Skip to main content
SUPERVISOR
Nasser Hamdami,Mohammad Shahedi bagh khandan
ناصر همدمی (استاد راهنما) محمد شاهدی باغ خندان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Nafise Jahanbakhshian
نفیسه جهان بخشیان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1389

TITLE

Study of Heat and Mass Transfer and Thermomechanical Phenomena during Freezing of a Two Component Food (Chicken Nugget) and It’s Process Optimization
Freezing is an important refrigeration process widely used in food preservation. Our study on freezing prodess of a two component food (chicken nugget) divided in to four main parts: i)the effect of freezing conditions (-20, -30 and -40 ?C) on physical properties of crumb and crust of chicken nugget such as color and cracking(measured by image analyzing), Young’s modulus and Poison ratio (by compression test and image analyzing) .ii)Effect of freezing conditions on physical properties of crumb and crust of chicken nugget after final frying such as color, cracking, crust flaking, oil uptake and Young’s modulus. iii)Determination and prediction of thermophysical properties such as thermal conductivity (heat source probe, and fitted by krisher model), specific heat and enthalpy (DSC), surface heat transfer coefficient (transient temperature determination), density (seeds displacement), water activity (hygrometer) and diffusion coefficient (Drying data). iv)Heat and mass transfer modeling of chicken nugget during freezing by MATLAB software and validation of model by comparing with experimental data. The results show that freezing conditions significantly affect on physical, thermophysical and thermomechanical properties of crumb and crust of chicken nugget. Results of heat and mass transfer modeling was in good agreement with experimental data so we can use the results of developed model. Keywords: Chicken nugget, Freezing, Frying, Thermomechanical properties, Thermophysical properties, Heat and mass modeling.
مدل سازی ریاضی انتقال حرارت و جرم حین انجماد مواد غذایی، رفع انجماد و دوره ای که مواد به حالت منجمد باقی می مانند چالش های به خصوصی را به همراه دارد. ویژگی های ترموفیزیکی از قبیل گرمای ویژه و هدایت حرارتی در اطراف نقطه انجماد متحمل تغییرات بسیار شدیدی می شوند که منجر به معادلات دیفرانسیل غیرخطی زیادی خواهد شد که حل آنها بسیار مشکل می باشد. در غذاهای با اشکال پیچیده پیشرفت جبهه انجماد غیر قابل پیش بینی است. انجماد با تغییرات حجمی شدید و زیاد، انتقال جرم، تنش و ترک خوردگی، دهیدراسیون سلولی، سوپر کولینگ، هسته سازی یخ و پیشروی آن همراه است. به دلیل فرایند پیچیده مدل سازی انجماد در نتیجه انتقال همزمان حرارت و دیفوزیون رطوبت و تبدیل آب به یخ که خود انبساط و انقباض های متعددی را به دنبال دارد تعداد مطالعات جامع کمی در زمینه ی مدل سازی این فرایند به چشم می خورد. در این تحقیق سعی شده است با توجه به اهمیت موضوع، مطالعه جامعی در زمینه ی مدل سازی انتقال حرارت و جرم و پدیده های ترمومکانیکی و چالش های موجود حین انجماد یک نوع ماده ی غذایی با پیچیدگی های خاص خود صورت گیرد. با توجه به اینکه در نمونه مورد نظر (ناگت مرغ) انتقال حرارت و جرم هم در جهت شعاعی و هم در جهت ارتفاعی رخ می دهد و همچنین نمونه متشکل از دو بخش پوسته و مغز می باشد که ویژگی های مکانیکی و ترموفیزیکی کاملا متفاوتی دارند اهمیت این تحقیق روشن می گردد. در بخش اول تحقیق آزمایش های لازم حین انجماد ناگت از جمله اندازه گیری خواص ترموفیزیکی( هدایت حرارتی، گرمای ویژه، دانسیته، ضریب انتقال حرارت و جرم در سطح، ضریب دیفوزیون، فعالیت آبی)، خواص مکانیکی ( مدول یانگ و نسبت پواسون، تغییرات حجم حین انجماد)، خواص ظاهری ( رنگ، میزان تخلخل و ترک خوردگی)، پروفیل حرارتی داخل نمونه حین انجماد در دماهای 40-، 30- و 20- درجه سلسیوس، تجزیه شیمیایی برای مغز و پوسته ناگت به صورت جداگانه صورت گرفت و پس از آن یک سری از ویژگی های نمونه پس از سرخ شدن نهایی از جمله بافت، رنگ، میزان پوشش ترک خورده یا جدا شده و مقدار جذب روغن اندازه گیری شد. در مرحله بعد خواص ترموفیزیکی و ترمومکانیکی مدل سازی شدند و نتایج حاصل از مدل ها انطباق خوبی با نتایج اندازه گیری نشان داد( R 2 ?0.99 و RMSE?1). هدایت حرارتی هم در پوسته و هم در مغز ناگت از مدل کریشر پیروی کرد. گرمای ویژه طی دما با استفاده از رابطه ی چوی و اوکوس محاسبه شد. دو دانسیته ی متفاوت قبل و بعد از شروع نقطه ی انجماد در نظر گرفته شد. سایر پارامترهای ورودی مدل از جمله ضریب دیفوزیون، فعالیت آبی و ضریب انتقال جرم در سطح ثابت در نظر گرفته شد. مدل سازی انتقال حرارت و جرم با استفاده از نرم افزار متلب(matlab) برای یک شمای استوانه ی محدود و در نمونه ی ناگت کامل به صورت استوانه ی محدود دو لایه با استفاده از شمای سه سطحی Lee حل شد و تغییر فاز با استفاده از روابط آنتالپیک در مدل وارد شد. نتایج حاکی از آن است که مدل های توسعه داده شده در تطابق بسیار خوبی با نتایج اندازه گیری شده بودند( R 2 ?0.99 و RMSE?1). با استفاده از مدل های توسعه داده شده می توان تغییرات دما، رطوبت، فعالیت آبی و سایر پارامترها را در زمان های متفاوت، دماهای متفاوت و نقاط متفاوت نمونه ی مغز ناگت و ناگت کامل بدست آورد و در نهایت زمان و شرایط مناسب انجماد حاصل خواهد شد. کلمات کلیدی: انتقال جرم و حرارت، پدیده های ترمومکانیکی،خواص ترموفیزیکی، ، مدل سازی، ناگت مرغ

ارتقاء امنیت وب با وف بومی