اثر زمان تیماردهی با امواج مایکروویو بر سرعت خشک شدن عدس جوانه‌زده در خشک‌کن‌های مختلف

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

2 دانشجوی کارشناسی‌ارشد، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

چکیده

سابقه و هدف: استفاده از پیش‌تیمارهای مختلف جهت کاهش زمان خشک‌کردن و بهبود خواص تغذیه‌ای، امروزه جایگاه ویژه‌ای در صنعت خشک‌کردن مواد غذایی دارد. مایکروویو به‌عنوان یک منبع گرمایش سریع و مؤثر با اثرات حرارتی و غیرحرارتی می‌تواند مستقیماً بر مواد غذایی تأثیر بگذارد و در نتیجه واکنش‌های فیزیکوشیمیایی و سرعت خشک شدن را تسریع کند و محصولات خشک‌شده با کیفیت بالا تولید کند. استفاده از روش‌های جدید مانند فروسرخ باعث کاهش زمان خشک شدن و افزایش کیفیت محصولات خشک‌شده می‌شوند. جوانه زدن یکی از سنتی‌ترین روش‌هایی است که برای کاهش ترکیبات ضد تغذیه‌ای حبوبات استفاده می‌شود. علاوه بر این، جوانه زدن برای افزایش ویژگی‌های تغذیه‌ای و کیفی حبوبات در نظر گرفته می‌شود.
مواد و روش‌ها: برای تهیه جوانه‌ها، عدس از بازار تهیه و بعد از حذف ناخالصی‌ها، به مدت 24 ساعت خیسانده شد و سپس به مدت 48 ساعت در دمای 25 درجه سلسیوس جهت جوانه‌زنی قرار گرفت. در این پژوهش اثر زمان مایکروویو و نوع خشک‌کن (هوای داغ و فروسرخ) بر زمان خشک شدن، ضریب نفوذ مؤثر رطوبت و آبگیری مجدد عدس جوانه‌زده بررسی و سینتیک خشک شدن مدل‌سازی شد. برای اعمال پیش‌تیمار مایکروویو، عدس‌های جوانه‌زده به مدت 0، 20، 40 و 60 ثانیه داخل دستگاه مایکروویو قرار گرفتند و بعد از خروج از دستگاه به‌صورت لایه‌نازک داخل خشک‌کن‌های هوای داغ (با دمای 70 درجه سلسیوس) و فروسرخ (توان 250 وات) قرار گرفتند.
یافته‌ها: نتایج این پژوهش نشان داد که پیش‌تیمار مایکروویو، سبب افزایش سرعت خروج رطوبت از جوانه‌ها، افزایش ضریب نفوذ مؤثر رطوبت و در نتیجه باعث کاهش زمان خشک‌کردن می‌گردد. با افزایش زمان تیمار مایکروویو از صفر به 60 ثانیه، زمان خشک شدن جوانه‌ها در خشک‌کن‌های هوای داغ و فروسرخ به ترتیب 46/38 درصد و 53/25 درصد کاهش یافت. متوسط زمان خشک شدن نمونه‌ها در خشک‌کن هوای داغ 8/130 دقیقه و در خشک‌کن فروسرخ 3/26 دقیقه بود. متوسط ضریب نفوذ مؤثر رطوبت محاسبه‌شده برای نمونه‌های قرار گرفته در خشک‌کن هوای داغ برابر m2s-1 10-10×82/2 و برای خشک‌کن فروسرخ برابر m2s-1 9-10×76/1 بود. زمان اعمال امواج مایکروویو و روش خشک‌کردن تأثیر معنی‌داری بر آبگیری مجدد نمونه‌ها داشتند و مقدار این پارامتر برای نمونه‌های تیمار شده با مایکروویو و همچنین نمونه‌های خشک‌شده توسط خشک‌کن هوای داغ بیشتر بود. جهت بررسی سینتیک خشک شدن عدس جوانه‌زده، مدل‎های ریاضی بر داده‎های آزمایشگاهی برازش و در مجموع مدل پیج بر اساس بالاترین صحت به‌عنوان بهترین مدل انتخاب شد.
نتیجه‌گیری: به‌طورکلی، بهترین شرایط برای خشک‌کردن عدس جوانه‌زده، 60 ثانیه پیش‌تیمار با مایکروویو و سپس استفاده از خشک‌کن فروسرخ بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of Microwave-Treatment Time on the Drying Rate of Sprouted Lentil in Different Dryers

نویسندگان [English]

  • Fakhreddin Salehi 1
  • Kimia Goharpour 2
  • Helia Razavi Kamran 2
1 Associate Professor, Department of Food Science and Technology, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran,
2 MSc student, Department of Food Science and Technology, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: In the food drying industry, it is especially important to use various pretreatments to reduce drying time and improve nutritional properties. As a fast and effective heating source with together thermal and non-thermal impacts, microwave can directly affect the food material, thereby speed upping physicochemical reactions, and drying rate, and produce high-quality dried products. Using new methods such as infrared reduces drying time and improves the quality of the dried product. Sprouting is one of the most traditional methods used for reducing most of the anti-nutritional constituents in legumes. In addition, sprouting is considered to enhance the nutritional and quality characteristics of legumes.
Materials and methods:
For the preparation of sprouts, lentils were purchased from a market, cleaned, soaked for 24 hours, and then germinated at 25°C for 48 hours. In this study, the effects of microwave time and dryer type (hot-air and infrared) on drying time, effective moisture diffusivity coefficient and rehydration of sprouted lentils were studied to model drying kinetics. To apply microwave pretreatment, sprouted lentils were placed in a microwave oven for 0, 20, 40, and 60 seconds, and after exiting from device, they were placed in a hot-air (with a temperature of 70°C) and an infrared (power of 250 W) dryers in a thin layer.
Results: The results of this research showed that microwave pretreatment increases the outflow rate of moisture from the sprouts, increases the effective moisture diffusivity coefficient, and shortens the drying time. By increasing the microwave treatment time from 0 to 60 s, the sprouts drying time in hot-air and infrared dryers decreased by 38.46% and 25.53%, respectively. The average drying time for the samples was 130.8 minutes for the hot air dryer and 26.3 minutes for the infrared dryer. The average effective moisture diffusivity coefficient calculated for the samples placed in the hot air dryer was 2.82×10-10 m2s-1 and for the infrared dryer it was 1.76×10-9 m2s-1. Microwave exposure time and drying method had a significant effect on samples rehydration, with higher values for this parameter in microwave-treated and hot-air dried samples. To study the drying kinetics of sprouted lentils, the Page model was selected as the best model because a mathematical model was fitted to the laboratory data and had the highest accuracy.
Conclusion: In general, the optimal conditions for drying sprouted lentils were pretreatment in a microwave oven for 60 seconds followed by the use of an infrared dryer.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hot-air
  • Infrared
  • Microwave
  • Page model
  • Sprouted lentil
  1. Bhatty, R.S. 1988. Composition and quality of lentil (Lens culinaris Medik): A review, Canadian Institute of Food Science and Technology Journal. 21: 144-160.
  2. El-Adawy, T.A., Rahma, E.H., El-Bedawey, A.A., El-Beltagy, A.E. 2003. Nutritional potential and functional properties of germinated mung bean, pea and lentil seeds, Plant Foods for Human Nutrition. 58: 1-13.
  3. Karimi, A.S., Saremnezhad, S. 2020. The effect of germination process on some functional properties of Iranian lentil cultivars, Journal of Food Science and Technology (Iran). 17: 167-176.
  4. Asgari, I., Rahmani, K., Taslimi, A. 2006. Evaluation of physical and chemical properties supplementary food prepared from germinated wheat and lentil, Journal of Food Science and Technology (Iran). 3: 33-39.
