پلاسمای سرد: یک روش پیش‌تیمار جدید برای خشک کردن دانه‌های کلزا: مطالعه سینتیک و مدل‌سازی جمع آثار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی انگلیسی

نویسندگان

فاطمه اسلوب ¹

مهدی مرادی ²

مهرداد نیاکوثری ³

¹ دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، بخش مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

² بخش مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

³ بخش مهندسی صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

https://doi.org/10.22067/jam.2022.75630.1096

چکیده

بررسی دقیق سینتیک و توسعه مدل‌های خشک‌کردن با دقت بالا با شناسایی پارامترهای موثر به مطالعه بهتر فرآیند خشک‌کردن کمک می‌کند. تحقیق حاضر به بررسی کاربرد پلاسمای سرد (CP) به‌عنوان یک فرآیند پیش‌تیمار، برای خشک‌کردن بذر کلزا با هوای گرم‌شده می‌پردازد. این پدیده ممکن است باعث ایجاد پیچیدگی‌هایی در بررسی سینتیک خشک‌کردن شود. دانه‌های کلزا با رطوبت اولیه 1±27.5 درصد (بر اساس خشک) ابتدا تحت زمان‌های صفر، 15، 30 و 60 ثانیه در معرض CP قرار گرفته و سپس در خشک‌کن بستر سیال که گرمای آن توسط یک جمع‌کننده خورشیدی تامین می‌شود، در دماهای 40، 50 و 60 درجه سلسیوس خشک شد. نتایج به‌دست‌آمده حاکی از روند کاهشی زمان خشک‌شدن از 40 تا 60 درجه سلسیوس بود. کوتاه‌ترین زمان خشک‌شدن مربوط به نمونه‌هایی است که در دمای 60 درجه سلسیوس بدون پیش‌تیمار CP خشک شده‌اند. با این حال، طولانی‌ترین دوره برای نمونه‌های خشک‌شده در دمای 40 درجه سلسیوس با پیش‌تیمار CP 60 ثانیه رخ داد. همچنین بیشترین تاثیر پلاسمای سرد بر کاهش زمان خشک کردن در دماهای 40 و 50 درجه سلسیوس به‌ترتیب با پیش‌تیمارCP 15 و 60 ثانیه مشاهده شد. مطالعه دقیق سینتیک خشک‌کردن با استفاده از روش جمع آثار انجام گرفت. بر این اساس، با استفاده از داده‌های تجربی، منحنی‌های مربوط به شرایط مختلف خشک‌کردن رسم شده و در دو مرحله به منحنی مرجع انتقال داده شدند تا منحنی خشک‌کردن نهایی به‌دست آید. سپس منحنی به یک معادله مرتبه دوم برازش داده شده و با استفاده از داده‌های تجربی اعتبارسنجی انجام گرفت. ضرایب همبستگی، میانگین مربعات خطا و میانگین خطای مطلق به‌ترتیب 0.99، 0.03 و 0.023 بودند.

کلیدواژه‌ها

دانه کلزا

جمع آثار

ضریب انتقال

مقایسه میانگین

20.1001.1.22286829.1402.13.1.4.1

موضوعات

• مهندسی پس‌ از برداشت، و فرآوری محصولات کشاورزی

---

©2022 The author(s). This article is licensed under Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0), which permits use, sharing, adaptation, distribution and reproduction in any medium or format, as long as you give appropriate credit to the original author(s) and the source.

