بررسي سينتيك تخريب رنگ رب گوجه‌فرنگي در طي فرايند حرارتي و مدل‌سازي اين تغييرات با روش سطح پاسخ

Evaluation of Degradation Kinetic of Tomato Paste Color in Heat Processing and Modeling of These Changes by Response Surface Methodology

رنگ از فاكتورهاي مهم كيفي محصولات فرايند شده گوجه‌فرنگي مانند رب مي‌باشد و به شدت تحت تأثير فرايند حرارتي قرار مي‌گيرد. هدف اصلي در اين پژوهش، ارزيابي سينتيك تخريب رنگ رب در طي فرايند حرارتي با استفاده از معادله آرنيوس و بررسي روند اين تغييرات با استفاده از روش سطح پاسخ بود. براي اين منظور، رب گوجه‌فرنگي در سه دماي 60، 70 و 80 درجه سلسيوس به‌مدت 25 تا 100 دقيقه تحت فرايند قرار گرفت و با استفاده از سه شاخص اصلي رنگ شامل L، a و b، نسبت a/b، اختلاف رنگ كلي (TCD)، شاخص اشباعيت (SI) و زاويه هيو (HU) تعيين شد. سينيتيك تخريب اين پارامتر‌ها با استفاده از معادله آرنيوس ارزيابي شده و روند تغييرات آنها با روش سطح پاسخ بررسي و مدل‌سازي‌ شد. همه پارامتر‌ها به‌جز TCA (مرتبه صفر)، از واكنش‌هاي مرتبه اول پيروي كردند. شاخص b با بالاترين و TCD و a/b با كمترين انرژي‌ فعال‌سازي به‌ترتيب بيشترين و كمترين حساسيت به تغييرات دما را داشتند. بيشترين و كمترين نرخ تغييرات نيز به‌ترتيب مربوط به TCD و b بود. همه شاخص‌ها تحت تأثير فاكتورها‌ي مستقل قرار مي‌گرفتند (تأثير دما بيشتر از زمان بود) و با استفاده از روش سطح پاسخ به‌خوبي قابل مدل‌سازي و پيش‌بيني بودند. به‌طوركلي، معادله آرنيوس جهت بررسي سينيتيك تغييرات رنگ رب گوجه‌‌فرنگي مناسب بوده و تأثير مستقل و متقابل فاكتورهاي زمان و دما با روش سطح پاسخ به‌خوبي قابل برآورد مي‌باشد، به‌طوري‌كه مدل‌هاي درجه دوم با دقت بالا (R2>0/95 ) قادر به پيش‌بيني متغير‌ها مي‌باشند.

Color is an important qualitative factor in tomato products such as tomato paste which is affected by heat processing. The main goal of this study was to evaluate the degradation kinetics of tomato paste color during heat processing by Arrhenius equation and modeling of these changes by response surface methodology (RSM). Considering this purpose, tomato paste was processed at three temperatures of 60, 70 and 80 °C for 25100 minutes and by three main color indices including L, a and b, a/b ratio, total color difference (TCD), Saturation index (SI) and hue angle (HU) was analyzed. Degradation kinetics of these parameters was evaluated by Arrhenius equation and their changing trends were modeled by RSM. All parameters except TCA (zero order) followed a first order reaction. The b index by highest and TCA and a/b by least activation energies had the maximum and minimum sensitivity to the temperature changes, respectively. Also, TCD and b had the maximum and minimum changing rates, respectively. All responses were influenced by independent parameters (the influence of temperature was more than time) and RSM was capable of modeling and predicting these responses. In general, Arrhenius equation was appropriate to evaluate degradation kinetics of tomato paste color changes and RSM was able to estimate independent and interaction effects of time and temperature so that quadratic models were capable to predict these changes by a high accuracy (R2 gt 0.95).