پایان نامه ها و مقالات

منابع و ماخذ پایان نامه مایکروویو، ترکیبات، افزایش، نتایج

اکسیژنداری مثل 1، 8- سینئول، پینوکارون، آلفاترپینئول، لاواندولیل‌استات و همچنین هیدروکربنهای منوترپنی مثل پارازایلن، 1 و 8 سینئول، لاواندولیل‌استات، گاما ترپینن، آلفاترپینئول، گامازایلن، بتالاواندولل، پینوکارون، دی متیل آدامانتان در روش مایکروویو افزایش یافت. ترکیبات سسکوئیترپنی مثل کاریوفیلادیان، آرومادندرون، آلفاجورجوئن نیز در روش ماکروویو بالاتر از روش کلونجر بود که در نتیجه حرارت دادن سریع ترکیبات قطبی بوسیله امواج مایکروویو میباشد و به این ترتیب باعث کاهش تخریب و تجزیه ترکیبات اکسیژنه اصلی به ترکیبات جزئی دیگر به وسیله این روش شد.
اما ترکیب جرماسرن دی در گونه Achillea santolina و آلفاآمورفن و دی هیدروآرومادندرن در روش مایکروویو نسبت به روش کلونجر کاهش یافت که احتمالا در نتیجه قرار گرفتن طولانی مدت در معرض امواج مایکروویو بود. در صورت استفاده از امواج مایکروویو برای استخراج اسانس، چون مقدار ترکیبات اکسیژنه موجود در اسانس، از جمله 1 و 8 سینئول که از ترکیبات مهم و فعال اسانسها هستند، افزایش مییابد اسانس با ارزشتری تولید می‌گردد. بنابراین استفاده از امواج مایکروویو جهت استخراج اسانسها مناسب بنظر میرسد.
ریلا و همکاران (2008) اثر روش مایکروویو را روی اسانس Calamintha nepeta را در مقایسه با روش تقطیر با آب بررسی کردند (Riela et al., 2008). نتایج نشان داد اسانس حاصل از مایکروویو مونوترپنهای اکسیژنه غنیتری نسبت به اسانس حاصل از تقطیر با آب داشت. در آزمایش‌های مشابه توسط کهریمان و همکاران (2010) سزکوییترپنهای هیدروکربنه جزء اصلی از ترکیبات گل شمعدانی هستند که 7/31% در تقطیر با آب و 8/39% در تقطیر با مایکروویو حاصل شد (Kahriman et al., 2010).
نادری و همکاران نیز با تحقیقی مشابه در مورد بازده اسانس و میزان ترکیب‌های تشکیل‌دهنده گیاه برگ بو Laurus nobilis حاصل از روش‌های مختلف استخراج و مقایسه کمیت و کیفیت اسانس آن نشان دادند که روش استخراج بر کیفیت اسانس تاثیر بسزایی دارد (نادری و همکاران، 1389).
فدایی و همکاران (1390) بیان کردند در اسانس استخراج شده از نعناع فلفلی به وسیله مایکروویو و روش تقطیر با آب، استفاده از روش مایکروویو دارای مزایای زیادی از جمله کاهش مصرف آب و افزایش بازده بود. استخراج اسانس نعناع، با استفاده از روش مایکروویو نشان‌دهنده افزایش استخراج منتول در حدود 10% و رشد قابل توجه پیپریتون بود. در مورد اسانس کاج نیز مقدار آلفا- پینن دو برابر و آلفا- لیمونن افزایش 40% داشت. زمان صرف شده در روش مایکروویو 20 دقیقه بود که در مقایسه با روش تقطیر با آب به 210 دقیقه در دمای پایینتر رسید (Daniel et al., 2007). تحقیقاتی دیگر با استفاده از روش مایکروویو برای استخراج مواد فرار بر روی گیاهان Piper nigrum و Coriandrum sativum و تجزیه و تحلیل آنها با GC و GC/MS انجام گرفت. با توجه به تفاوت محسوسی که در کمیت و کیفیت اسانس مشاهده شد، برتری روش مایکروویو نسبت به روشهای دیگر مشخص گردید (Ramanadhan, 2005).
نتایج تحقیقات لوچسی و همکاران (2004) بر روی اسانس گیاهان، نعناع، ریحان و آویشن نشان داد که اسانس استخراج شده با روش مایکروویو و بدون حلال در مدت زمان 30 دقیقه از نظر کمیت و کیفیت مشابه نتایج بدست آمده بوسیله تقطیر با آب در مدت 5/4 ساعت بوده و در این روش بازده اسانس با مقادیر بیشتری از ترکیبات اکسیژندار بدست آمد (Luccheci et al., 2004). رضوان‌پناه و همکاران با تحقیق روی دو گونه گیاه مرزه نشان دادند که عملکرد اسانس در روش استخراج به کمک مایکروویو با روش تقطیر با آب در یک سطح قرار داشته و در توانهای بالاتر مایکروویو اسانس از عملکرد بالاتری برخوردار بوده است (Rezvanpanah et al., 2008). در بررسی روش‌های اسانس‌گیری، مرحله رشد، بازده و ترکیبات شیمیایی اسانس مرزه، تفاوت در کیفیت و کمیت اسانس گزارش شد (سفیدکن و همکاران، 1387).
نتایج تحقیق روی گیاه مرزنگوش نشان داد که ترکیبات حاصل از هر دو روش مشابه هم بودند، ولی راندمان استخراج در روش مایکروویو بیشتر بوده و اسانس حاصله دارای مواد آروماتیک بیشتری بود (Bendahou et al., 2008). همچنین نتایج تحقیقات روی گیاه رزماری نشان داد که این روش اسانس با ارزشتری با مقادیر بیشتر ترکیبات اکسیژن‌دار تولید مینماید (Bousiba et al., 2009). بررسیهای نادری و همکاران (1389) بر روی گیاه برگ بو نشان داد که بازده اسانس و میزان ترکیب‌های تشکیل‌دهنده حاصل از روش‌های مختلف استخراج و مقایسه کمیت و کیفیت اسانس آن بر کیفیت اسانس تاثیر بسزایی دارد. اخگر و همکاران (2012) با مقایسه دو روش استخراج مایکروویو و تقطیر با آب روی گیاه مریم‌گلی به این نتیجه رسیدند که ترکیبات شیمیایی اسانس از جمله آلفا-پینن افزایش قابل ملاحظه‌ای داشته است.
در مطالعات انجام شده بر محتوا و کل ترکیب شیمیایی در اسانس استخراج شده بر روی گیاه Eugenia caryophyllata، تفاوت در ترکیبات موجود در اسانس به دست آمده توسط روش مایکروویو و تقطیر با آب مشاهده شد (Jiang et al., 2010). در تحقیقاتی دیگر استخراج اسانس با مایکروویو باعث استخراج ترکیب شیمیایی اکسیژندار با عملکرد بالایی نسبت به دستگاه تقطیر با آب و بخار بود. علاوه بر این، مقدار مصرف انرژی مایکروویو بسیار کمتر از تقطیر با آب، گزارش شد (Berka-Zougali et al., 2012). اصغری و همکاران با تحقیق بر روی گیاهFerulago angulata با روش مایکروویو گزارش کردند، مقدار نهایی عملکرد در روش مایکروویو بیش از مقدار استخراج شده توسط تقطیر با آب به ترتیب 54/93% و 8/75% بود. به دلیل بازده بالای اسانس و ترکیبات شیمیایی،
کیفیت بهتر اسانس و کاهش هزینهها از لحاظ صرفهجویی در انرژی و زمان استخراج، مایکروویو نسبت به روشهای دیگر برتر شناخته شد (et al., 2012 Asghari).

5-3- رابطه توان‌های متفاوت مایکروویو و مواد خروجی در زمان یکسان (15 دقیقه)
نتایج نشان داد که هر چه قدرت دستگاه افزایش مییابد تعداد مواد خروجی افزایش پیدا میکند، که ممکن است به این دلیل باشد که توانهای بالاتر باعث تجزیه مواد بزرگتر میشود. نتایج بدست آمده از این آزمایش با نتایج مطالعات بصیری (1390) روی نمونههای گیاهی صورت گرفت، مطابقت دارد.
5-4- رابطه زمانهای متفاوت مایکروویو با مواد خروجی در قدرت یکسان (700 وات)
نتایج نشان داد که با افزایش زمان تعداد مواد خروجی افزایش مییابد که ممکن است در زمانهای طولانی موادی که به گرما و نور حساستر میباشند تجزیه شده و به مواد دیگری تبدیل شوند. نتایج بدست آمده از این آزمایش با نتایج مطالعات کلاتهجاری (1390) روی گیاه اکالیپتوس صورت گرفت، مطابقت دارد.

5-5- مقایسه ترکیبات شیمیایی اسانس در توان‌های مختلف مایکروویو
نتایج بطور کلی نشان داد که ترکیبات مونوترپنی با افزایش توان استخراج کاهش یافتند و این به این دلیل میتواند باشد که مونوترپنها ترکیبات نسبتا فرار هستند و در مراحل اول استخراج خارج میشوند. این ترکیبات در مقابل گرما و نور بسیار ناپایدار هستند و کاهش این ترکیبات به دلیل اثر گرما میباشد، اما بالعکس به دلیل قطبیت ترکیبات اکسیژندار، جاذب بهتری برای امواج مایکروویو هستند، به همین دلیل در توانهای بالا غلظت آنها افزایش یافت.
روند افزایشی برای سزکوئیترپنها استخراج شده با افزایش توان استخراج دیده شد. این ترکیبات به دلیل فراریت و حلالیت کمتر در آب نسبت به دیگر اجزا نیاز به زمان و انرژی بیشتری برای رسیدن به میزان بالاتری در استخراج هستند. نتایج حاصل از این آزمایش با مطالعات جین و همکاران (Jin et al., 2010)، نتایج آبرومند آذر و همکاران (2011) روی گیاهAgrimonia pilosa Ledeb و گزارش‌های مزیدی و همکاران (2012) مشابهت دارد.

