Investigation of potential drying strategies for quality maintenance of carrot
| dc.contributor.corporatename | Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Ökologische Agrarwissenschaften | |
| dc.contributor.referee | Hensel, Oliver (Prof. Dr.) | |
| dc.contributor.referee | Sturm, Barabara (Prof. Dr.) | |
| dc.date.accessioned | 2021-06-21T12:55:30Z | |
| dc.date.available | 2021-06-21T12:55:30Z | |
| dc.date.issued | 2021-05-27 | |
| dc.description.sponsorship | Malaysian Agriculture Research and Development Institute and SUSOrgPlus (BLE-2817OE005) | |
| dc.identifier | doi:10.17170/kobra-202106124126 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/123456789/12938 | |
| dc.language.iso | eng | |
| dc.subject | Carrot | eng |
| dc.subject | Drying strategies | eng |
| dc.subject | Total carotenoids | eng |
| dc.subject | Hyperspectral imaging | eng |
| dc.subject | Methods comparison | eng |
| dc.subject.ddc | 630 | |
| dc.subject.swd | Trocknung | ger |
| dc.subject.swd | Karotte | ger |
| dc.subject.swd | Methode | ger |
| dc.subject.swd | Vergleich | ger |
| dc.title | Investigation of potential drying strategies for quality maintenance of carrot | eng |
| dc.type | Dissertation | |
| dc.type.version | publishedVersion | |
| dcterms.abstract | Convective drying of carrots is a non-linear and unsteady-state process with simultaneous mechanism of heat and mass transfer leading to time varying quality changes along the process and finally causing irreversible quality modification. Inappropriate drying condition will generate many qualities related problems such as destruction of physical properties and discoloration of carrots causing by mechanical and thermal damage due to over-drying or extended drying periods. Inconsistent quality of the product was also observed in dried carrots due to variation in process parameters and different drying techniques. Inadequate process control during drying also will cause non-uniform moisture and temperature distribution on the surface area and negatively impacting quality degradation. All these existing problems during drying of carrots require new approach to minimize the quality loss with the main objective is to maximize quality retention by introducing new drying strategies. Most of the previous research approach was concentrating on ‘input-output’ or black box concept which relies on initial and final values of quality attributes without considering the time varying transition of specific quality attributes at different exposure time during drying. This common practice effectuates the process performance since quality profile at the entire drying periods is unknown leading to variation in the quality of the product. In view of this, the current research is undertaken to understand the trend of dynamic changes of color and total carotenoids at different temperatures of 50 °C, 60 °C and 70 °C in order to develop a degradation profile of quality attributes in carrots during convective drying. The information is useful for identifying the exact inflection point and moisture level in which the quality parameters are prone to rapid degradation so that specific drying strategies can be designed for process improvement and dynamic optimization. Based on this, a new drying strategy of intermittent drying was tested in this study with the aim to investigate the combined effects of temperature, moisture levels and tempering periods on quality retention and to promote the new concept of inflection point based non-stationary drying for quality maintenance of carrots. This new technique has proven to be effective in increasing the retention of total carotenoids up to 77% with significant improvement in color attribute and noticeable reduction in effective drying time and energy consumption when drying at 60 °C with 3 hours tempering period at 30% moisture level. Furthermore, the possibility to use hyperspectral imaging for non-destructive quality measurement during drying of carrots was also conducted in this study. The results obtained demonstrate excellent predictive performance for moisture content with moderate prediction accuracy for color and total carotenoids content in carrots during drying. | eng |
| dcterms.abstract | Die konvektive Trocknung von Möhren ist ein nichtlinearer und instationärer Prozess mit gleichzeitigem Wärme- und Stofftransport, der zu zeitabhängigen Qualitätsänderungen während des Prozesses führt und irreversible Qualitätsverluste bewirken kann. Eine mangelhafte Prozessführung führt zu vielen qualitätsrelevanten Mängeln etwa bei den physikalischen Eigenschaften oder beim Farberhalt. Beispiele dafür sind mechanische und thermische Schäden aufgrund von Übertrocknung oder überlangen Trocknungszeiten. Auch Ungleichmäßigkeiten in der Qualität des Endprodukts aufgrund von Schwankungen der Prozessparameter und unterschiedlicher Trocknungstechniken sind möglich. Eine mangelhafte Prozessüberwachung führt ebenfalls zu einer ungleichmäßigen Feuchtigkeits- und Temperaturverteilung auf der Oberfläche und wirkt sich negativ auf die Qualität aus. Alle diese bestehenden Probleme bei der Trocknung von Möhren erfordern einen neuen Ansatz, um den Qualitätsverlust zu reduzieren, wobei das Hauptziel darin besteht, die Produktqualität durch die Einführung neuer Trocknungsstrategien zu maximieren. Bisherige Forschungsansätze konzentrierten sich auf das ‚Input-Output‘ oder das ‚Black-Box‘-Konzept, das sich nur auf die Anfangs- und Endwerte von Qualitätsmerkmalen stützt, ohne den zeitlichen Verlauf spezifischer Qualitätsveränderungen bei unterschiedlicher Expositionszeit während der Trocknung zu berücksichtigen. Diese gängige Praxis wirkt sich auf das Prozessergebnis aus, da die Qualitätsveränderungen innerhalb der Trocknungszeit unbekannt sind, was zu Schwankungen beim Endprodukt führen kann. Vor diesem Hintergrund wurden daher Untersuchungen durchgeführt, um den Verlauf der dynamischen Veränderungen bei Farbe und Gesamt-Carotinoidgehalt bei verschiedenen Temperaturen (50 °C, 60 °C und 70 °C) zu bestimmen. Daraus lässt sich ein Abbauprofil der Qualitätsmerkmale während der konvektiven Möhrentrocknung entwickeln. Diese Erkenntnisse sind notwendig, um den genauen Wendepunkt und das Feuchtigkeitsniveau zu identifizieren, bei denen die Qualitätsparameter zu einer beschleunigten Verschlechterung neigen, so dass spezifische Trocknungsstrategien zur Prozessverbesserung und zur dynamischen Optimierung entworfen werden können. Darauf aufbauend wurde daher in dieser Studie die neue Prozessführung einer intermittierenden Trocknung erprobt, mit dem Ziel, die kombinierten Auswirkungen von Temperatur, Feuchtegehalt und Temperierzeiten auf die Qualitätserhaltung zu untersuchen und das neue Konzept einer wendepunktbasierten nichtstationären Trocknung zur Qualitätserhaltung von Möhren vorzustellen. Dieses neue Verfahren hat sich mit der Erhöhung der Gesamt-Carotinoiderhaltes um bis zu 77 % als sehr wirksam erwiesen. Zudem zeigte sich eine signifikante Verbesserung der Farbeigenschaften und eine spürbare Reduzierung der effektiven Trocknungszeit und des Energieverbrauchs bei einer Trocknung bei 60 °C mit einer Temperierperiode von 3 Stunden bei 30% Feuchtigkeitsgehalt. Darüber hinaus wurde die Möglichkeit einer kontinuierlichen Überwachung durch eine Hyperspektral-Kamera zur zerstörungsfreien Messung von Qualitätsmerkmalen in der Möhrentrocknung untersucht. Die Ergebnisse zeigen eine ausgezeichnete Vorhersagegenauigkeit für den Feuchtigkeitsgehalt und akzeptable Werte für den Farb- und Gesamt-Carotinoiderhalt bei der Trocknung. | ger |
| dcterms.accessRights | open access | |
| dcterms.creator | Binti Md Saleh, Rosalizan | |
| dcterms.dateAccepted | 2021-05-27 | |
| dcterms.extent | xiii, 251 Seiten | |
| kup.iskup | false |