Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Sadeghi,Nasser Hamdami,Seyed Jalil Razavi najafabadi
مرتضی صادقی (استاد راهنما) ناصر همدمی (استاد راهنما) سیدجلیل رضوی نجف ابادی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mahboobeh Malakootikhah
محبوبه ملکوتی خواه

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Design, Development and Evaluation of a French Fries Vacuum Fryer
Potato as one of the most important sources of the human food is easily digested and has high quality protein. One of the most famous products of the potato is French fries. Frying is one the common methods for preparing the foodstuffs with specific characteristics. In traditional method, the product is soaked in the oil and heated at temperatures higher than the water boiling temperature under atmospheric pressure. Under these conditions, presence of oxygen along with the high temperature, cause structural changes in the surface and inside of the food material, losses in nutritional value, oil oxidation, enzymatic browning, as well as reduction in oil shelf life. Moreover, this method generates anti-nutritional material such as acrylamide and increases oil absorption within the material. Vacuum frying is a new technology that can improve the quality characteristics of the fried product. In this study, a laboratory food vacuum fryer system was designed and developed. The potato strips were placed in the frying basket inside an impermeable chamber under desired pressure provided by a vacuum pump. The frying chamber contained some oil that was heated to a desired temperature by using a control system. In order to prevent entering the water vapor produced during the frying process to the vacuum pump, a vapor trap system was used. At the end of the process, the basket containing the material was extracted from the oil. De-oiling mechanism extracted the surface oil through its rotational motion. After processing, the qualitative parameters including moisture loss, oil content, textural firmness for the crust and core of the slice, shrinkage, and total color difference were measured. According to the literature, the effect of pressure (55- 255 mmHg), oil temperature (95-155 °C), frying duration (3-15 min), and de-oiling duration during the cooling stage (0-100 s) on the measured parameters were studied. In order to optimize the conditions for the vacuum frying process, response surface methodology (RSM) was used and the models related to each parameter were determined and the accuracy of them were assessed. After determining the optimum conditions via the best-proposed model, to confirm the model performance the validation test was conducted. The pressure of 155.14 mmHg, oil temperature of 111.20 °C, duration frying of 6 min, and de-oiling duration of 64.84 s at a rotational speed of 300 rpm were determined as the optimum conditions for the vacuum frying process. Moreover, based on the previous studies, the traditional frying process was carried out at the oil temperature of 175 °C for 7 min, and de-oiling duration of 80 s at a rotational speed of 300 rpm. Then, the optimal vacuum and atmospheric frying processes were compared to each other. Results showed that during vacuum frying, moisture loss increases when the oil temperature, frying duration and vacuum pressure increased, and it was not significantly affected by the de-oiling duration. The oil content increased significantly with the oil temperature, frying duration and vacuum pressure. Increasing the de-oiling duration prevented from further surface oil absorption into the product. The firmness on the crust and core, and shrinkage increased with an increase in the oil temperature and frying duration. The oil temperature and frying duration had a significant influence on total color difference. Moreover, processing at lower temperatures and durations led to less color changes. Finally, the sample fried under the optimum vacuum conditions had significantly less discoloration, moisture loss, and oil content, but more shrinkage and textural firmness at the core in comparison with that fried under atmospheric conditions. Keyword: French fries, Modeling, Optimization, Response Surface Methodology (RSM), Vacuum frying.
