مجله علوم و صنایع غذایی ایران

مجله علوم و صنایع غذایی ایران

مطالعه تجربی رفع انجماد گوشت مرغ با استفاده از فناوری تلفیقی میدان الکتریکی و مادون قرمز (بررسی اثر تأثیر پیکربندی بازتابنده و فاصله از منبع نوری)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
محسن دلوی اصفهان 1
حمید خفاجه 2
1 استادیار گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه جهرم، جهرم، ایران.
2 استادیار گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه جهرم، جهرم، ایران
10.48311/fsct.2026.119582.83083
چکیده
فرآیند رفع انجماد گوشت مرغ به‌عنوان یکی از مراحل حساس زنجیره تأمین غذا شناخته می‌شود. در این پژوهش، برای رفع محدودیت‌های انتقال حرارت هدایتی، کارایی یک سامانه هیبریدی شامل تابش مادون‌قرمز‌ با توان ۲۵۰ وات و میدان الکتریکی با شدت 7/6 کیلوولت بر سانتی‌متر در رفع انجماد فیله مرغ منجمد بررسی شد. متغیرهای مورد مطالعه شامل نوع بازتابنده‌ (مات، براق و مشبک) و فاصله منبع تابش در سه سطح بود و تأثیر آنها بر سینتیک حرارتی، انرژی مصرفی ویژه، افت وزن و مؤلفه‌های رنگ ارزیابی گردید. نتایج نشان داد ویژگی‌های اپتیکی بازتابنده نقش مهمی در یکنواختی شار حرارتی دارند. بازتابنده مات با ایجاد بازتاب پخشی، زمان رفع انجماد را به حدود ۱۲ دقیقه و مصرف انرژی را به ۱۳ کیلوژول بر گرم کاهش داد و با جلوگیری از تشکیل نقاط داغ، روشنایی سطح را حفظ کرد. در مقابل، بازتابنده مشبک به‌دلیل اتلاف انرژی بیشتر، زمان فرایند را به حدود ۲۲ دقیقه افزایش داد. همچنین، شدت بالاتر انتقال حرارت تابشی در بازتابنده مات موجب بیشترین افت وزن شد، در حالی‌که بازتابنده مشبک با گرمایش ملایم‌تر، کمترین افت وزن و حفظ بهتر رطوبت را نشان داد. بررسی فاصله منبع تابش نیز رفتار غیرخطی وابسته به ضریب دید را آشکار کرد. فاصله ۱۴ سانتی‌متر به‌دلیل اشباع حرارتی موجب کاهش کیفیت رنگ گردید، اما فاصله ۱۷ سانتی‌متر با ایجاد تعادل میان شدت تابش و نفوذ حرارت، ضمن حفظ رنگ و حداقل افت وزن، به‌عنوان فاصله بهینه تعیین شد. در مجموع، ترکیب بازتابنده مات و فاصله ۱۷ سانتی‌متر کارآمدترین شرایط اکوترمودینامیکی را فراهم نمود.
کلیدواژه‌ها
رفع انجماد
میدان الکتریکی
مادون قرمز
گوشت مرغ
کیفیت بافت
انرژی مصرفی ویژه
موضوعات

عنوان مقاله English

Experimental Study on Chicken meat Thawing Using Hybrid High-Voltage Electric Field and Infrared Technology: Investigating the Effects of Reflector Configuration and Infrared Source Distance

نویسندگان English

Mohsen Dalvi-Isfahan 1
Hamid Khafajeh 2
1 Assistant professor, Department of Food Science and Technology, Faculty of Agriculture, Jahrom University, Jahrom, Iran.
2 Department of Mechanical Engineering of Biosystems, Jahrom University, P.O. Box 74135-111, Jahrom, Iran
چکیده English

The thawing process of chicken is recognized as one of the critical stages in the food supply chain. In this study, to overcome the limitations of conductive heat transfer, the performance of a hybrid system consisting of infrared radiation (250 W) and an electric field (6/7 kV/cm) was evaluated for thawing frozen chicken. The studied variables included reflector type and the radiation source distance at three levels. Their effects on thermal kinetics, specific energy consumption, weight loss, and color parameters were assessed. The results showed that the optical properties of the reflector play a significant role in the uniformity of heat flux. The matte reflector, by producing diffuse reflection, reduced the thawing time to approximately 12 minutes and decreased energy consumption to 13 kJ/g, while preventing hot spot formation and preserving surface lightness. In contrast, the mesh reflector increased the process time to about 22 minutes due to greater energy losses. Moreover, the higher intensity of radiative heat transfer in the matte reflector resulted in the greatest weight loss, whereas the mesh reflector, with milder heating, exhibited the lowest weight loss. Evaluation of the radiation source distance also revealed a nonlinear behavior dependent on the view factor. A distance of 14 cm led to thermal saturation and deterioration of color quality, while a distance of 17 cm provided a balance between radiation intensity and heat penetration, preserving color and minimizing weight loss. Overall, the combination of a matte reflector and a 17 cm distance provided the most efficient ecothermodynamic conditions.

