پديد آورندگان :
حسيني، سجاد دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان - دانشكده علوم و صنايع غذايي - گروه مهندسي علوم و صنايع غذايي، گرگان، ايران , كاشاني نژاد، مهدي دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان - دانشكده علوم و صنايع غذايي - گروه مهندسي علوم و صنايع غذايي، گرگان، ايران , ميرزايي، حبيب الله دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان - دانشكده علوم و صنايع غذايي - گروه مهندسي علوم و صنايع غذايي، گرگان، ايران , مقصودلو، يحيي دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان - دانشكده علوم و صنايع غذايي - گروه مهندسي علوم و صنايع غذايي، گرگان، ايران
كليدواژه :
رزماري , خشك كردن , اسانس , مدلسازي , مادون قرمز
چكيده فارسي :
سابقه و هدف: گياه رزماري، بوته‌اي هميشه سبز و معطر از خانواده‌ي نعناعيان است كه داراي خواص آنتي اكسيداني و دارويي زيادي است. امروزه جهت افزايش ميزان استحصال اسانس و بهبود كيفيت اسانس، ابتدا گياه مورد نظر خشك شده و سپس اسانس گيري انجام مي‌شود. لذا روش‌هاي جديد، براي خشك كردن گياهان داراي اسانس، مورد مطالعه مي‌باشد. در گذشته در مورد رزماري روش‌هاي خشك كردن مختلفي از جمله، هواي داغ، مايكروويو، انجمادي، آفتابي و ...، توسط محققين مختلف به كار برده شده و كيفيت اسانس استحصالي و سينتيك انتقال جرم، مورد بررسي قرار گرفته است. اما امروزه خشك كردن با مادون قرمز، براي بسياري از محصولات كشاورزي مورد توجه قرارگرفته است كه اين روش در مورد رزماري تاكنون به كار گرفته نشده است. لذا هدف از اين تحقيق، بررسي تاثير خشك كردن مادون قرمز بر حجم و رنگ و كيفيت اسانس برگ‌هاي رزماري و مطالعه سنتيك خشك كردن و همچنين مدلسازي فرآيند خشك كردن مادون قرمز و مقايسه با ساير روش‌هاي خشك كردن، بود.
مواد و روش‌ها: در اين مطالعه ابتدا، خواص هندسي برگ‌هاي رزماري، توسط ميكرومتر ميتوتويو اندازه‌گيري شد. سپس با استفاده از پرتودهي امواج الكترومغناطيس در محدوده‌ي طيف مادون قرمز (100، 200 و 300 وات)، برگ‌هاي تازه چين شده‌ي گياه رزماري (Rosmarinus officinalis L.)، خشك شدند و پس از اسانس‌گيري با روش كلونجر ميزان استحصال اسانس و تركيبات اسانس (با استفاده از گاز كروماتوگرافي جرمي) محاسبه و با توجه به توان تابش امواج مادون قرمز، با استفاده از طرح كاملا تصادفي، مورد مقايسه قرار گرفت. كيفيت رنگ رزماري هاي خشك شده و اسانس به دست آمده نيز با نرم افزار ايميج جي، مورد مطالعه قرار گرفت و پارامترهاي *L، *a، b*، شاخص كروما، انديس قهوه اي شدن، اختلاف رنگ كل و زاويه هيو محاسبه و با روش طرح كاملا تصادفي مورد مقايسه قرار گرفت. علاوه بر اين با استفاده از داده‌هاي مربوط به رطوبت سنجي، منحني‌هاي زمان و روند خشك‌كردن، رسم و ضرائب نفوذ موثر و ميزان انرژي فعال‌سازي، تعيين گرديد.
يافته‌ها: با توجه به نتايج آناليز واريانس و مقايسه ميانگين دانكن در سطح 5 درصد، مشاهده شد كه با افزايش توان لامپ مادون قرمز در فرآيند خشك كردن، پارامترهاي L، b، Chroma و BI در رزماري خشك شده، كاهش و پارامترهاي ΔE، a* و Hue angel افزايش داشتند. همچنين افزايش توان مادون قرمز اثر معني داري بر كاهش حجم اسانس توليدي داشت. در مورد رنگ اسانس نيز مشاهده شد كه با افزايش توان لامپ مادون قرمز، پارامترهاي *L و a* و Hue angel كاهش و پارامترهاي b*، BI و Chroma افزايش داشتند. همچنين مشاهده شد كه افزايش توان مادون قرمز در فرآيند خشك كردن رزماري، تاثير معني‌داري بر كاهش ميزان تركيبات فرار موجود در اسانس رزماري دارد. ضرائب نفوذ موثر از 9-10×33/3 تا 8-10×907/1 متغير بود. انرژي فعال‌سازي نيز kW/kg 243/30 تعيين شد. با بهره‌گيري از هشت مدل شناخته شده و با استفاده از نرم افزار متلب2016، مدلسازي رگرسيوني انجام شد و مدل Midilli براي توان‌هاي 200 و 300 وات و مدل Verma et al براي توان 100 وات، جهت پيش بينى روند خشك شدن، انتخاب گرديدند.
نتيجه گيري: افزايش توان مادون قرمز طي فرآيند خشك كردن برگ‌هاي رزماري، سبب كاهش راندمان اسانس گيري مي‌شود. همچنين افزايش توان مادون قرمز تاثير مستقيم و معني داري در كاهش مواد موثره ي موجود در اسانس مانند سينئول و بتاپينن مي-گردد. رنگ رزماري خشك شده و اسانس حاصل از آن تحت تاثير توان تابش مادون قرمز قرارگرفته و با افزايش توان تغيير مي‌كند. افزايش توان تابش مادون قرمز، سبب افزايش ضرايب نفوذ موثر مي‌گردد. مدل‌هاي ميديلي و ورما و همكاران بهترين مدل‌ها، براي پيشگويي رفتار خشك شدن رزماري هستند.
چكيده لاتين :
Background:
Rosemary is an evergreen and aromatic plant of the mint family, which has many antioxidant and medicinal properties. Nowadays, to increase the quantity of extraction and improve the quality of essence, the plant is dried and then the extraction process is performed. Thus, new and combined methods for drying of plants containing essence have been studied. Different drying methods such as hot air, microwave, microwave- vacuum, sun and freeze drying have been studied by many researcher to dry rosemary and the quality of the extracted essence and the kinetics of mass transfer have been investigated. Drying by means of infrared is considered for many agricultural products but this method has not been applied to rosemary until now. Therefore, the purpose of this study was to investigate the kinetics of drying and the effect of infrared drying on the volume, color and quality of essence of rosemary leaves. Our specific target was modeling of the infrared drying process and compare it with other drying methods.
Materials and Methods:
In this study, the geometric properties of rosemary leaves were measured by Mitutoyo Micrometer. Then, by using electromagnetic radiation in the range of infrared spectrum (100, 200 and 300watts) freshly prepared leaves of rosemary were dried. After essence extraction by clevenger method, the volume of extraction and components were determined by GC/MS and according to the power of infrared wavelength were evaluated by completely randomized design. The quality of dried rosemary and essences were also studied by ImageJ software, and color parameters a*, b*, L*, chroma (C*), browning index, total color difference and Hue angle, were calculated by completely randomized design. In addition, drying curves, effective diffusivities and activation energy determined by using moisture measurement data.
Results:
According to the results of analysis of variance and Duncan's Multiple Range test at 5% level, it was observed that with increasing the power of the infrared lamp in the drying process, color parameters like L, b, Chroma and BI in dried rosemary decreased and ΔE, A and Hue angel increased. Analysis of variance and comparison of Duncan's mean at 5% level showed that increasing the infrared power has a significant effect on reducing the volume of essence. In the case of essence color, it was perceived that with increasing the power of the infrared lamp, the color parameters like A, L and Hue angel decreased and b, BI and Chroma increased. Furthermore, increasing the infrared power in the drying process of rosemary has a significant effect on reducing the volatile compounds of rosemary essence. Effective diffusivities varied from 33.3×9.10-9 to 1.0907×10-8. The activation energy was also determined as 30.243 kW/kg. To predict the rosemary drying trend by using eight models, regression modeling was performed through MATLAB software (version 2016). Results showed that, Midilli model for the power of 200 and 300 watts and Verma model for the power of 100 watts, due to high correlation coefficient index and low standard error, were two suitable models for evaluation of Drying kinetic and prediction of drying process.
Conclusion:
Increasing infrared power during drying process of rosemary leaves decreases the efficiency of essence extraction. Moreover, increasing the infrared power has a significant effect on reducing the active ingredients like cineol and Beta-Pinene in essence. The color of dried rosemary and extracted essence are affected by infrared radiation power and varies with increasing the power. Rising the infrared radiation power results in an increase in the effective diffusivity coefficients. Also, it can be concluded that, midilli and verma are two best models for prediction of drying trend of rosemary.
