سینتیک خصوصیات فیزیکوشیمیایی کشک صنعتی تولیدشده با خشک کن‌های هوای داغ، خورشیدی، آون و انجمادی

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شهرکرد، ، شهرکرد، ایران.

2 دانش آموخته دکتری، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.

3 استادیار، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شهرکرد، شهرکرد، ایران، * رایانامه نویسنده مسئول

چکیده

سابقه و هدف: کشک یکی از فرآورده‌های شیر است که تهیه آن از زمان‌های دور در اغلب مناطق خاورمیانه و به خصوص نقاط مختلف ایران متداول بوده است. کشک معمولا به دو فرم مایع یا خمیری و خشک تهیه می‌گردد. پایه و اساس کشک خشک از شیر است که از جوشانیدن، تغلیظ و خشک کردن ماست، دوغ و پس آب کره تخمیری بدست می‌آید. روش خشک کردن تاثیر زیادی بر خصوصیات حسی و ظاهری و همچنین میکروبی محصول دارد. به همین منظور در این تحقیق کشک به روش‌های مختلف آون، هوای داغ، انجمادی و خورشیدی خشک و خصوصیات فیزیکوشیمایی، حسی و همچنین سینتیک خشک کردن آن مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش ها: در این تحقیق پس از تولید کشک از شیر پاستوریزه، از چهار روش جهت خشک کردن کشک استفاده شد. خشک کردن خورشیدی، تونل هوای داغ، آون و در نهایت خشک کن انجمادی. به منظور بررسی اثر روش خشک کردن کشک بر خصوصیات فیزیکوشیمیایی، فاکتورهایی مانند حلالیت، اسیدیته، رطوبت، چربی، شاخص های مختلف رنگ و همچنین سینتیک خشک کردن مورد بررسی قرار گرفت. جهت بررسی سینتیک خشک کردن کسر رطوبت (MR) به عنوان یک فاکتور بی‌بعد برای تحلیل فرآیند انتخاب و با استفاده از معادلات تجربی (جدول 2-2) و نرم افزار MATLAB برازش مناسب انتخاب گردید. آزمایش‌ها در 3 تکرار انجام شد. تحلیل آماری با استفاده از نرم افزار SAS 9.1 و آزمون LSD در سطح معنی‌دار 5 درصد انجام شد.
یافته ها: طی خشک کردن اسیدیته نسبت به نمونه اولیه افزایش یافت و بیشترین اسیدیته با مقدار 199/0 گرم بر گرم ماده خشک مربوط به روش خورشیدی و کمترین آن با 123/0 گرم بر گرم ماده خشک مربوط به روش انجمادی بود. همچنین در روش‌های آون و هوای داغ نوع روش و دما اثر معنی‌داری بر افزایش اسیدیته نداشت. نتایج نشان می‌دهد نوع روش خشک کردن بر روی میزان حلالیت کشک موثر می‌باشد و در بین روش‌های مختلف خشک کردن روش انجمادی با مقدار 33/13 بیشترین حلالیت را به خود اختصاص داد از طرفی در روش‌های خشک کردن آون و هوای داغ با افزایش دما حلالیت نیز افزایش می‌یابد. شاخص L* نمونه‌های کشک خشک شده به روش انجمادی نسبت به نمونه اولیه افزایش یافت و در روش‌های آون و هوای داغ با افزایش دمای خشک کردن شاخص L* اندکی افزایش نشان داد.کشک خشک شده به روش انجمادی دارای کمترین میزان a* و b* بود و در روش‌های خشک کردن با استفاده از حرارت (آون و هوای داغ) با افزایش دما این شاخص‌ها افزایش یافت. نتایج تغییرات شاخص سفیدی نشان داد سفیدی نمونه‌های خشک شده به روش آون، هوای داغ و خورشیدی نسبت به نمونه اولیه کاهش در حالی که در نمونه خشک شده به روش انجمادی افزایش یافت. در بررسی حسی نمونه خشک شده به روش خورشیدی بیشترین امتیاز حسی برای خصوصیات بو، بافت و بافت دهانی و پذیرش کلی را کسب نمود. با افزایش درجه حرارت خشک کردن در روش آون و هوای داغ امتیاز حسی نمونه‌ها کاهش یافت به طوری که نمونه‌های خشک شده به روش آون 70 درجه سانتی‌گراد کمترین امتیاز حسی را کسب نمودند. در بررسی مدل‌های تجربی برای خشک کردن مدل میدیلی با بیشترین ضریب همبستگی و کمترین ریشه میانگین مربعات خطا برای روش آون، هوای داغ و خورشیدی و مدل لگاریتمی برای خشک کن انجمادی بهترین برازش را نشان داد.
نتیجه گیری: با توجه به نتایج بیان شده، روش خشک کردن انجمادی نمونه‌های بهتری از نظر اکثر خصوصیات فیزیکوشیمیایی تولید می‌نماید ولی هزینه سرمایه گذاری برای این روش بسیار بالاست از طرفی نمونه‌های خشک شده به روش خورشیدی از نظر حسی بهترین امتیاز را کسب نمودند. بنابراین استفاده از روش خشک کردن خورشیدی برای خشک کردن کشک روش مناسبی است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Kinetics of Physicochemical Properties of Industrial Kashk Produced by Hot Air, solar, Oven, and Freeze Dryers

