusivity and activation energy of basil in thin layer dryer during hot air drying. Innovations in Food Science and Technology, 9(6).
[14] Mohammadi, A., Rafiei, Sh., Keihani, A., Emam-jomeh, Z. (2008) Studying the drying model of kiwifruit with thin layer drying. 5th national congress of agricultural machinery. Mashhad. Iran. (In persian)
[15] Falade, K. O., Abbo, E. S. (2007). Air-drying and rehydration characteristics of date palm (Phoenix dactylifera L.) fruits. Journal of Food Engineering, 79(2), 724-730.
[16] Mujumdar, A. S. (2000). Drying technology in agriculture and food sciences: Science Publishers, Inc.
[17] Dadalı, G., Kılıç Apar, D., Özbek, B. (2007). Microwave drying kinetics of okra. Drying technology, 25(5), 917-924.
[18] Izadi NajafAbadi, L., Hamdami, N., Mohammadi, S. A. (2009) Determination of moisture penetration coefficient in iranian white cheese. The Science of Agricultural and Natural Resources. 15-25. (In persian)
[19] Motevali, A., Minaei, S., Khoshtaghaza, M. H., Kazemi, M., Nikbakht, A. M. (2010). Drying of Pomegranate Arils: comparison of prediction from from mathematical models and neural networks. International Journal of Food Engineering, 6(3): 15.
[20] Karajian, H., Daliri, N. (2016) The effect of microwave pretreatment on mass transfer kinetics in eggplant during deep frying. Innovation in Food Science and Technology. 8(2). 103-110. (In persian)
[21] Shahidi F, Maleki, M. (2019). Evaluation of Turnip slice phenolic component increasing by osmosis treatment in Roselle extract and investigation of its hot-air drying kinetics. FSCT. 16 (88) :231-242.
[22] Kaveh, M., Jahanbakhshi, A., Golpour, I., Mesri Gandshmin, T., Abbaspour-Gilandeh Y., Jahedi Rad. S. (2019). Journal of food science and technology (Iran). Vol. 16 Issue 88 Pages 201-219.