Μελέτη προ-επεξεργασίας με παλμικά ηλεκτρικά πεδία και ωσμοτική αφυδάτωση για τη παραγωγή ξηρών προϊόντων goji berry

Χαλκιά, Αικατερίνη; Chalkia, Aikaterini

dc.contributor.author	Χαλκιά, Αικατερίνη	el
dc.contributor.author	Chalkia, Aikaterini	en
dc.date.accessioned	2017-10-30T10:14:07Z
dc.date.available	2017-10-30T10:14:07Z
dc.date.issued	2017-10-30
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/45851
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.14844
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ωσμωτική αφυδάτωση	el
dc.subject	Παλμικά ηλεκτρικά πεδία	el
dc.subject	Ξήρανση	el
dc.subject	Βιοδραστικά συστατικά	el
dc.subject	Διατηρησιμότητα	el
dc.subject	Pulsed electric fields	en
dc.subject	Hot air drying	en
dc.subject	Bioactive compounds	en
dc.subject	Osmotic dehydration	en
dc.subject	Shelf life	en
dc.title	Μελέτη προ-επεξεργασίας με παλμικά ηλεκτρικά πεδία και ωσμοτική αφυδάτωση για τη παραγωγή ξηρών προϊόντων goji berry	el
dc.contributor.department	Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών - Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΡΟΦΙΜΩΝ	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/1206d77258fd66c88274d85384bf2041de953cef
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-06-30
heal.abstract	Τα τελευταία χρόνια, η επιστημονική θεώρηση της ορθής διατροφής εστιάζει μεταξύ άλλων και στην αυξημένη κατανάλωση τροφών φυτικής προέλευσης, όπως φρούτων και λαχανικών, οι οποίες έχουν ευεργετικά οφέλη για την ανθρώπινη υγεία και ευεξία. Δίνεται μάλιστα έμφαση σε τροφές με πλούσιες σε βιοδραστικά συστατικά όπως αντιοξειδωτικές ουσίες, ουσίες που ενισχύουν το ανοσοποιητικό σύστημα, αντιυπερτασικές κ.α.. Σε αυτές τις τροφές συγκαταλέγεται το goji berry, ένα βασικό συστατικό της κινέζικης διατροφής, που πλέον είναι ιδιαίτερα δημοφιλές στην Ευρώπη και στην Αμερική. Ο καρπός του goji berry είναι ιδιαίτερα γνωστός για τις ευεργετικές του για την υγεία ιδιότητες. Έχουν γίνει μελέτες για την αντικαρκινική δράση, την αντιδιαβητική δράση και την αντιγηραντική δράση. Συνήθως καταναλώνεται αποξηραμένος. Η κύρια μέθοδος παραγωγής των αποξηραμένων goji berries είναι η ξήρανση στον ήλιο, η οποία πολλές φορές έχει ως αποτέλεσμα την ποιοτική και θρεπτική υποβάθμιση του τελικού προϊόντος. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής είναι η μελέτη της επίδρασης εναλλακτικών μεθόδων προ – επεξεργασίας, όπως είναι η ωσμωτική αφυδάτωση και τα παλμικά ηλεκτρικά πεδία (PEF), για την παραγωγή ξηρών προϊόντων goji berry. Οι δύο μέθοδοι αποτελούν προ - στάδιο της ξήρανσης με θερμό αέρα, και εφαρμόζονται τόσο μεμονωμένα, όσο και σε συνδυασμό, με στόχο τη δημιουργία ενός βελτιωμένου τελικού προϊόντος σε μικρότερο χρόνο ξήρανσης. Με την ωσμωτική αφυδάτωση είναι δυνατή η παραγωγή ενός προϊόντος μέσης υγρασίας με βελτιωμένα οργανοληπτικά