A hőmérséklet, az idő és az anyagvastagság hatása a paradicsom dehidratációs folyamatára

A. F. K. Correia

1 Gyümölcs- és zöldséglaboratórium, Agráripar, Élelmiszer- és Táplálkozási Tanszék, São Paulo Egyetem, 13418900 Piracicaba, SP, Brazília

2 Mezőgazdasági Főiskola „Luiz de Queiroz”, São Paulo Egyetem, 13418900 Piracicaba, SP, Brazília

A. C. Loro

1 Gyümölcs- és zöldséglaboratórium, Agroipar, Élelmiszer- és Táplálkozási Tanszék, São Paulo Egyetem, 13418900 Piracicaba, SP, Brazília

3 Mezőgazdasági Nukleáris Energiaközpont, São Paulo Egyetem, 13400970 Piracicaba, SP, Brazília

S. Zanatta

1 Gyümölcs- és zöldséglaboratórium, Agroipar, Élelmiszer- és Táplálkozási Tanszék, São Paulo Egyetem, 13418900 Piracicaba, SP, Brazília

3 Mezőgazdasági Nukleáris Energiaközpont, São Paulo Egyetem, 13400970 Piracicaba, SP, Brazília

M. H. F. Spoto

1 Gyümölcs- és zöldséglaboratórium, Agroipar, Élelmiszer- és Táplálkozási Tanszék, São Paulo Egyetem, 13418900 Piracicaba, SP, Brazília

2 Mezőgazdasági Főiskola „Luiz de Queiroz”, São Paulo Egyetem, 13418900 Piracicaba, SP, Brazília

T. M. F. S. Vieira

2 Mezőgazdasági Főiskola „Luiz de Queiroz”, São Paulo Egyetem, 13418900 Piracicaba, SP, Brazília

Absztrakt

E tanulmány célja a paradicsom gyümölcsének hőmérsékletének, idejének és vastagságának hatásainak értékelése volt az adiabatikus szárítási folyamat során. A dehidratálást, amely egyszerű és olcsó eljárás a többi tartósítási módszerhez képest, széles körben alkalmazzák az élelmiszeriparban annak érdekében, hogy a termék alacsony eltarthatósági ideje alacsony vízaktivitás miatt biztosítható legyen. Ez a tanulmány a legjobb feldolgozási körülmények elérését tűzte ki célul a veszteségek elkerülése és a termék minőségének megőrzése érdekében. A prediktív matematikai modellek illesztéséhez faktoriális tervezést és felületi válaszmódszertant alkalmaztunk. A paradicsom dehidratálásában az adiabatikus eljárással értékelték a hőmérsékletet, az időt és a minta vastagságát, amelyek nagyban hozzájárulnak a végtermék fizikai-kémiai és érzékszervi jellemzőihez. Az optimális szárítási körülmények 60 ° C voltak, a legalacsonyabb vastagsági szint és rövidebb idő.

1. Bemutatkozás

A paradicsom, az egyik legtudományosabban vizsgált zöldség kereskedelmi jelentősége miatt [1], nagyon romlandó; a betakarítás utáni veszteség pedig eléri a 25-50% -ot. A trópusi országokban 20–50% -os veszteség tapasztalható a betakarítástól a fogyasztásig [2–5]. A paradicsom gyümölcsének víztartalma magas, 93–95% [6]. Alacsony kalóriatartalmú, gazdag A-, C- és E-vitaminokban és ásványi anyagokban, például kalciumban, káliumban és foszforban. A 10 vitamin és ásványi anyag rangsorában a paradicsom az első az étrendben való részvétel szempontjából [7, 8].

Brazília a legnagyobb paradicsomtermelő Dél-Amerikában, őt Chile és Argentína követi. Az északkeleti régió (Pernambuco és Bahia államok) a termelés 46% -át, São Paulo állam 30% -ot, a Cerrado régió (Goiás és Minas Gerais államok) pedig 24% -ot adta [9–11].

A szárítási eljárás abból áll, hogy egy szilárd anyagban lévő folyadék átkerül egy telítetlen gáz halmazállapotba [12]. A habrétegű dehidratálás, a liofilizálás, a szárítás hagyományos kemencében és vákuumban, valamint a napon szárítás a legszélesebb körben alkalmazott módszer a paradicsom feldolgozására [13–15]. A nedvesség eltávolítását oly módon kell végrehajtani, amely a legkevésbé károsítja a termék minőségét. Számos dehidratációs eljárást fejlesztettek ki, hogy maximalizálják a rendelkezésre álló feltételek felhasználását a nyersanyagra, valamint az alkalmazott energiaforrásra [16]. A termékek dehidratálása kiemelkedik a kívánt minőség hosszú távú megőrzésére szolgáló módszerként [17, 18]. Ezenkívül a szárítás az élelmiszer-tartósítás klasszikus módszere; azonban a szárított termék előkezelésének és szárítási körülményeinek minőségében bekövetkező nemkívánatos változások miatt vizsgálatokra van szükség [19]. Brazíliában a paradicsomszárítási folyamatokat vizsgáló vizsgálatok iránti érdeklődés nemrégiben felmerült, és a szárított paradicsom más országokból érkezett a brazil piacra, nevezetesen Spanyolországból és Olaszországból [20, 21].

