Skip to main content
SUPERVISOR
Nasser Hamdami,Ali Nasirpour,Mohammad Shahedi bagh khandan
ناصر همدمی (استاد راهنما) علی نصیرپور (استاد مشاور) محمد شاهدی باغ خندان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Farzad Sadeghi
فرزاد صادقی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Mathematical Modeling of Baking in Part-Baked Sangak Bread
The role of bread in economy and nutrition of human life has always been inevitable. Among the Iranian breads, the Sangak bread has a distinguish nutritional value and a special taste with great potential for industrial production. Baking is one of the important and complex processes in bread making. Many phenomena such as evaporation, dough volume rising, starch gelatinization, protein denaturation and crust forming occur in baking. This research was carried out for better understanding these phenomena. In the first part of this work, the impact of fermentation time, baking temperature and time on the quality properties of Sangak bread (pores distribution, apparent volume, density, water activity, crust and crumb firmness, and crust color) was determined. The results showed that: I) increasing the baking time reduces the moisture content, water activity, density, crumb firmness and crust lightness, and increases volume, porosity, crust firmness, a and b. II) increasing the fermentation time increases the volume, porosity and a, b and L, and III) increasing the baking temperature reduces density, moisture content, water activity and L, and increases the porosity, volume, crumb and crust firmness, a and b. In the second step, a multiphase model for simultaneous heat and mass transfer in porous medium was developed to simulate the baking process for part baked Sangak bread. The model was based on Fourier’s law for conductive heat transfer and Darcy’s and Fick’s laws for mass transfer of liquid (water) and gas (water vapor and CO2) phases. Numerical Finite Element Method (FEM) scheme was used to solve the equations. The numerical procedure was implemented in COMSOL Multi physics v3.5 software. Then, thermophysical properties (thermal conductivity, specific heat, enthalpy, initial freezing temperature and density) of Sangak bread during baking were determined and modeled. One of the most important thermophysical properties is thermal conductivity. A line-heat source probe was used to measure thermal conductivity. According to experimental data, thermal conductivity decreases during baking as porosity increases and moisture content decreases. To model the thermal conductivity, four predictive models for porous food were selected and developed (series, parallel , Krischer and Maxwell models). The effective thermal conductivity predicted by Krischer model was in good agreement with the experimental data. Finally, to validate the model, the predicted temperature profiles in different parts of bread were compared with experimental results. Results showed a good agreement between experimental and numerical results. Key word Bread baking, Color, Density, firmness, Modeling, Moisture content, Porosity, Thermal conductivity, Volume, Water activity.
نان سنگک از نظر عطر و طعم یکی از نان های برتر کشور به شمار می آید که دارای قابلیت زیادی جهت تولید صنعتی است. یکی از مراحل مهم و پیچیده در چرخه تولید نان، مرحله پخت آن می باشد. در پخت نان، پدیده های بسیاری همانند تبخیر آب، افزایش حجم خمیر، ژلاتینه شدن نشاسته، دناتوره شدن پروتئین ها و تشکیل پوسته ی نان به وقوع می پیوندند که برای درک و شناخت بهتر آنها علاوه بر مطالعات آزمایشگاهی نیاز به توسعه مدلهای ریاضی می باشد. در این تحقیق در مرحله اول به بررسی اثر مدت زمان تخمیر، دمای پخت و مدت زمان پخت نان سنگک بر ویژگیهای کیفی آن همانند میزان و توزیع حفرات در داخل نان، حجم ظاهری، دانسیته و فعالیت آبی نان، سفتی مغز و پوسته نان، و در نهایت رنگ پوسته پرداخته شد. نتایج آزمایشات نشان داد که : الف) افزایش زمان پخت موجب کاهش میزان رطوبت، فعالیت آبی، دانسیته، سفتی مغز و شاخص L رنگ پوسته شده و حجم، تخلخل، سفتی پوسته و شاخص های a و b رنگ پوسته را افزایش می دهد. ب) افزایش مدت زمان تخمیر موجب افزایش حجم، تخلخل و شاخص های a، bو L در نان شده و میزان رطوبت، دانسیته، فعالیت آبی و سفتی مغز را کاهش می دهد. ج) افزایش دمای پخت موجب کاهش دانسیته، میزان رطوبت، فعالیت آبی و شاخص L رنگ پوسته شده و تخلخل، حجم، سفتی پوسته و مغز و شاخص های a و b رنگ پوسته را افزایش می دهد. در مرحله دوم مطالعه، ابتدا مدلی چند فازی بصورت عددی با استفاده از روابط انتقال جرم و حرارت و براساس قوانین فیک، دارسی و فوریه، به منظور شبیه سازی پخت نان سنگک بر روی نرم افزار COMSOL 3.5 توسعه داده شد. سپس خواص ترموفیزیکی نان سنگک طی پخت تعیین و مدلسازی گردید. یکی از خواص ترموفیزکی مهم مورد نیاز، هدایت حرارتی بود که از روش سیم داغ برای اندازه گیری آن استفاده شد. نتایج اندازه گیری ها نشان داد که میزان هدایت حرارتی نان سنگک طی پخت به دلیل کاهش رطوبت و افزایش تخلل، کاهش می یابد. مقایسه مقادیر اندازه گیری شده هدایت حرارتی با نتایج پیش بینی شده توسط چهار مدل سری، موازی، ماکسول و کریشر نشان داد که انطباق مابین مقادیر اندازه گیری شده و مدل کریشر نسبت به سایر مدل ها بیشتر است. در پایان برای تایید مدل، مقادیر نسبت رطوبت میانگین و پروفیل های دما ی اندازه گیری شده در سه نقطه متفاوت در داخل نان سنگک طی پخت در دماهای متفاوت با نتایج پیش بینی شده توسط مدل مقایسه و صحت مدل تایید شد. واژگان کلیدی: هدایت حرارتی، پروب هدایت حرارتی، تخلخل، فعالیت آبی، نیروی مرکزی، نیروی تنشی برشی، بیشترین نیرو، رنگ، حجم، دانسیته، مدل سازی پخت

ارتقاء امنیت وب با وف بومی