Change in some physical characteristics of ultrasound pre-treated corn during hot-air convection and vacuum drying

Year 2022, Volume: 26 Issue: 1, 118 - 132, 25.03.2022

Zana Karaboğa , Ali Yıldırım

https://doi.org/10.29050/harranziraat.1036363

Cited By: 1

Abstract

The objective of this study was to investigate the effect of ultrasound pre-treatment (50% US and 100% US-soaking), temperature (80, 90 and 100 ᵒC) and dryer type (hot-air convection and vacuum) on some physical characteristics such as hectoliter weight, thousand kernel weight, dimensions (thickness, length, width, equivalent diameter and sphericity) of corn during drying. Before drying, corn samples were pre-treated without ultrasound (conventional-soaking) and with ultrasound (40 kHz 200 W, 50 and 100% amplitude) during 1 hour soaking. Pre-treated samples were dried at 80, 90 and 100 ᵒC in the laboratory type vacuum dryer and hot-air convection dryer. Moisture content, dimensions (length, width, thickness, equivalent diameter and sphericity), thousand kernel weight and hectoliter weight of pre-treated corn samples at each temperature were analyzed for every 60 min during 240 minutes of drying processes. When the research results were analyzed, the length, width and equivalent diameter values of the corn samples dried in vacuum and hot air convection dryer were found significantly different between 0-60 minutes (P≤0.05), but insignificant (P>0.05) in the following periods. While the decrease in thickness of corn samples dried in vacuum dryer was significant (P≤0.05), the decrease in thickness of corn samples dried in hot air convection dryer was found insignificant (P>0.05). The increase in sphericity of the corn samples dried in vacuum dryer during drying was significant (P≤0.05), but the increase in the hot air convection dryer was insignificant (P>0.05). The effect of ultrasonic pre-treatment and dryer temperature on the size of the corn samples was found to be insignificant (P>0.05), while the effect of vacuum drying on the size of the corn samples was significant (P≤0.05). The effect of ultrasound pre-treatment, drying temperature and drying time on moisture content, thousand kernel weight and hectoliter weight of corn grains were found to be significant (P≤0.05). As a result, the vacuum dryer, allowed the corn to dry in a short time without much change in the structure of the corn.

Keywords

Corn, Vacuum and hot-air convention drying, ultrasound, phsical properties

Supporting Institution

HÜBAK (Harran Üniversitesi BAB birimi)

Project Number

18173

Ultrason ön işlem görmüş mısırın sıcak hava konveksiyonu ve vakum kurutma sırasındaki bazı fiziksel özelliklerinin değişimi

Abstract

Bu çalışmanın amacı, ultrases ön işlemi (%50 US ve %100 US ıslatma), sıcaklık (80, 90 ve 100 ᵒC) ve kurutucu tipinin (sıcak hava konveksiyonu ve vakum) mısırın kurutulması sırasında hektolitre ağırlığı, bin tane ağırlığı, boyutlar (kalınlık, uzunluk, genişlik, eşdeğer çap ve küresellik) gibi bazı fiziksel kalite özellikleri üzerindeki etkisini araştırmaktır. Kurutmadan önce, mısır numuneleri 1 saatlik ıslatma sırasında ultrasonsuz (geleneksel ıslatma) ve ultrasonlu (40 kHz 200 W, %50 ve %100 genlik) ön işleme tabi tutulmuştur. Ultrases ön işlemi (40 kHz 200 W, %50 ve %100 genlik) uygulanmış mısır taneleri laboratuar tipi vakum kurutucu ve konveksiyon sıcak hava kurutucuda 80, 90, 100 ᵒC 'de kurutma yapılmıştır. Her sıcaklıkta ön işlem görmüş mısır örneklerinin nem içeriği, 
boyutları (uzunluk, genişlik, kalınlık, eşdeğer çap ve küresellik), bin tane ağırlığı ve hektolitre ağırlığı 240 dakikalık kurutma işlemi boyunca 60 dakikada bir analiz edilmiştir. Araştırma sonuçları analiz edildiğinde, vakum ve sıcak hava konveksiyonlu kurutucuda kurutulan mısır numunelerinin kurutma sırasındaki uzunluk, genişlik ve eşdeğer çap değerleri 0-60 dakikada önemli derecede farklı (P≤0.05) iken, sonraki sürelerde önemsiz bulunmuştur (P>0.05). Vakum kurutucuda kurutulan mısır numunelerinin kurutma sırasındaki kalınlık azalışı istatistiksel olarak önemli (P≤0.05) bulunmuşken, sıcak hava konveksiyonlu kurutucuda kurutulan mısır numunelerinin kalınlık azalışı önemsiz bulunmuştur (P>0.05). Vakum kurutucuda kurutulan mısır numunelerinin kurutma sırasındaki küresellik artışı istatistiksel olarak önemli (P≤0.05) bulunmuş, fakat sıcak hava konveksiyonlu kurutucudakilerin artışı önemsiz bulunmuştur (P>0.05). Ultrasonik ön işlem ve kurutucu sıcaklığının mısır numunelerinin boyutlarına etkisi önemsiz bulunurken (P>0.05), vakum kurutucunun mısır numunelerinin boyutlarına etkisi önemli bulunmuştur (P≤0.05). Ultrason ön işlemi, kurutma sıcaklığı ve kurutma süresi mısır numunelerinin nem içeriğine, bin tane ağırlığı ve hektolitre ağırlığına etkisi önemli bulunmuştur (P≤0.05). Sonuç olarak yeni bir kurutma tekniği olan vakum kurutucu mısırın yapısında fazla bir değişiklik yapmadan mısırın kısa sürede kurumasını sağlamıştır.

