Food Structure and Moisture Transfer: A Modeling Approach

به خوبی شناخته شده است که ویژگی‌های ساختاری مواد غذایی بر انتقال جرم آنها تأثیر می‌گذارد، به‌ویژه ویژگی‌های انتقال آب آنها در طی فرآیندهایی مانند خشک کردن، هیدراتاسیون و ذخیره‌سازی. به عنوان مثال، در محصولات متخلخل مبتنی بر غلات، انتشار موثر آب به شدت تحت تأثیر کسر حجمی و توزیع فازهای جامد و گازی است، در حالی که در مواد غذایی متراکم، مانند پوشش‌های مبتنی بر چربی یا سایر پوشش‌های خوراکی، به عواملی بستگی دارد که بر "سفتی" ساختار مولکولی (به عنوان مثال، حجم آزاد، چگالی انرژی منسجم، بلورینگی) تاثیر می گذارد. این خلاصه تاثیر ساختار مواد غذایی بر انتقال رطوبت را بررسی می کند. تجزیه و تحلیل چند مقیاسی ساختار مواد غذایی شامل نگاهی به ساختار مولکولی (به عنوان مثال، حجم آزاد، بلورینگی)، نانوساختار، ریزساختار (به عنوان مثال، مواد غذایی متخلخل) و ساختار کلان (به عنوان مثال، ساختار دولایه) خواهد بود. برای هر تحلیل سازه، تمرکز بر مدلسازی ریاضی رابطه بین خواص سازه و خواص انتقال رطوبت انجام خواهد شد.

It's well known that the structural characteristics of food materials influence their mass transfer, especially their water transfer properties during such processes as drying, hydration, and storage. In porous cereal-based products, for example, effective water diffusivity is highly affected by the volume fraction and distribution of both solid and gas phases, while in dense food materials, such as fat-based or other edible coatings, it depends on factors that affect the "tightness" of the molecular structure (e.g., free volume, cohesive energy density, crystallinity). This Brief will review the impact of food structure on moisture transfer. A multi-scale analysis of food structure will include a look at molecular structure (e.g., free volume, crystallinity), nanostructure, microstructure (e.g., porous food), and macrostructure (e.g., bilayer structure). For each structural analysis, a focus on the mathematical modelling of the relationship between structural properties and moisture transfer properties will be performed. ​