Az utóbbi években nőtt a fogyasztók paradicsomtermék iránti kereslete [22]. Gyorsan növekszik mind a hazai, mind a nemzetközi piacokon, jelentős részét kényelmi ételek elkészítésére használják [23]. A paradicsom és származékai gazdagok antioxidánsokban, és a karotinoidok (likopin), az aszkorbinsav és a fenolos vegyületek fontos forrásának tekinthetők [7, 8]. Ezenkívül a hő növeli a likopin biohasznosulását, amelyet a szervezet jobban felszív a paradicsom főzésénél, így ideális paradicsomszószok és levesek fogyasztásához. A paradicsom iparosítási folyamata azt mutatja, hogy a szószok, a ketchup és mások elkészítése nem pusztítja el a likopint [24–28].

Ez a tanulmány a paradicsomszeletek hőmérsékletének, idejének és vastagságának hatásait értékelte a szárítási folyamat során. A hozam vizsgálatához kettő és három tényezőből álló központi kompozit kialakítást alkalmaztak.

2. Anyagok és módszerek

2.1. Kiszáradás

A változók paradicsom kiszáradására gyakorolt hatásának vizsgálatához a paradicsom típusú Carmen cv. (hosszú élettartam) alkalmazták. A kísérleteket szárító akasztóval végeztük, elektromos fűtéssel, 40 és 80 ° C közötti hőmérsékleten, 10 perforált tálcát tartalmazva. A szárító akasztó automatikus hőmérséklet-szabályozással rendelkezik, digitális ellenállással, elektromos ellenállással párosítva, az automatizált hőmérséklet-stabilizálás érdekében a szárító kabinjában és kényszerített konvekcióval, 1,5 m/s légkeringési sebességtől függően. A kísérletet a Piracicabai Metodista Egyetem (UNIMEP) Élelmiszeripari Laboratóriumában végezték.

A paradicsom szárítási folyamatának változói a hőmérséklet (° C), az idő (h) és a vastagság (mm) voltak. A paradicsom dehidrációs folyamata az 1. ábrán látható .

A paradicsom dehidratációs folyamatának folyamatábra.

Közel 1,5 kg paradicsomot választottak ki, amelyeket a helyi városi piacról vásároltak méret, súly, szín, szilárdság és szilárdság szerint kiválasztva, hogy a minták egységesek legyenek. Mossuk és 15 percig vizes oldatban áztatjuk, amely 0,2 ml · 1 -1 fertőtlenítőszert (2,5% nátrium-hipoklorit) tartalmaz, és 10 mm, 12,9 mm, 20 mm, 27,1 mm és 30 mm vastag szeletekre vágjuk. egy ipari szeletelő, a Skymsen PAE-N segítségével, amely rozsdamentes acélból és szeletelő korongból készül, és lehetővé teszi a magasság beállítását, lehetővé téve a folyamatos és homogén szeletelést.

Ezután a szeleteket tálcákba helyeztük és szárítóba helyeztük különböző hőmérsékleteken (50 ° C, 52,9 ° C, 60 ° C, 67,0 ° C és 70 ° C), amíg a végtermék nedvességtartalma 10% alatt volt, mert az oxidáció és a barnulási reakciók jelentik a szárított és közepesen nedves élelmiszerek lebomlásának fő okait [29–31]. A paradicsom korlátozott eltarthatósági idővel rendelkezik környezeti körülmények között, és nagyon romlandó, amint azt korábban említettük [23]. A végtermék tömegének becslését a termék kemencébe helyezés előtti kezdeti tömegének és a termék kezdeti nedvességtartalmának ismert változói alapján számították ki a Camargo által használt (1) szerint: [21]:

ahol M f = a szárított termék végtömege (g), M i = kezdeti tömeg, U i = a termék kezdeti nedvességtartalma (% nedves alapon), U f = a termék végső nedvességtartalma (% nedves alapon).

A termék nedvességtartalmát vákuumkemencében (Marconi MA-30) határoztuk meg 70 ° C hőmérsékleten, amíg a minta el nem érte az állandó súlyt. A termékport 1,4-mikrométer vastagságú tartályba helyeztük, és minden csomagolásban körülbelül 50 g terméket tartalmazó hőre zárt. A mintákat 25 ° C ± 1 hőmérsékleten és 60% ± 2 relatív páratartalom mellett tartottuk.

2.2. Faktoriális statisztikai tervezés

A friss paradicsom dehidratálásának feldolgozását különböző kezelésekkel végeztük, kombinálva a paradicsom vastagságát és a dehidratációs hőmérsékletet, minden egyes kezeléshez három ismétlést alkalmaztunk, és az ismétlések átlagainak eredményeit használtuk a számítási hatáshoz.

