فناوری های جدید در صنعت غذا (فناوری های نوین غذایی)
سال:1397 | دوره:6 | شماره:2 |تعداد مقالات:10

در تحقیق حاضر، خشک کردن لایه نازک برش های پرتقال در خشک کن هوای داغ آزمایشگاهی مدل سازی گردید. فرایند خشک کردن تحت شرایط متفاوت، سه دمای 50، 60 و 70 C° و سرعت جابه جایی هوای 1/0و 2/0 m/s انجام شد. آنالیز آماری داده ها نشان داد که تغییرات دما و سرعت جابه جایی هوا بر روی نسبت رطوبت اثرات معنی داری 0/05>p داشته، اما اثر متقابل دما و سرعت جابه جایی هوا، اثر معنی دار نداشته است. بنابر نتایج حاصل، کم ترین نسبت رطوبت در برش های پرتقال خشک شده تحت دمای 70 C° و سرعت جابه جایی هوای2/0 m/s به میزان 3/5% به دست آمد. پس از انجام آزمایش ها، داده های حاصل از آزمایش های خشک کردن با 7 مدل شناخته شده ریاضی برازش داده شد. بر اساس نتایج برازش، مدل پیج با بالاترین مقدار ضریب تعیین 0/9992=R2 و 3-10×2/71=RMSE در مقایسه با سایر مدل ها عملکرد بهتری در برآورد نسبت رطوبت، نشان داد. هم چنین، از مدل شبکه عصبی مصنوعی پس انتشار پیش خور برای تخمین نسبت رطوبت برش های پرتقال بر اساس سه متغیر ورودی مدت زمان خشک کردن، دما و سرعت جابه جایی هوا استفاده شد. در طراحی این شبکه از دو تابع آستانه تانژانت هیپربولیک و خطی در لایه پنهان و خروجی استفاده گردید. شبکه عصبی طراحی شده با توپولوژی 1-20-3 و الگوریتم آموزشی لونبرگ-مارکوات بهترین نتایج را با بالاترین مقدار ضریب تعیین 0/9994=R2 و کم ترین مقدار ریشه مجذور خطا 3-10×1/009=RMSE ارائه داد. نتایج نشان داد که شبکه عصبی پرسپترون چند لایه، دارای دقت بالاتری در تخمین نسبت رطوبت برش های پرتقال طی فرایند خشک شدن است.

در این تحقیق جهت خشک کردن برش های میوه به از روش پرتودهی مادون قرمز استفاده شد. برای این منظور اثر دمای خشک کردن 50، 60، 70 و 80 درجه سانتیگراد که ناشی از توان های به ترتیب 51، 73، 98 و 125 وات لامپ مادون قرمز بود مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان دادند که با افزایش دما سرعت خشک کردن افزایش می یابد. با افزایش دما از 50 به 80 درجه سانتیگراد زمان خشک کردن حدود 60 درصد کاهش یافت. با اعمال توان های مختلف برای لامپ مادون قرمز از 51 وات تا 125 وات، مقدار رطوبت از 453 درصد (بر مبنای خشک) به 16 درصد (بر مبنای خشک) کاهش داده شد. مدلسازی فرایند خشک کردن به روش الگوریتم ژنتیک-شبکه های عصبی مصنوعی (GA-ANNs) با 3 ورودی (زمان خشک کردن، دمای خشک کردن و دمای مرکز برش) و یک خروجی (میزان نسبت رطوبتی (MR)(انجام شد. نتایج مدلسازی نشان داد شبکه ای با تعداد 7 نرون در یک لایه پنهان و با استفاده از تابع انتقال تانژانت هایپربولیک می تواند درصد رطوبت در طی فرایند خشک کردن را با دقت بالایی پیشگویی کند (R2 =0/9997و /RMSE=0/0044). بر اساس نتایج، دقت تخمین بدست آمده برای شبکه بهینه بالاتر از بهترین مدل تجربی (مدل میدیلی) در تمام دماهای مورد آزمایش بود (R2 = 0. 9987-0. 9994 and RMSE = 0. 0068-0. 0098) نتایج آنالیز حساسیت توسط شبکه عصبی بهینه نشان داد که به دلیل حساسیت بالاتر (0044/0)، دمای مرکز برش های میوه به موثرترین عامل در کنترل میزان نسبت رطوبتی می باشد. افزایش دما از 50 به 80 درجه سانتیگراد سبب افزایش ضریب انتشار موثر (Deff) از 9-10×10/8به 9-10×26/1مترمربع بر ثانیه گردید. مقدار انرژی فعالسازی برای برش های میوه به، 28/68کیلوژول بر مول تعیین شد.