سیب‌زمینی به‌ عنوان یکی از مهم‌ترین منابع غذایی انسان، قابلیت هضم آسانی داشته و دارای پروتئین با کیفیت مطلوب است. یکی از مشهورترین فراورده‌های سیب‌زمینی، خلال سیب‌زمینی سرخ شده می‌باشد. سرخ کردن یکی از روش‌های رایج آماده‌سازی مواد غذایی با ویژگی‌های منحصر به ‌فرد است. در روش سنتی و متداول، این فرایند به‌ صورت غوطه‌وری ماده غذایی در روغن و حرارت‌دهی در دماهای بالاتر از نقطه‌ جوش آب، تحت‌ فشار محیط انجام ‌می‌شود که در این شرایط، حضور اکسیژن و دمای بالا سبب تغییر ساختار در سطح و درون ماده غذایی، افت ارزش غذایی، اکسیداسیون روغن، قهوه‌ای شدن آنزیمی و کاهش ماندگاری روغن می‌گردد. همچنین این روش، باعث تشکیل ترکیبات ضد تغذیه‌ای مانند آکریل‌آمید و افزایش مقدار جذب روغن در فراورده می‌شود. سرخ کردن تحت شرایط خلأ فناوری نوینی است که می‌تواند موجب بهبود ویژگی‌های کیفی فراورده ‌شود. در این پژوهش، ابتدا یک سامانه سرخ‌کن مواد غذایی تحت خلأ در مقیاس آزمایشگاهی طراحی و ساخته شد. نمونه‌های خلال سیب‌زمینی، داخل سبد سرخ‌کن در یک محفظه غیر قابل نفوذ در برابر هوا و تحت‌ فشار معین که توسط پمپ خلأ تأمین می‌شد، به‌ صورت معلق قرار می‌گرفت. محفظه سرخ‌کن حاوی مقدار معینی روغن بود که با یک سامانه کنترل کننده تا دمای مورد نیاز حرارت داده می‌شد. برای جلوگیری از ورود بخار تشکیل شده طی فرایند سرخ شدن به داخل پمپ خلأ، از یک تله بخار استفاده شد. در انتهای فرایند، سبد حاوی محصول از روغن خارج ‌می‌شد. مکانیسم روغن‌گیری با حرکت دورانی خود روغن سطحی موجود در محصول را می‌گرفت. پس از فراوری، پارامترهای کیفی شامل افت رطوبت، محتوای روغن، سفتی بافت پوسته و مغز، چروکیدگی و تغییر رنگ کلی اندازه‌گیری شدند. با انجام پیش‌آزمایش‌ها و بررسی مطالعات پیشین، اثر فشار (55 تا 255 میلی متر جیوه)، دمای روغن (95 تا 155 درجه سلسیوس)، مدت سرخ شدن (3 تا 15 دقیقه) و مدت روغن‌گیری مازاد تحت شرایط خلأ در مرحله سرد کردن (0 تا 100 ثانیه) بر پارامترهای مذکور مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور بهینه‌سازی شرایط فرایند سرخ کردن تحت خلأ، از روش سطح پاسخ (RSM) استفاده شد و مدل‌های مربوط به هر پارامتر تعیین و صحت هر مدل ارزیابی شد. در انتها نیز، شرایط بهینه فرایند تعیین شد. پس از تعیین شرایط بهینه با بهترین مدل پیشنهادی، به منظور تأیید عملکرد مدل، آزمون اعتبار سنجی انجام شد. فشار 14/155 میلی‌متر جیوه، دمای 20/111 درجه سلسیوس، مدت سرخ شدن 6 دقیقه و مدت روغن‌گیری مازاد 84/64 ثانیه با سرعت دورانی 300 دور بر دقیقه به عنوان شرایط بهینه سرخ کردن تحت خلأ تعیین شد. همچنین طبق مطالعات صورت گرفته، سرخ کردن تحت شرایط اتمسفر در دمای 175 درجه سلسیوس به مدت 7 دقیقه و روغن‌گیری مازاد با سرعت دورانی 300 دور بر دقیقه به مدت 80 ثانیه انجام شد. در پایان نتایج مربوط به سرخ کردن تحت شرایط بهینه خلأ و اتمسفر با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج نشان داد طی سرخ شدن تحت خلأ، با افزایش دمای روغن و مدت سرخ شدن افت رطوبت افزایش یافت، اما تغییر در مدت روغن‌گیری مازاد تأثیر معنی‌داری بر افت رطوبت نداشت. همچنین محتوای روغن با افزایش دمای روغن، مدت سرخ شدن و کاهش فشار خلأ افزایش یافت. با افزایش مدت روغن‌گیری مازاد، از نفوذ بیشتر روغن سطحی به داخل فراورده جلوگیری شد. سفتی بافت پوسته و مغز و چروکیدگی فراورده با افزایش دمای روغن و طولانی شدن مدت سرخ شدن روند صعودی داشت. دما و مدت سرخ شدن بر تغییر رنگ کلی فراورده اثرگذار بود و فراوری نمونه در دمای پایین‌ و مدت کمتر منجر به حفظ رنگ آن شد. به طور کلی نمونه فراوری شده تحت شرایط بهینه خلأ به صورت معنی‌داری دارای تغییرات رنگ، درصد افت رطوبت و محتوای روغن کمتر و چروکیدگی و سفتی بافت مغز بیشتری نسبت به نمونه فراوری شده تحت شرایط اتمسفر بود. کلید واژه‌ها : بهینه‌سازی، خلال سیب‌زمینی، روش سطح پاسخ (RSM)، سرخ کردن تخت خلأ، مدل‌سازی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی