دانلود رایگان ترجمه مقاله خواص دی الکتریک روغن های خوراکی و اسیدهای چرب – الزویر 2008

خواص دی الکتریک روغن های خوراکی و اسید های چرب به صورت تابعی از فرکانس، دما، رطوبت و ترکیب

Dielectric properties of edible oils and fatty acids as a function of frequency, temperature, moisture and composition

مقدمه
طیف سنج دی الکتریک، به عنوان یک روش اندازه گیری ساده، سریع و غیر مخرب، اطلاعاتی را در مورد پاسخ دی الکتریک مواد به میدان های الکترومغناطیسی فراهم می کند. این خود روشی مناسب برای ارزیابی کیفیت غذا به خصوص برای تشخیص مقدار رطوبت در غذا است (تویودا 2003). این فناوری به طور گسترده ای مورد مطالعه قرار کرفته و در پایش و تحلیل کیفیت محصولات کشاورزی و مواد غذلایی مورد استفاده قرار داده شده است (نلسون 1991، 2005). خواص دی الکتریک بسیاری از مواد بستگی به فرکانس میدان الکتریکی اعمال شده، دما، مقدار رطوبت، چگالی، ترکیب و ساختار مواد دارد( ونکتش و راغوان2004). مطالعات و کاربرد این خواص در تخم مرغ، دانه ها، بذر ها، میوه ها، سبزیجات، ماهی، گوشت، محصولات پخته شده و آرد ها، محصولات شیری و غیره صورت گرفته اند. داده ها و اطلاعات در خصوص خواص دی الکتریک غذا های مختلف قابل دسترس بوده اند( کریستوفر 1997). تلاش های زیادی برای توسعه روابط بین خواص دی الکتریک و ترکیب بر اساس میانگین خواص دی الکتریک تک تک اجزا صورت گرفته است( سان و همکاران 1995، ریون 1995، کودرا و همکاران 1992). بنکستون و ریسمن 1971، گزارش کردند که هر دو ثابت دی الکتریک و فاکتور تلفات غذا های مختلف با افزایش مقدار رطوبت افزایش یافت. خواص دی الکتریک شیر و ترکیبات آن در 2.45 گیگا هرتز توسط کودرا و همکاران 1992 ارایه شد. معادلات پیش بینی خواص دی الکتریک میوه ها و سبزیجات به صورت تابعی از رطوبت و دما ایجاد شد( کالی و همکاران 1995). میزان نفوذ پذیری مایکرویو از خمیر نان توسط زرشر و همکاران 1990 به صورت تابعی از ترکیب آرد-آب، زمان تتصحیح و زمان پخت اندازه گیری شد. نانز و همکاران(2006) اقدام به مطالعه نقوذ پذیری پیچیده شیر در دمای اتاق در دامنه فرکانس 1 تا 20 گیگاهرتز کردند آن ها گزارش کردند که تغییرات پارامتر های دی الکتریک با مقدار چربی و رقیق شدگی نشان داد که آن ها برای تعیین مقدار شیر از حیث ترکیبات یونی، چربی ها، کربوهیدرات و پروتین ها مفید است. ثابت دی الکتریک به عنوان یک سنسور پایش کم هزینه، ثابت دی الکتریک برای پایش کیفیت روغن استفاده شده است و این سنسور به صورت یک اندازه گیری مستقیم کیفیت کل روغن مورد استفاده در مقایسه با روغن شاهد طراحی شده است( کاری و هیزون 2007).
برای تعیین کنترل کیفیت موثر برای روغن های سرخ کردنی و چربی ها،روش های ساده و سریع برای تشخیص تقلب مورد نیاز است بنابراین روش دی الکتریک مطالعه شده و برای تعیین کاهش کیفیت روغن های سرخ کردنی مورد استفاده قرار گرفته است.یک دستگاه جدید موسوم به حسگر روغن غذا موسوم به FOS برای اندازه گیری تغییرات ε^’ روغن های سرخ کردنی استفاده شده است و مقدار اندازه گیری شده به صورت قرائت FOS تعریف می شود(هین و همکاران 1998).