نشاسته مقاوم به هضم (RS) به بخشی از نشاسته اطلاق می شود که پس از 120 دقیقه انکوباسیون در برابر آنزیم های هضم کننده مانند آنزیم آلفا آمیلاز بدون تغییر و هضم نشده باقی می ماند. در میان انواع نشاسته مقاوم، نشاسته مقاوم نوع 3 به علت پایداری حرارتی آن در طی فرایند حرارتی مواد غذایی مورد توجه بیشتری قرار گرفته است. به منظور تولید نشاسته مقاوم نوع 3، ساختار گرانولی نشاسته باید توسط حرارت و در حضور آب کافی تخریب شده و در ادامه زنجیره های آمیلوز پس از سرد کردن مجددا به یکدیگر متصل گردند. اتوکلاو نمودن محصولات بر پایه نشاسته منجر به پسروی و در نتیجه افزایش میزان نشاسته مقاوم می گردد. هدف از این مطالعه، بررسی تاثیر دماهای مختلف اتوکلاو گذاری (108، 121 و 134 درجه سانتیگراد) و همچنین چرخه های اتوکلاو کردن-خنک کردن (1 تا 3 چرخه) بر میزان تشکیل نشاسته مقاوم و ویژگی های فیزیکوشیمیایی و عملکردی آن بود. نتایج نشان داد که با افزایش دمای اتوکلاو و همچنین چرخه های دمایی، میزان تشکیل نشاسته مقاوم افزایش یافت. میزان حلالیت نشاسته مقاوم حاصل نسبت به نشاسته طبیعی ذرت افزایش چشمگیری داشت در حالی که از نظر میزان آمیلوز ظاهری دچار تغییر نشد. همچنین فرایند اتوکلاو-پسروی منجر به تغییر کریستال های نشاسته از نوع A به نوع B و V شده و درصد کریستالی نشاسته نیز افزایش پیدا کرد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان دهنده تغییرات چشمگیر در گرانول های نشاسته و ایجاد بافت اسفنج مانند در اثر فرایند اتوکلاو بود. همچنین کلیه ویژگی های بافتی (سختی، پیوستگی بافت، ارتجاع پذیری و صمغی بودن) نشاسته مقاوم در مقایسه با نشاسته طبیعی ذرت دچار کاهش شد.

در این تحقیق تثبیت همزمان آنزیم های آلفا-آمیلاز و مالتوژنیک آمیلاز با روش تجمع آنزیمی با اتصالات جانبی روی نانوذرات مغناطیسی عامل دار شده با لیزین جهت تهیه شربت با مالتوز بالا از نشاسته ذرت انجام شد. نانوذرات مغناطیسی 4O3Fe به روش هم رسوبی تهیه و سپس پوشش دهی سطح با اسید آمینه لیزین انجام گرفت. حلال های استو نیتریل، استن، ترت-بوتانول، ایزوپروپانول، اتانول و سولفات آمونیوم اشباع شده به عنوان عوامل تجمیع کننده آنزیم ها مورد آزمون قرار گرفتند که حلال ترت-بوتانول بالاترین فعالیت آنزیمی را جهت تثبیت نشان داد. نسبت آنزیمی 1: 9(مالتوژنیک آمیلاز: آلفا-آمیلاز)، pH مطلوب برابر با 6 و دمای 65 درجه سانتی گراد، گلوتر آلدئید با غلظت 2 میلی مولار، و نسبت لیزین به آنزیم برابر با 0/75: 1 به عنوان شرایط ایده آل جهت تثبیت تعیین گردیدند. نتایج آنالیز DLS نشان داد که متوسط اندازه ذرات نانومغناطیس در محدوده 88/9-81/9نانومتر با اندیس PDI برابر با 242/0 و پتانسیل زتای 21-و متوسط اندازه ذرات آنزیم تثبیت شده در محدوده 110/5-99/6نانومتر با اندیس PDI برابر با 0/088 و پتانسیل زتای 32-قرار دارد. ظهور طیف های جدید مربوط به2NH و NH در طیف سنجی FTIR تاییدی بر تثبیت آنزیم روی نانوذرات مغناطیسی بود. علاوه بر این آنزیم تثبیت شده پس از 10 سیکل پی در پی میزان 80/36% از فعالیت خود را حفظ نمود. پارامتر های سینتیکی آنزیم تثبیت شده در مقایسه با آنزیم آزاد نشان داد که Vmax تغییر معنی داری را نداشته اما، Km 1/5 برابر کاهش داشته است. نیمه عمر آنزیم تثبیت شده دردمای 95 درجه سانتی گراد نسبت به آنزیم آزاد حدود 2/5 برابر افزایش نشان داد. میزان بارگذاری آنزیم تثبیت شده روی نانوذرات مغناطیسی 82% تعیین گردید.

