عنوان پایان‌نامه
طراحی ، ساخت و ارزیابی یک خشک کن آزمایشی مداوم مناسب برای میوه کوچک ( زرشک و آلبالو ) بر اساس سینتیک خشک شدن به صورت لایه نازک
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی-مکانیک ماشینهای کشاورزی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 5116;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 55498
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۸۷
- دانشجو
- مرتضی آغباشلو
- استاد راهنما
- محمدحسین کیان مهر
- چکیده
- روغن ماهی حاوی مقادیر زیادی از اسیدهای چرب غیر اشباع 3-n است که اثرات مفید آن بر سلامتی انسان ثابت شده است. اما افزودن موفقیت آمیز اسیدهای چرب غیر اشباع 3-n به مواد غذایی به خاطر حلالیت کم آنها در اکثر مواد غذایی و مستعد بودن بیش از حد آن به اکسیداسیون، محدود شده است. ریزدرون¬پوشانی یک روش امیدبخش جهت حفظ روغن ماهی در مقابل اکسیداسیون با محدود کردن اثرات نامطلوب محیطی به مانند اکسیژن، نور، رطوبت و غیره می¬باشد. خشک¬کردن پاششی به علت ارزان بودن و مهیا بودن تجهیزات یکی از معمول¬ترین روش¬های به¬کار برده شده جهت درون¬پوشانی مواد غذایی در مدت چندثانیه است. اما حل مشکل بازده پایین سامانه¬های خشک¬کن یک چالش بزرگی است که باید با کمک تحلیل¬های مهندسی جهت افزایش درآمدزایی تجهیزات خشک¬کننده، حل گردد. در این تحقیق، اثرات مواد دیواره¬ای مختلف به¬دست آمده از شیر مانند پودر شیر پس¬چرخ، افشره¬ی پروتئین¬ آب پنیر، جدایه¬ی پروتئین¬ آب پنیر، افشره¬ی پروتئین¬ شیر و سدیم کازئینات، کربوهیدرات¬ها مانند مالتودکسترین، لاکتوز و ساکاروز، سورفکتنت توین و شرایط کاری خشک¬کن پاششی مانند دمای هوای خشک¬کننده، نرخ تغذیه خوراک، حجم هوای اسپری کننده و حجم هوای خشک¬کننده روی خواص درون¬پوشانی امولسیون¬های روغن ماهی مطالعه شد. پارامترهای کیفی مطالعه شده عبارت بودند از: محتوی رطوبتی میکروکپسول¬ها، اندازه ذرات، چگالی توده، بازده درون¬پوشانی و عدد پراکسید. هم¬چنین خواص برخی از امولسیون¬های تهیه شده مانند اندازه قطرات، ویژگی¬های رئولوژیکی و کشش سطحی تعیین جهت تحلیل بیشتر تعیین شدند. چند میکروکپسول بهینه انتخاب شده برای مورد آزمایش¬های مختلفی مانند گرماسنجی پویشی افتراقی، طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه و پایش میکروسکوپ الکترونی قرار گرفتند. برای تحلیل حرارتی فرآیند ریزدرون¬پوشانی، تحلیل اکسرژی برای فرآیند خشک¬کردن پاششی ارائه شد. و نیز ترکیب روش سطوح پاسخ و الگوریتم ژنتیک برای بهینه¬سازی شرایط کاری خشک¬کن و روش امولسیون¬سازی برای به دست آوردن ایده¬آل¬ترین بازده اکسرژی و بازده درون¬پوشانی مورد استفاده قرارگرفت. در نهایت، شرایط بهینه خشک شدن برای درون¬پوشانی روغن ماهی عبارت بود: دمای هوای خشک¬کننده برابر 23/177 درجه سلسیوس، نرخ اسپیراتور برابر 93/63% و نرخ پمپ تغذیه برابر 04/14% که در این حالت بازده اکسرژی برابر 10/8% و بازده درون¬پوشانی برابر 14/79% بود. هم¬چنین، روش بهینه برای تهیه امولسیون عبارت بود از: میزان فاز آبی برابر 12/87%، میزان روغن به کل ماده جامد برابر 82/10% و زمان امولسیون¬سازی برابر 23/13 دقیقه و بازده اکسرژی و بازده درون¬پوشانی مطابق با آن به ترتیب برابر با 17/6% و 67/88% بود. شبکه عصبی مصنوعی جهت مدل¬کردن پارامترهای اکسرژی و خواص فیزیکوشیمیایی میکروکپسول¬های تولید شده به¬کار گرفته شد. این نتیجه به دست آمد که ترکیبات مواد دیواره¬ای و شرایط کاری خشک¬کن تاثیر مهمی در کیفیت میکروکپسول¬های تولید شده داشت. ترکیب روش سطوح پاسخ و الگوریتم ژنتیک قابلیت خوبی برای به دست آوردن نقاط بهینه فرآیند نشان داد. تحلیل¬های گرماسنجی پویشی افتراقی و طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه نشان داد که هیچ واکنش شیمیایی بین مواد دیواره¬ای و روغن ماهی وجود ندارد. نتایج مدل¬سازی شبکه عصبی نشان داد که پارامترهای مطالعه شده به طور موفقیت آمیزی با شبکه عصبی تخمین زده شده¬اند.
- Abstract
- Fish oil contains a high amount of n-3 polyunsaturated fatty acids (PUFAs), which have documented beneficial effects on human health. A successful incorporation of n-3 PUFAs in processed foods is however limited due to their low solubility in most food systems and excessive susceptibility to oxidation. Microencapsulation is a promising technique to preserve fish oil against oxidation by restricting the undesirable influences of environment, i.e., oxygen, light, humidity, etc. Spray drying is the most commonly used method to encapsulate food ingredients in a few seconds due to its low cost and availability of equipment. However, the low thermal efficiency of the drying systems is one of the most important challenges to be solved via engineering analyses to improve the incoming of industrial drying equipments. In this study, the effect of different milk originated wall materials including skim milk powder, whey protein concentrate, whey protein isolate, milk protein concentrate, and sodium caseinate, carbohydrates including maltodextrin, lactose, and sucrose, surfactant tween, and spray dryer operational conditions including drying air temperature, feed mass flow rate, spraying air flow rate, and drying air mass flow rate were studied on encapsulation characteristics of fish oil emulsion. The studied quality parameters of produced microcapsules were: residual moisture content, particle size, bulk density, encapsulation efficiency, and peroxide value. As well, some of the prepared emulsions were analyzed with respect to droplet size, rheological properties, and surface tension. The selected microcapsules were subjected to differential scanning calorimetry, Fourier–transformed infrared spectroscopy, and scanning electron microscopy for further characterization. For thermal analysis of process, the exergy analysis of drying chamber was carried out. Also, combination of response surface methodology and genetic algorithms was used for optimization of spray dryer operational condition and emulsification procedure to achieve optimal exergy efficiency and encapsulation efficiency. Consequently, the optimal drying condition for microencapsulation of fish oil was: inlet drying air temperature = 177.23 °C, aspirator rate = 63.93%, and peristaltic pump rate = 14.04% yielding exergy efficiency of 8.10% and encapsulation efficiency of 79.14%. As well, the optimal emulsion preparation procedure for microencapsulation of fish oil was: aqueous phase content=87.12%, oil concentration with respect to total solids =10.82%, and emulsification time=13.23 min and correspond exergy efficiency=6.17% and encapsulation efficiency=88.67%. The artificial neural network was used to model the exergetic parameters of drying process and physiochemical properties of finished microcapsule. It is concluded that wall material composition and spray dryer operational condition had profound effect on quality of produced capsules. The combination of response surface methodology and genetic algorithms indicated good capability for finding optimum point of process. Differential scanning calorimetry and Fourier–transformed infrared analyses showed the absence of any significant interaction between wall material and fish oil. The results of artificial neural network indicated that studied parameters were successfully predicted by developed neural networks.
