بهینه یابی متغیرهای مخلوط -فرآیند درتولید خامه قنادی شیر شتر با استفاده از الگوریتم جهش قورباغه چند هدفه

سابقه و هدف: از آنجایی که الگوریتم جهش قورباغه به عنوان یک روش بهینه یابی نسبتا جدید مطرح است و در سال های اخیر قابلیت های خود را اثبات کرده است و متاسفانه اطلاعاتی درمورد خامه قنادی شیر شتر و اثرات جایگزین های چربی و شرایط مختلف تولید بر خصوصیات ان موجود نیست، لذا در این تحقیق، اثر مقادیر مختلف کربوکسی متیل سلولز (0 تا 0.2 درصد) و صمغ دانه شاهی (0 تا 0.2 درصد) به عنوان متغیرهای آزمایشی طرح مخلوط و کنسانتره پروتئین آب پنیر (2 تا 8 درصد) و مدت زمان هم زدن (2 تا 8 دقیقه) به عنوان متغیرهای آزمایشی طرح فرآیند بر ویژگی های فیزیکی و رئولوژیکی خامه قنادی شیر شتر مورد بررسی قرار گرفت و سپس این خصوصیات با استفاده از مدلهای به دست آمده از طرح آزمایشی متقاطع مخلوط فرآیند توسط الگوریتم جهش قورباغه چند هدفه بهینه گردید.مواد و روش‌ها: شیر شتر از بازار محلی مشهد تهیه شد و سپس توسط سپراتور چربی آن جدا گردید. خامه تهیه شده در دمای 25 درجه سلسیوس با صمغ دانه شاهی (0.2 0 درصد)، صمغ گوار (0.2 0 درصد) و کنسانتره پروتئین آب پنیر (82 درصد) طبق طرح متقاطع مخلوط فرآیند در نسبت های مورد نظر مخلوط شدند. نمونه‌ها پس از پاستوریزاسیون در دمای 80 درجه سلسیوس به مدت 5 دقیقه (در حمام آب) و هموژنیزاسیون در دمای 50 درجه سلسیوس به‌منظور آبگیری کامل به مدت یک شب در دمای 64 درجه سلسیوس در یخچال قرار گرفتند. روز بعد، نمونه ها در دمای 25 درجه سلسیوس به وسیله همزن با حداکثر 1500 دور در دقیقه به مدت 2 تا 8 دقیقه هم زده شدند تا هوادهی مناسب صورت پذیرد. در انتها افزایش حجم، پایداری کف و خصوصیات رئولوژیکی نمونه ها اندازه گیری و شرایط بهینه تعیین شد.یافته‌ها: نتایج تحقیق نشان داد که با افزایش مدت زمان هم زدن و کنسانتره پروتئین آب پنیر، افزایش حجم نمونه ها افزایش یافت و نمونه های دارای کربوکسی متیل سلولز بیشتر نسبت به نمونه های دارای صمغ دانه شاهی بیشتر از افزایش حجم بالاتری برخوردار بودند. با افزایش کنسانتره پروتئین آب پنیر و مدت زمان هم زدن (در مقادیر بالای کنسانتره پروتئین آب پنیر)، پایداری نمونه ها نیز افزایش یافت و تغییر نسبت صمغ های دانه شاهی و کربوکسی متیل سلولز هیچگونه اثر معنی داری بر پایداری نمونه ها نداشت. نتایج حاصل از آزمون اکستروژن پسرو بافت نیز نشان داد که با افزایش زمان همزدن و افزایش صمغ دانه شاهی، سختی و چسبندگی نمونه ها افزایش یافت. به منظور بهینه یابی صفات در این تحقیق، افزایش حجم، پایداری، سختی، ضریب قوام حداکثر و چسبندگی و رفتار جریان حداقل در نظر گرفته شدند که با توجه به صفات مذکور، میزان کربوکسی متیل سلولز 0.19 درصد، صمغ دانه شاهی 0.01 درصد، کنسانتره پروتئینی آب پنیر 2 درصد و مدت زمان هم زدن 7.9 دقیقه به دست آمد. نتیجه گیری: به طور کلی نتایج پژوهش نشان داد که الگوریتم جهش قورباغه علاوه بر دقت از سرعت بالایی هم برخوردار است و می تواند در زمان بسیار اندکی به جواب بهینه همگرا برسد. بنابراین روش ارائه شده در این پژوهش می تواند برای مقاصد مختلف که در آن دقت و زمان هر دو مهم است، مورد استفاده قرار گیرد.

Optimization of mixtureprocess variable experiments in camel milk whipped cream usingMultiobjective Shuffled FrogLeaping Algorithm (SFLA)

Background and objectives: Since the shuffled frogleaping algorithm is a relatively new optimization method that has proven its capabilities in recent years and there is no information about the effects of fat substitutes and whipping time on the properties of camel milk whipped cream so in this study, the effects of different amounts of carboxymethylcellulose (CMC) (0 to 0.2%), cress seed gum (CSG) (0 to 0.2%) as experimental variables of the mixture design and whey protein concentrate (WPC) (2 to 8%), and whipping time (WT) (2 to 8 min) as experimental variables of the process design on the physical and rheological properties of camel milk whipped cream were investigated. Then, these properties were optimized using multiobjective shuffled frogleaping algorithm.Materials and methods: Camel milk was purchased from a local market in Mashhad, Iran, and then its fat was separated by a separator. Then, using pearson square, with a mixture of skim milk and separated fat, camel cream samples with 37% fat were prepared. the samples containing CSG (00.2%), CMC (00.2%), and WPC (28%) were formulated. After pasteurization at 80 ° C for 5 minutes in a water bath and homogenization at 50 °C and 3000 RPM for 1 min, the samples were placed in a refrigerator for complete hydration overnight at 46 °C. The next day, the samples were whipped at 25 °C with a stirrer at a maximum of 1500 rpm for 28 minutes. Finally, the overrun, foam stability and rheological properties of camel milk whipped cream were measured and the optimal conditions were determined.Results: The results showed that with increasing the WP and WPC levels, overrun increased and samples with higher CMC had higher overrun than samples with higher CSG. With increasing the WPC and WP (in high WPC values), the foam stability of the samples increased and changing the ratio of CSG and CMC gums had no significant effect on the foam stability. The results of the back extrusion test showed that with increasing the WP and CSG, the hardness and adhesiveness of the samples increased. To optimize the whipped cream formulation, the overrun, foam stability, hardness and consistency were considered to be maximum, and adhesiveness and flow behavior index were adjusted to be minimum. According to the optimization results, the sample containing 0.19% CMC, 0.01% CSG, 2% WPC and produced with 7.9 min WT was the optimized formulation.Conclusion: In general, the results showed that the shuffled frogleaping algorithm has a high speed and can reach the optimal convergent solution in a very short time. So, the method presented in this research can be used for different purposes where accuracy and time are both important.