Skip to main content
SUPERVISOR
Nasser Hamdami,Amir Hosein Goli,Milad Fathi
ناصر همدمی (استاد راهنما) سیدامیرحسین گلی (استاد مشاور) میلاد فتحی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Iman Berarnejad bariki
ایمان برارنژادباریکی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Heat and Mass Transfer Modeling in Potato Strip during Deep Fat Frying
French fries are one of the most famous potato products that are mainly produced by deep-frying. Deep-fat frying is referred to immersion of food in hot edible oil at temperature higher than water boiling point. This process is preferred due to its unique organoleptic characteristics and low cost at large-scale production. Modeling of frying process is necessary for design and optimization. Many studies in the recent years have followed the goal of developing the mathematical models describing heat, moisture and fat transfers during deep-fat frying process. The aim of this study is determination of moisture and heat transfer coefficients and modeling the moisture and heat transfer for blanched and pre-dried French fries during deep-fat frying. Firstly, potatoes of Agria variety were cut into strips with dimension of 0.8 0.8 cm after being washed and peeled. The potato strips were blanched at 70 °C adjusted distilled water for 10 minutes, Then pre-dried at shelf dryer at hot air velocity 1m/s with temperature of 70±0.5 °C until being achieved to humidity of 75% (wet basis). To measure, temperature profile, two thermocouple were inserted at both surface and center of strip and were fried with 4 other strips at oil with temperature 160, 175 and 190 °C for 5 minutes. Heat transfer coefficient at surface was done determined by measuring temperature at unsteady state (Newton law) with two different methods. So, Aluminum strip alone and with 4 other potato strips putted at oil. The results showed that heat transfer coefficient amounts at surface in temperature range of 160-190 °C were 182-221 W/m 2 °C and 383-658 W/m 2 °C respectively. Heat transfer coefficient at surface was a time dependent parameter that achieved maximum during frying. Also, this maximum amount enhance with oil temperature increasing. Moisture transfer coefficient and moisture content of potato strip were also determined during differential frying times. Results showed that moisture transfer coefficient at surface and moisture diffusion in temperature range of 160-190 °C is 2.28×10 -5 -3.96×10 -5 m/s and 0.90×10 -8 -1.43×10 -8 m 2 /s respectively. Also, the temperature dependence of moisture transfer coefficient and moisture diffusion coefficient were described by Arrhenus equatioan. In order to model moisture and heat transfer during frying, a numerical model with three part of crust, core and interface were developed based on Fick law and Fourier law solution using "MATLAB" software separately. It was assumed that thermo physical properties of crust and core were different and the outcome of output and input heat at interface is consumed for water evaporation. Finally, to verify the developed model, the temperature and moisture contents profile of potato strip were determined and compared with predicted values by model. The obtained good correlation between predicted profiles and measured values revealed that developed model is sufficiently reliable. Keywords : Heat Transfer, Moisture Transfer, Crust, French Fries, Frying, Potato, Modeling.
خلال سیب زمینی سرخ شده یکی از مشهور ترین فرآورده های سیب زمینی است؛ که عمدتاً به روش سرخ کردن عمیق فرآوری می شود. سرخ کردن عمیق، به غوطه ور ساختن غذا در روغن داغ خوراکی با دمای بالاتر از نقطه جوش آب اطلاق می گردد. این فرایند به علت خواص حسی یکنواخت و هزینه ی پایین در حجم تولید بالا از محبوبیت بسیاری برخوردار است. به‌منظور طراحی و بهینه سازی فرایند سرخ کردن نیاز به مدل سازی آن است. در سال های اخیر، پژوهش های بسیاری باهدف مدل سازی انتقال رطوبت، حرارت و روغن طی سرخ کردن سیب زمینی انجام شده است. هدف از این پژوهش، تعیین ضرایب انتقال رطوبت و حرارت سطحی و همچنین مدل سازی انتقال رطوبت و حرارت طی سرخ کردن خلال سیب زمینی آنزیم بری شده و پیش خشک‌شده است. ابتدا سیب‌زمینی‌های رقم آگریا پس از شست و شو و پوست گیری به‌صورت خلال هایی با ابعاد 8/0×8/0×8 سانتی متر برش داده شدند. سپس خلال ها در آب مقطر داغ با دما ی °C70 به مدت 10 دقیقه آنزیم بری شده و در داخل خشک کن قفسه ای با جریان هوای گرم با سرعت m/s 1 و دمای °C 5/0±70 تا رسیدن به رطوبت 75% (بر اساس وزن مرطوب) قرار گرفتند. به‌منظور اندازه گیری پروفایل دمایی، دو ترموکوپل در سطح و مرکز خلال نصب و به همراه چهار خلال دیگر در روغن با دماهای 160، 175 و°C190 به مدت 5 دقیقه سرخ شدند. ضریب انتقال حرارت سطحی با اندازه گیری دما در حالت نا پایا (قانون نیوتن) و به دو حالت تعیین شد. بدین منظور، یک‌بار خلال آلومینیومی به‌تنهایی و بار دیگر همراه با 4 عدد خلال سیب زمینی در داخل روغن قرار گرفت. نتایج نشان داد که مقادیر ضریب انتقال حرارت سطحی در محدوده دمایی °C190-160، به ترتیبW/m 2 °C 221-182 و W/m 2 °C 658-383 بود. ضریب انتقال حرارت تعیین‌شده سطحی یک پارامتر وابسته به زمان بود که طی سرخ کردن به یک مقدار بیشینه می رسید و با افزایش دمای روغن، افزایش می یافت. ضرایب انتقال رطوبت و مقدار رطوبت خلال سیب زمینی نیز طی زمان های مختلف سرخ کردن تعیین شد و نتایج نشان داد که ضریب انتقال رطوبت سطحی و ضریب دیفوزیون رطوبت در محدوده دمایی °C190-160، به ترتیب m/s 5- 10×96/3- 5- 10×28/2 و m 2 /s 8- 10×43/1- 8- 10×90/0 هستند. همچنین وابستگی دمایی ضریب انتقال رطوبت سطحی و ضریب دیفوزیون رطوبت با استفاده از رابطه آرنیوس توصیف شد. به‌منظور توصیف انتقال رطوبت و حرارت طی سرخ کردن، یک مدل عددی دوبعدی با سه قسمت مغز، پوسته و نوار مرزی مغز بر اساس حل قانون دوم فیک و فوریه به‌طور مجزا برای هر قسمت، در نرم افزار "متلب" توسعه داده شد؛ با این فرضیات که خواص ترموفیزیکی بخش پوسته و مغز باهم متفاوت بوده و همچنین برآیند حرارت ورودی و خروجی به نوار مرزی مغز فقط صرف تبخیر آب در این بخش می گردد. در انتها، برای تأیید مدل توسعه داده‌شده، تغییرات اندازه گیری شده در دما و محتوای رطوبت خلال سیب زمینی با مقادیر پیش‌بینی‌شده توسط مدل مقایسه شد. همبستگی مطلوب مشاهده‌شده بین پروفیل‌های پیش‌بینی‌شده با داده‌های اندازه‌گیری شده، نشان داد که مدل توسعه داده‌شده از اعتبار کافی برخوردار است. واژه‌های کلیدی: انتقال حرارت، انتقال رطوبت، پوسته، خلال سیب زمینی سرخ‌شده، سرخ کردن، سیب‌زمینی، مدل‌سازی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی