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

گیاه رزماری، بوته ای همیشه سبز و معطر از خانواده ی 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 می شود. لذا روش های جدید، برای خشک کردن گیاهان دارای اسانس، مورد مطالعه می باشد. در گذشته در مورد رزماری روش های 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 برگ های رزماری و مطالعه سنتیک خشک کردن و همچنین مدل سازی فرآیند خشک کردن مادون قرمز و مقایسه با سایر روش های خشک کردن، بود.

 در این مطالعه ابتدا، خواص هندسی برگ های رزماری، توسط میکرومتر میتوتویو اندازه گیری شد. سپس با استفاده از پرتودهی امواج الکترومغناطیس در محدوده ی طیف مادون قرمز (100، 200 و 300 وات)، برگ های تازه چین شده ی گیاه رزماری (Rosmarinus officinalis L.)، خشک شدند و پس از اسانس گیری 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 داده های مربوط به رطوبت سنجی، منحنی های زمان و روند خشک کردن، رسم و ضرایب نفوذ موثر و میزان انرژی فعال سازی، تعیین گردید.

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 معنی داری بر کاهش میزان ترکیبات فرار موجود در اسانس رزماری دارد. ضرایب نفوذ موثر از 9-10×33/3 تا 8-10×907/1 متغیر بود. انرژی فعال سازی نیز kW/kg 243/30 تعیین شد. با بهره گیری از هشت مدل شناخته شده و با استفاده از نرم افزار متلب2016، مدل سازی رگرسیونی انجام شد و مدل Midilli برای توان های 200 و 300 وات و مدل Verma et al برای توان 100 وات، جهت پیش بینی روند خشک شدن، انتخاب گردیدند.

افزایش توان مادون قرمز طی فرآیند خشک کردن برگ های رزماری، سبب کاهش راندمان اسانس گیری می شود. همچنین افزایش توان مادون قرمز تاثیر مستقیم و معنی داری در کاهش مواد موثره ی موجود در اسانس مانند سینیول 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 می کند. افزایش توان تابش مادون قرمز، سبب افزایش ضرایب نفوذ موثر می گردد. مدل های میدیلی و ورما و همکاران بهترین مدل ها، برای پیشگویی رفتار خشک شدن رزماری هستند.