تاثیر موقعیت قرارگیری قوطی های کنسرو در زمان استرلیزاسیون
استرليزاسيون به منظور از بين بردن کليه عوامل بيماري زا و غير بيماري زا همچون مخمر ،قارچ ، باکتري ها و اسپور هاي بيماري زا و ... مورد استفاده قرار مي گيرد.هدف از استرليزاسيون افزايش مدت نگهداري محصول مي باشد.در طول فرآيند استرليزاسيون نوع ماده،ويژگي هاي فيزکي و شيمايي مانند اندازه ذرات ،ترکيبات محلول ،ويسکوزيته و ... اندازه و ميزان انتقال حرارت و روش انتقال آن (استفاده از بخار آب داغ ، يا آب گرم و ...) را مشخص مي کند.
يکي از موارد پرکاربرد استفاده از استرليزاسيون ،در فرآيند استرليزه کردن شير هاي کنسروي به منظور امکان نگهداري بيشتر در دماي محيط مي باشد.در فرآيند حرارتي بر روي شير به دليل وجود ترکيبات حساس به حرارت همچون تيامين،آلفا لاکتو آلبومين،بتا لاکتو گلوبولين ،کنترل دقيق حرارتي در طي پروسه حرارتي بسيار مهم است.
از موارد کنترلي در طي فرآيند استرليزاسيون علاوه بر دما بخصوص استرليزاسيون ،زمان در معرض قرار گرفتن قوطي ها مي باشد. تعيين دقيق اين به زمان لازم براي دستيابي به دماي يکنواخت در قوطي بستگي دارد.
اين زمان به چند فاکتور شکل ماده ( جامد يا مايع) ،شکل و اندازه قوطي يا بسته بندي ،خواص گرمايي ماده و دماي تلافي (retort) بستگي دارد.فرآيند گرمايي در مايعات باعث تغيير در چگالي و در نتيجه آن حرکت منطقه سرد(SHZ) به سمت پايين قوطي مي شود .بر همين اساس استفاده از فرآيند حرارتي مناسب که افزايش دماي مناسب را در ناحيه سرد ايجاد کند ،بسيار مهم است،لذا تعيين نقطه سرد و رديابي و تعيين موقعيت مکاني اين نقطه در مديريت فرآيند هاي حرارتي در صنايع غذايي بسيار مهم به نظر مي رسد.
توزيع يکنواخت و موثرحرارت در محيط دروني شير کنسروي به منظور استرليزاسيون موثر ،بسيار مهم است.همچنين ثبت پروفايل حرارتي دقيق در درون نمونه هاي شير کنسروي در طول عمليات مداوم و صنعتي در کارخانه جات بسيار سخت مي باشد.
روش شبيه سازي (Computational fluid dynamics-CFD) -روش محاسباتي سيالات ديناميکي مي تواند به عنوان ابزار مفيدي در تعيين توزيع حرارتي در درون مايعات غذايي در طي فرآيند استرليزاسيون ،مورد استفاده قرار گيرد.
CFD يک ابزار شبيه سازي قدرمند مي باشد که در آن با استفاده از رياضات کاربردي و محاسبات کاميپوتري مدل جريان سيال و نيز بهينه سازي فرآيند صنعتي به عنوان خروجي دستگاه ارائه مي شود .
در سال هاي اخير استفاده هاي فراواني از اين سيستم را در کارخانه هاي صنايع غذايي شاهد هستيم.استفاده از اين روش در بررسي فرآيند حرارتي بر غذاهاي کنسروي،اثر دما بر غير فعال شدن باکتريايي ،اثر دما بر تخريب ويتامين D و تعيين زمان بهينه استرليزاسيون معمول شده است.
براي مثال در سال 2007 Ghani و Farid استفاده از روش CFD را به منظور استفاده در غذاهاي کنسروي که مخلوطي از جامد و مايع هستند را توسعه داده اند.
همچنين در سال 2010 استفاده از اين روش به منظور استفاده در پاستوريزاسيون کنسرو نخود در آب مورد مطالعه قرار گرفت.