مراجع

1. Amini, M., & Ghoranneviss, M. (2016). Effects of cold plasma treatment on antioxidants activity, phenolic contents and shelf life of fresh and dried walnut (Juglans regia) cultivars during storage. LWT- Food Science and Technology, 73, 178-184.‏ https://doi.org/10.1016/j.lwt.2016.06.014
2. Bao, T., Hao, X., Shishir, M. R. I., Karim, N., & Chen, W. (2021). Cold plasma: An emerging pretreatment technology for the drying of jujube slices. Food Chemistry, 337, 127783. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.127783
3. Benseddik, A., Azzi, A., Zidoune, M. N., & Allaf, K. (2018). Mathematical empirical models of thin-layer airflow drying kinetics of pumpkin slice. Engineering in Agriculture, Environment and Food, 11(4), 220-231.‏ https://doi.org/10.1016/j.eaef.2018.07.003
4. Cheung, B., Terekhov, A., Chen, Y., Agrawal, P., & Olshausen, B. (2019). Superposition of many models into one. arXiv preprint arXiv, 1902.05522.‏
5. Ghasemi, J., Moradi, M., Karparvarfard, S. H., Golmakani, M. T., & Khaneghah, A. M. (2021). Thin layer drying kinetics of lemon verbena leaves: a quality assessment and mathematical modeling. Quality Assurance and Safety of Crops & Foods, 13(1), 59-72.‏ https://doi.org/10.15586/qas.v13i1.835
6. Kek, S. P., Chin, N. L., & Yusof, Y. A. (2014). Simultaneous time-temperature-thickness superposition theoretical and statistical modeling of convective drying of guava. Journal of Food Science and Technology, 51(12), 3609-3622.‏ https://doi.org/10.1007/s13197-013-0923-0
7. Khanali, M., Rafiee, Sh., Jafari A., Hashemabadi, S. H., & Banisharif, A. (2012). Mathematical modeling of fluidized bed drying of rough rice (Oryza sativa) grain. Journal of Agricultural Technology, 8(3), 795-810.‏
8. Khazaei, J., Chegini, G. R., & Bakhshiani, M. (2008). A novel alternative method for modeling the effects of air temperature and slice thickness on quality and drying kinetics of tomato slices: Superposition technique. Drying Technology, 26, 759-775. https://doi.org/10.1080/07373930802046427
9. Li, S., Chen, S., Han, F., Xv, Y., Sun, H., Ma, Z., ... & Wu, W. (2019). Development and Optimization of Cold Plasma Pretreatment for Drying on Corn Kernels. Journal of Food Science, 84(8), 2181-2189. https://doi.org/10.1111/1750-3841.14708
10. McVetty, P. B. E., & Duncan, R. W. (2016). Canola/Rapeseed: Genetics and Breeding. In Reference Module in Food Science; Elsevier: Amsterdam, the Netherlands.
11. Moradi, M., Niakousari, M., & Mousavi Khaneghah, A. (2019). Kinetics and mathematical modeling of thin layer drying of osmo‐treated Aloe vera (Aloe barbadensis) gel slices. Journal of Food Process Engineering, 42(6), e13180.‏ https://doi.org/10.1111/jfpe.13180
12. Moradi, M., Azizi, S., Niakousari, M., Kamgar, S., & Khaneghah, A. M. (2020). Drying of green bell pepper slices using an IR-assisted Spouted Bed Dryer: An assessment of drying kinetics and energy consumption. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 60, 102280.‏ https://doi.org/10.1016/j.ifset.2019.102280
13. Nishime, T. M. C., Borges, A. C., Koga-Ito, C. Y., Machida, M., Hein, L. R. O., & Kostov, K. G. (2017). Non-thermal atmospheric pressure plasma jet applied to inactivation of different microorganisms. Surface and Coatings Technology, 312, 19-24. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2016.07.076
14. Pankaj, S. K., Bueno-Ferrer, C., Misra, N. N., O'Neill, L., Tiwari, B. K., Bourke, P., & Cullen, P. J. (2015). Dielectric barrier discharge atmospheric air plasma treatment of high amylose corn starch films. LWT-Food Science and Technology, 63(2), 1076-1082.‏ https://doi.org/10.1016/j.lwt.2015.04.027
15. Pankaj, S. K., & Keener, K. M. (2018). Cold plasma processing of fruit juices. In Fruit juices (pp. 529-537). Academic Press.‏ https://doi.org/10.1016/B978-0-12-802230-6.00026-6
16. Sarangapani, C., Devi, Y., Thirundas, R., Annapure, U. S., & Deshmukh, R. R. (2015). Effect of low-pressure plasma on physico-chemical properties of parboiled rice. LWT- Food Science and Technology, 63, 452-460. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2015.03.026
17. Simha, P., Mathew, M., & Ganesapillai, M. (2016). Empirical modeling of drying kinetics and microwave assisted extraction of bioactive compounds from Adathoda vasica and Cymbopogon citratus. Alexandria Engineering Journal, 55(1), 141-150.‏ https://doi.org/10.1016/j.aej.2015.12.020
18. Saengrayap, R., Tansakul, A., & Mittal, G. (2015). Effect of far-infrared radiation assisted microwave-vacuum drying on drying characteristics and quality of red chili. Journal of Food Science and Technology, 52(5), 2610-2621. https://doi.org/10.1007/s13197-014-1352-4
19. Yousefi, A., Niakousari, M., & Moradi, M. (2013). Microwave assisted hot air drying of papaya (Carica papaya) pretreated in osmotic solution. African Journal of Agricultural Research, 8(25), 3229-3235.‏ https://doi.org/10.5897/AJAR12.180
20. Wang, H., Yi, S., & Sharma, M. M. (2018). A computationally efficient approach to modeling contact problems and fracture closure using superposition method. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 93, 276-287.‏ https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2017.09.009
21. Wang, Y., Guo, P., Dai, F., Li, X., Zhao, Y., & Liu, Y. (2018). Behavior and modeling of fiber-reinforced clay under triaxial compression by combining the superposition method with the energy-based homogenization technique. International Journal of Geomechanics, 18(12), 04018172.‏
22. Zhang, X. L., Zhong, C. S., Mujumdar, A. S., Yang, X. H., Deng, L. Z., Wang, J., & Xiao, H. W. (2019). Cold plasma pretreatment enhances drying kinetics and quality attributes of chili pepper (Capsicum annuum). Journal of Food Engineering, 241, 51-57. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2018.08.002
23. Zhou, Y. H., Vidyarthi, S. K., Zhong, C. S., Zheng, Z. A., An, Y., Wang, J., ... & Xiao, H. W. (2020). Cold plasma enhances drying and color, rehydration ratio and polyphenols of wolfberry via microstructure and ultrastructure alteration. LWT- Food Science and Technology, 134, 110173.‏ https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.110173