بررسی سینتیک و مدلسازی خشک کردن رزماری (Rosmarinus officinalis ‌L.) با استفاده از مادون قرمز

نویسندگان

1 دانشکده صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گلستان، ایران

2 دانشکده صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گلستان، ایران

3 دانشکده صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گلستان، ایران

4 دانشکده صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گلستان، ایران

doi
10.22069/ejfpp.2021.16350.1534
چکیده

سابقه و هدف: گیاه رزماری، بوته‌ای همیشه سبز و معطر از خانواده‌ی نعناعیان است که دارای خواص آنتی اکسیدانی و دارویی زیادی است. امروزه جهت افزایش میزان استحصال اسانس و بهبود کیفیت اسانس، ابتدا گیاه مورد نظر خشک شده و سپس اسانس گیری انجام می‌شود. لذا روش‌های جدید، برای خشک کردن گیاهان دارای اسانس، مورد مطالعه می‌باشد. در گذشته در مورد رزماری روش‌های خشک کردن مختلفی از جمله، هوای داغ، مایکروویو، انجمادی، آفتابی و ...، توسط محققین مختلف به کار برده شده و کیفیت اسانس استحصالی و سینتیک انتقال جرم، مورد بررسی قرار گرفته است. اما امروزه خشک کردن با مادون قرمز، برای بسیاری از محصولات کشاورزی مورد توجه قرارگرفته است که این روش در مورد رزماری تاکنون به کار گرفته نشده است. لذا هدف از این تحقیق، بررسی تاثیر خشک کردن مادون قرمز بر حجم و رنگ و کیفیت اسانس برگ‌های رزماری و مطالعه سنتیک خشک کردن و همچنین مدل‌سازی فرآیند خشک کردن مادون قرمز و مقایسه با سایر روش‌های خشک کردن، بود. مواد و روش‌ها: در این مطالعه ابتدا، خواص هندسی برگ‌های رزماری، توسط میکرومتر میتوتویو اندازه‌گیری شد. سپس با استفاده از پرتودهی امواج الکترومغناطیس در محدوده‌ی طیف مادون قرمز (100، 200 و 300 وات)، برگ‌های تازه چین شده‌ی گیاه رزماری (Rosmarinus officinalis L.)، خشک شدند و پس از اسانس‌گیری با روش کلونجر میزان استحصال اسانس و ترکیبات اسانس (با استفاده از گاز کروماتوگرافی جرمی) محاسبه و با توجه به توان تابش امواج مادون قرمز، با استفاده از طرح کاملا تصادفی، مورد مقایسه قرار گرفت. کیفیت رنگ رزماری های خشک شده و اسانس به دست آمده نیز با نرم افزار ایمیج جی، مورد مطالعه قرار گرفت و پارامترهای *L، *a، b*، شاخص کروما، اندیس قهوه ای شدن، اختلاف رنگ کل و زاویه هیو محاسبه و با روش طرح کاملا تصادفی مورد مقایسه قرار گرفت. علاوه بر این با استفاده از داده‌های مربوط به رطوبت سنجی، منحنی‌های زمان و روند خشک‌کردن، رسم و ضرائب نفوذ موثر و میزان انرژی فعال‌سازی، تعیین گردید.یافته‌ها: با توجه به نتایج آنالیز واریانس و مقایسه میانگین دانکن در سطح 5 درصد، مشاهده شد که با افزایش توان لامپ مادون قرمز در فرآیند خشک کردن، پارامترهای L، b، Chroma و BI در رزماری خشک شده، کاهش و پارامترهای ΔE، a* و Hue angel افزایش داشتند. همچنین افزایش توان مادون قرمز اثر معنی داری بر کاهش حجم اسانس تولیدی داشت. در مورد رنگ اسانس نیز مشاهده شد که با افزایش توان لامپ مادون قرمز، پارامترهای *L و a* و Hue angel کاهش و پارامترهای b*، BI و Chroma افزایش داشتند. همچنین مشاهده شد که افزایش توان مادون قرمز در فرآیند خشک کردن رزماری، تاثیر معنی‌داری بر کاهش میزان ترکیبات فرار موجود در اسانس رزماری دارد. ضرائب نفوذ موثر از 9-10×33/3 تا 8-10×907/1 متغیر بود. انرژی فعال‌سازی نیز kW/kg 243/30 تعیین شد. با بهره‌گیری از هشت مدل شناخته شده و با استفاده از نرم افزار متلب2016، مدل‌سازی رگرسیونی انجام شد و مدل Midilli برای توان‌های 200 و 300 وات و مدل Verma et al برای توان 100 وات، جهت پیش بینى روند خشک شدن، انتخاب گردیدند. نتیجه گیری: افزایش توان مادون قرمز طی فرآیند خشک کردن برگ‌های رزماری، سبب کاهش راندمان اسانس گیری می‌شود. همچنین افزایش توان مادون قرمز تاثیر مستقیم و معنی داری در کاهش مواد موثره ی موجود در اسانس مانند سینئول و بتاپینن می-گردد. رنگ رزماری خشک شده و اسانس حاصل از آن تحت تاثیر توان تابش مادون قرمز قرارگرفته و با افزایش توان تغییر می‌کند. افزایش توان تابش مادون قرمز، سبب افزایش ضرایب نفوذ موثر می‌گردد. مدل‌های میدیلی و ورما و همکاران بهترین مدل‌ها، برای پیشگویی رفتار خشک شدن رزماری هستند.