Keywords

Mısır, vakum ve sıcak havalı konveksiyonel kurutma, ultrases, fiziksel özellikler

Project Number

18173

References

• Adebowale, K. O., Olu-Owolabi, B. I., Olawumi, E. K. & Lawal, O. S. (2005). Functional properties of native, physically and chemically modified breadfruit (Artocarpus Artilis) starch. Industrial Crops and Products, 21, 343-351.
• Algül, I. (2012). Mısır ununda aflatoksin, oflatoksin A ve ağır metal içeriklerinin belirlenmesi ve kemometrik olarak değerlendirilmesi. (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi). Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Balıkesir.
• Alibaş, I. (2012). sıcak havayla kurutulan enginar (Cynara cardunculus L. var. scolymus) dilimlerinin kuruma eğrilerinin tanımlanmasında yeni bir modelin geliştirilmesi ve mevcut modellerle kıyaslanması. Uludağ Üniversitesi, Ziraat Fakültesi Dergisi, 26(1), 49-61.
• Altinel, B. (2002). Sanayide kullanılan mısır ile kuru öğütme ve ürünlerinin bazı özellikleri. Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, 91s.
• Ampah, J. (2011). Effect of rewetting and drying on selected physical properties of asontem cowpea variety. Master of Science in Food and Postharvest Engineering. Department of Agricultural Engineering. Kwame Nkrumah University, 128p.
• Anonymous, (1999). American association of cereal chemists. approved methods of the AACC Method 55-10.01. Association of Official Analytical Chemists International (AOAC) (1990). Official methods of analysis. 15th edn (edited by. k. helrich). Arlington, VA: Association of Official Analytical Chemists Inc. Pp: 1028-1039.
• Babaoğlu, M. (2005). Mısır ve tarımı. Trakya Tarımsal Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü, Edirne.
• Bayram, M., Öner, M. D. & Kaya, A. (2004). influence of soaking on the dimensions and colour of soybean for bulgur production. Journal of Food Engineering, 61, 331-339.
• Chen, Z., Guo, X. & Wu, T. (2016). A novel dehydration technique for carrot slices implementing ultrasound and vacuum drying methods. Ultrasonics Sonochemistry, 30, 28-34.
• Correa, P. C., Botelho, M. F., Olıveıra, H. H. G., Gonelı, D. L. A., Resende, O. & Campos, C. S. (2011). Mathematical modeling of the drying process of corn ears. Acta Scientiarum. Agronomy Maringá, 33(4), 575-581.
• Dağhan, Ş., Yıldırım, A., Yılmaz, M. F., Vardın, H. & Karaaslan, M. (2018). The effect of temperature and method of drying on ısot (urfa pepper) and its vitamin C degradation kinetics. Italian Journal of Food Science, 30, 504-521.
• Dedebaş, T., Çapar, T. D., Ekici, L. & Yalçın, H. (2021). Yağlı tohumlarda ultrasonik destekli ekstraksiyon yöntemi ve avantajları. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 21, 313-322.
• Fırouz, M. S., Farahmandı, A. & Hosseınpour, S. (2019). Recent advances in ultrasound application as a novel technique in analysis, processing and quality control of fruits, juices and dairy products industries: a review. Ultrason Sonochem, 57, 73-88.
• Huang, G., Chen, S., Dai, C., Sun, L., Sun, W., Tang, Y., Xiong, F., He, R. & Ma, H. (2017). Effects of ultrasound on microbial growth and enzyme activity. Ultrasonics Sonochemistry, 37, 144-149.
• Jafari, A. & Zare, D. (2017). Ultrasound-Assisted fluidized bed drying of paddy: energy consumption and rice quality aspects. Drying Technol., 35(7), 893-902.
• Lı, H. & Moray, R. V. (2013). thin layer drying of yellow dent corn. American Society of Agricultural and Biological Engineers, 27 (2), 581-585.
• Lilhare, S. F. & Bawane, N. G. (2012). Drying rate analysis of different size paddy processed under various drying conditions in L.S.U dryer. International Journal of Engineering Research and Technology (IJERT), 1(7), 2278-0181.
• Mckenzıe, T. G., Karımı, F., Ashokkumar, M. & Qıao, G. G. (2019). Ultrasound and sonochemistry for radical polymerization: sound synthesis. Chem Eur J, 25(21), 5372-5388.
• Miano, A. C., Ibarz, A. & Augusto P. E. D. (2017). Ultrasound technology enhances the hydration of corn kernels without affecting their starch properties. Journal of Food Engineering, 197, 34-43.
• Mohsenin, N. (1986). Physical properties of plants and animal materials. Gordon and Breach Science Publishers, 278-286.