και θρεπτικά συστατικά, το οποίο δίνει την εντύπωση του φρέσκου τροφίμου. Παράλληλα, παρεμποδίζονται οι ενζυμικές και μικροβιακές δράσεις που λαμβάνουν χώρα στα φρέσκα τρόφιμα και οδηγούν στην αλλοίωσή του. Η τεχνολογία των παλμικών ηλεκτρικών πεδίων βοηθά στην αύξηση της διαπερατότητας της κυτταρικής μεμβράνης των φρούτων και των λαχανικών, μέσω του φαινομένου της ηλεκτροδιάτρησης, ενισχύοντας έτσι τα φαινόμενα μεταφοράς μάζας σε διαδικασίες όπως η ωσμωτική αφυδάτωση και η ξήρανση με θερμό αέρα. Στην πρώτη θεματική ενότητα των πειραμάτων, πραγματοποιήθηκε ωσμωτική αφυδάτωση (υπό ανάδευση) σε κατεψυγμένο – αποψυγμένο (freeze – thawed) δείγμα ελληνικού goji berry (L. barbarum). Η σύσταση του ωσμωτικού διαλύματος ήταν 60% γλυκερόλη, 20% μαλτοδεξτρίνη, 2% ασκορβικό οξύ και 1% χλωριούχο νάτριο (κατά βάρος) με αναλογία βάρους ωσμωτικού διαλύματος προς τροφίμου 5:1. Η διαδικασία διήρκησε μέχρι και 180 min και πραγματοποιήθηκε σε τρεις θερμοκρασίες 45, 55 και 65 oC. Τα μεγέθη που εξετάσθηκαν ήταν η απώλεια νερού (WL), η πρόσληψη στερεών (SG), η ενεργότητα νερού (aw), καθώς και βασικοί ποιοτικοί δείκτες (χρώμα, αντιοξειδωτική ικανότητα και συνολική φαινολική περιεκτικότητα). Οι δραστικοί συντελεστές διάχυσης νερού και πρόσληψης στερεών (Dm και Ds) προσδιορίστηκαν σύμφωνα με το 2ο νόμο του Fick με κατάλληλες παραδοχές για εφαρμογή σε σφαίρα. Η εξάρτηση των δραστικών συντελεστών από τη θερμοκρασία εκφράστηκε από μαθηματική εξίσωση τύπου Arrhenius. Για τα δείγματα που είχαν ωσμω – αφυδατωθεί για 60 min, καθώς και για ανεπεξέργαστα δείγματα, ακολούθησε ξήρανση με θερμό αέρα στους 60 oC. Η ωσμωτική αφυδάτωση ως προ – κατεργασία, είχε ως αποτέλεσμα την αύξηση της σταθεράς του ρυθμού ξήρανσης (kd), που είχε ως αποτέλεσμα τη μείωση του χρόνου ξήρανσης κατά 28,6%. Η ωσμωτική αφυδάτωση είχε ως αποτέλεσμα την παραγωγή τελικού ξηρού προϊόντος goji berry με καλύτερο χρώμα, συγκριτικά με το τελικό ανεπεξέργαστο δείγμα, και αυξημένη αντιοξειδωτική ικανότητα και συνολική περιεκτικότητα σε φαινόλες, συγκριτικά με το αρχικό αποψυγμένο δείγμα. Η πρώτη ενότητα ολοκληρώνεται με τη μελέτη διατηρησιμότητας του τελικού ξηρού προϊόντος goji berry με aw = 0,50, το οποίο είχε ωσμω – αφυδατωθεί στους 55 oC για 60 min, και ανεπεξέργαστου τελικού ξηρού προϊόντος. Τα προϊόντα αποθηκεύτηκαν σε σταθερές θερμοκρασίες 25, 35 και 45 oC (κατά τη μεθοδολογία Επιταχυνόμενων Δοκιμών Διατηρησιμότητας ASLT) και ο προσδιορισμός του χρόνου ζωής έγινε σύμφωνα με οργανοληπτικό έλεγχο (χρώμα, γεύση, υφή και συνολική εντύπωση, όριο αποδοχής: 5/9), το χρώμα (οριακή τιμή 𝛥��𝛦��𝑚��𝑎��𝑥��−𝛥��𝛦�� 𝛥��𝛦��𝑚��𝑎��𝑥�� : 0,3), την αντιοξειδωτική ικανότητα και τη συνολική περιεκτικότητα των φαινόλων (όριο απώλειας: 50% του αρχικού περιεχομένου). Οι ρυθμοί υποβάθμισης των δεικτών ποιότητας ακολούθησαν κινητική πρώτης τάξης. Καθοριστικός