پایان نامه ارشد: مدل سازی درصد چربی جامد و نقطه ذوب چربی­ های اینتراستریفیه شده به روش آنزیمی

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی کشاورزی

عنوان : مدل سازی درصد چربی جامد و نقطه ذوب چربی­ های اینتراستریفیه شده به روش آنزیمی

دانشکده مهندسی زراعی

گروه علوم و صنایع غذایی

پایان نامه کارشناسی ارشد

عنوان:

مدل سازی درصد چربی جامد و نقطه ذوب چربی ­های اینتراستریفیه شده به روش آنزیمی

استاد راهنما:

دکتر جمشید فرمانی

استاد مشاور:

دکتر منوچهر بهمئی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

چکیده…………………………………………………………………………………………………….خ 

فصل اول

1-1.   مقدمه و کلیات………………………………………………………………………………….1

1-1.   مقدمه……………………………………………………………………………………………….2

1-2.  کلیات تحقیق……………………………………………………………………………………..3

1-2-1.   کلیات تحقیقات تجربی……………………………………………………………………….3 

1-2-1-1.   اینتراستریفیکاسیون……………………………………………………………………..5

1-2-1-2.   انواع اینتراستریفیکاسیون……………………………………………………………….5  

1-2-1-2-1.   اینتراستریفیکاسیون شیمیایی……………………………………………………..6                                                                    

1-2-1-2-2.   اینتراستریفیکاسیون آنزیمی……………………………………………………….6  

1-2-1-2-2-1.   مکانیسم اینتراستریفیکاسیون آنزیمی……………………………………….6  

1-2-1-3.   مزایای اینتراستریفیکاسیون آنزیمی به اینتراستریفیکاسیون شیمیایی………8  

1-2-1-4.    تأثیر اینتراستریفیکاسیون آنزیمی بر ویژگی روغن­ها و چربی­ها……………….. 9

1-2-1-4-1.   ساختار شیمیایی………………………………………………………………………9  

1-2-1-4-2.   مقاومت اکسیداتیوی……………………………………………………………….10

1-2-1-4-3.   نقطه ذوب……………………………………………………………………………. 11

1-2-1-4-4.   محتوای چربی جامد………………………………………………………………… 12

1-2-1-4-5.   خصوصیات رئولوژیکی…………………………………………………………….14

1-2-2.   کلیات تحقیقات آماری……………………………………………………………………15

1-2-2-1.   مدل­سازی……………………………………………………………………………………15

1-2-2-2.   انواع مدل­های رگرسیونی……………………………………………………………….16

1-2-2-2-1.   رگرسیون خطی ساده……………………………………………………………….17

1-2-2-2-2.   رگرسیون خطی چندگانه……………………………………………………………18

1-2-2-2-3.    رگرسیون غیر خطی……………………………………………………………. 18

1-2-2-2-4.    رگرسیون لجستیک……………………………………………………………… 19

1-2-2-2-5.    رگرسیون سری زمانی…………………………………………………………… 20

1-2-2-3.   آزمون­های برازندگی مدل…………………………………………………………….20

1-2-2-3-1.   آماره F (F-value)……………………………………………………………………

1-2-2-3-2.   p-value………………………………………………………………………………

1-2-2-3-3.   ضریب تعیین (R2)………………………………………………………………21

1-2-2-3-4.   انحراف معیار برآورد (خطای استاندارد)…………………………………..21

1-2-2-3-5.   میانگین خطای مطلق (MAE) یا میانگین انحراف مطلق (MAD)……….22

1-2-2-3-6.   میانگین مجذورات خطا (MSE)……………………………………………..22

1-2-2-3-7.   ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)………………………………………22