نویسندگان [English]

  • Ehsan heydarian 1
  • Fatemeh Siahmoshteh 2
  • Nafiseh Jahanbakhshian 3
1 Master Graduate, Department of Food Science and Technology, ShK.C., Islamic Azad University, Shahrekord, Iran.
2 Ph.D Graduate, Department of Food Science and Technology, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.
3 3Assistant Professor, Department of Food Science and Technology, ShK.C., Islamic Azad University, Shahrekord, Iran. *Corresponding author
چکیده [English]

Background and objectives: Kashk is a milk product that has been commonly prepared in most parts of the Middle East and especially in various parts of Iran since ancient times. Kashk is usually prepared in two forms: liquid or paste and dry. The basis of dry Kashk is milk, which is obtained by boiling, concentrating and drying yogurt, buttermilk and fermented buttermilk. The drying method has a great impact on the sensory and appearance as well as microbial properties of the product. For this purpose, Kashk was studied using different methods of oven, hot air, freezing and solar drying and its physicochemical, sensory and kinetic drying properties.
Materials and Methods: In this study, after producing Kashk from pasteurized milk, four methods were used to dry Kashk: solar drying, hot air tunnel, oven, and the finally freeze-drying method. In order to investigate the effect of drying method on physicochemical properties of Kashk, factors such as solubility, acidity, moisture, fat, color and drying kinetics were investigated. To investigate the drying kinetics, moisture fraction (MR) was selected as a dimensionless factor for process analysis and appropriate fit was selected using empirical equations (Table 2-2) and MATLAB software. The experiments were performed in 3 replicates. Statistical analysis was performed using SAS 9.1 software and LSD test at a significance level of 5%.
Results: During drying, acidity increased compared to the original sample, and the highest acidity with a value of 0.199 g/g of dry matter was related to the solar method and the lowest with a value of 0.123 g/g of dry matter was related to the freezing method. Also, in the oven and hot air methods, the type of method and temperature did not have a significant effect on the increase in acidity. The results show that the type of drying method is effective on the solubility of the whey, and among the different drying methods, the freezing method had the highest solubility with a value of 13.33. On the other hand, in the oven and hot-air drying methods, solubility also increases with increasing temperature. The L* index of the freeze-dried Kashk samples increased compared to the original sample, and in the oven and hot air methods, the L* index increased slightly with increasing drying temperature. The freeze-dried Kashk had the lowest a* and b* values, and in the drying methods using heat (oven and hot air), these indices increased with increasing temperature. The results of the changes in the whiteness index showed that the whiteness of the oven, hot air and solar dried samples decreased compared to the original sample, while it increased in the freeze-dried sample. In the sensory evaluation, the solar dried sample obtained the highest sensory score for odor, texture, mouthfeel, and overall acceptance. With increasing drying temperature in the oven and hot air methods, the sensory score of the samples decreased, so that the samples dried in the oven at 70 ° C obtained the lowest sensory score. In the study of experimental models for drying, the Medley model with the highest correlation coefficient and the lowest root mean square error for the oven, hot air and solar methods and the logarithmic model for the freeze dryer showed the best fit.
Conclusion: According to the results, the freeze-drying method produces better samples in terms of most physicochemical properties, but the investment cost for this method is very high. On the other hand, the samples dried by the solar method obtained the best sensory score. Therefore, using solar-drying method is a suitable method for drying Kashk.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Kashk
  • Solar Drying
  • experimental Model
  • Freeze-drying
  1. Farahmand, A., Feizy, J., Shahidi-Noghabi, M., Shirzaei, S., Asghari, L., & Naji-Tabasi, S. 2025. Purification and Characterization of Kashk Protein Powder by Precipitation and Solvent Extraction Techniques. LWT, 219: 1-11.
