Επίδραση Υπερήχων στην Ωσμωτική Αφυδάτωση Πατάτας
Creators: name: Κοκολάκη, Μαρία Σταύρου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2017
Subjects: Ωσμωτική Αφυδάτωση
Συντελεστής Διάχυσης
Απώλεια νερού / Πρόσληψη στερεών
Osmotic Dehydration
Effective Difussivity
Water Loss/ Solids Gain

description: Αντικείμενο της διατριβής είναι η μελέτη της εφαρμογής υπερήχων κατά την ωσμωτική αφυδάτωση πατάτας, σαν προκατεργασία ή παράλληλα με την αφυδάτωση, με στόχο την ενίσχυση των φαινομένων μεταφοράς μάζας, άρα και τη μείωση του απαιτούμενου χρόνου αφυδάτωσης. Δείγματα κύβων πατάτας υποβλήθηκαν σε τέσσερις διαφορετικές κατεργασίες: 1) ωσμωτική αφυδάτωση σε στατικές συνθήκες, 2) ωσμωτική αφυδάτωση με ανάδευση, 3) ωσμωτική αφυδάτωση με παράλληλη χρήση υπερήχων, 4) ωσμωτική αφυδάτωση με προκατεργασία υπερήχων. Ως ωσμωτικά μέσα χρησιμοποιήθηκαν το χλωριούχο νάτριο και η μαλτοδεξτρίνη. Εξετάστηκε η επίδραση λειτουργικών παραμέτρων, όπως θερμοκρασία, συγκέντρωση ωσμωτικού διαλύματος, σύνθεση ωσμωτικού μέσου, ένταση υπερήχων και χρόνος προκατεργασίας, στην απώλεια νερού και στην πρόσληψη στερεών. Για να αξιολογηθούν οι αλλαγές στη δομή του ιστού της πατάτας, διεξήχθη μικροσκοπική ανάλυση σε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης. Επίσης, μελετήθηκε η κινητική της αφυδάτωσης με μηχανιστικά και εμπειρικά μοντέλα α) εξετάζοντας την ορθότητα διαφόρων υποθέσεων που εφαρμόζονται συχνά στη μοντελοποίηση διεργασιών ξήρανσης, όπως η δυνατότητα της απλοποιημένης επίλυσης της εξίσωσης διάχυσης και η θεώρηση μη συρρικνούμενου όγκου προϊόντος και β) αναπτύσσοντας δευτερογενή μοντέλα, που εκφράζουν την επίδραση των λειτουργικών παραμέτρων στους συντελεστές διάχυσης. Η επεξεργασία με υπερήχους οδήγησε σε υψηλότερη μεταφορά μάζας, εξαιτίας της διάσπασης της κυτταρικής δομής, όπως διαπιστώθηκε και από την εξέταση της μικροδομής. Έτσι, σε ωσμωτικό διάλυμα με 30% συγκέντρωση διαλυμένης ουσίας, η ωσμωτική αφυδάτωση με χρήση υπερήχων συνετέλεσε σε αύξηση του συντελεστή διάχυσης σε ποσοστά από 5,5 έως 258,8%. Στην προκατεργασία υπερήχων σε νερό, το επιτυγχανόμενο ποσοστό αύξησης του συντελεστή διάχυσης έφθασε το 132,6%, σε ωσμωτικό διάλυμα συγκέντρωσης 70%
description: The objective of work is to study the application of ultrasound during osmotic dehydration of potato, either as a pretreatment or ultrasound-assisted osmotic dehydration aiming to enhance the mass transfer phenomena and, therefore, to reduce the drying time. Potato cubes samples were subjected to four different treatments: 1) osmotic dehydration in static conditions, 2) osmotic dehydration with stirring, 3) osmotic dehydration with ultrasound application, 4) osmotic dehydration with ultrasound pretreatment. As osmotic mediums sodium chloride and matodextrin were used. For each treatment, various variables were examined for their effect on water loss and solid gain, such as temperature, osmotic solution concentration, osmotic agent composition, ultrasound intensity and pretreatment time. In order to assess changes in the structure of potato tissue, microscopic analysis was performed using a scanning electron microscope. Also, the drying kinetics were studied using mechanistic and empirical models a) considering the accuracy of various assumptions that are usually implemented in drying processes modeling, such use of the simplified solution of the diffusion equation and consideration of non-shrinking product volume and b) developing second-order models, which express the effect of operating parameters on diffusion coefficients. The ultrasound pretreatment resulted in higher mass transfer due to the breaking of cell structure as revealed by microstructure examination. Thus, at solute concentration of 30%, ultrasound-assisted osmotic dehydration enhanced the effective diffusivity of water by about 5.5–258.8%. Regarding the ultrasound pretreatment in distilled water, the attainable rate of increase of diffusion coefficient reached up to 132.6% during osmotic dehydration at solute concentration of 70%