انتخاب بهترین مدل سینتیکی در خشک‌کردن قارچ دکمه‌ای توسط سامانه مادون‌قرمز

سابقه و هدف: قارچ دکمه‌ای (agaricus bisporus) یک ماده غذایی با ارزش تغذیه‌ای بالا، حدود 40% از سهم بازار قارچ خوراکی را به خود اختصاص داده و حاوی 32.5% پروتئین، 1.6% چربی، 9.2 % فیبر، 7.5 % خاکستر، 6.8 % رطوبت و 42.4% کربوهیدرات بر اساس ماده خشک می‌باشد. قارچ دکمه‌ای محصولی با فسادپذیری بالا است که مدت ماندگاری آن‌ در دمای 4 درجه سانتی‌گراد حداکثر 8 روز می‌باشد. در این پژوهش جهت افزایش زمان ماندگاری قارچ دکمه‌ای و تولید محصولی با کیفیت بالا، از خشک‌کن مادون‌قرمز (ir) استفاده و سینتیک انتقال جرم نمونه‌ها اندازه‌گیری شد. مواد و روش‌ها: لذا در این تحقیق خشک شدن قارچ دکمه‌ای در یک خشک‌کن مادون‌قرمز در توان‌های پرتودهی 150، 250 و 375 وات و در فواصل 5، 10، 15 و 20 سانتی‌متر بررسی شد. تاثیر توان لامپ و فاصله نمونه از منبع پرتودهی بر زمان و آهنگ خشک شدن و ضریب نفوذ رطوبت در قالب آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی بررسی شد. جهت مدل‌سازی سینتیک خشک کردن، 9مدل‌ریاضی شامل انتشار فیک، تقریب انتشار، پیج، پیج اصلاح‌شده، نیوتن، میدیلی، لگاریتمی، ورما، دوجمله‌ای بررسی و بهترین مدل با بیشترین ضریب تبیین بالا و کمترین خطای استاندارد، انتخاب شد. یافته‌ها: نتایج نشان‌داد تاثیر توان و فاصله لامپ پرتودهی بر فرآیند خشک شدن قارچ دکمه‌ای معنی‌دار می‌باشد. افزایش توان لامپ مادون‌قرمز از 150 به 375 وات و کاهش فاصله لامپ از نمونه از 20 به 5 سانتی‌متر، زمان خشک شدن قارچ دکمه‌ای را به ترتیب 56.7 و 55.3 درصد کاهش داد. بیشترین زمان خشک شدن مربوط به توان 150 وات و فاصله 20 سانتی‌متری لامپ بود که برای انجام فرآیند در این تیمار 190 دقیقه زمان صرف شد. همچنین کمترین زمان خشک شدن مربوط به توان 375 وات و فاصله 5 سانتی‌متری لامپ بود که مدت‌زمان ثبت‌شده برای این تیمار 30 دقیقه بود. با افزایش توان لامپ و کاهش فاصله لامپ پرتودهی در فرآیند خشک شدن قارچ دکمه‌ای، ضریب نفوذ موثر رطوبت یک‌روند افزایشی داشت. با افزایش توان لامپ از 150 به 375 وات، ضریب نفوذ رطوبت از m^2s^1 910×3.8 به m^2^s1 9^10×11.0 افزایش می‌یابد (در فاصله 5 سانتی‌متری از لامپ). با افزایش فاصله نمونه از لامپ 250 وات از 5 به 20 سانتی‌متر، ضریب نفوذ موثر رطوبت برای قارچ دکمه‌ای از m^2s^1 9^10×7.0 به m2s1 9^10×2.2 کاهش یافت. نتیجه‌گیری: ضریب نفوذ موثر رطوبت قارچ دکمه‌ای بین 9^10×1.2 تا 9^10×11.0 مترمربع بر ثانیه به دست آمد. در مدل‌سازی فرآیند خشک شدن قارچ مدل پیج همخوانی بهتری با نتایج آزمایشگاهی در مقایسه با سایر مدل‌ها داشت.

Selection of the Best Kinetic Model in Drying of Button Mushroom by Infrared System

Background and objectives: Button mushroom (Agaricus bisporus) is a high nutritional valuefood that is allocated about 40% of the mushroom market share and contains 32.5 % protein, 1.6 % fat, 9.2 % fibre, 7.5 % ash, 6.8 % moisture and 42.4% carbohydrate according to dry basis. Button mushroom is highly perishable product that shelflife at 4 °C is up to 8 days. In this research, to increase the shelf life of button mushroom and producing high quality product, infrared (IR) dryer was used and mass transfer kinetics of the samples was measured. Materials and methods: In this study, drying of button mushroom in an infrared dryer at irradiation power of 150, 250 and 375 W and distance of 5, 10, 15 and 20 cm was investigated. The effect of lamp power and distance of sample from radiator on time and drying rate, and moisture diffusion coefficients were evaluated in a factorial experiment based on completely randomized design. For drying kinetics modeling, the 9 mathematical models including, Fick’s Diffusion, Approximation of diffusion, Page, Modified Page –II, Newton, Midilli, Logarithmic, Verma and Two term were evaluated and the best model with the highest correlation coefficient and the lowest standard error was selected. Results: The results showed that the effect of lamp power and distance on the drying process of button mushroom is significant. Increase in infrared lamp power from 150 to 375 W, and decrease in the distance of lamp from sample from 20 to 5 cm reduced drying time button mushrooms 56.6 and 55.3 %, respectively. The maximum drying time was related to the power of 150 watts and the 20 cm lamp distance, which took 190 minutes to complete the process. Also, the lowest drying time is related to 375 W power and 5 cm lamp distance, which recorded time for this treatment was 30 minutes. By increasing the lamp power and reducing the irradiation lamp distance in the drying process of button mushroom, the effective moisture diffusivity coefficient had an increasing trend. By increasing the lamp power from 150 to 375 W, the effective moisture diffusivity coefficient increased from 3.8×109 m2s1 to 11.0×109 m2s1 (at a distance of 5 cm from the lamp). By increasing the sample distance from 250 W lamp, from 5 to 20 cm, the effective moisture diffusivity coefficient for a button mushroom decreased from 7.0×109 m2s1 to 2.2×109 m2s1. Conclusion: Effective diffusivity coefficient of button mushroom moisture was between 1.2×109 to 11.0×109 m2/s. In modeling of mushroom drying process, Page model has better match with the experimental results compared with other models.