παράγοντας για τον προσδιορισμό της διάρκειας ζωής τόσο των επεξεργασμένων με ωσμωτική αφυδάτωση όσο και των ανεπεξέργαστων προϊόντων ήταν η συνολική εντύπωση. Η διάρκεια ζωής των επεξεργασμένων με ωσμωτική αφυδάτωση και των ανεπεξέργαστων προϊόντων υπολογίστηκε ως 99 και 206 ημέρες αντίστοιχα, στη θερμοκρασία αναφοράς 25 oC. Στη δεύτερη θεματική ενότητα, σε φρέσκο ελληνικό goji berry εφαρμόστηκαν παλμικά ηλεκτρικά πεδία (PEF) σταθερής έντασης 2,8 kV/cm και εξετάσθηκε η επίδραση του αριθμού των παλμών (750, 1500 και 7500 παλμοί). Η μέγιστη κυτταρική διάρρηξη πραγματοποιήθηκε σε freeze – thawed δείγμα καθώς και σε δείγμα που είχε υποστεί PEF έντασης 2,8 kV/cm και 7500 παλμών (Zp = 0,38). Τα επεξεργασμένα δείγματα ωσμω – αφυδατώθηκαν (υπό τις ίδιες συνθήκες που αναφέρθηκαν στην πρώτη θεματική ενότητα) στους 55 oC, από 15 – 180 min, όπου διαπιστώθηκε ότι μέσω της ηλεκτοδιάτρησης με PEF επετεύχθη αύξηση των φαινομένων μεταφοράς μάζας (απώλειας νερού και πρόσληψης στερεών) κατά τη διαδικασία της ώσμωσης. Τα PEF – επεξεργασμένα δείγματα παρουσίασαν μεγαλύτερες τιμές των δραστικών συντελεστών διάχυσης, Dm και Ds, συγκριτικά με τα φρέσκα goji berries. H σχέση που περιγράφει την επίδραση των παλμών στους συντελεστές διάχυσης ήταν p = c1lnDm,s + c2. Έπειτα, ακολούθησε ξήρανση με θερμό αέρα στους 60 oC των PEF – επεξεργασμένων δειγμάτων (750, 1500 και 7500 παλμοί), PEF – επεξεργασμένων και ωσμω – αφυδατωμένων δειγμάτων και ανεπεξέργαστων δειγμάτων. Η μεγαλύτερη τιμή σταθεράς ρυθμού ξήρανσης (kd), και άρα και ο μικρότερος χρόνος ξήρανσης, επετεύχθη για τα δείγματα goji berry που προ – επεξεργάστηκαν με συνδυασμό των μεθόδων των παλμικών ηλεκτρικών πεδίων και της ωσμωτικής αφυδάτωσης. Με τα παλμικά ηλεκτρικά πεδία ο χρόνος ξήρανσης μειώθηκε κατά προσέγγιση 11% ενώ με το συνδυασμό των δύο μεθόδων κατά 44%. Ο συνδυασμός των μεθόδων οδήγησε σε ξηρό τελικό προϊόν με καλύτερο χρώμα, υψηλότερη αντιοξειδωτική ικανότητα και φαινολική περιεκτικότητα, σε σχέση με τα τελικά προϊόντα της ξήρανσης που προ – επεξεργάστηκαν μόνο με τα παλμικά ηλεκτρικά πεδία και το ανεπεξέργαστο δείγμα. Συμπερασματικά, η ωσμωτική αφυδάτωση και τα παλμικά ηλεκτρικά πεδία είναι αποτελεσματικές μέθοδοι προ – κατεργασίας στον τομέα της ξήρανσης των τροφίμων. Η μεμονωμένη εφαρμογή, αλλά πολύ περισσότερο ο συνδυασμός τους ως προ – κατεργασία οδηγεί στην παραγωγή ξηρού τελικού προϊόντος καλύτερης ποιότητας, ενώ παράλληλα μειώνεται ο χρόνος της ξήρανσης και το ενεργειακό κόστος.	el
heal.advisorName	Ταούκης, Πέτρος	el
heal.committeeMemberName	Ωραιοπούλου, Βασιλική	el
heal.committeeMemberName	Κυρανούδης, Χρήστος	el
heal.committeeMemberName	Ταούκης, Πέτρος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV). Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	162 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true