1-2-2-3-8.   میانگین قدر مطلق خطای نسبی (MARE)………………………………..23

فصل دوم

مروری بر منابع پیشین………………………………………………………………………………24

فصل سوم

3-1.  مواد و روش……………………………………………………………………………………33

3-1-1.   مواد………………………………………………………………………………………..33

3-1-2.   روش­های مورد استفاده…………………………………………………………………34

3-1-2-1.   تهیه مخلوط روغن­ها…………………………………………………………………..34

3-1-2-2.   سازوری آنزیم………………………………………………………………………….34   

3-1-2-3.   واکنش اینتراستریفیکاسیون آنزیمی……………………………………………..34

3-1-3.   روش­های آزمون……………………………………………………………………………35

3-1-3-1.   اندازه گیری درصد اسید چرب آزاد……………………………………………..35  

3-1-3-2.   عدد یدی…………………………………………………………………………………..35

3-1-3-3.   نقطه ذوب لغزشی……………………………………………………………………35

3-1-3-4.   پروفیل اسید چرب………………………………………………………………….36

3-1-3-5.    اندازه گیری میزان چربی جامد…………………………………………………36

3-1-3-6.    بررسی خصوصیات رئولوژیکی………………………………………………….37

3-1-3-7.   ساخت نمودارهای منحنی­های همجامد…………………………………………37

3-1-4.   آنالیزهای آماری……………………………………………………………………….38

3-1-4-1.   تحلیل همبستگی………………………………………………………………..38  

3-1-4-2.   مدل سازی…………………………………………………………………………….38

3-1-4-2.   ارزیابی نتایج آماری…………………………………………………………………38  

فصل چهارم: نتایج و بحث…………………………………………………………….39

4-1.   بخش اول: بررسی اثر اینتراستریفیکاسیون آنزیمی بر ویژگی­های فیزیکوشیمیایی مخلوط­های چربی……40   

4-1-1.   درصد اسیدهای چرب آزاد………………………………………………………..40  

4-1-2.   عدد یدی……………………………………………………………………………42  

4-1-3.   پروفیل اسید چرب………………………………………………………………….42  

4-1-4.   نقطه ذوب لغزشی………………………………………………………………44  

4-1-5.   میزان چربی جامد……………………………………………………..45

4-1-6.   خصوصیات رئولوژیکی…………………………………………………..48  

4 -1-7.   منحنی­های نمودار همجامد…………………………………………………..50

4-2.   بخش دوم: مطالعات مدل سازی…………………………………………….54  

4-2-1.   انتخاب متغیرها………………………………………………………………..54  

4-2-2.   مدل­سازی……………………………………………………………………….56  

4-2-2-1.   مدل­سازی SFC به صورت تابعی از دما (SFCf(T)) …………………..56

4-2-2-1-1.   کاربرد تابع SFCf(T)  در تعیین نقطه ذوب لغزشی……………………. 59

4-2-2-2.   مدل­سازی SFC به صورت تابعی از ساختار اسید چرب (SFCf(T)) …………………..61

4-2-2-3.   مدل سازی SFC به صورت تابعی از دما و SFA (SFCf(T,SFA))…………………..

4-2-2-3-1.   اعتبار سنجی مدل دو متغیره SFCf(T,SFA)…………………..

4-2-2-4.   مدل سازی SMP به صورت تابعی از ساختار اسید چرب……………………. 71

4-2-2-4-1.   اعتبار سنجی مدل SMPf(SFA)…………………..

فصل پنجم:نتیجه گیری و پیشنهادات…………………………………………………78

فصل ششم

منابع…………………………………………………………………………………………….82

چکیده:

