Skip to main content
SUPERVISOR
Nasser Hamdami,Mostafa Mobli,Shahram Dokhani
ناصر همدمی (استاد راهنما) مصطفی مبلی (استاد مشاور) شهرام دخانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Nafiseh Jahanbakhshian
نفیسه جهان بخشیان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Mathematical modelling the thermal processing of canned green ripe olives
Sterilization of foods in cans has been well studied both experimentally and theoretically, but little work has been done on sterilization of food contain large particles in a fluid. Since many of canned foods belong to this group, we decided to focus on their sterilization. This work presents a global approach aiming at the characterization of the thermophysical properties and at the simulation of the coupled heat and mass transfers during thermal processing. The green ripe olive was selected as the model product in this study. At the first part of this study, the quality factors (firmness, color and antioxidant activity) the thermophysical properties of green olives (Conservalea cv.) were determined after thermal processing at 85, 90, 95 and 100°C for selected times (0, 10, 20 and 50) in a vertical cylindrical can ( 11.2 cm high and 9.8 cm in diameter). Penetration test was used for firmness measurement using Instron. Color (L, a and b) and anthioxidant activity of samples were evaluated with image processing method and with Sousa method (absorption of DPPH in 517nm), respectively. Thermal softening of olives follows from a first order kinetic reaction. Green (a) and yellow (b) color changes of olives surface follow from a first order reaction while their lightness (L) follows from a zero order reaction. The kinetic temperature dependence of these reactions was modeled by the Arrhenius equation. Thermal conductivity was modelled by the parallel model. At the second and main part of the study, the modelling of the coupled heat and mass transfers has been applied to a cylinder geometry using the finite elements method. Mathematical simulation is helpful in designing new or in improving existing processing systems or for their operation control. The two dimensional equations of mass, momentum and energy conservation are solved using FEMLAB software. The meshes used were 7882 triangular elements where 1056 of them were in boundaries. The fluid was assumed to have constant properties except for the viscosity (temperature dependent) and density (Boussinesq approximation). The predicted profiles of temperature were validated by comparison with the experiment. The comparison criteria used to evaluate goodness of fit, namely the coefficient of correlation ( r ) and the root mean square error ( RMSE ). The liquid flows upwards in a thin boundary layer and flows downwards in the interstice between the olives. The results showed that the natural convection means to be displaced the Slowest Heating Zone (SHZ) towards the bottom of the can, and eventually stay in a region that is about 10±15% of the can height from the bottom. The
فرایند حرارتی یکی از گسترده ترین روشهای نگهداری و افزایش عمر ماندگاری مواد غذایی می باشد. تا کنون مطالعات زیادی در زمینه این فرایند در مواد غذایی کنسرو شده صورت گرفته است اما بررسی ها نشان می دهد که مطالعه جامع منتشر شده ای بر روی مواد غذایی حاوی تکه های بزرگ جامد در یک سیال صورت نگرفته و از آنجاییکه بسیاری از کنسرو های غذایی جزو این دسته قرار می گیرند بر آن شدیم تا به منظور پاسخ به بخشی از نیاز مذکور به مطالعه انتقال حرارت در این نوع کنسرو ها بپردازیم و برای این منظور کنسرو زیتون انتخاب شد. در تحقیق حاضر در مرحله اول پس از تعیین ترکیب شیمیائی گوشت زیتون(گونه کنسروالیا)، خصوصیات ترموفیزیکی شامل هدایت حرارتی، گرمای ویژه، دانسیته و ضریب انتقال حرارت در سطح اندازه گیری شد و به عنوان ضرایب مورد استفاده در مدل بکار رفت. خواص کیفی ازجمله رنگ سطح، بافت و خاصیت آنتی اکسیدانی گوشت زیتون تلخی زدایی شده طی فرایند حرارتی(در دماهای 85، 90، 95و 100 درجه سانتیگراد و هریک تحت 4 زمان 0، 10، 20و 50 دقیقه) به منظور تعیین سینتیک تغییرات و بدست آوردن مدل مناسب اندازه گیری شد. بافت زیتون با استفاده از دستگاه اینستران و آزمون نفوذ سنجی، رنگ با استفاده از روش تصویر برداری و خاصیت آنتی اکسیدانی با استفاده از روش سوسا و همکاران( جذبDPPH در 517 نانومتر) اندازه گیری شد. نرم شدن بافت طی فرایند حرارتی از سینتیک درجه اول پیروی می کرد. کاهش میزان رنگ سبز(فاکتور a ) و افزایش میزان رنگ زرد(فاکتور b ) نیز از سینتیک درجه اول پیروی کرده در حالی که افزایش روشنایی(فاکتورL ) از سینتیک درجه صفر پیروی می کند. وابستگی دمایی هر یک از فاکتورها با استفاده از رابطه آرنیوس بیان شد. در قسمت بعدی و البته اصلی تحقیق مدل سازی انتقال حرارت در یک هندسه استوانه ای شکل با استفاده از روش اجزاء محدود حل شد معادلات دو بعدی انرژی, پیوستگی و ممنتم با استفاده از نرم افزار FEMLAB حل شد. تعداد المان مورد استفاده در مش بندی 7882 عدد بود که 1056 عدد از آنها در مرزهای قوطی قرار داشتند. ویژگی های سیال بجز در مورد ویسکوزیته(وابسته به دما) و دانسیته(تخمین Bousinesq )ثابت در نظر گرفته شد. داده های مدل سازی شده با مقادیر آزمایشی مقایسه شدند و مقدار بالای ضریب همبستگی(9933/0 r=) مدل را تایید نمود. نتایج حاصل از مدل حاکی از آن است که سیال در اثر گرم شدن از مجاور دیواره کنار قوطی بالا رفته و از فواصل بین زیتون ها حین تبادل حرارتی با آنها به سمت پایین حرکت می کند و بدین ترتیب نقطه سرد در فاصله 10-15% از کف قرار می گیرد. نقاط متفاوت قوطی به سرعت به دمای اتوکلاو می رسند که این امر نشان دهنده سهم عمده انتقال حرارت از طریق جابجایی است. غیر فعال سازی مقاوم ترین میکروارگانیسم در کنسرو زیتون کنسروالیا(موناسکوز رابر) در نقطه سرد طی 600 ثانیه فرایند حرارتی صورت می گیرد. مقایسه انتقال حرارت از طریق هدایت_ جابجایی با هدایت به تنهایی نشان می دهد که در حالت هدایت_ جابجایی نقطه سرد بسیار سریعتر از هدایت به دمای اتوکلاو رسیده به علاوه نقطه سرد در حالت هدایت بر خلاف جابجایی در بخش فوقانی قوطی قرار می گیرد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی