مدل سازی ریاضی فرایند حرارتی کنسرو زیتون سبز

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.