بررسی اثر دما و سرعت جابجایی هوا بر سینتیک خشک کردن و راندمان استخراج اسانس پونه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک بیوسیستم، گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل

2 دانشیار گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل

3 دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک بیوسیستم، گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران، تهران

چکیده

فرایند خشک کردن برای حفظ کمیت و کیفیت اسانس به‌دست آمده از گیاه، نقش مهمی در فراوری گیاهان دارویی دارد. مدل‌سازی از جنبه‌های مهم این فناوری با هدف انتخاب مناسب‌ترین روش خشک کردن است. بنابراین در این تحقیق، سینتیک خشک کردن لایه نازک گیاه دارویی پونه در یک خشک­کن هیبریدی خورشیدی مدل‌سازی شد. آزمایش­ها درچهار دمای40، 50، 60 و70 درجه ­­سانتی­گراد و سه سرعت هوای 1، 5/1 و 2 متر ­بر ­ثانیه در قالب طرح کاملا تصادفی و به‌صورت فاکتوریل در 3 تکرار انجام شد. 8 مدل ریاضی خشک کردن بر داده­های آزمایشگاهی برازش و بر اساس سه شاخص آماری مربع کای (2χ)، ریشه متوسط مربع خطای داده­ها (RMSE) و ضریب تعیین (2R)، با هم مقایسه شدند. هم‌چنین تاثیر سرعت جابه‌جایی هوا بر مدت زمان خشک کردن در دماهای پایین بیش‌تر بود. باتوجه به نتایج آنالیز واریانس اثر اصلی عوامل دمای هوای خشک کردن و سرعت هوای خشک کردن در سطح احتمال 1 درصد معنی‌دار شده ولی اثر متقابل دما و سرعت جابه‌جایی هوا معنی‌دار نشده است و بیش‌ترین میزان اسانس استحصالی مربوط به دمای 40 درجه سانتی‌گراد و سرعت جابه‌جایی هوا 5/1 متر بر ثانیه با مقدار تقریبی 54/0 میلی لیتر بر اساس حجمی به‌دست آمد و با افزایش دما از 40 درجه سانتی‌گراد به 70 درجه سانتی‌گراد میزان اسانس استحصالی به‌طور معنی‌داری کاهش یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of temperature and air velocity on drying kinetics and organo essential oil extraction efficiency in a hybrid dryer

نویسندگان [English]

  • Hamed Karami 1
  • Mansour Rasekh 2
  • Yousef Darvishi 3
1 Department of Biosystems Engineering, College of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
2 Department of Biosystems Engineering, College of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
3 Department of Mechanics of Biosystems Engineering, College of Abouraihan, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده [English]

This paper presents the thin layer drying behavior of  Nepeta L. by a solar hybrid dryer. Experiments were carried out at the air temperatures of 40ºC, 50ºC, 60ºC, 70ºC and air velocity of 1m/s, 1.5 and 2 m/s. 8 different thin layer drying models were fitted to experimental data. The high values of coefficient of determination and the low values of reduced chi-square and root mean square error indicated that the Aghbashlo et al. model could satisfactorily describe the drying curve of Nepeta L.. According to resultsThe drying rate increased with an increase in the drying air temperature and drying air velocity. Also the effect of the air velocity on the drying time at a low temperature is greater than that at a high temperature. According to the results analysis of variance the effect of air temperaturedrying and air drying rate at probability level 1 percent and the Interactive effects of temperature and air velocity, was not significant, and the highest amount of essential oil related to a temperature of 40 ° C and air velocity of 1.5 m/s was achieved with approximately 0.54 cc and increasing the temperature from 40 ° C to 70 ° C Significantly decreased the amount of essential oil.

کلیدواژه‌ها [English]

  • essential oil
  • Mentha pulegium L
  • Drying kinetics
  • Hybrid Dryer
  • Thin Layer
[1] زرگری، ع. (1369) گیاهان دارویی . جلد چهارم ، انتشارات دانشگاه تهران، ص 1-969.

[2] Rechninger, K.H., (1982). Nepeta (Labiatae) in Rechinger Flora Iranica. Akademische Druck-U, Verlagsanstalt, Graz-Austria., 150, 108-216.