گفته می شود که این ابزاری مفید برای تعیین سوءاستفاده ی حرارتی در روغن ها و چربی های سرخ کردنی در مقایسه با روش های تحلیلی سنتی است(فریستچ و همکاران 1979).از ان جا که این روش در امریکا و المان ایجاد شده است.جزئیات داده ها و اطلاعات را به سختی می توان در منابع به دست اورد. دیگر روش های اندازه گیری دی الکتریک نیز برای ارزیابی کیفیت چربی ها و روغن های سرخ کردنی استفاده شده اند(استیر 2004).بسیاری از کار های تحقیقاتی بر روی خواص دی الکتریک چربی و مواد سرخ کردنی انجام شده است(ایشمال و همکاران 1992،پائول و میتال 1996،اینو و همکاران 2002).این مطالعات گزارش کردند که ثابت دی الکتریک مهم ترین شاخص کنترل کیفی عملیات سرخ کردن چربی های تجاری است و نتیجه گرفته شد که مقدار پلیمر و تغییرات ثابت دی الکتریک برای پایش کیفیت روغن سرخ کردنی نیاز است.ونکیتاش و راقاوان 2000 خلاصه ای از مطالعات مربوط به روغن های خوراکی و خصوصیات ان ها را برای تثبیت استاندارد های تفضیلی مورد استفاده در عملیات سرخ کردن عمیق در سناریو های فراوری و خدمات غذایی معمولی گزارش کردند. پیس و همکاران 19968 اقدام به اندازه گیری خواص دی الکتریک روغن های پخت و پز تجاری در فرکانس های ماکروویو(100،300و 1000 مگاهرتز)و در دماهای سرخ کردنی متنوع کردند. گزارش شد که تفاوت ها در خواص دی الکتریک میان چربی ها و روغن ها را می توان به مرحله ی تولید ماده و نیز درجه ی عدم اشباع نسبت داد.رادان و تاسیک و کولفار 1999 به بررسی خواص دی الکتریک و ثابت های شیمیایی و فیزیکی 11 روغن خوراکی پرداختند.ان ها گزارش کردند که مقدار ε^’ در دامنه ی 3.0-3.2 برای بسیاری از روغن هاست و ε^’ روغن ها با افزایش عدم اشباع روغن افزایش و با افزایش دما کاهش یافت.پایش انلاین رطوبت و مقدار نمک کره در دامنه ی فرکانس ماکروویو مطالعه شد نتیجه بر این شد که مقدار رطوبت و نمک به طور مستقلی با اندازه گیری دو خاصیت انتشار ماکروویو شیفت فازی و کاهش فازی پیش بینی شدند. پایش رطوبت و مقدار نمک کره ی نمک سود شده در فرایند تولید مفید است(شینوکی و همکاران 1998).اخیرا احمد و همکاران 2007 اقدام به مطالعه ی خواص در الکتریک کره با و بدون نمک در دامنه ی فرکانس ماکروویو با پوشش 3000-500مگاهرتز کردند.ان های پی بردند که طیف های دی الکتریک کره ی غیر نمک سود شده اختلاف معنا داری از کره نمک سود شده به صورت تابعی از دما و رطوبت شد.
در تحقیقات گذشته بر روی خواص دی الکتریک روغن های خوراکی ،ارزیابی میزان کاهش کیفیت روغن های سرخ کردنی بیشتر مد نظر قرار گرفتند مطالعه و کاربرد خواص دی الکتریک در فراوری ذخیره و استفاده از روغن ها محدود بوده است بنابراین اصول خواص دی الکتریک مربوط به کیفیت روغن های خوراکی،مکانیسم های اثرات متقابل مولکول های چربی و روغن نحت تابش ماکرویوو در طیف وسیعی از فرکانس ها و دما های تایید شده و اندازه گیری در الکتریک و سهولت ان در تحلیل ها نیازمند تحقیقات بیشتری است(ونکاتش و راگوان 2004).
هدف این مطالعه برسی اثرات فرکانس دما مقدار رطوبت ترکیب اسید چرب بر روی خواص دی الکتریک روغن ها و اسید های چرب و بحث در مورد رابطه ی خواص دی الکتریک و ترکیب اسید چرب روغن ها است.

