دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تھران جنوب
دانشکده تحصیلات تکمیلی
“M.Sc” پایان نامه برای دریافت درجھ کارشناسی ارشد
مھندسی شیمی – مھندسی فرآیند
عنوان :
تعیین تجربی پارامترھای موثر بر عملکرد خشک کن پاششی در تولید پروبیوتیک ھا

چکیده

خشک کردن پاششی به عنوان گزینه ای مناسب برای خشک کردن پروبیوتیک ها و تبدیل آنها به محصول پودری شکل جامد پیشنهاد شده است. هر چند دماهای بالا باعث کاهش رطوبت محصول و در نتیجه پایداری و ماندگاری بیشتر آن خواهند شد، اما از طرفی این امر به کاهش درصد زنده ماندن باکتری ها نیز منجر می شود.

هدف از این تحقیق، تعیین شرایط بهینه ای برای خشک کردن پاششی سوسپانسیون Bifidobacterium bifidum است. به این منظور سوسپانسیون هایی حاوی پودر آب پنیر، سوکروز، عصاره ذرت و مالتودکسترین تهیه و پس از استرلیزاسیون، 1664 B.bifidum PTCC به آن تلقیح شده و به مدت 48 ساعت در انکوباتور 37 درجه سانتیگراد و در شرایط بی هوازی قرار گرفت؛ سپس توسط خشک کن پاششی مدل (Buchi, Flawil, Switzerland) Buchi B-191، و تحت شرایط از پیش تعیین شده برای هر آزمایش خشک شد.

روش پاسخ سطحی یا Response Surface Methodology(RSM برای طراحی و تحلیل آزمایشات، مدلسازی فرآیند و بهینه سازی مورداستفاده قرار گرفت. فاکتورها ی اصلی دمای هوای ورودی، فشار هوا و مقدار مالتودکسترین مورد استفاده در سوسپانسیون در نظر گرفته شدند و درصد زنده ماندن B.bifidum و رطوبت پودر حاصله به عنوان پاسخهای موردنظر به منظور بهینه سازی انتخاب شدند.

از نقطه نظر آماری، در شرایط بهینه برای رسیدن به حداکثر درصد زنده ماندن و حداقل مقدار رطوبت در پودر محصول، مقادیر فاکتورهای اصلی به صورت زیر گزارش شدند:

.15/00gr = 4/00 ؛ مقدار مالتودکسترین bar = 103/15° ؛ فشار هوا C = دمای هوای ورودی

براساس مدل های پیش بینی شده برای پاسخها، دمای هوای ورودی موثرترین فاکتور بر هر دو پاسخ می باشد. همچنین می توان گفت رطوبت پودر محصول پس از دما بیشتر به مقدار مالتودکسترین بستگی دارد تا به فشار، اما در مورد درصد زنده ماندن فشار عامل موثرتری نسبت به مالتودکسترین می باشد.

مقدمه

پروبیوتیکها، باکتریهای زنده ای هستند که به عنوان مکملهای غذایی-دارویی به کار می روند و با تنظیم تعادل میکروبی روده، اثرات مفیدی بر سلامت میزبان خود میگذارند؛ به همین دلیل تولید و مصرف آنها در طی دو دهه اخیر افزایش زیادی یافته است.

گونه پروبیوتیکی مورد بررسی در این تحقیق 1644 B.bifidum PTCC می باشد. معمولا تولید غذاهای پروبیوتیکی محتوی B.bifidum در سطح 106–107 CFU به ازای هر گرم یا هر میلی لیتر توصیه می شود. اخیرا تکنولوژی خشک کردن پاششی به منظور تولید پودر پروبیوتیک پیشنهاد شده است. این روش به علت مزایای زیادی که نسبت به روش خشک کردن انجمادی دارد، می تواند به عنوان جایگزین مناسبی برای آن به کار رود. از طرفی بکارگیری دماهای مورد نیاز برای تولید پودری با محتوای رطوبت حدود 4% که پایداری و ماندگاری آنرا تضمین می کند، منجر به کاهش درصد زنده ماندن پروبیوتیک می شود. به نظر می رسد حساسیت ذاتی این گونه نسبت به استرس های ناشی از خشک کردن پاششی امری غیر قابل اجتناب باشد، اما لازم است تا با تعیین مناسب ترین شرایط، این تاثیرات نامطلوب را به حداقل رساند. متاسفانه اطلاعات در زمینه بهینه سازی شرایط خشک کردن پاششی گونه B.bifidum بسیار ناچیز است. در این تحقیق سعی شده است تا با وجود محدودیت های پیش رو، بهینه سازی سه فاکتور از مهم تری ن فاکتورهای موثر بر خشک کردن پاششی گونه B.bifidum با هدف تولید پودری با کیفیت بالا، حداکثر سولهای پروبیوتیک زنده و حداقل رطوبت انجام شود. همچنین میزان تاثیر هر یک از این سه پارامترها بر درصد زنده ماندن B.bifidum در پی خشک کردن پاششی و رطوبت پودر محصول مورد ارزیابی قرار گرفت.

