Optymalizacja metodą płaszczyzn odpowiedzi suszenia mikrofalowo-konwekcyjnego liści pietruszki poddanych działaniu ultradźwięków oraz obróbce parą wodną

• Autorzy: Dadan M. , Rybak K. , Nowacka M. , Wiktor A. , Witrowa-Rajchert D.

Warianty tytułu

EN

An optimisation of microwave-convective drying of parsley leaves subjected to ultrasound and steaming treatments, arried out on the basis of the response surface methodology

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy był wybór optymalnych parametrów przetwarzania liści pietruszki uwzględniających rodzaj obróbki wstępnej oraz temperaturę powietrza i moc mikrofal podczas suszenia mikrofalowo-konwekcyjnego, przy założeniu maksymalnego skrócenia suszenia oraz uzyskania minimalnego zużycia energii. Zaprojektowano w tym celu doświadczenie trójczynnikowe, w którym czynnikami zmiennymi były moc mikrofal (100, 200, 300 W), temperatura powietrza (20, 30, 40°C) i typ obróbki wstępnej (obróbka ultradźwiękami, obróbka parą wodną, moczenie). Liście pietruszki poddane zabiegom wstępnym suszono mikrofalowo-konwekcyjnie. Analizowano czas suszenia oraz całkowite właściwe zużycie energii (TSEC) do momentu osiągnięcia względnej zawartości wody (zredukowanej zawartości wody) wynoszącej MR = 0,02. Na podstawie otrzymanych wyników można było stwierdzić, iż wszystkie czynniki w istotny sposób wpłynęły na badane zmienne. Najkrócej trwało suszenie przy mocy 300 W i w temperaturze 40°C, poprzedzone zastosowaniem ultradźwięków. Obróbka parą wodną, pomimo skrócenia czasu suszenia w stosunku do materiału moczonego, charakteryzowała się dużą energochłonnością, przez co wartość TSEC w całym zakresie była większa niż w przypadku suszenia materiału moczonego. Badania wskazały, iż sonikacja może być z powodzeniem wykorzystana do wspomagania suszenia liści pietruszki. Ponadto metoda płaszczyzn odpowiedzi może być rozpatrywana jako cenne narzędzie do projektowania procesu suszenia.

EN

Drying is considered as one of the most popular and most energy consuming processes in food processing. It is estimated that it consumes ca. 10–12% of total energy utilized by industry. High energy consumption links to the necessity of water phase transition during process and low thermal efficiency of dryers. Hence, industry seeks for new solutions concerning for instance pre-treatment step incorporation in order to modify intercellular structure of material and thus enhance drying kinetics. Currently, ultrasounds are the main domain of interest of scientists and engineers working on drying all over the world due to their non-thermal character. The aim of this study was to determine optimal processing conditions of parsley leaves on the basis of selection of a type of treatment, air temperature and microwave power during microwave-convective drying, assuming maximal shortening of drying time and minimal energy consumption. The three-level factorial experiment was designed, where factors were as follows: microwave power (100, 200, 300 W), air temperature (20, 30, 40°C) and a type of treatment (ultrasound, streaming, immersion). The parsley leaves after the aforementioned treatments were dried with microwave-convective method. Drying time and total specific energy consumption (TSEC), which corresponded to relative water content of MR = 0.02, were analysed. On the basis of obtained results, it could be stated that all of the factors significantly influenced investigated variables. The shortest drying time was in the case of process performed at 300 W of microwave power and at 40°C preceded by ultrasound treatment. Despite of shortening of drying time as a result of steaming treatment, in comparison to soaked material, this treatment was characterised by high energy expenditures. Thus, the TSEC value was higher in the whole range in the case of steaming, compared with immersion. Based on RSM modelling procedure the optimal conditions for drying assuming minimal both time and energy consumption is application of sonication and drying performed at 40°C and 262 W of microwave power. Performed research indicated that sonication can be effectively utilized to enhance drying process of parsley leaves. Moreover, RSM approach can be considered as valuable tool for designing of drying process.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2017
• Tom: 589
• Opis fizyczny: s.15-25,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Dadan M.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Rybak K.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Nowacka M.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Wiktor A.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Witrowa-Rajchert D.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