کلیدواژه‌ها English

: Thawing
Electric Field
Infrared
Chicken Meat
Tissue Quality
Specific Energy Consumption
[1] Agricultural Statistics (1403). Statistics and Information Technology Office. Ministry of Agricultural Jihad.
[2] Leygonie C., Britz, T. J., & Hoffman, L. C. (2012). Impact of freezing and thawing on the quality of meat: Review. Meat Science, 91(2), 93-98.
[3] Dalvi-Isfahan M., Hamdami, N., Xanthakis, E., & Le-Bail, A. (2017). Review on the control of ice nucleation by ultrasound waves, electric and magnetic fields. Journal of Food Engineering, 195, 222-234.
[4] Acheampong R., Osei Tutu, C., Akonor, P. T., Asiedu, B. K., Mahama, S., Owusu-Bempah, J., Appiadu, D., Koranteng, A. F., Kumador, D. K., Andoh-Odoom, A. H., & Kwesi Saalia, F. (2025). Effect of conventional and emerging thawing technologies on drip loss, microstructure and post-thaw quality of frozen fruits and vegetables: A review. Applied Food Research, 5(2), 101323.
[5] He X., Liu, R., Nirasawa, S., Zheng, D., & Liu, H. (2013). Effect of high voltage electrostatic field treatment on thawing characteristics and post-thawing quality of frozen pork tenderloin meat. Journal of Food Engineering, 115(2), 245-250.
[6] Rahbari M., Hamdami, N., Mirzaei, H., Jafari, S. M., Kashaninejad, M., & Khomeiri, M. (2018). Effects of high voltage electric field thawing on the characteristics of chicken breast protein. Journal of Food Engineering, 216, 98-106.
[7] Mousakhani-Ganjeh A., Hamdami, N., & Soltanizadeh, N. (2016). Effect of high voltage electrostatic field thawing on the lipid oxidation of frozen tuna fish (Thunnus albacares). Innovative Food Science & Emerging Technologies, 36, 42-47.
[8] Sheridan P., & Shilton, N. (1999). Application of far infra-red radiation to cooking of meat products. Journal of Food Engineering, 41(3), 203-208.
[9] Davoudi, M.; Kashani Nejad, M.; Ziaeifar, A. M.; Ghorbani, M. (2018). Optimization of the defrosting process of minced chicken meat by a combined infrared radiation-hot air method using the response surface methodology. Iranian Journal of Food Science and Technology 14, 4, 461-472.
[10] Dalvi-Isfahan M., Havet, M., Hamdami, N., & Le-Bail, A. (2023). Recent advances of high voltage electric field technology and its application in food processing: A review with a focus on corona discharge and static electric field. Journal of Food Engineering, 353, 111551.
[11] Misra N. N., Martynenko, A., Chemat, F., Paniwnyk, L., Barba, F. J., & Jambrak, A. R. (2018). Thermodynamics, transport phenomena, and electrochemistry of external field-assisted nonthermal food technologies. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 58(11), 1832-1863.
[12] Martynenko A. (2025). EHD-induced mass transfer from wet materials. Journal of Electrostatics, 137, 104075.
[13] Maleki-Bohlooli Z., Dalvi-Isfahan, M., Elmizadeh, A., Taghipour, L., & Mohtashami, S. (2025). Comparative effects of cold plasma and high-voltage electric field on physicochemical changes in persimmon during storage. Applied Food Research, 5(2), 101171.
[14] Majid M., Fallah-Joshaqani, S., Dalvi-Isfahan, M., & Hamdami, R. (2023). Comparison of Conventional and Microwave-assisted Extraction of Pectin from Watermelon Rind. Journal of Polymers and the Environment, 31(8), 3363-3371.
[15] Xie F., Jiang, F., Niu, J., Yu, Q., & Yuan, Y. (2025). Effect of surface emissivity on the aerothermodynamics of the evacuated tube transportation. Thermal Science and Engineering Progress, 65, 103892.
[16] Pozzobon V., Levasseur, W., Do, K.-V., Palpant, B., & Perré, P. (2020). Household aluminum foil matte and bright side reflectivity measurements: Application to a photobioreactor light concentrator design. Biotechnology Reports, 25, e00399.
[17] Fellows P. J. (2017). 22 - Freezing. In P. J. Fellows (Ed.), Food Processing Technology (Fourth Edition) (pp. 885-928): Woodhead Publishing.
[18] Zhu Y., Zhu, J., Shi, X., & Fan, M. (2025). Effects of Freezing, Frozen Storage and Thawing on the Water Status, Quality, Nutrition and Digestibility of Meat: A Review. Food Science & Nutrition, 13(8), e70774.
[19] Fakayode O. A., Ojoawo, O. O., Zhou, M., Wahia, H., & Ogunlade, C. A. (2025). Revolutionizing food processing with infrared heating: New approaches to quality and efficiency. Food Physics, 2, 100046.
[20] Tanaka F., Verboven, P., Scheerlinck, N., Morita, K., Iwasaki, K., & Nicolaï, B. (2007). Investigation of far infrared radiation heating as an alternative technique for surface decontamination of strawberry. Journal of Food Engineering, 79(2), 445-452.
[21] Aboud S. A., Altemimi, A. B., A, R. S. A.-H., Yi-Chen, L., & Cacciola, F. (2019). A Comprehensive Review on Infrared Heating Applications in Food Processing. Molecules, 24(22).
[22] Dalvi-Isfahan M., Hamdami, N., & Le-Bail, A. (2016). Effect of freezing under electrostatic field on the quality of lamb meat. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 37, 68-73.