Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Sadeghi,Milad Fathi,Mohammad Shahedi bagh khandan
مرتضی صادقی (استاد مشاور) میلاد فتحی (استاد راهنما) محمد شاهدی باغ خندان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Zeinab Farhaninejad
زینب فرحانی نژاد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Modelling of Mass Transfer during Hot Air Drying of Banana by Cellular Automata
Banana is one of the most popular fruits all over the world, while, it’s high moisture content prevents long preservation period. Since banana is an un-freezable fruit, thermal processing such as drying could be more appropriate for prolonging it’s shelf life. High energy consumption and being cost intensive are two most important disadvantages of hot air drying. Osmotic dehydration can reduce the drying time by reduction of initial moisture content; however, it’s efficiency is limited. Osmotic assistant dehydration with a non-thermal energy sources like ultrasound waves can improve it’s efficiency. In this research three methods were used for assisting osmotic dehydration in five sucrose concentrations (40, 45, 50, 55 and 60 ° Bx). They were mechanical agitation, indirect sonication and direct sonication. Optimized condition for maximum water loss, minimum solid gain, total color difference and surface area changes was selected by using response surface methodology. The optimum processing condition was direct sonication for sucrose concentration of 53.95%. The accuracy parameters for the optimized condition including mean square error (MSE), normalized mean square error (NMSE) and mean absolute error (MAE) were obtained to be 0.7715, 0.000821 and 0.7802, respectively. Then, the optimized pretreatments were dried at temperatures of 60, 70 and 80 ° C for 7 h. The quality of dried samples was compared with blank dried sample. The result indicated that direct sonication could improve the dehydration of the samples during drying process more efficiently and prevent thermal damages. Morphological features of the treated samples were investigated using electron scanning micrographs. Textural damage and creation of micro channels were observed for the sonicated samples which are responsible for increase in mass transfer coefficients during osmotic dehydration and drying. Appropriate control of operation can be obtained by modelling which can be categorized into empirical and analytical methods. In this research five empirical models were fitted to the experimental data and the result showed that diffusion approach, page and modified page were more appropriate for describing drying kinetics. For mathematical modelling a 1D dimensional cellular automata was used. The model was programmed by MALAB and run for 70000 iterations. The validation of models was performed by calculation of determination coefficient and standard deviation ratio. The result showed good accordance between experimental and predicted data. Keywords : Banana, Cellular automata, Drying, Modelling, Osmotic dehydration, Pretreatment, Ultrasound waves.
میوه موز با ارزش تغذیه ای بالا و خصوصیات حسی مطلوب یکی از پرمصرف ترین میوه های جهان است که البته به دلیل محتوای رطوبتی بالا زمان نگهداری آن بسیارکوتاه است. با توجه به عدم قابلیت انجماد این میوه، استفاده از فرآیندهای حرارتی نظیر خشک کردن روش مناسب تری برای فرآوری آن می باشد. بالابودن نرخ مصرف انرژی و درنتیجه هزینه های فرآیند از معایب روش خشک کردن است. آبگیری اسمزی با کاهش رطوبت اولیه محصول از طریق غوطه وری در یک محلول با فشار اسمزی بالا می تواند به کاهش زمان خشک کردن کمک نماید. از طرفی کارایی این پیش تیمار نیز برای کاهش مطلوب رطوبت محدود است. استفاده همزمان این پیش تیمار با یک منبع انرژی غیرحرارتی نظیر امواج فراصوت می تواند راندمان آن را بهبود بخشد. در این پژوهش از سه روش آبگیری اسمزی تسهیل شده با چرخش مکانیکی، فراصوت غیرمستقیم و مستقیم در پنج غلظت محلول اسمزی ساکارز (40، 45، 50، 55 و 60 درجه بریکس) استفاده شد. از این میان شرایط بهینه برای بیشترین افت رطوبت وکمترین جذب ماده جامد، تغییرات کلی رنگ و سطح با استفاده از روش سطح پاسخ تعیین گشت. نتیجه این پیش بینی، انتخاب پیش تیمار فراصوت مستقیم در غلظت 46/48% ساکارز بود. دقت مدل برای انتخاب شرایط بهینه با استفاده از شاخص های آماری ضریب تبیین، میانگین مربعات خطای مطلق (MSE) و میانگین خطای مطلق (AME) مورد سنجش قرار گرفت. پس از این مرحله، پیش تیمار بهینه و بهینه دو پیش تیمار دیگر در سه دمای 60، 70 و 80 درجه سلسیوس به مدت 7 ساعت خشک شده و شاخص های کیفی نمونه های خشک شده نظیر چروکیدگی، قابلیت آبگیری مجدد، سختی بافت و تغییرات کلی رنگ بررسی شد. نتایج نشان داد که روش فراصوت مستقیم می تواند بطور مؤثرتری نسبت به دو تیمار دیگر رطوبت محصول را طی خشک کردن کاهش دهد و صدمات حرراتی کمتری را متحمل شود. بافت نمونه های تیمار شده با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مطالعه شد. تخریب بافت و تشکیل ریزکانال ها طی تیمار فراصوت عامل افزایش ضرایب نفوذ جرمی طی آبگیری اسمزی و خشک کردن بود. تولید یک محصول باکیفیت نیازمند کنترل مناسب فرآیند کاربردی می باشد. تحقق این هدف وابسته به شناخت بهتر فرآیند از طریق مدل سازی است که شامل مدل سازی ریاضی و تجربی می باشد. در این پژوهش از پنج مدل تجربی رهیافت نفوذ، هندرسون و پابیس، نیوتن، پیج و پیج اصلاح شده برای توصیف سینتیک خشک کردن استفاده شد. با توجه به شاخص های ضریب تبیین و خطای استاندارد، بهترین مدل ها برای برازش، مدل های روش نفوذ، پیج و پیج اصلاح شده بود. در بخش مدل سازی بنیادی از یک مدل تک بعدی اتوماتای سلولی برای توصیف پروفایل انتقال جرم استفاده شد. برنامه نویسی آن در محیط نرم افزار متلب برای 70000 تکرار انجام گرفت. اعتبارسنجی مدل با استفاده شاخص های آماری ضریب تبیین و نسبت انحراف استاندارد صورت گرفت که به ترتیب برای دمای 60 درجه سلسیوس برابر با 9921/0 و 8812/1، برای دمای 70 درجه سلسیوس برابر با 9976/0 و 7692/1، برای دمای 80 درجه سلسیوس برابر با 9564/0 و 4576/1 بود. کلید واژه: آبگیری اسمزی، اتوماتای سلولی، امواج فراصوت، پیش تیمار، خشک کردن، مدل سازی، موز

ارتقاء امنیت وب با وف بومی