  2. Golestan, L., Seyedyousefi, L., Kaboosi, H. and Safari, H. 2016. Effect of Mentha spicata and M entha aquatica L. essential oils on the microbiological properties of fermented dairy product, kashk. International Journal of Food Science and Technology, 51: 3. 581-587.
  3. Habibiyan, A & Kazemi, M. 2007. Investigating the practical use of floating bed dryers in agricultural products. Iran's National Congress of Food Industries (waste reduction safety), p. 9.
  4. Babu, A.K., Kumaresan, G., Raj, V.A.A., & Velraj, R. 2018. Review of leaf drying: Mechanism and influencing parameters, drying methods, nutrient preservation, and mathematical models. Renewable and sustainable energy reviews, 90: 536-556.
  5. Ertekin, C., & Yaldiz, O. S. M. A. N. 2004. Drying of eggplant and selection of a suitable thin layer drying model. Journal of food engineering, 63: 3. 349-359.
  6. AOAC 950-46.
  7. INSO 2452. Liquid Kashk -Specifications and test methods. 2015.
  8. Ghaderi, A., Abbasi, S. & Hamidi-Esfahani, Z. 2010. Yoghurt powder production using a microwave-vacuum drier. Iranian food science and Technology Research Journal, 3: 310-322.
  9. Rahim, J. W., Wu, Y., Weller, C. L. and Schnepf, M. 1999. Physical characteristics of a composite film of soy protein isolate and propyleneglycol alginate. Journal of Food Science, 64(1): 149-152.
  10. Mujumdar, A.S. 2001. Industrial Drying Technologies: Current Status and Future Trends in Energy and Environment. 6: 112-125.
  11. Mokhtarian, H., Nobahar, F. & Tavakokipour, H. 2010. Investigating the physicochemical properties of tomato powder during drying. The first national congress of tomato production and processing technology.
  12. Yarahmadi, M., Robert Mahan, J., & Priestley, K. J. 2019. Uncertainty analysis and experimental design in the Monte Carlo ray-trace environment. Journal of Heat Transfer, 141:3. 032701.
  13. Damir, A.A., Salama, A.A. and Mohamed, M.S. 1992. Acidity, microbial, organic and free amino acids development during fermentation of skimmed milk, kishk. Food Chemistry, 43: 265-269.
  14. Garcia-Alamilla, P., Salgado-Cervantes, M. A., Barel, M., Berthomieu, G., Rodríguez-Jimenes, G. C., & García-Alvarado, M. A. 2007. Moisture, acidity and temperature evolution during cacao drying. Journal of Food Engineering, 79: 4. 1159-1165.
  15. Mulyati, S., Pramesthy, F. A., Meutia, F., Rinaldi, A., Siregar, S. M., & Muchtar, S. 2019. Effects of temperature and duration of drying on the quality of powdered Asam sunti. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (Vol. 523, No. 1, p. 012025). IOP Publishing.
  16. Zhang, H., Xu, J., Wang, J., Sun, T., Li, H. and Guo, M. 2008. A survey on chemical and microbiological composition of kurut, naturally fermented yak milk from Qinghai in China. Food Control, 19: 6. 578-586.
  17. Fatemi, H. Book, 2000. Principles of food preservation technology. publishing company.450p.
  18. Rupp, L. S., Molitor, M. S., & Lucey, J. A. 2018. Effect of processing methods and protein content of the concentrate on the properties of milk protein concentrate with 80% protein. Journal of Dairy Science, 101: 9. 7702-7713.
  19. Sarabandi, Kh. and Sadeghi Mahonek, A.R. 2015. The effect of inlet air temperature and maltodextrin content on the chemical characteristics of spray-dried date juice powder. New Food Technologies Quarterly, 4: 14. 1-15.
  20. Bhandari, B.R., Patel, K.C. and Chen, X.D. 2008. Spray drying of food materials-process and product characteristics. Drying Technologies in Food Processing, 4: 113-157.
  21. Goula, A.M. and Adamopoulos, K.G. 2005. Spray drying of tomato pulp in dehumidified air: I. The effect on product recovery. Journal of Food Engineering, 66: 1: 25-34.
  22. Pathare, P.B., Opara, U.L. and Al-Said, F.A.J. 2013. Colour measurement and analysis in fresh and processed foods: A review. Food and Bioprocess Technology, 6: 1. 36-60.
  23. Hsu, C.L., Chen, W., Weng, Y.M. and Tseng, C.Y. 2005. Chemical composition, physical properties, and antioxidant activities of yam flours as affected by different drying methods. Food Chemistry, 83: 1. 85-92.
  24. Sekhavatizadeh, S. S., Mirzaee, N., Golmakani, M. T., & Hosseinzadeh, S. 2022. Physicochemical and sensory characteristics of Kashk as influenced by quinoa flour addition. Journal of microbiology, biotechnology and food sciences, 11: 5. e3438-e3438.
  25. Mazahreh, A.S., Al-Shawabkeh, A.F. and Quasem, J.M. 2008. Evaluation of the chemical and sensory attributes of solar and freeze-dried jameed produced from cow and sheep milk with the addition of carrageenan mix to the jameed paste. American Journal of Agricultural and Biological Science, 3: 3. 627-632.