1. Introduction

As a simple, rapid and non-destructive measuring technique, dielectric spectroscopy provides information about the dielectric response of materials to electromagnetic fields. It is a convenient method for evaluating food quality, especially for detecting moisture content in foods (Toyoda, 2003). This technology has been studied and used extensively in analysis and monitoring quality of various agricultural products and food materials (Nelson, 1991, 2005). The dielectric properties of most materials depend on the frequency of the applied alternating electric field, the temperature, moisture content, density, composition, and structure of the material (Venkatesh and Raghavan, 2004). The studies and applications of these properties were performed in eggs, grains, seeds, fruits, vegetables, juice and wine, baked foods and flours, dairy products, fish, meat products, etc. Much data and information on the dielectric properties of various foods have become available (Christopher, 1997). There have been several attempts to develop relationships between the dielectric properties and composition, based on averages of the dielectric properties of individual components (Sun et al., 1995; Ryyna¨- nen, 1995; Kudra et al., 1992). Bengtsson and Risman (1971) reported that both the dielectric constant and loss factor of various foods increased with increasing moisture content. The representative dielectric properties of milk and its constituents at 2.45 GHz were given by Kudra et al. (1992). The equations predicting dielectric properties of fruits and vegetables as a function of moisture and temperature were developed (Calay et al., 1995). Microwave permittivities of bread dough were measured by Zuercher et al. (1990) as a function of water-flour composition, proofing time, and baking time. Nunes et al. (2006) studied the complex permittivity of milk at room temperature (17– 20 C) over the frequency range of 1–20 GHz, they found that the variations of dielectric parameters with fat content and dilution suggested that they may be useful to roughly determine the milk’s content in terms of ionic compounds, fats, and carbohydrates and proteins. As a low cost condition-monitoring sensor, the dielectric constant has also been used for monitoring lubricating oil quality on-site, the sensor was designed as a direct measurement of the overall quality of the used oil (contaminants and oxidation) as compare to that of the un-used oil (Carey and Hayzen, 2007).1 To guarantee an effective quality control for frying oils and fats, simple and rapid methods for the detection of thermal abuse are needed. Therefore, dielectric method has been studied and applied to determine frying oil deterioration. A patented instrument called Food Oil Sensor (FOS) was developed to measure a change in the e0 of deep-frying oils, the measured value was defined as the FOS readings (Hein et al., 1998). It was reported to be a useful tool in determining heat abuse for frying fats and oils in comparison with conventional analytical techniques (Fritsch et al., 1979). Since the technique was patented in the USA and Germany, the details of the data and information are difficult to access in reported literature. Other similar dielectric measurement instruments have been also developed for evaluating the quality of deep-frying fats and oils (Stier, 2004). Many research works were carried out in dielectric properties of frying fats and oils (EIShaml et al., 1992; Paul and Mittal, 1996; Inoue et al., 2002). They reported that the dielectric constant is the most significant indicator for quality control in commercial deep fat frying operations, it was concluded that polymer content and changes of dielectric constant are useful for monitoring frying oil quality. Venkatesh and Raghavan (2000) reported the summaries of various recent studies related to heated edible oils and their characteristics in an effort to establish comparative standards used in deep frying operations in routine food services and processing scenarios. Pace et al. (1968) conducted the dielectric property measurement of commercial cooking oils at microwave frequencies (100, 300, and 1000 MHz) and at varying frying temperatures. It was reported that the differences in dielectric properties among tested fats and oils appear to be attributable to the phase of the material and generally correspond to the degree of unsaturation as evidenced by iodine values. Rudan-Tasicˇ and Klofutar (1999) investigated the dielectric properties and physical and chemical constants of 11 edible oils. They reported that the values of e0 lie in the range of about 3.0–3.2 (at 298.15 K) for the most oils, the e0 of oils increased somewhat with increasing in the unsaturation (IV) of the oil and decreased with increasing temperature. On-line monitoring of moisture and salt contents of butter was researched over the MW frequency range. It was found that the moisture and salt contents could be independently predicted by measuring the two microwave propagation properties of phase shift and attenuation. It is useful for monitoring the moisture and salt contents of salted butter in its manufacturing process (Shiinoki et al., 1998). Recently, Ahmed et al. (2007) studied dielectric properties of butter with and without salt over the MW frequency range covering 500–3000 MHz. They found that dielectric spectra of unsalted butter differed significantly from the salted one as a function of temperature and moisture content. In past researches on dielectric properties of edible oils, deterioration evaluation of frying oil has been focused chiefly; the study and application of dielectric properties to oil processing, storage, and food making were limited. Therefore, the fundamentals of dielectric properties relevant to the quality of edible oils, the interaction mechanisms of oil/fat molecules subjected to MW radiation at a broad range of approved frequencies and temperature ranges, and dielectric measurement and its simplicity in analysis needs more research (Venkatesh and Raghavan, 2004). The objectives of this study were to investigate the effects of frequency, temperature, moisture content, and fatty acid composition on the dielectric properties of oils and fatty acids, and discuss the relationship between dielectric properties and fatty acid composition of the oils.