مطالعه انتقال حرارت طی پاستوریزاسیون حرارتی تخم مرغ

تخم مرغ به عنوان یک منبع غنی و متعادل از مواد مغذی مورد نیاز انسان در همه کشورهای جهان مصرف می شود. تخم مرغ کامل و فراورده های مشتق شده از آن می توانند دچار آلودگی میکروبی با سالمونلا اینتریدیس شوند. پاستوریزه کردن به عنوان راهی برای حذف بیماری های ناشی از سالمونلا در فراورده های خام تخم مرغ، پیشنهاد می شود. بررسی منابع نشان می دهد که تاکنون مدل جامعی برای توصیف پدیده های انتقال درگیر در فرایند حرارتی تخم مرغ در پوسته با هدف بهینه سازی شرابط پاستوریزاسیون آن ارائه نشده است. لذا در این تحقیق سعی گردید تا مدلی عددی برای توصیف انتقال حرارت و سایر پدیده های درگیر در فرایند حرارتی تخم مرغ توسعه داده شده و خواص ترموفیزیکی مورد نیاز تعیین گردد. برای نیل به اهداف مذکور، ابتدا اجزا شیمیایی زرده و سفیده تعیین شده، سپس خصوصیات ترموفیزیکی تخم مرغ در دامنه دمایی 5 تا60 درجه سانتیگراد مطالعه شد. سه مدل برای توصیف هدایت حرارتی موثر طی فرایند حرارتی توسعه داده شد (کریشر، موازی و سری). مدل کریشر با فاکتور توزیع وزنی (2/0) هدایت حرارتی موثر سفیده را پیش بینی می کند در حالی که مدل موازی برای زرده دارای انطباق خوبی با داده های آزمایشگاهی است. داده های بدست آمده از کالریمتری اسکنی تفرقی (dsc) نشان دهنده شروع دناتوراسیون پروتیین ها در دمای 60 درجه سانتیگراد است. ضریب انتقال حرارت در سطح توسط روش گرما در حالت گذرا در سه دمای پاستوریزه کردن (50، 55 و 60) اندازه گیری شد. ضریب انتقال حرارت در سطح با افزایش دما، افزایش می یابد. دانسیته در طول فرایند حرارتی کاهش پیدا کرد و این رفتار با مدل پلی نومیال در توافق است. خصوصیات رئولوژیکی در فراوری، حمل و نقل، طراحی، توسعه محصول و کنترل کیفیت اهمیت زیادی دارد. منحنی های جریان و خصوصیات وابسته به زمان در سه دمای پاستوریزه کردن (50، 55 و 60 درجه سانتیگراد) و دمای محیط، توسط ویسکومتر سیلندری چرخان مورد ارزیابی قرار گرفت. از سرعت برشی در دامنه 92/7 به 12/54 (s-1) برای سفیده و 02/1 به 6/33 (s-1) برای زرده استفاده شد. رفتار رئولوژیکی سودوپلاستیک و نشان دهنده تیکسوتروپی است. اندازه گیری های رفت و برگشت منحنی های جریان مدل شد و رفتار زرده با قانون توان تطابق داشت درحالیکه مدل هرشل-بالکلی داده های آزمایشگاهی سفیده را بخوبی توصیف می کند. ضریب قوام، اندیس جریان، گرانروی ظاهری و تنش تسلیم وابسته به دما هستند و از معادله آرنیوس برای بیان آن ها استفاده شد. داده های بدست آمده از مقدار اندیس از روش سیستم سه نقطه ای و ناحیه هیسترسیس نشان دهنده رفتار تیکسوتروپی است و همچنین کاهش رفتار وابسته با زمان با افزایش دما را تایید می کند. برای توسعه مدل عددی سه بعدی، معادلات دیفرانسیل جزئی حاکم بر انتقال حرارت با استفاده از مکانیسم هدایت در تخم مرغ کامل بر پایه گسسته سازی معادلات انتقال حرارت بر پایه روش المان محدود بر روی نرم افزار comsol multiphysics 3.5 حل شد، تایید مدل بوسیله مقایسه نتایج پیش بینی شده توسط مدل با داده های نفوذ حرارتی اندازه گیری شده طی پاستوریزه کردن تخم مرغ انجام شد. مدل توسعه داده شده قادر به پیش بینی پروفیل های دمایی، نقطه سرد و شدت فرآیند حرارتی در داخل تخم مرغ در دماهای مختلف پاستوریزه کردن می باشد. کیسه هوایی به صورت عایق عمل کرده و هرچه میزان کیسه هوایی بیشتر باشد انتقال حرارت کندتر شده و محل نقطه سرد تغییر می کند.