همچنين در سال 2011 Anandpaul با کمک اين روش نشان داد استفاده از دماي پايين( 74 درجه سانتي گراد ) و بالا (85 درجه سانتي گراد) با دور 5 دور در دقيقه مي تواند بهترين راندمان را داشته باشد.
همچنين در سال 2012 Anandpaul و Chhanwal و همکاران استفاده از روش CFD را براي استفاده در کنسرو آناناس در محلول قندي توسعه دادند و موارد مشابه ديگري در سال هاي قبل و بعد.
استفاده از اين روش مي تواندچگونگي توزيع دمايي در قوطي شير و نيز موقعيت ناحيه سرد را قابل پيش بيني کند.
بر همين اساس روش CFD به منظور استفاده در طي فرآيند استرليزاسيون در دماي 121 درجه سانتي گراد توسعه و بروز آوري شد.همچنين نتايج حاصل از اين شبيه سازي با نتايج حاصل از آزمايشات و اندازه گيري هاي تجربي مورد مقايسه قرار گرفت.
در اين روش از دستگاهي مانند شکل پايين به عنوان شبيه ساز استفاده مي شود که داراي تعدادي دماسنج ،فشار سنج و دستگاه رسم تغييرات اطلاعات محفظه دروني سيستم را اطلاع مي دهند و اطلاعات نمايش داده شده را به کامپيوتر و اسکنر مرکزي دستگاه ارسال مي کنند.
کامپيوتر مرکزي با دريافت اطلاعات حاصل از سنسورهاي دمايي و فشار سنج و با استفاده از معادلات مربوط از رياضي کاربردي اقدام به تفسير اطلاعات و پردازش آنها مي نمايد.
خروجي حاصل از دستگاه بصورت نمودار هاي گرافيکي و .. رسم مي شود.
|
عمودی-پروفايل دمايي براي استرليزاسيون در دماي 121 درجه سانتي گراد بعد از گذشت 60 ثانيه (a) 180 ثانيه(b) 300 ثانيه (c) و 480 ثانيه(d) |
|
افقی-پروفايل دمايي براي استرليزاسيون در دماي 121 درجه سانتي گراد بعد از گذشت 60 ثانيه (a) 180 ثانيه(b) 300 ثانيه (c) و 480 ثانيه(d) |
موقعيت دقيق ناحيه با حداقل افزايش دما (slowest heating zone - SHZ) مکان يابي شد و حرکات آن در طي فرآيند استرليزاسيون دنبال شد.علاوه بر آن اثر موقعيت فضايي قوطي شير(عمودي و افقي) در دستگاه استرليزاتور بر فرايند استرليزاسيون مورد بررسي قرار گرفت.
نتايج عددهاي Grashof و Rayleigh بزرگي را براي قوطي هاي که در وضعيت عمودي بودند را نسبت به وضعيت افقي نشان داد.
در نهايت موثر بودن فرآيند به کمک روش ارزش F (F-value) محاسبه شد.نتايج دوباره نشان داد استفاده از موقعيت افقي در طي فرآيند استرليزاسيون اثر مثبت بيشتري دارد.
در نتيجه نهايي مشخص گرديد استفاده از موقعيت افقي قوطي ها در طي فرآيند زمان فرآيند کاهش مي يابد .

وبلاگ دهکده صنایع غذایی با بیش از 8 سال سابقه فعالیت این افتخار را دارد که جز وبلاگ های برتر در این حوزه باشد. خدماتی از قبیل انجام پروژه های صنایع غذایی،دانلود مقاله از ساینس دایرکت و دیگر ژورنال های علمی،و مشاوره تخصصی به صاحبان صنایع محترم و دانشجویان عزیز، و همینطور ترجمه مقالات تخصصی در کوتاه ترین زمان ممکن در این وبلاگ صورت می پذیرد،امید است رضایت شما دوست عزیز را به دنبال داشته باشد.با تشکر از حضور و همراهی شما.