بررسی تجربی فرایند گرمادهی اُهمی در سامانه های دو فازی بیوجامد ـ مایع

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

اراک، دانشگاه اراک، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی شیمی

چکیده

گرمادهی اُهمی به ‌عنوان روشی نوین در سامانه ‌های گرمادهی در صنایع زیستی، غذایی و دارویی به‌ ویژه  در صنایع استرلیزه کردن مواد غذایی معرفی شده است. در این پژوهش، گرمادهی اُهمی و اثر پارامترهای عملیاتی به‌صورت تجربی بررسی و مورد بحث قرار گرفته ‌اند. برای بررسی رفتار گرما‌دهی اُهمی، از محلول‌های هیدروکلوئیدی در سلول اُهمی طی چندین مرحله استفاده شده است. ابتدا هدایت الکتریکی محلول‌های هیدروکلوئیدی در غلظتهای 4، 5/5، 33/6% بررسی شده و مشخص شده است که افزایش دما سبب بیشتر شدن هدایت الکتریکی محلول به‌طور خطی با دما می‌ شود. با افزایش غلظت ذرات جامد پراکنده در محلول، هدایت الکتریکی با افزایش دما زیاد می‌ شود. سپس به محلول، سدیم کلرید (25/0-1%) اضافه شد تا تأثیر افزایش نمک بر هدایت الکتریکی بررسی شود. مشخص شد که افزایش نمک در سامانه، افزایش قابل ملاحظه ‌ای بر هدایت الکتریکی می‌ شود.برای بررسی اثر افزایش محتوای الکترولیتی بر پروفیل‌های دما ـ زمان و نرخ‌های گرما‌دهی به محلول، به غیر از سدیم کلرید ، سیتریک اسید نیز افزوده شده است. افزایش نمک به محلول تأثیر بالقوه ‌ای بر پروفیلهای دما ـ زمان دارد، به ‌طوری که در محلول 3/3%، همراه با 1% نمک، تنها 253 ثانیه طول کشید تا به دمای 70 درجه سانتی گراد برسد و کوتاه‌ ترین زمان را برای افزایش دما از 20 تا 80 درجه سانتی گراد و بالاترین هدایت الکتریکی را ثبت کرد. تأثیر محتوای الکترولیتی (اسیدی) بر پروفیل ‌های دما ـ زمان نسبت به نمک بسیار ناچیز دیده شد. با اندازه ‌گیری دمای محلول توسط ترموکوپل‌ها در تمامی نقاط درون سلول، یکنواختی گرمادهی برای تمامی محلول‌ها بررسی شد. از نتیجه آزمایش ‌های انجام گرفته، مشخص شد که نرخ‌های گرمادهی اُهمی به توزیع میدان الکتریکی وابسته بوده و یکنواختی گرمادهی به غلظت جریان و شکل هندسی سامانه بستگی دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Assiry A.M., Sastry S., Samaranayake C.P., Influence of Temperature, Electrical Conductivity, Power and pH on Ascorbic Acid Degradation Kinetics During Ohmic Heating Using Stainless Steel Electrodes, Bioelectrochemistry, 68(1), p. 7 (2006).
[2] Palaniappan S., Sastry S., Electrical Conductivities of Selected Solid Foods During Ohmic Heating, J. Food Proc. Eng., 14, p. 221 (1991).
[3] Marra F., Zell M., Lyng J.G., Morgan D.J., Cronin D.A., Analysis of Heat Transfer During Ohmic Processing of a Solid Food, J. Food Eng., 91(1), p. 56 (2009).
[4] Praporscic I., Lebovka N.I., Ghnimi S., Vorobiev E., Ohmically Heated, Enhanced Expression of Juice from Apple and Potato Tissues, Biosystems Eng., 93(2), p. 199 (2006).
[5] De Alwis A., Halden K., Fryer P.J., Shape and Conductivity Effects in the Ohmic Heating of Foods, Chem. Eng. Res., 67, p. 1547 (1989).
[6] Fryer P.J., DeAlwis A., Koury E., Stapley A.G.F., Zhang L., Ohmic Processing of Solid-Liquid Mixtures: Heat Generation and Convection Effects, J. Food Eng., 18, p. 101 (1993).
[7] Palaniappan S., Sastry S., Electrical Conductivities of Selected Solid Foods During Ohmic Heating, Journal of Food Process Engineering, 14, p. 221 (1991).
[8] Sastry S.K., "Ohmic Heating In Minimal Processing of Foods and Process Optimization", (R.R. Singh and F.A.R. Oliveira, eds.), pp. 17-33, CRC, London (1994).
[9] Sastry S.K., Salengke S., Ohmic Heating of Solid-Liquid Mixtures: A Comparison of Mathematical Models under Worst-Case heating Conditions, J. Food Proc. Eng., 21, p. 441 (1998).
[10] Moraveji M.K., Ghaderi E., Davarnejad R., Simulation of the Transport Phenomena During Food Drying with Ohmic Heating in a Static System, Int. J. Food Eng., 6(5), p. 1 (2010).
[11] Moraveji M.K., Ghaderi E., Davarnejad R., Effective Parameters Consideration in Ohmic Heating Process in Two Phase Static System of Bio-Particle-Liquid, Int. J. Food Eng., 7(1), p. 1 (2011).
[12] کشاورز مروجی، م.؛ قادری، ع.؛ مروتی پسند، م.؛ وثوقی، م.؛ بررسی نتایج تئوری و تجربی حرارت­دهی اُهمی در سیستم­های دو فازی بیو جامد ـ مایع، مجله مهندسی شیمی ایران، 53، صفحه 19 (1389).
[13] Tulsiyan P., Sarang S., Sastry S. K., Electrical Conductivity of Multi-Component Systems During Ohmic Heating, Int. J. Food Prop., 11, p. 1 (2008).
[14] Marcotte M., Evaluation of rheological Properties of Selected Salt Enriched Food Hydrocolloids, J. Food Eng., 48, p. 157-167 (2001).
[15] Kim S.H., Kim G.T., Park J.Y. Cho M.G., Han B.H., A Study on the Ohmic Heating of Viscous Food, Foods and Biotech., 5(4), p. 274 (1996).
[16] Fryer P.J., DeAlwis A., Koury E., Stapley A.G.F., Zhang L., Ohmic Processing of Solid-Liquid Mixtures: Heat Generation and Convection Effects, J. Food Eng., 18, p. 101 (1993).
[17] De Alwis A., Fryer P.J., A Finite Element Analysis of Heat Generation and Transfer During Ohmic Heating of Food, Chem. Eng. Sci., 45 (6), p. 1547 (1992).
[18] Stirling R., Ohmic Heating-A New Process for the Food Industry, Power Eng. J., 1(6), p. 365 (1987).