  5. Salehi, F. 2020 Food industry machines and equipment, Bu-Ali Sina University Press, Hamedan, Iran.
  6. Wray, D., Ramaswamy, H.S. 2015. Novel concepts in microwave drying of foods, Drying Technology. 33: 769-783.
  7. Sharma, G.P., Prasad, S. 2006. Optimization of process parameters for microwave drying of garlic cloves, Journal of Food Engineering. 75: 441-446.
  8. Azadbakht, M., Vahedi Torshizi, M., Mahmoodi, M.J., Ghazagh Jahed, R. 2021. Mathematical modeling of the biochemical properties of carrots by microwave drying with different pretreatments using response surface methodology, Food Engineering Research. 21: 35-56.
  9. Karimi, S., Mohammadi, S., Layeghiniya, N., Abbasi, H. 2021. Effect of combined microwave-hot air under microwave pretreatment on drying kinetics of Myrtus fruit, Journal of Food Processing and Preservation. 13: 125-138.
  10. Salehi, F. 2020. Recent applications and potential of infrared dryer systems for drying various agricultural products: A review, International Journal of Fruit Science. 20: 586-602.
  11. Mosavi Baygi, S.F., Farahmand, A., Taghi Zadeh, M., Zia Foroghi, A. 2015. Modeling on hot air and infrared thin layers drying of persimmon slices, Food science and technology. 13: 161-171.
  12. Salehi, F., Satorabi, M. 2021. Influence of infrared drying on drying kinetics of apple slices coated with basil seed and xanthan gums, International Journal of Fruit Science. 21: 519-527.
  13. Hosseini Ghaboos, S.H., Production of pumpkin powder with vacuum-infrared system and its use in the formulation of spong cake, in: Food science and technology, Islamic Azad University, Science and Research Brach, Tehran, 2016, pp. 122.
  14. Dehghani Khiavi, H., Khakbaz Heshmati, M., Dehghannya, J., Baghban, H. 2020. Drying of potato using hybrid method (microwave-infrared-convective hot air) and study on quality attributes of dehydrated products., Journal of Food Research. 30: 143-161.
  15. Nosrati, M., Zare, D., Nasiri, M., Jafari, A., Eghtesad, M. 2018. Modeling and optimization of rough rice drying under hot air-infrared radiation in a laboratory scale vibratory bed dryer, Iranian Journal of Biosystems Engineering. 49: 423-435.
  16. Sahin, M., Doymaz, İ. 2017. Estimation of cauliflower mass transfer parameters during convective drying, Heat and Mass Transfer. 53: 507-517.
  17. Akbarian Meymand, M.J., Faraji Kafshgari, S., Mahmodi, E., Vatankhah, M. 2015. The effect of using microwave pretreatment in drying roots nutmeg on antimicrobial properties against pathogenic bacteria and spoilage molds, Iranian Journal of Medical Microbiology. 9: 47-55.
  18. Esmaili Adabi, M., Mosavi Seyedi, S.R., Kalantari, D., Ghavami Adl, B. 2015. Mathematical modelling, kinetics and energy consumption for drying aloe vera gel in hot air dryer with exhaust air recycle, Journal of food science and technology(Iran). 13: 73-83.
  19. Doymaz, I. 2007. The kinetics of forced convective air-drying of pumpkin slices, Journal of Food Engineering. 79: 243-248.
  20. Rafiee, S., Keyhani, A., Jafari, A. 2008. Modeling effective moisture diffusivity of wheat (Tajan) during air drying, International Journal of Food Properties. 11: 223-232.
  21. Taheri, S., Brodie, G., Gupta, D. 2020. Microwave fluidised bed drying of red lentil seeds: Drying kinetics and reduction of botrytis grey mold pathogen, Food and Bioproducts Processing. 119: 390-401.
  22. Wang, J., Xiong, Y.-S., Yu, Y. 2004. Microwave drying characteristics of potato and the effect of different microwave powers on the dried quality of potato, European Food Research and Technology. 219: 500-506.