مخلوط­های دوتایی پالم اولئین کاملاً هیدروژنه و روغن سویا (FHPO:SBO) در نسبت­های 15:85، 25:75، 35:65، 45:55، 55:45، 65:35، 75:25، 85:15، 95:5 و 100:0، همراه با 6 درصد وزنی از آنزیم لیپاز تثبیت شده (لیپوزیم TLIM) در دمای ℃70 و سرعت چرخشی 170 دور در دقیقه به مدت 6 ساعت در دستگاه انکوباتور شیکردار به روش آنزیمی اینتراستریفیه شدند. خصوصیاتی نظیر ساختار اسید چرب، نقطه ذوب لغزشی (SMP)، محتوای چربی جامد (SFC)، اسید چرب آزاد (FFA)، نمودارهای همجامد و خصوصیات رئولوژیکی مخلوط­ها، قبل و بعد از اینتراستریفیکاسیون موررد ارزیابی قرار گرفتند. بعد از انجام واکنش به مدت 6 ساعت، کاهش SMP مخلوط­ها از (℃80/59-70/46) به (℃15/56-65/24) مشاهده شد. مخلوط­های اینتراستریفیه شده نسبت به مخلوط­های اولیه، کاهش SFC را در تمامی دماها نشان دادند. کاهش SFC در مخلوط­های 15:85، 25:75 و 35:65 قابل توجه بود. نمودار همجامد مخلوط­های اینتراستریفیه نسبت به مخلوط­های اولیه منحنی­های خطی­تری را از خود نشان دادند. با این وجود در هر دو سیستم مخلوط­های اولیه و اینتراستریفیه، رفتار منوتکتیک مشاهده شد. مدول الاستیک (G’) و مدول ویسکوز (G”) مخلوط­ها تحت تأثیر واکنش استری و نسبت FHPO قرار گرفتند. بطور کلی پارامترهای G’ و G” مخلوط­های اینتراستریفیه از مقدار کمتری نسبت به مخلوط­های اولیه برخوردار بودند. در این تحقیق مدل­های توسعه یافته­­ای به منظور جلوگیری از انجام آنالیزهای پر هزینه و زمانبر، با بکارگیری توابع رگرسیونی جهت پیش بینی SFC و SMP مخلوط­های دوتایی اینتراستریفیه شده آنزیمی FHPO و SBO، ارائه شدند. مدل­های پیش بینی کننده SFC، دارای R2 بزرگتر از 98/0 و میانگین خطای مطلق (MAE) کمتر  از %05/1 بودند که قدرت بالای مدل را نشان می­دادند. ارزیابی صحت مدل SFCf(T,SFA)، توانایی بالای مدل را در پیش بینی SFC مخلوط­های دوتایی و سه تایی اینتراستریفیه شده حاوی پالم اولئین و یا سویای کاملاً هیدروژنه تأیید کرد. علاوه بر مدل سازی، مشتق دوم توابع SFCf(T) (برابر با نقطه عطف توابع) محاسبه شد. مقدار نقطه عطف منحنی­ها برابر با مقدار c (ضریب رگرسیون حاصل از مدل سیگموئیدی گمپرتز) است. این مقدار همواره کمتر از SMP مخلوط مربوطه است. برازش منحنی SMP به صورت تابعی از نقطه عطف توابع SFCf(T) با استفاده از رگرسیون خطی و با R2 برابر با 93/0 انجام شد. علاوه بر این پیش بینی مقدار SMP مخلوط­های اینتراستریفیه با استفاده از مدل گمپرتز به صورت تابعی از SFA نیز انجام شد. مدل SMPf(SFA) دارای R2 برابر با 99/0 و MAE برابر با ℃30/0 بود که نشان دهنده قدرت خوب مدل در پیش بینی مقادیر SMP مخلوط­های اینتراستریفیه است. نتایج ارزیابی صحت مدل SMPf(SFA) نشان داد که این مدل می­تواند برای پیش بینی مقادیر SMP، مخلوط­های حاوی پالم اولئین به کار رود (94/0R2>). مدل­های ارائه شده می­تواند نیاز به دستگاه­های پیشرفته را مرتفع سازد و در فرمولاسیون محصولات جدید مفید واقع شود.

فصل اول: مقدمه و کلیات

1-1- مقدمه

محتوای چربی جامد (SFC[1]) و نقطه ذوب، پارامترهای مناسبی در ارتباط با خصوصیات فیزیکی چربی­ها می­باشند (زینال، 1999). SFC به صورت درصد اجزاء جامد چربی­ها در دماهای مشخص تعریف می­شود و تعیین کننده رفتار ذوبی و پلاستیسیته آنها می­باشد. این خصوصیت تأثیر بسزایی بر کاربرد ویژه­ی محصول از جمله ظاهر عمومی، بسته بندی آسان، مالش پذیری، تراوش روغن و خصوصیات ارگانولپتیکی دارد (نورلیدا و همکاران، 2002).

به طور کلی محتوای چربی جامد از دمایی که در آن نگهداشته می­شود، نوع چربی یا روغن (شامل اسید چرب، تری آسیل گلیسرول (TAG)) و ساختار کریستالی تأثیر می­پذیرد (تلس دوس سنتوس و همکاران، 2013). تغییرات SFC در نتیجه انجام واکنش­های فیزیکی (هیدروژناسیون[2] و جزء به جزء کردن[3]) و شیمیایی روغن­ها (اینتراستریفیکاسیون[4]) حاصل می­شود که منجر به تغییر نقطه ذوب چربی­ها می­گردد (کارابولوت و همکاران، 2004).

اینتراستریفیکاسیون، مهمترین روش اصلاح خصوصیات فیزیکوشیمیایی[5] چربی­ها است که موجب تغییر ساختار تری آسیل گلیسرول، محتوای چربی جامد، نقطه ذوب و رفتار کریستالیزاسیون یا تبلور محصول می­گردد. نظارت بر روند واکنش جهت حصول محصولات مختلف چربی، اغلب بوسیله آنالیزهای TAG، اندازه گیری نقطه ذوب و SFC صورت می­گیرد ( ژانگ و همکاران، 2004؛ روسو و مارانگنی، 2008 و ریبیرو و همکاران، a2009). بر این اساس مقادیر SFC و نقطه ذوب، می­توانند با ارزش­ترین داده­ها در تعیین خصوصیات چربی­ها ­باشند.

 SFC توسط دستگاه رزونانس مغناطیسی هسته ای متناوب (pNMR[6]) اندازه گیری می­شود که به دلیل قابل دسترس نبودن چنین دستگاه­های پیشرفته­ای در همه آزمایشگاه­های آنالیز مواد غذایی محدودیت­هایی در اندازه گیری آن ایجاد شده است (فرمانی، 1393). همچنین اندازه گیری نقطه ذوب چربی­ها با روش­های آزمایشگاهی AOCS، همواره زمانبر است. بنابراین توصیف مدل­هایی که بتواند مقادیر SFC و نقطه ذوب را جهت تولید محصولات عملگر و مطلوب قبل از انجام هر گونه آزمایش و آنالیزهای دستگاهی پیش بینی کند، منطقی به نظر می­رسد.

 تحقیق حاضر با استفاده از داده­های بدست آمده از اینتراستریفیکاسیون آنزیمی مخلوط دوتایی پالم اولئین کاملاً هیدروژنه  (FHPO[7]) و روغن سویا (SBO[8]) علاوه بر بررسی خصوصیات فیزیکوشیمیایی محصولات اینتراستریفیه شده به مطالعه روابط ریاضی بین SFC و خصوصیات مستقلی چون ساختار اسید چرب و دماهایی که SFC در آن اندازه گیری می­شود، پرداخته است. همچنین در این پژوهش روابط بین نقطه ذوب لغزشی (SMP [9]) محصولات اینتراستریفیه شده و ساختار اسید چرب بررسی شده است. به طور کلی بهره گیری از چنین مدل­هایی، استفاده از مواد واکنش دهنده، زمان و هزینه انجام واکنش را کاهش داده و در توسعه فرمولاسیون جدید چربی­ها مفید واقع شوند.

2-1- کلیات تحقیق

1-2-1- کلیات تحقیقات تجربی

روغن­ها و چربی­های طبیعی، دارای الگوی توزیع اسید چرب خاصی در مولکول­های تری آسیل گلیسرول خود هستند. این الگوی توزیع اسید چرب موجب محدودیت دامنه کاربرد آنها شده است (نُرآینی، 1994). به منظور گسترش استفاده از آنها، فرآیندهای فیزیکی نظیر جزء به جزء کردن و فرآیندهای شیمیایی نظیر هیدروژناسیون و اینتراستریفیکاسیون و یا ترکیبی از آنها به کار گرفته می­شود (رِی و باتاکاریا، 1996).  طی فرآیند هیدروژناسیون، با اضافه شدن هیدروژن به پیوندهای دوگانه اسیدهای چرب غیر اشباع، نسبت­های مختلفی از اسیدهای چرب با درجه غیر اشباع پایین­تر و یا اسیدهای چرب اشباع شده و ایزومرهای هندسی[1] (ترانس) [2]به وجود می­آیند (فرمانی، 1384).