Bibliografia

• Alibas I., 2014. Microwave, air and combined microwave-air drying of grape leaves (Vitis cinifera L.) and the determination of some quality parameters. Int. J. Food Eng. 10, 69–88.
• Angersbach A., Heinz V., Knorr D., 2000. Effects of pulsed electric fields on cell membranes in real food system. Innov. Food Sci. Emerg. Technol. 1, 135–149.
• Azoubel P.M., Baima M.A.M., Amorim M.R., Oliveira S.S.B., 2010. Effect of ultrasound on banana cv Pacovan drying kinetics. J. Food Eng. 97, 194–198.
• Dadan M., 2016. Badanie wpływu działania ultradźwięków oraz blanszowania parą wodną jako zabiegów wstępnych przed suszeniem mikrofalowo-konwekcyjnym wybranych ziół. Praca doktorska. SGGW, Warszawa [manuskrypt].
• Figiel A., 2009. Drying kinetics and quality of vacuum-microwave dehydrated garlic cloves and slices. J. Food Eng. 94, 98–104.
• Fijałkowska A., Nowacka M., Wiktor A., Śledź M., Witrowa-Rajchert D., 2016. Ultrasound as a pretreatment method to improve drying kinetics and sensory properties of dried apple. J. Food Process Eng. 39, 256–265.
• Fijałkowska A., Nowacka M., Witrowa-Rajchert D., 2015. Wpływ fal ultradźwiękowych na przebieg suszenia i wybrane właściwości tkanki buraka ćwikłowego. ŻNTJ 99(2), 138–149.
• Gamboa-Santos J., Cristina Soria A., Villamiel M., Montilla A., 2013. Quality parameters in convective dehydrated carrots blanched by ultrasound and conventional treatment. Food Chem. 141(1), 616–624.
• González-Fésler M., Salvatori D., Gómez P., Alzamora S.M., 2008. Convective air drying of apples as affected by blanching and calcium impregnation. J. Food Eng. 87, 323–332.
• Guzek D., Głąbska D., Wierzbicka A. 2012. Analiza wpływu parametrów procesu niskotemperaturowego blanszowania na wyróżniki tekstury ziemniaków. J. Res. Appl. Agric. Eng. 57(1), 59–62.
• Jambrak A.R., Mason T.J., Paniwnyk L., Lelas V., 2007. Accelerated drying of button mushrooms, brussels sprouts and cauliflower by applying power ultrasound and its rehydration properties. J. Food. Eng. 81, 88–97.
• Kentish S., Ashokkumar M., 2011. The physical and chemical effect of ultrasound. W: H. Feng, G.V. Barosa-Canovas, J. Weiss (red.), Ultrasound Technologies for Food and Bioprocessing. LLC, New York, 1–12.
• Mason T.J., Paniwnyk L., Chemat F., Vian M.A., 2011. Ultrasonic food processing. W: A. Proctor (red.). Alternatives to Conventional Food Processing (ed.), Royal Society of Chemistry, Cambridge, 387-414.
• Nowacka M., Wędzik M., 2016. Effect of ultrasound treatment on microstructure, colour and carotenoid content in fresh and dried carrot tissue. Appl. Acoust. 103, 163–171.
• Nowacka M., Wiktor A., Śledź M., Jurek N., Witrowa-Rajchert D., 2012. Drying of ultrasound pretreated apple and its selected physical properties. J. Food Eng. 113, 427–433.
• Nowacka M., Witrowa-Rajchert D., 2011. Procesy wstępne stosowane przed suszeniem owoców i warzyw. Przemysł Spożywczy 65(6), 36–38.
• Rodríguez Ó., Llabrés P. J., Simal S., Femenia A., Rosselló C., 2015. Intensification of predrying treatments by means of ultrasonic assistance: effects on water mobility, PPO activity, microstructure, and drying kinetics of apple. Food Bioprocess Tech. 8(3), 503–515.
• Schössler K., Thomas T., Knorr D., 2012. Modification of cell structure and mass transfer in potato tissue by contact ultrasound. Food Res. Int. 49, 425–431.
• Soysal Y., Öztekin S., Eren Ö., 2006. Microwave drying of parsley: modeling, kinetics, and energy aspects. Biosys. Eng. 93, 403–413.
• Śledź M., Nowak P., Witrowa-Rajchert D., 2014. Drying of parsley leaves pre-treated by ultrasound. ZPPNR 579, 91–99.
• Śledz M., Wiktor A., Nowacka M., Witrowa-Rajchert D., 2017. Drying kinetics, microstructure and antioxidant properties of basil treated by ultrasound. J. Food Process Eng. 40(1), e12271, 1–13.
• Tao Y., Wang P., Wang Y., Kadam, S.U., Han Y., Wang J., Zhou J., 2016. Power ultrasound as a pretreatment to convective drying of mulberry (Morus alba L.) leaves: Impact on drying kinetics and selected quality properties. Ultrason. Sonochem. 31, 310–318.
• Therdthai N., Zhou W., 2009. Characterization of microwave vacuum drying and hot air drying of mint leaves (Mentha cordifolia Opiz ex Fresen). J. Food Eng. 91, 482–489.
• Torki-Harchegani M., Ghanbarian D., Pirbalouti A.G., Sadeghi M., 2016. Dehydration behaviour, mathematical modelling, energy efficiency and essential oil yield of peppermint leaves undergoing microwave and hot air treatments. Renew. Sust. Energ. Rev. 58, 407–418.
• Wiktor A., Łuczywek K., Witrowa-Rajchert D., 2012. Modelowanie matematyczne kinetyki suszenia mikrofalowo-konwekcyjnego liści bazylii. ZPPNR 570, 127–141.
• Witrowa-Rajchert D., 2009. Nowe trendy w suszeniu żywności. Ekspertyza. Warszawa.
• Witrowa-Rajchert D., Wiktor A., Śledź M., Nowacka M. 2014. Selected emerging technologies to enhance the drying process. A review. Drying Technol. 32(11), 1386–1396.

Identyfikatory

DOI

10.22630/ZPPNR.2017.589.17