[3] امیدبیگی، ر. (1390) تولید و فراوری گیاهان دارویی. جلد سوم. انتشارات آستان قدس رضوی ، ص 1-400.

[4] متولی، ا.؛ مینایی، س.؛ خوش تقاضا، م.ح.؛ کاظمی، م.؛ نیکبخت، ا.م. (1389) مقایسه مدل های ریاضی و شبکه های عصبی برای پیش بینی خشک کردن دانه انار. ششمین کنگره ملی  مهندسی ماشین های کشاورزی و مکانیزاسیون، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

[5] گرجین، ش.؛ توکلی هشتجین، ت.؛ خوش تقاضا، م.ح. (1389) مدل سازی سینتیک خشک کردن لایه نازک زرشک با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی.  ششمین کنگره ملی  مهندسی ماشین های کشاورزی و مکانیزاسیون، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

[6] Doymaz, I., Tugrul, N., and Pala, M. (2006). Drying characteristics of dill and parsley leaves. J. Food Eng., 3, 559-565.

[7] Akpinar, K.., Bicer, Y., Cetinkay, F. (2006). Modelling of thin layer drying of parsley leaves in a convective dryer and under open sun. J. Food Eng., 3, 308-315.

[8] Aghbashlo, M., Kianmehr, M., and Samimi-Akhijahani, H. (2009). Evaluation of thin-layer drying models for describing drying kinetikc of barberries (barberries vulgaris). J. Food Pro Eng., 32(2), 278-293.

[9] Patak, P.T. (1991). Thin layer drying model for rapeseed. Transactions of The ASABE., l34 (6), 2505-2508.

[10] Sun, D.W., and Woods, J.L. (1994). Low temperature moisture transfer characteristics of wheat in thin layers. Transactions of the ASABE., l37 (6), 1919-1928.

[11] Yaldiz, O. And Ertekin, C. (2001). Thin layer solar drying of some different vegetables. Drying Tech., 19, 586–596.

[12] Panchariya, P.C., Popovic, D. And Sharma, A.L. (2002). Thin-layer modeling of black tea drying process. J. Food Eng., 52, 349–357.

[13] Kaya, A. And Aydin, O. (2009). An experimental study on drying kinetics of some herbal leaves. Energ. Convers. Manage., 50,118–124.

[14] Doymaz, I. (2009). Thin-layer drying of spinach leaves in a convective dryer. J. Food Process. Eng., 32, 112–125.

[15] Borah, A., Hazarika, K., Khayer, S.M. (2015). Drying kinetics of whole and sliced turmeric rhizomes (Curcuma longa L.) in a solar conduction dryer. Information Pro In Agri 2., PP. 85–92.

[16] Doymaz, I. (2011). Drying Of Thyme (Thymus Vulgaris L.) And Selection Of A Suitable Thin-Layer Drying Model. J. Food Proce Preserv., 35, 458–465.

[17] Arslan, D. And Ozcan, M.M. (2008). Evaluation of drying methods with respect to drying kinetics, mineral content and colour characteristics of rosemary leaves. Energ. Convers.Manage., 49, 1258–1264.

[18] کرمی، ح. (1393). طراحی، ساخت و ارزیابی خشک‌کن هیبریدی برای گیاهان دارویی. پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک بیوسیستم. دانشگاه رازی کرمانشاه.

[19] Aoac.(1984). Official Methods ­­of Analysis. Association of Official Analytical Chemists Press.  Washington , DC.

[20] Mirzaee, E.,  Rafiee, S., Keyhani A. (2010). Evaluation and selection of thin-layer models for drying kinetics of apricot (cv. NASIRY).  CIGR Journal., 12, No.2.

[21] Karami, H., Rasekh, M., Darvishi, Y., and Khaledi, R. (2017). Effect of Drying Temperature and Air Velocity on the Essential Oil Content of Mentha aquatica L. J. Essen Oil Bear Plant., 20(4), 1131-1136.

[22] آغباشلو، م. (1387) ساخت و ارزیابی خشک کن آزمایشی نیمه مداوم برای میوه های کوچک و سبزیجات بر  اساس سینتیک خشک کردن به صورت لایه نازک. پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک ماشین‌های کشاورزی. دانشگاه تهران.

[23] Aghbashlo, M., Kianmehr, M.H., Khani, S., and Ghasemi, M. (2009). Mathematical modelling of thin-layer drying of carrot. Internat Agro., 23 (4), 313-317.

[24] Midilli, A., Kucuk, H., Yapar, Z. (2002). A new model for single layer drying. Drying Tech., 20(7), 1503-1513.

[25] Henderson, S.M. (1974). Progress in developing the thin layer drying equation. Transactions of the ASABE., 17, 1167–1172.

[26] Verma, L. R., Bucklin, R. A., Endan, J. B.,  and Wraten, F. T. (1985). Effects of drying   air parameters on rice drying models. Transactions of ASAE., 28: 296–301.

[27] Wang, C. Y.,  and Singh, R. P. (1978). A single layer drying equation for rough rice. ASABE., paper No. 3001.

[28] Yaldız, O., Ertekin, C., and Uzun, H. I. (2001). Mathematical modeling of thin layer solar drying of Sultana grapes. Energy., 26(5), 457– 464.

[29] Karathanos, V.T. (1999). Determination of water content of dried fruits by drying kinetics. J. Food Eng., 39, 337-344.

[30] Guarte, R.C. (1996). Modelling the drying behaviour of copra and development of a natural convection dryer for production of high quality copra in the Philippines. Ph.D. dissertation, 287. Hohenheim University, Stuttgart, Germany.

[31] میرزایی قلعه، ا. (1388) مدلسازی سینتیک خشک کردن لایه نازک سه رقم زردآلو. پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه تهران.

[32] گرجیان، ش.؛ توکلی هشتجین، ت.؛ خوش تقاضا، م.ه. (1389) مدلسازی سینتیک خشک کردن لایه نازک میوه زرشک

به کمک شبکۀ عصبی مصنوعی. فصلنامه علوم و صنایع غذایی. شماره 45، دوره 11، ص 1-12.

[33] Kaya, A., and Aydın, O. (2009). An experimental study on drying kinetics of some herbal leaves. Energ. Convers.Manage., 50, 118–124.

[34] Cremasco, M.A. (2003). Influence of fixed-bed drying on the saftrole content in essential oil from long pepper(Piper hispidinervium C. DC). Final report. Fapespe project. No. 00/12422-7.

[35] Rohloff , J., Dragland, S., Mordal, R and Iversev, T.H. (2005). Effect of Harvest Time and Drying Method on Biomass Production, Essential Oil Yield, and Quality of Peppermint (Mentha piperita L.). Agri.Food Chem J., 53, 4143-4148.

[36] Blanco, M.C.S.G., Ming, L.C., Marques, M.O.M., and Bovi, O.A. (2002). Drying Temperature Effects in Peppermint Essential Oil Content and Composition. Acta Hort. 569, ISHS. PP. 95-98.

[37] Piga, A., Usai, A., Marchetti, M., Foddai, M., Del Caro, A., Meier, H.P., Onorati, V. and Vinci, F. (2007). Influence Of Different Drying Parameters On The Composition Of Volatile Compounds Of Thyme and Rosemary Cultivated In Sardinia. Proceedings of the 3rd CIGR Section VI International Symposium on food and agricultural products.

[38] عزیزی، م.؛ رحمتی، م.؛ عبادی، ت.؛ حسن زاده خیاط، م. (1388) بررسی تاثیر روشهای مختلف خشک کردن بر سرعت کاهش وزن، میزان اسانس و درصد کامازولن گیاه دارویی بابونه. فصلنامه علمی-پژوهشی تحقیقات گیاهان دارویی معطر ایران، جلد 25، شماره 2. ص 192-182.

[39] موسویان، م.ت.ح.؛ بصیری، ش. (1387) بررسی تاثیرات درجه حرارت و سرعت جریان هوا در خشک کردن صنعتی آویشن گونه برگ باریک روی مقادیر کمی اسانس استحصالی، هجدهمین کنگره ملی علوم و صنایع غذایی خراسان رضوی.