فصل اول

روش های خشک کردن و دسته بندی انواع خشک کن ها

1-1- مقدمه

در بین کلیه واحدهای صنعتی شاید بتوان گفت که عملیات خشک کردن بیشترین کاربرد را داشته باشد؛ زیرا که در اکثر مراحل تولید لااقل یک مرحله خشک کردن به چشم می خور د. اگر بخواهیم تعریف جامعی از خشک کردن داشته باشیم باید گفت خشک کردن گرفتن رطوبت مواد تا رسیدن به یک محصول جامد است که به طرق مختلفی مانند حرارت دادن و تبخیر کردن آب درون مواد، کار مکانیکی یعنی فشرده کردن مواد و خارج کردن آب درون آن، جذب آب از درون مواد از طریق مواد شیمیایی جاذب الرطوبه, انجماد آب درون مواد و تصعید آن می تواند صورت گیرد که مهمترین آنها تبخیر رطوبت از طریق حرارت دهی می باشد که بیشتر مد نظر است. در این تحقیق نیز خشک کردن از طریق تبخیر صورت می گیرد و گاز داغ مورد استفاده در خشک کن هوا می باشد.

2-1- روش های خشک کردن

تعداد بسیار متنوع موادی که لازم است خشک شوند از نظر خواص شیمیایی و فیزیکی با هم کاملاً متفاوتند و همچنین طرق مختلف حرارت دهی برای فرآیند خشک کردن وجود دارد بنابراین بسیار مشکل است که بتوان همه روشهای ممکن برای خشک کردن را دسته بندی کرد. تعدادی از روشهای معمول خشک کردن که در صنایع به کار می رود را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد:

1-2-1- خشک کردن از طریق جابجایی

در این روش حرارت محسوس محیط گازی از طریق انتقال حرارت جابه جایی به سطح ماده تر داده می شود. عامل خشک کننده (هوا) از روی ماده تر یا از درون آن عبور داده می شود تا رطوبت ماده را تبخیر کند. برای صرفه جویی در انرژی مقداری از هوای خروجی به سیستم برگشت داده می شود. معمولاً از هوای داغ به عنوان عامل خشک کردن استفاده می شود ولی از مواد دیگری مانند گازهای خروجی از دستگاهها یا بخار داغ و … نیز می توان به عنوان خشک کننده استفاده کرد. برای خشک کردن مواد قابل انفجار یا مواد اشباع از حلالهای آلی، از گاز بی اثری مانند نیتروژن یا مخلوط نیتروژن – بخار آب به عنوان عامل خشک کردن در یک سیستم کاملاً بسته استفاده می شود. در چنین سیستمی رطوبت تبخیر شده از طریق میعان از سیستم جدا می شود.

1-2-2- خشک کردن هدایتی

در این روش, حرارت لازم به طریق هدایتی از یک سطح داغ سوز ی، صفحه ای استوانه ای یا دیواره خشک کن تأمین می شود. در این روش خشک کردن مقدار انتقال حرارت به بدنه مواد، نه فقط به هدایت حرارتی سطح داغ بلکه همچنین به ضریب حرارت بین منبع گرم کننده و سطح داغ بستگی دارد.

منبع گرم کننده سطح داغ معمولاً بخار داغ، مایعات آلی، فلزات گداخته یا ذوب شده یا حاملهای دیگر انرژی اند که ضریب انتقال حرارت بالایی دارند. از آنجایی که همه حرا رت لازم برای تبخیر رطوبت ماده از میان لایه های مواد عبور می کند، راندمان حرارتی این روش خشک کردن بیشتر از راندمان روش جابه جایی است زیرا در روش جابه جایی بیشتر حرارت عامل خشک کننده از بالای مواد به بیرون از خشک کن هدایت می شود.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.