A dehidratációs folyamat során megmértük a termék tömegveszteségét a kezdeti és a végső térfogat súlyának összehasonlításával a szárítási idő szempontjából, amelyet 10, 15 és 50 percre, 30 órára, 44 órára és 10 percre, valamint 50 órára határoztak meg.

A kísérlet statisztikai terve a teljes 2 2 és 2 3 faktoriális tervezést követte (két és három változóra, ill.). Ez a kialakítás biztosítja a modell legjobb működési feltételeit azáltal, hogy csökkenti a vizsgálatok számát az optimalizálási folyamatok egyváltozós folyamatához képest.

A paradicsom dehidrálásának a változók adiabatikus eljárása során végzett munkájában figyelembe vették az anyag hőmérsékletét, idejét és vastagságát, mivel ezek jelentősen hozzájárulnak a paradicsomliszt fizikai-kémiai és szenzoros tulajdonságaihoz. A faktorszinteket középpontnak (0), faktoriális pontoknak (−1, +1) és tengelypontoknak kódolták. (−α, + α). A kísérlet eredményeit a Statistica 11 szoftver segítségével elemeztük.

3. Eredmények és megbeszélés

Bármely szárítási folyamatban a párolgás hőmérséklete és sebessége a légköri vízgőz koncentrációtól függ [32, 33]. A hagyományos légszárítás során a hő- és tömegátadás megkötése a nedvesség eltávolítását eredményezi termikus áramlás útján, a fű felületén átáramló fűtött levegő segítségével. A száradási idő növekvő hőmérséklet mellett rövidebb [34]. Hasonlóképpen, a hőmérséklet befolyásolja a folyamatot, és a nyomás az egyes ételtípusok kinetikáját is befolyásolja; így a növekvő hőmérséklet minden esetben csökkenti a száradási időt, és ez az idő tovább csökken, ha a szárítási nyomás csökken [35, 36].

Számos szerző, például Olorunda és mtsai. [37], Hawlader és mtsai. [38], Baloch és mtsai. [39], Shi és mtsai. [40], Zanoni és mtsai. [41], Giovanelli és mtsai. [42], valamint Telis és mtsai. [43] a szárítási folyamat paramétereinek tanulmányozásával foglalkoznak. Például Zanoni és mtsai. [41] az a tény, hogy a paradicsom légszárításakor bekövetkező működési feltételek módosítása alacsonyabb hőmérsékletek alkalmazásával, a paradicsom minta vastagságának csökkentésével és a víz részleges eltávolításának elősegítésével (közepes nedvességtartalmú paradicsom termelése) hozzájárulhat az oxidatív károsodások csökkentéséhez a végső szárítás során termék. Egy másik példa az ozmotikus dehidratáció alkalmazása, amelyet egyes szerzők jó minőségű, teljesen dehidratált vagy jobb stabilitású közbenső nedvességtermékek előállítására javasoltak [44–47].

Akpinar és mtsai. [48], Movagharnejad és Nikzad [49] olyan tényezőket állapítottak meg, amelyek befolyásolják a szárítási sebességet és a feldolgozási időt: élelmiszer-tulajdonságok és másodlagos jelenségek, amelyek kapcsolódnak a szárítási hőmérséklet korlátozásának szükségességéhez, biofizikai és biokémiai átalakulásokhoz és a stressz okozta redukcióhoz dehidráció és nonenzimatikus barnulási reakciók. A szélsőséges hőmérsékletek és/vagy a szokásos légszárítás ideje komoly károkat okozhat a termék ízében, színében és tápanyagaiban, és csökkentheti a szárított termék rehidratációs képességét [50, 51]. Például magas hőmérsékleten az aszkorbinsav-tartalom jelentős csökkenését jelentették a szárított paradicsom és a paradicsompép előállítása során [41, 42, 52].

A hagyományos légszárítás során a hő- és tömegátadás megkötése a nedvesség eltávolítását eredményezi termikus áramlás útján, a fű felületén átáramló fűtött levegő segítségével. A száradási idő növekvő hőmérséklet mellett rövidebb [34]. Hasonlóképpen, a hőmérséklet befolyásolja a folyamatot, és a nyomás az egyes ételtípusok kinetikáját is befolyásolja. Így a növekvő hőmérséklet minden esetben csökkenti a szárítási időt, és ez az idő tovább csökken, ha a szárítási nyomás csökken [35, 36].

Ebben a kísérletben az első vizsgált változók a hőmérséklet és a száradási idő voltak, amelyek a feltáró változók lehetséges kombinációinak elvégzéséhez szükségesek, mint az 1. és 2. 2. táblázat kísérleti tervei. .

Asztal 1

Az első kísérleti tervben használt kódolt értékek és a hozzájuk tartozó tényleges értékek.