ادویه علاوه بر تاثیر در طعم و کیفیت مواد غذایی، به دلیل خواص ضد میکروبی یا آنتی اکسیدانی عمر ماندگاری مواد غذایی را نیز فزایش می دهد. گونه های مختلف ادویه ها بر اساس محل رویش، کیفیت و ارزش اقتصادی متفاوتی دارند. بنابراین طبقه-بندی و جداسازی آن ها براساس منشاء جغرافیایی مورد توجه مصرف کنندگان و فروشندگان بوده و از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پژوهش توانایی کاربرد بینی الکترونیک بر پایه حسگرهای نیمه هادی اکسید فلزی به عنوان ابزاری غیرمخرب برای تشخیص منشاء جغرافیایی (هند، چین و پاکستان) سه ادویه فلفل سیاه، دارچین و زردچوبه مورد مطالعه قرار گرفت. مدولاسیون دمایی به صورت الگوی ولتاژ سینوسی انجام شد و پاسخ گذرای حسگرها برای تحلیل داده ها مورد بررسی قرار گرفت. تحلیل مولفه های اصلی(PCA)، تحلیل تفکیک خطی(LDA)، ماشین بردار پشتیبان (SVM) و شبکه های عصبی مصنوعی (ANN) روش هایی بودند که برای رسیدن به این هدف مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که تصویر داده ها با استفاده از روش PCA به صورت کاملا واضح خوشه های مجزایی را بر روی فضای تغییر شکل یافته PC ایجاد کرد. با کاربرد روش های LDA، SVM و ANN در تفکیک بر اساس منشاء جغرافیایی برای هر سه ادویه، دقت طبقه بندی %100 بدست آمد. همچنین از صحت سنجی مدل های مذکور دقت %100 حاصل گردید. بنابراین می توان نتیجه گرفت که بینی الکترونیک مبتنی بر حسگرهای نیمه هادی اکسید فلزی تحت مدولاسیون دمایی در ترکیب با روش های کمومتریکس (شیمی سنجی) می تواند ابزار موثر و کارآیی در طبقه بندی سریع و غیر مخرب نمونه های فلفل سیاه، دارچین و زردچوبه بر اساس منشاء جغرافیایی باشد.

هدف از این پژوهش، بدست آوردن خواص ترمودینامیکی خشک کردن لیموترش تحت تاثیر پیش تیمار فراصوت در یک خشک کن هوای گرم می باشد. فرآیند خشک کردن در سه سطح دمایی (40، 55 و 70 درجه سلسیوس)، یک سطح سرعت هوای ورودی 1 متر بر ثانیه و چهار سطح زمان پیش تیمار فراصوت (شاهد، 10، 20 و 40 دقیقه) صورت گرفت. از 14 مدل ریاضی خشک کردن جهت پیش بینی نسبت رطوبت لیموترش استفاده شد. نتایج نشان داد با افزایش دمای هوای ورودی و زمان اعمال توان فراصوت، زمان خشک کردن کاهش پیدا کرد. بهترین مدل برای پیش بینی خشک کردن لیموترش مدل میدیلی و همکاران انتخاب شد. استفاده از پیش تیمار فراصوت در دماهای مختلف منجر به افزایش قابل توجهی در مقدار ضریب پخش موثر رطوبت از 11-10×5/04 تا 10-10×2/00 مترمربع برثانیه شد. انرژی فعال سازی برای لیموترش در محدوده ی 34/93تا 42/97کیلو ژول بر مول بدست آمد. همچنین مقدار انرژی مصرفی ویژه برای خشک کردن لیموترش (47/39تا 240/46کیلو وات ساعت بر کیلوگرم) ثبت شد.

در این تحقیق ابتدا هویج به قطعات مساوی خرد شده و با در نظر گرفته شدن سطوح مورد نظر پیش تیمار شدند. سطوح ولتاژ مختلف در پیش تیمار اهمیک 40، 60 و 80 ولت و زمان 2، 4 و 6 دقیقه بود. پارامتر مورد بررسی در پیش تیمار بلانچینگ زمان، با سطوح مختلف 2، 4 و 6 دقیقه بود. سپس بلافاصله بعد از پیش تیمار، نمونه ها در مایکروویو با سطوح توانی 360، 600 و 900 وات خشک شدند. در نهایت نیز نمونه های خشک شده با مایکروویو و پیش تیمار و سطوح مختلف آن آسیاب شده و خواص فیزیولوژیکی مورد نظر شامل آنتی اکسیدان، فلاونوئید و فنل آن ها اندازه گیری شد. طبق نتایج بدست آمده کمترین مقدار آنتی اکسیدان در بین سطوح و پارامتر های مورد نظر، در پیش تیمار اهمیک و زمان 6 دقیقه، 21. 051% بود. کمترین مقدار فلاونوئید، 52. 637 میلی گرم بر 100 گرم، مربوط به زمان 6 دقیقه در پیش تیمار اهمیک بود و همچنین کمترین مقدار محتوای فنلی در پیش تیمار بلانچینگ و توان مایکروویو 360 وات به مقدار 11. 816 میلی گرم بر 100 گرم اندازه گیری شد. نتایج آزمایش ها نشان داد که رابطه بین توان مایکروویو و خواص فیزیولوژیکی اندازه گیری شده مستقیم و رابطه بین ولتاژ و زمان پیش تیمار های انجام شده با خواص فیزیولوژیکی مورد نظر معکوس می باشد. همچنین در اکثر موارد می توان گفت که پیش تیمار بلانچینگ در خشک کردن دارای مقادیر بیشتری از خواص فیزیولوژیکی می باشد.

کیفیت ماهی تحت تاثیر روش های حمل و نقل، شرایط نگهداری و زمان انبارمانی می باشد و این عوامل موجب تغییرات شیمیایی در ماهی شده، در نتیجه با تسریع در تخریب و فساد بافت ماهی مصرف آن را برای بدن انسان خطرناک می کند. بیشتر روش های مورد استفاده برای بررسی تازگی ماهی هزینه بر و مخرب هستند. لذا هدف از این پژوهش توسعه روشی غیر مخرب بر مبنای رابطه بین رنگ و بافت چشم و آبشش به کمک سامانه بینایی ماشین در نظر گرفته شد. بر این اساس بعد از استخراج ناحیه مورد نظر از تصاویر (چشم و آبشش) ویژگی رنگی و بافتی از تصاویر استخراج و به کمک الگوریتم انتخاب ویژگی فیشر مناسب ترین آن ها انتخاب و عمل گروه بندی با کمک دو روش طبقه بندی QDA و LDA انجام پذیرفت. برای طبقه بند QDA ویژگی های V_HSV (استخراج شده از آبشش)، انرژی و تباین (استخراج شده از چشم ماهی) و برای طبقه بند LDA ویژگی انرژی (استخراجی از چشم)، تباین (استخراجی از چشم)، V_HSV (استخراجی از آبشش)، یکنواختی (استخراجی از چشم) و H_HSV (استخراجی از آبشش)، به ترتیب به دقت 93% و 96% رسید.

عدم یکنواختی توزیع دما در تمام حجم محصول یکی از مشکلات اصلی فرآیندهای حرارتی می باشد. این پژوهش با روش سطح پاسخ به منظور مدلسازی فرآیند حرارتی پسته رقم احمدآقایی با مایکروویو و تعیین شرایط بهینه یکنواختی بیشتر توزیع دما در محصول انجام شد. متغیرهای مستقل کمی شامل زمان حرارت دهی (50-20 s) و توان مایکروویو (w 630-900) و متغیر مستقل کیفی شامل موقعیت قرارگیری میله دماسنج در شش نقطه داخل ظرف حاوی پسته و متغیر وابسته (پاسخ) دمای محصول تحت حرارت دهی مایکروویو بود. این آزمایشات بصورت جداگانه برای دو نوع شکل ظرف حاوی محصول شامل مکعبی و استوانه ای انجام شد. نتایج حاصل از تجزیه واریانس نشان داد تمامی اثرات اصلی شامل زمان حرارت دهی، توان مایکروویو و موقعیت دماسنج؛ در هر دو نوع ظرف مکعبی و استوانه ای و همچنین اثرات متقابل در سطح 1%، معنی دار می باشند. بر اساس نتایج بدست آمده یکنواختی توزیع دما در توده محصول به شکل مکعبی بیشتر از شکل استوانه ای بود. از سوی دیگر توزیع دما در توان حداقل (w 630) یکنواختی بیشتری نسبت به توان حداکثر (w 900) از خود نشان داد. شرایط بهینه جهت ایجاد یکنواختی بیشتر دما با اعمال فرآیند حرارت دهی در مدت زمان 44 تا 45 ثانیه و با توان 720 تا 750 وات برای ظروف استوانه ای و مدت زمان 45 تا 47 ثانیه و با توان 630 تا 670 وات برای ظروف مکعبی تعیین گردید. بررسی صحت مدل بدست آمده جهت پیش بینی پاسخ، از طریق محاسبه ریشه مربعات میانگین خطا انجام شد. مقدار پائین آن در تمام شش موقعیت از محصول، نشان دهده نزدیکی مقادیر آزمایشگاهی و پیش بینی شده است و صحت مدل را تایید می نماید.

در این پژوهش مقدار ترکیبات فنلی کل موجود در عصاره بره موم حاصل از استخراج به دو روش خیساندن و فراصوت و نیز تأثیر روش استخراج بر نوع و مقدار هر یک از ترکیبات فنلی به روش کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC) بررسی شده است. استخراج به روش خیساندن در نسبت های مختلف بره موم به حلال اتانل 70% (10, 30, 50 % w/v) و در مدت های مختلف (2, 8, 24 h) انجام گرفت. استخراج به کمک فراصوت نیز در مدت های صوت دهی (7, 14, 21 min) و دامنه های نوسانی (60, 80, 100 %) انجام شد. بیشترین مقدار ترکیبات فنلی در عصاره بره موم از روش خیساندن در مدت استخراج 24 h و با نسبت 10 %w/v بره موم به حلال برابر با 44. 82% بدست آمد. در حالی که، با روش اعمال فراصوت به مدت 21 min و با دامنه نوسانی 80% بیشترین ترکیبات فنلی برابر با 41. 19% حاصل شد. شناسایی محتوی ترکیبات فنلی عصاره ها با استفاده از کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا نشان داد که تعداد 15 ترکیب فنلی در عصاره بره موم حاصل از روش خیساندن مشخص شدند در حالی که در عصاره به دست آمده از روش فراصوت 13 ترکیب شناسایی شدند. بیشترین ترکیب بازیابی و شناسایی شده در عصاره بره موم از هر دو روش استخراج پینوسمبرین بود که مقدار آن در عصاره ها 15. 1% در روش فراصوت و11. 7% در روش خیساندن تعیین شد. نتایج کروماتوگرافی نشان داد که درصد هر یک از ترکیبات شناسایی شده در عصاره استخراج شده به روش فراصوت بیشتر از ترکیبات مشابه در روش خیساندن بود.