• Özler, S., Ergüneş, G. & Tarhan, S. (2006). Mısırda farklı ön işlemlerin kuruma hızına etkisi. OMÜ Ziraat Fakültesi Dergisi, 21(2), 160-166.
• Pan Z, Eckhoff, S. R., Paulsen, M. R. & Lıtchfıeld, J. B. (1996). Physical properties and dry-milling characteristics of six selected high-oil maize hybrids. Cereal Chemistry, 73(5), 517-520.
• Peplinski, A. J., Paulis, J. W., Bietz, J. A. & Pratt, R. C. (1994). Drying of high-moisture corn: changes in properties and physical quality. Cereal Chemistry, 71(2), 129-133.
• Peplinski, A. J., Paulsen, M. R. & Bouzaher, A. (1992). Physical, chemical, and dry-milling properties of corn of varying density and breakage susceptibility. Cereal Chemistry, 69(4), 397-400.
• Polatcı, H., Altuntas, E. & Tarhan, S. 2020. Water absorption and physical characteristics of maize (Zea mays L.) varieties. Journal of Agricultural Faculty of Gaziosmanpasa University, 37(3), 123-129.
• Saygı, M. & Toklu, F. (2016). Çukurova koşullarında yetiştirilen bazı atdişi mısır (Zea mays indentata Sturt.) çeşitlerinin önemli bitkisel karakterler, verim komponentleri ve dane verimi yönünden değerlendirilmesi. Ç.Ü. Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 34, 3-163.
• Singh, B., Pandey, S., Pal, A. K., Singh, J. & Rai, M. (2005). Correlation and path coefficient analysis in asiatic carrot. Veg. Sci., 32(2), 136-139.
• Szadzıńska, J., Techtańska, J., Kowalskı, S. J. & Stasıak, M. (2017). The effect of high power airborne ultrasound and microwaves on convective drying effectiveness and quality of green pepper. Ultrason. Sonochem., 34, 531-539.
• Tekin, Z. H., Başlar, M., Karasu, S. & Kılıçlı, M. (2017). dehydration of green beans using ultrasound assisted vacuum drying as a novel technique: drying kinetics and quality parameters. Journal of Food Processing and Preservation, 41 (6), 145-8892.
• Tüfekçi, S. & Özkal, S. G. (2015). Gıdaların kurutulmasında ultrases kullanımı. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimi Dergisi, 21(9), 408-413.
• Üçer, N., Kılıçkan, A. & Yalçın, B. (2010). Effects of moisture content on some physical properties of red pepper (Capsicum Annuum L.) seed. African Journal of Biotechnology, 9(24), 3555-3562.
• Ulusoy, K. & Karakaya, M. (2011). Gıda endüstrisinde ultrasonik ses dalgalarının kullanımı. Gıda, 36(2), 113-120.
• Vartanlı, S. & Emeklier, H. Y. (2007). Ankara koşullarında hibrit mısır çeşitlerinin verim ve kalite özelliklerinin belirlenmesi. Tarım Bilimleri Dergisi, 13(3), 195-202.
• Williams, P. C., Nakoul, H. & Singh, K. B. (1983). Relationship between cooking time and some physical characteristics in chick peas (Cicer Arietinum L.). Journal of the Science of Food and Agriculture, 492-496.
• Wua, L., Orıkasa, T., Ogawa, Y. & Tagawa, A. (2007). Vacuum drying characteristics of eggplants. Journal of Food Engineering, 83, 422-429.
• Yıldırım, A. & Atasoy, A. F. (2017). Change in weight and dimensions of cowpea (Vigna unguiculata L. walp.) during soaking. Harran Tarım ve Gıda Bilimleri, 21(4), 420-430.
• Yıldırım, A., Öner, M. D. & Bayram, M. (2010). Modeling of water absorption of ultrasound applied chickpeas (Cicer arietinum L.) using Peleg’s equation ultrason. Journal of Agricultural Sciences, 16, 278-286.
• Yıldırım, A., Oner, M. D. & Bayram, M. (2011). Fitting Fick’s model to analyze water diffusion into chickpeas during soaking with ultrasound treatment. Journal of Food Engineering, 104(1), 134-142.
• Yıldırım, A., Oner, M. D. & Bayram, M. (2013). Effect of soaking and ultrasound treatments on texture of chickpea. Journal of Food Science and Technology, 50(3), 455-465.
• Yılmaz, G. (2016). Ultrason ön işleminin elma dilimlerinin kuruma karakteristiği üzerine etkisi. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul, 59s.
• Youssef, M. M. (1978). A study of factors affecting the cook ability of faba beans (Vicia Faba L.). Ph. D. Thesis, College of Agricultural University of Alexandria, Alexandria, EGYPT.
• Yüksel, Y. & Elgün, A. (2013). Buğdayın islatılması sırasında ultrason işlemi uygulamanın tanenin su absorbsiyonu üzerine etkisi. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 15(2), 1-14.