18221

2017 دكتري

دكتري

علوم و صنايع غذايي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1401

چهارده، [164]ص.: مصور، جدول، نمودار

1401/11/23

كتابنامه

كشاورزي

مهندسي كشاورزي

1401/11/25

2904188

نوسانات دمايي در طول زنجيره‌ي توزيع سرد مواد غذايي يكي از مهمترين مسائل پيش روي حمل و نقل مواد غذايي در جهان است، به طوري كه سالانه 3/1 ميليارد تن از مواد غذايي در طول زنجيره‌ي توزيع از بين مي‌رود. عليرغم تلاش‌هاي بسيار محققين در اين حوزه، هنوز نوسانات دمايي در طول زنجيره‌‌ي توزيع سرد، مانند مواقع بارگيري و تخليه‌ي مواد غذايي، توزيع در خرده فروشي‌ها، نوسانات دمايي يخچال و غيره، اجنتاب ناپذير است. يكي از روش‌هاي جديد در كنترل نوسانات دمايي استفاده از سامانه‌هاي ذخيره كننده‌ي انرژي در بسته‌بندي مواد غذايي است. ضريب هدايت حرارتي پايين مواد تغيير فاز دهنده يكي از چالش‌هاي مهم سامانه‌هاي ذخيره كننده‌ي انرژي است. تكنيك‌هاي مختلفي براي افزايش انتقال حرارت سامانه‌ها وجود دارد كه يكي از آن‌ها، تكنيك افزايش سطح با پره است كه روشي ساده، پايدار و مقرون به صرفه مي‌باشد. بنابراين در اين تحقيق براي حذف نوسانات دمايي، سامانه‌هاي ذخيره كننده‌ي انرژي استوانه‌اي طراحي و ساخته شد و بر اساس نتايج DSC تترادكان با گرماي نهان kJ/kg 3/206 و دماي ذوب حدود ℃ 6 به عنوان ماده‌ي تغيير فاز دهنده انتخاب شد. از هيت سينك 16 پره‌ي آلومينيومي براي بهبود انتقال حرارت سامانه‌ي ذخيره كننده‌ي انرژي (سامانه‌ي LHSI) استفاده شد. با بررسي تاثير پره‌ها روي آهنگ انتقال حرارت سامانه‌ها و همچنين بررسي تاثير سامانه‌ها روي پروفيل دمايي تايلوز و قارچ نتايج زير به دست آمد: 1) پره‌ها به ترتيب 21 و 14 درصد از زمان انجماد و ذوب تترادكان را در سامانه‌ي LHSI در مقايسه با سامانه‌ي بدون پره (LHSW) كاهش دادند. 2) دماي غذاهاي مدل با سامانه‌ي LHSI ℃ 2-3 كمتر از سامانه‌ي LHSW بود.3) پايداري دمايي غذاهاي مدل و ظرفيت بافري (TBCC) بسته‌بندي‌هاي با سامانه‌ي LHSI با به ترتيب 5 و 2 برابر سامانه‌ي LHSW بود. 4) سامانه‌ي LHSI به طور معني داري درصد افت وزن، انديس قهوه‌اي شدن، تفاوت رنگ و درصد نرم شدن بافت قارچ را در مقايسه با سامانه‌ي LHSW در طول دوره‌ي نگهداري 4 روزه كاهش داد. در اين تحقيق براي بررسي پديده‌هاي ذوب و انجماد و تاثير سامانه‌‌هاي ذخيره كننده‌ي انرژي روي پايداري دمايي غذاهاي مدل، مدل‌هاي رياضي با كمك نرم افزار Comsol توسعه‌ داده شد. حداقل ميانگين مربعات خطا (82/0>RMSE > 2/0) و ضريب همبستگي (97/0 R2>) نتايج تجربي و پيش‌بيني شده‌ با مدل نشان داد كه مدل‌هاي رياضي توسعه داده شده معتبر هستند. با استفاده از مدل‌هاي تاييد شده، پره‌ها از نظر تعداد، ضخامت، شكل و محل قرارگيري با هدف حداكثر پايداري دمايي غذاهاي مدل بهينه شدند. نتايج نشان داد تغيير شكل، محل قرارگيري و ضخامت پره‌ها تاثير معنا داري روي پايدراي غذاهاي مدل ندارند اما تعداد پره عامل تاثير گذار در پايداري دمايي مي‌باشد و تعداد بهينه‌ي آن‌ها بررسي شد. انتقال حرارت در بسته‌بندي‌هاي مرسوم گوشت تازه نيز همراه با تترادكان شبيه سازي شد و تاثير افزايش تعداد پره در آن‌ها بررسي گرديد و نتايج نشان داد كه پايداري دماي غذاي مدل با افزايش تعداد پره افزايش مي‌يابد.

Temperature fluctuation of food is one of the most important issues during the food cold chain distribution in the world so 1.3 billion tons of food are wasted during the cold chain every year. Despite the efforts of researchers and industries, unwanted heating in the cold chain such as loading and unloading food from trucks, air transportation and etc. is inevitable. An innovative approach to maintain the temperature of temperature-sensitive products is developed by using latent heat storage systems (LHSs) in food packaging. One of the major drawbacks in the application of LHSs is their poor thermal performance due to the low thermal conductivity of PCMs. Different techniques have been used to increase the heat transfer rate of LHSs. Among all the methods, the use of fins seems to be a promising method due to its simplicity, efficiency and cost-effectiveness. Therefore, in this research, cylindrical LHSs were designed and constructed to control temperature fluctuations. Based on the DSC results, tetradecane with the latent heat of fusion 206.3 kJ/kg and melting temperature of about 6 ℃ was selected as a phase change material. An aluminum heat sink with 16-fins was used to improve the heat transfer rate of LHS (LHSI). The effect of fins on the heat transfer rate of the systems and also on the temperature profile of tylose and mushroom was investigated and the following results were obtained: 1- fins decreased 21 and 14% of freezing and melting time of tetradecane in the LHSI system compared to the system without fins (LHSW). 2- The temperature of model foods with the LHSI system was 2-3 ℃ lower than the LHSW system. 3- The temperature stability of model foods and the thermal buffering capacity coefficient (TBCC) of packages with the LHSI were 5 and 2 times that of the LHSW system, respectively. 4- LHSI significantly reduced the percentage of weight loss, browning index, color difference and softening percentage of mushroom tissue compared to LHSW during 4 days of storage. In this research, to investigate the melting and freezing process and also the effect of LHSs on the temperature stability of model foods, mathematical models were developed by Comsol software. The Root mean squared error (0.20.97) of the experimental and model results showed that the mathematical models are valid. To maximize the temperature stability of model foods, fins number, thickness, shape and their location were optimized by validated mathematical models. The results showed that the shape, location and thickness of fins had no significant effect on the temperature stability of model foods, but the number of fins had a significant effect on the temperature stability of the model foods. Conventional packages of fresh meat with tetradecane were simulated. The result showed that the fins number increased the temperature stability.

مهدي كديور

نفيسه سلطاني زاده , جواد كرامت

مهدي كديور , علي اكبر عالم رجبي , زهرا امام جمعه