مجله علوم و صنایع غذایی ایران

مجله علوم و صنایع غذایی ایران

بهینه‌سازی پوست‌گیری خشک آلو با گرمایش مادون قرمز تابشی به روش سطح پاسخ و ارزیابی ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی در مقایسه با روش قلیایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه فنی کشاورزی (مهندسی مکانیک بیوسیستم) - دانشکده فناورزی کشاورزی (ابوریحان) دانشگاه تهران، پاکدشت، تهران. ایران
2 گروه فنی کشاورزی (مهندسی مکانیک بیوسیستم) - دانشکده فناورزی کشاورزی (ابوریحان) دانشگاه تهران
10.48311/fsct.2026.119647.83085
چکیده
پوست‌گیری یکی از مراحل کلیدی فرآوری آلو است که روش‌های مرسوم آن (مانند استفاده از محلول قلیایی) با چالش‌هایی نظیر تلفات بالای پوست‌گیری، راندمان پایین فرآیند و مصرف زیاد آب و انرژی، تولید فاضلاب شیمیایی و کاهش کیفیت محصول همراه است که در نهایت صرفه اقتصادی را کاهش می‌دهد. این پژوهش به بررسی امکان‌سنجی و بهینه‌سازی پوست‌گیری خشک آلو با استفاده از گرمایش تابشی مادون قرمز به عنوان جایگزین پایدار پرداخته است. سامانه آزمایشگاهی شامل ساطع‌کننده سرامیکی مادون قرمز و غلتک‌های چرخان طراحی شد. اثرات توان ساطع‌کننده (۳۵۰ - ۱۰۰۰ وات)، زمان گرمایش (۹۰ - ۱۵۰ ثانیه) و فاصله ساطع‌کننده (۲۰ - ۷۰ میلی‌متر) بر عملکرد پوست‌گیری و خصوصیات فیزیکوشیمیایی (تلفات رطوبت، ضخامت پوست، دمای سطح، ویژگی رنگی ΔE و محتوای اسید اسکوربیک) با روش سطح پاسخ و طرح مرکب مرکزی ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که شرایط بهینه (توان 46/797 وات، فاصله ۷۰ میلی‌متر، زمان ۱۰۷ ثانیه) به از دست دادن رطوبت 30/0 درصد، ضخامت پوست 12/0 میلی‌متر، دمای سطح ۴۰ درجه سلسیوس، ΔE برابر 50/13 و محتوای اسید اسکوربیک ۱۴ میلی‌گرم در ۱۰۰ گرم منجر شد. در مقایسه با پوست‌گیری قلیایی مرسوم (سدیم هیدروکسید 10 درصد، دمای ۸۵ درجه سلسیوس، مدت زمان غوطه‌وری ۱۰۰ ثانیه)، روش مادون قرمز اتلاف رطوبت را به طور چشمگیری کاهش داد ( 30/0 درصد در مقابل 56/9 درصد)، رنگ روشن‌تری (زاویه هیو ۸۲ درجه در مقابل ۵۵ درجه) حفظ کرد و محتوای اسید اسکوربیک را بیشتر نگه داشت (۱۴ در مقابل 5/10 میلی‌گرم در ۱۰۰ گرم)، ضمن حذف کامل فاضلاب شیمیایی.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Optimization of dry-peeling method for plums using infrared radiation heating with response surface methodology and evalation of physicochemical characteristics in compare of lye peeling method

نویسندگان English

Daruosh Shaterabadi 1
َAli Mashaallah Kermani 2
Hojatollah Akbariakbari 2
1 Department of Agrotechnology, College of Agricultural Technology (Aburaihan) - University of Tehran, Pakdasht, Tehran, Iran
2 Department of Agrotechnology, College of Agricultural Technology (Aburaihan) - University of Tehran
چکیده English

Peeling is a key stage from post-harvest processing for plum fruit, which traditional methods (using lye solution) meets to some challenges such as a high peeling loss, low efficiency of process, high consumption of water and energy, chemical wase water production that finally led to reduction of product quality. This study investigates the feasibility and optimization of dry-peeling for plums using infrared radiation heating as a sustainable alternative to conventional lye peeling. A laboratory-scale system including a ceramic IR emitter and the rotating fruit rollers for plum processing was designed. The effects of IR emitter power (350-1000 W), heating time (90-150 s), and emitter distance (20-70 mm) on physico-chemical properties and peeling performance (moisture loss, peel thickness, surface temperature, color properties, and ascorbic acid) were evaluated using Response Surface Methodology (RSM). The results showed that optimal conditions (797.48 W, 70 mm, 107 s) achieved 0.30% moisture loss, 0.12 mm peel thickness, 40°C surface temperature, 13.5 ΔE color change, and 14 mg/100 g ascorbic acid retention. In compare with conventional lye peeling method (10% NaOH, 85°C, 100 s), IR peeling significantly reduced moisture loss (0.30% vs. 9.56%), preserved bright yellow hue (Hue angle 82 vs. 55°), and enhanced ascorbic acid retention (14 vs. 10.5 mg/100 g), while eliminating chemical wastewater. These findings proved the high potential of infrared radiation heating as a green method, effective with high quality for plum processing.

کلیدواژه‌ها English

Plum
Dry peeling
Infrared heating
Physicochemical characteristics
Response surface methodology
Optimization
Lye peeling
[1] Akbari, H. (2022). Investigation of peeling of stewed plums using infrared heating. Master of Science Thesis in Biosystem mechanical Engineering, Department of Agrotechnology, College of Agricultural Technology (Aburaihan), University of Tehran, Pakdasht, Tehran.
[2] Kohli, D. Champawat, P. S. Mudgal, V. D. Jain, S. K., & Tiwari, B. K. (2021). Advances in peeling techniques for fresh produce. Journal of Food Process Engineering, 44(10): e13826.
[3] Hedayatizadeh, M., & Chaji, H. (2016). A review on plum drying. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 56: 362-367.
[4] Pan, Z., Li, X., Bingol, McHugh, G. T. H., & Atungulu, G. G. (2009). Development of infrared radiation heating method for sustainable tomato peeling. Applied Engineering Agriculture, 25(6): 935-941.
[5] Pan, Z., Li, X., Khir, R., El-Mashad, H. M., Atungulu, G. G., McHugh, T. H., et al. (2015). A pilot scale electrical infrared dry-peeling system for tomatoes: Design and performance evaluation. Biosystems Engineering, 137, 1-8.
[6] Li, X., Zhang, A., Atungulu, G., Delwiche, M., Milczarek, R., Wood, D., & Pan, Z. (2014). Effects of infrared radiation heating on peeling performance and quality attributes of clingstone peaches. LWT - Food Science and Technology, 55(1) 34-42.
[7] Wu, B., Ma, Y., Guo, Y., Zielinska, M., Gao, K., Song, C., Bouhile, Y., Qiu, C., Pan, Z., & Ma, H. (2024). Research progress in the application of catalytic infrared technology in fruit and vegetable processing. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 23, e13291.
[8] Niu, X. X., Deng, L. Z., Wang, H., Wang, Q. H., Xu, M. Q., Li, S. B., ... & Xiao, H. W. (2024). Transformation of cell wall pectin profile during postharvest ripening process alters drying behavior and regulates the sugar content of dried plums. Food Chemistry, 458, 140093.
[9] Eslami, E., Landi, G., Benedetti, M., & Pataro, G. (2024). Economic and Environmental Impact Analysis of Innovative Peeling Methods in the Tomato Processing Industry. Sustainability, 16(24): 11272.
[10] Garcia, E., & Barrett, D. M. (2006). Peelability and yield of processing tomatoes by steam or lye. Journal of Food Processing Preservation, 30(1): 3-14.
[11] AOAC. (2005). Official methods of analysis (17th ed.). Arlington, VA: Association of Official Analytical Chemists.
[12] Myers, R. H., Montgomery, D. C., & Anderson-Cook, C. M. (2016). Response surface methodology: process and product optimization using designed experiments. John Wiley & Sons.
[13] Li, X., & Pan, Z. (2014). Dry peeling of tomato by infrared radiative heating: Part II. Model validation and sensitivity analysis. Food Bioprocessing Technology, 7(7): 2005-2013.
[14] Shen, Y., Khir, R., Wood, D., McHugh, T. H., & Pan, Z. (2020). Pear peeling using infrared radiation heating technology. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 65: 102474.
[15] Mohammadi, Z., Kashaninejad, M., Ziaiifar, A. M., & Ghorbani, M. (2019). Peeling of kiwifruit using infrared heating technology: A feasibility and optimization study. LWT-Food Science and Technology, 99: 128-137.
[16] Zhao, S., Wang, S., Ding, H., Guo, Z., Simelane, M. B. C., Liu, Q., et al. (2023). Heat transfer modelling for novel infrared peeling of potato. Journal of Food Engineering, 357: 111631.
[17] Li, X., & Pan, Z. (2014). Dry-peeling of tomato by infrared radiative heating: part I. Model development. Food Bioprocess Technology, 7(7): 1996-2004.
[18] Kate, A. E., & Sutar, P. P. (2018). Development and optimization of novel infrared dry peeling method for ginger (Zingiber officinale Roscoe) rhizome. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 48: 111-121.
[19] Eskandari, J., Kermani, A. M., Kouravand, S., & Zarafshan, P. (2018). Design, fabrication, and evaluation a laboratory dry-peeling system for hazelnut using infrared radiation. LWT-Food Science and Technology, 90: 570-576.
[20] Zhang, Y., Suo, K., Feng, Y., Yang, Z., Zhu, Y., Wang, J., & et al. (2024). Catalytic infrared radiation dry-peeling Technology for non-frozen and frozen grapes: Effects on temperature, peeling performance, and quality attributes. Food Chemistry, 455: 139854.
[21] Wang, B., Venkitasamy, C., Zhang, F., Zhao, L., Khir, R., & Pan, Z. (2016). Feasibility of jujube peeling using novel infrared radiation heating technology. LWT-Food Science and Technology, 69: 458-467.
[22] Guldas, M. (2003). Peeling and the physical and chemical properties of kiwi fruit. Journal of Food Processing and Preservation, 27(4): 271-284.
[23] Garcia, E., & Barrett, D. M. (2006). Evaluation of processing tomatoes from two consecutive growing seasons: quality attributes, peelability and yield. Journal of Food Processing and Preservation, 30(1): 20-36.
[23] Ayub, H., Nadeem, M., Mohsin, M., Ambreen, S., Khan, F. atta, Oranab, S., … Ullah, S. (2023). A comprehensive review on the availability of bioactive compounds, phytochemicals, and antioxidant potential of plum (Prunus Domestica). International Journal Food Production, 26(1): 2388-2406.
[24] Li, X., Pan, Z., Atungulu, G. G., Zheng, X., Wood, D., Delwiche, M., & McHugh, T. H. (2014). Peeling of tomatoes using novel infrared radiation heating technology. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 21, 123–130.
[25] Doymaz, İ. (2004). Effect of dipping treatment on air drying of plums. Journal of Food Engineering, 64(4): 465-470.