Εμπλουτισμός πατάτας με φαινολικά συστατικά από απόβλητα της βιομηχανίας τροφίμων, μέσω ωσμωτικής αφυδάτωσης με υπερήχους
Creators: name: Παντελίδου, Δήμητρα Ιωάννη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2021
Subjects: Ωσμωτική αφυδάτωση
Υπέρηχοι
Εμπλουτισμός φαινολικών συστατικών
Osmotic dehydration
Ultrasounds
Impregnation of phenolic compounds

description: Αντικείμενο αυτής της διατριβής είναι η μελέτη της εφαρμογής υπερήχων κατά την ωσμωτική αφυδάτωση πατάτας σε μίγμα μαλτοδεξτρίνης-άλατος και παρουσία φαινολικού εκχυλίσματος από καρπούς αρώνιας (Aronia melanocarpa), με στόχο την ενίσχυση των φαινομένων μεταφοράς μάζας, και επομένως, τη μείωση του απαιτούμενου χρόνου αφυδάτωσης και τελικό σκοπό την παραγωγή ενός εμπλουτισμένου τροφίμου με βελτιωμένες ιδιότητες. Έτσι, δείγματα κύβων πατάτας υποβλήθηκαν σε κύκλο 31 πειραμάτων ωσμωτικής αφυδάτωσης με παράλληλη χρήση υπερήχων. Ως ωσμωτικά μέσα χρησιμοποιήθηκαν το χλωριούχο νάτριο και η μαλτοδεξτρίνη (12 DE). Για το σύνολο των 31 πειραμάτων, εξετάστηκε η επίδραση διαφόρων λειτουργικών παραμέτρων, όπως θερμοκρασία, συγκέντρωση ωσμωτικού διαλύματος, σύνθεση ωσμωτικού μέσου και ένταση υπερήχων, στην απώλεια νερού και στην πρόσληψη στερεών και φαινολικών. Για την ερμηνεία της επίδρασης των υπερήχων, διεξήχθη μικροσκοπική ανάλυση σε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM), έτσι ώστε να αξιολογηθούν οι αλλαγές στη δομή του ιστού της πατάτας. Επίσης, μελετήθηκε η κινητική της αφυδάτωσης με μηχανιστικά μοντέλα, εξετάζοντας την ορθότητα διαφόρων υποθέσεων που εφαρμόζονται συχνά στη μοντελοποίηση διεργασιών αφυδάτωσης, όπως η δυνατότητα της απλοποιημένης επίλυσης της εξίσωσης διάχυσης και η θεώρηση μη συρρικνούμενου όγκου προϊόντος. Η επεξεργασία με υπερήχους οδήγησε σε υψηλότερη μεταφορά μάζας, υγρασίας, στερεών και φαινολικών, εξαιτίας της διάσπασης της κυτταρικής δομής. Έτσι, κατεργασία κύβων πατάτας σε ωσμωτικό διάλυμα με 22,5% συγκέντρωση διαλυμένης ουσίας, 6% συγκέντρωση χλωριούχου νατρίου, ποσότητα φαινολικού εκχυλίσματος 6300 mg GAE (Gallic Acid Equivalents)/kg ωσμωτικού διαλύματος, θερμοκρασία 32,5˚C και παράλληλη εφαρμογή υπερήχων έντασης 40% (52 W) είχε ως αποτέλεσμα την πρόσληψη φαινολικών σε ποσοστό 103,2% μετά από 300 min.
description: The objective of this work is to study the application of ultrasounds during osmotic dehydration of potato cubes into a maltodextrin-salt mixture and by the presence of chokeberry (Aronia melanocarpa) phenolic extract. The aim is the enhancement of the mass transfer phenomena and, therefore, the reduction of the drying time. However, the ultimate goal is the production of an impregnated food with improved properties. Thus, potato cubes were subjected to 31 different experiments using ultrasound assisted osmotic dehydration. The osmotic medium was a sodium chloride - matodextrin (12 DE) mixture. Various parameters were examined for their effect on water loss and solid and phenolic gain, such as temperature, osmotic solution concentration, osmotic agent composition and ultrasound intensity. For the interpretation of ultrasounds effect, microscopic analysis was performed using scanning electron microscopy (SEM), in order to assess changes in the structure of potato tissue. Also, the drying kinetics were studied using mechanistic models considering the accuracy of various assumptions that are usually implemented in drying processes modeling, such as the use of the simplified solution of the diffusion equation and the consideration of non-shrinking product volume. The ultrasound treatment resulted in higher moisture and solid mass transfer due to the breaking of cell structure as revealed by microstructure examination. Thus, a process with 22.5% solute concentration, 6% sodium chloride concentration, phenolics extract concentration of 6300 mg GAE (Gallic Acid Equivalents)/kg and temperature of 32.5˚C combined with ultrasounds application at 40% (52 W) resulted in a phenolic compounds gain of up to 103.2%.