نگرانی­های موجود در خصوص اثرات نامطلوب اسیدهای چرب ترانس باعث افزایش توجه محققان و صاحبان صنعت به شیوه­های جایگزین هیدروژناسیون نسبی نظیر 1- اصلاح تکنولوژی هیدروژناسیون 2- کاربرد اینتراستریفیکاسیون 3- کاربرد فراکسیون­هایی با مواد جامد بالا از روغن­های طبیعی 4- استفاده از روغن­های اصلاح نژاد شده[3]، گردیده است (خاتون و ردی، 2005). کاربردی­ترین و مؤثرترین روش جایگزین هیدروژناسیون، اینتر استریفیکاسیون یا استری کردن داخلی تری آسیل گلیسرول­ها می­باشد (فرمانی، 1384).

در هیدروژناسیون کامل با افزایش درجه هیدروژناسیون، با وجود کاهش محتوای اسیدهای چرب ترانس، کاهش مالش پذیری محصول و یا کاهش ذوب پذیری چربی در دهان دیده می­شود. علاوه بر این، خطرات ناشی از افزایش میزان اسیدهای چرب اشباع به دلیل افزایش میزان کلسترول تام، هم وجود دارد (خاتون و ردی، 2005). همچنین در هیدروژناسیون نسبی، علیرغم حصول خصوصیات مالش پذیری مطلوب در محصول، محتوای اسیدهای چرب ترانس افزایش می­یابد.

جزء به جزء کردن، فرآیندی جهت تفکیک جزء جامد روغن از جزء مایع می­باشد. این روش کمتر به صورت یک فرآیند مستقل به کار می­رود و بیشتر به صورت قسمتی از فرآیندهای پیچیده عمل می­کند. با وجود کاربرد بالای جزء به جزء کردن، این روش، برخلاف اینتراستریفیکاسیون، نمی­تواند خصوصیات فیزیکی روغن یا چربی را تغییر دهد (ابراهیمی و فرمانی، 1391).

روغن­های اصلاح نژاد شده به طور کلی شامل سه گروه 1- روغن با محتوای بالای اسید اولئیک 2- روغن با محتوای متوسط اسید لینولئیک 3- روغن با محتوای کم لینولنیک اسید می­باشند. این روش اصلاحی به دلیل گران بودن و همچنین تولید روغن­هایی با محتوای بالای اسید اولئیک که در دمای اتاق مایع اند، کاربرد کمتری نسبت به سایر روش­ها دارد (هایومن، 1994).

 در سال­های اخیر، کشورهای پیشرفته صنعتی، با توجه به آثار نامطلوب اسیدهای چرب ترانس حاصل از هیدروژناسیون نسبی که باعث بروز بیماریهای قلبی عروقی، اختلال در رشد و تکامل جنین، افزایش کلسترول  [4]LDL،کاهش کلسترول HDL[5]و کاهش تشکیل پروستاگلاندین­ها[6] می­شوند، اقدام به تولید چربی­های تجاری بدون ترانس که عمدتاً از طریق فرایند استری کردن انجام می­شود، کرده­اند (اروموغان و همکاران، 2008). با استفاده از اینتراستریفیکاسیون علاوه بر تولید فرآورده­های بدون اسیدهای چرب ترانس، امکان استفاده از منابع روغنی که بنا به دلایلی، محدودیت در استفاده از آنها در صنایع غذایی وجود داشته (اغلب به دلیل نداشتن خواص کاری مناسب یا بالا بودن درصد اسیدهای چرب اشباع) نظیر استئارین[7] پالم، استئارین هسته پالم[8] و پیه گاو[9]، فراهم می­شود (فرمانی، 1384). اینتراستریفیکاسیون خصوصیات فیزیکوشیمیایی مطلوب نظیر پروفیل ذوبی مناسب، بهبود خصوصیات کریستالی و محتوای چربی جامد و ترکیب خواص مطلوب تمامی روغن­های به کار رفته در یک مخلوط را موجب می­شود (لی و همکاران، 2010).

[1] Geometric Isomerism

[2] Trans

[3] Trait-enhanced

[4] Low density lipoprotein

[5] High density lipoprotein

[6] Prostaglandins

[7] Stearin

[8] Palm Kernel Oil

[9] Tallow

[1] Solid fat content

[2] Hydrogenation

[3] Fractionation

[4] Interesterification

[5] Physicochemical

[6] Pulsed Nuclear Magnetic Resonance

[7] Fully Hydrogenated Palm Olein

[8] Soybean Oil

[9] Slip melting point

تعداد صفحه : 105

قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09199970560        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید