بررسی تأثیر فرآیند غشایی اولترافیلتراسیون بر رئولوژی و شاخصه های رنگی آب نارنج

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشجوی دکتری مهندسی صنایع غذایی، دانشکده صنایع غذایی/ دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

سابقه و هدف: آﺑﻤﻴﻮه‌ﻫﺎ ﻧﻮﺷﻴﺪﻧﻲ‌ﻫﺎﻳﻲ ﺑﺎ ارزش ﺗﻐﺬﻳﻪ‌ای ﻓﺮاوان، ﺳﺮﺷﺎر از آنتی‌اکسیدان‌ها و ﻣﻮاد ﻣﻌﺪﻧﻲ ﺿﺮوری ﺑﺮای ﺳﻼﻣﺖ اﻧﺴﺎن‌ها ﻫﺴﺘﻨﺪ. روش‌های نگهداری آبمیوه‌ها شامل تیمار حرارتی، انجماد، سرد کردن و برای برخی از آبمیوه‌ها؛ شفاف‌سازی و صاف‌کردن می‌باشند. شفاف‌سازی عبارت است از جدا کردن ترکیبات پخش‌شده به حالت پراکنده و کلوئیدی از سیستم و حفظ ترکیباتی که به‌صورت حقیقی در سیستم حل شده‌اند در روش‌های شیمیایی شفاف کردن (کلاسیک) از انواع مختلف آنزیم‌ها (پکتیناز، آمیلاز، پروتئاز و ...) و کمک شفاف کننده‌هایی همچون ژلاتین، بنتونیت، سیلیکاژل یا ترکیبی از این-ها بهره گرفته می‌شود. روش‌های کلاسیک گران قیمت و وقت‌گیر هستند و عملیات دفع مواد ذکرشده مشکل می‌باشد. در سال‌های اخیر، فیلتراسیون غشایی به‌عنوان روش جدید فرآوری پیشنهاد شده است. استفاده از صافی‌های غشایی نیز یک روش مناسب است که مشکلات ناشی از کدورت را تا حد زیادی حل کرده است. استفاده از فرآیندهای غشایی در عملیات شفاف-سازی، باعث می‌شود که محصول ازنظر کیفی دارای ثبات بیشتری بوده و به علت طبیعت استریل فرآیند، حذف میکروارگانیسم‌ها نسبت به روش‌های متداول به‌مراتب بیشتر شود. در این پژوهش، تأثیر پارامترهای غشایی شامل فشار (در دامنه ۲/۲-2/۱ بار) و دمای خوراک (در دامنه ۳۵-20 درجه سانتی‌گراد) بر ویسکوزیته، وزن مخصوص و شاخصه‌های رنگی آب نارنج (L*، a*، b*، اختلاف رنگ کل، کروما و شاخص قهوه‌ای شدن) در طول فرآیند شفاف‌سازی به کمک اولترافیلتراسیون بررسی شد.
مواد و روش‌ها: فرآیند غشایی UF برای شفاف‌سازی آب نارنج استفاده شد. آزمون‌های فیزیکوشیمیایی طبق استاندارد ملی ایران (2685) انجام شد. ویسکوزیته با ویسکومتر چرخشی بروکفیلد اندازه‌گیری شد. روش پردازش تصویر برای بررسی تغییرات رنگ بعد از فرآیند، استفاده شد. روش سطح پاسخ در قالب طرح مرکب مرکزی برای پیش‌بینی تأثیر متغیرهای فرآیند شفاف‌سازی غشایی (شامل دما و فشار عملیاتی) بر رئولوژی و رنگ آب نارنج به‌کاربرده شد. آنالیز داده‌ها و رسم نمودارها با استفاده از نرم‌افزار Design-Expert 9.0.0.7 صورت پذیرفت.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که افزایش دما باعث افزایش شاخص قهوه‌ای شدن، ویسکوزیته، وزن مخصوص و کاهش L* و TCD شد. افزایش فشار باعث کاهش شاخص قهوه‌ای شدن، کروما، ویسکوزیته و افزایش L* و b* و TCD شد. اثر سطوح مختلف دما و فشار بر روی اندیس a* معنی‌دار نبود. مدل خطی و چندجمله‌ای درجه دوم به ترتیب بهترین مدل‌ها برای پیش‌بینی (وزن مخصوص، TCD) و (L*، b*، BI و کروما) بودند.
نتیجه‌گیری: استفاده از فرآیندهای غشایی باعث بهبود کیفیت (رنگ) نوشیدنی‌ها و آبمیوه‌ها (مثل نارنج) می‌‌شود. فیلتراسیون غشایی آب نارنج بدون پیش‌تیمار آنزیمی، کارایی مطلوبی در شفاف‌سازی آن داشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of ultrafiltration process on rheology and color indices of sour orange juice

نویسنده [English]

  • MohammadMahdi Seyedabadi
PhD. Student, Faculty of Food Science / Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources
چکیده [English]

Abstract
Background and objectives: Fruit Juice is beverage that consist of great nutritional value, rich in antioxidants and essential minerals for human health. Maintenance procedures for juices are consist of heat treatment, freezing, cooling and for some juices; clarification and filtration. Clarification is the separation of dispersed and colloid compounds from the system and the maintenance of compounds that are actually solved in the system. In chemical clarification methods (classic) different types of enzymes (pectinase, amylase, protease, etc.) and Auxiliary clarifiers such as gelatin, bentonite, silica gel or a combination of these used. Classic methods are expensive and time-consuming as well as it is difficult to exclusion of these materials. In recent years, membrane filtration has been proposed as a new processing method. The use of membrane filtration is a good way to solve the problems caused by turbidity. The use of membrane processes in the clarification process makes the product more stable qualitatively and, due to the sterile nature of the process, removing of microorganisms is better than conventional methods. In this study, the effect of membrane parameters including pressure (1.2-2.2 bar) and temperature (25-35 ºC) on the viscosity, density and color indices (L *, a *, b *, Total Color Difference, Chroma and Browning index) of sour orange during membrane clarification was investigated.
Materials and methods: UF membrane process used for clarification of sour orange juice. Physicochemical tests was performed according to Institute of Standard and Industrial Research of Iran (2685). Viscosity was measured Rotational Brookfield viscometer. Image processing method was used for tracing of color changes after the process. Response surface methodology with central composite design was employed to predict the impact of UF process variables (temperature and operating pressure) on rheology and color of sour orange. Data analysis and graph drawing was performed using Design-Expert 9.0.0.7 software.
Results: Results of the experiments showed that the Browning index, viscosity and density was raised by increasing of temperature, but L* and TCD was decreased in this condition. The Browning index, Chroma and viscosity was decreased by increasing of pressure, but L*, b* and TCD was increased in this condition. Effect of temperature and pressure on a* index is not significant. Linear and quadratic models were the best models to predict of (density, TCD) and (L *, b *, BI and Chroma), respectively.
Conclusion: The use of membrane processes, the quality (color) beverages and fruit juices (like orange) is improve. The membrane filtration of sour orange juice without enzymatic pretreatment had a suitable performance in clarification of it.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sour orange
  • Clarification
  • Membrane
  • Viscosity
  • Color indices