5-6- مقایسه ترکیبات شیمیایی اسانس در زمان‌های مختلف مایکروویو
نتایج حاصل از این آزمایش نشان داد ترکیبات مونوترپنی و اکسیژندار در زمانهای پایین زودتر استخراج میشوند و غلظت آنها در زمانهای پایین بیشتر میباشد. این مهم احتمالا به دلیل فراریت این ترکیبات میباشد که ترجیحا در مرحله اول استخراج خارج میشوند، در حالیکه مولکولهای سنگینتر دیرتر خارج میشوند. همچنین در این آزمایش مشخص شد ترکیبات سزکوئیترپنی با افزایش زمان استخراج، غلظت آنها نیز افزایش مییابد که احتمالا به دلیل وزن بیشتر، فراریت کمتر و حلالیت کمتر در آب نسبت به باقی اجزا میباشد. در نتیجه زمان بیشتری لازم است تا غلظت آن‌ها به حداکثر مقدار ممکن در اسانس برسد.
نتایج تحقیق بی‌نیاز و همکاران (1389) روی گیاه درمنه نیز نشان داد که در مقایسه میزان ترکیب درصد اجزاء تشکیل‌دهنده اسانس برگ در ساعت اول تقطیر، مونوترپنها بالاترین درصد را دارا بودند. همچنین نتایج یکسانی از اسانس بدست آمده از گیاه بادرنجبویه و برگ بو با روش استخراج با مایکروویو و بدون حلال در مقایسه با تقطیر با آب، حاوی مقادیر قابل ملاحظهای از ترکیبات اکسیژندار بود (Uysal et al., 2010).
نتایج مطالعات Abroomand Azar و همکاران (2011) روی گیاه اسطوخودوس نشان داد که با افزایش زمان دستگاه میزان بازده ترکیبات اصلی گیاه افزایش یافت. نتایج این آزمایش با نتایج بدست آمده از تحقیقات Raman and gaikar (2002)، Luccheci و همکاران (2007)، Golmakani and rezaei (2008) وBayramoglu و همکاران (2008) مطابقت دارد. آبرومندآذر و همکاران (1389) در بررسی اثر روش استخراج بر ترکیب شیمیایی و فعالیت ضد میکروبی اسانس گیاه زنیان نیز به نتایج مشابهی دست یافتند و مقدار بیشتر ترکیبات اکسیژنه و مونوترپنی را در روش مایکروویو به حرارت دادن سریع ترکیبات قطبی به وسیله مایکروویو، در نتیجه کاهش زمان استخراج اسانس نسبت دادند.

نتیجهگیری کلی
* با توجه به مقایسه درصد بازده اسانس استخراج شده از گونههای بومادران به دو روش سنتی تقطیر با آب و استخراج با مایکروویو میتوان نتیجه گرفت که استخراج به کمک مایکروویو نه تنها در زمان کوتاه‌تری انجام شد، بلکه موجب افزایش در مقدار بازده و سرعت استخراج اسانس شد.
* روش مایکروویو باعث کاهش مصرف آب، کاهش زمان و انرژی و در نتیجه کاهش هزینهها و مواد گیاهی و افزایش بازده استخراج شد. بنابراین مایکروویو روش دوست‌دار محیط زیست میباشد.
* با استفاده از امواج مایکروویو مقدار ترکیبات اکسیژنه موجود در اسانس، از جمله 1 و 8 سینئول که از ترکیبات مهم و فعال اسانسها هستند، افزایش مییابد و اسانس با ارزشتری تولید شد. اما با افزایش زمان استخراج از میزان آن کاسته شد. بنابراین استفاده از امواج مایکروویو جهت استخراج اسانسها در زمان کوتاهتر مناسب بنظر میرسد.
* کاهش زمان، به همراه با افزایش توان مایکروویو، باعث افزایش سرعت استخراج شد.
* روند کلی کاهش برای ترکیبات مونوترپنی با افزایش زمان استخراج مشاهده شد که می‌تواند به دلیل ترکیبات نسبتا فرار مونوترپنها باشد که در مراحل اول استخراج خارج میشوند. این ترکیبات در مقابل گرما و نور بسیار ناپایدار هستند و کاهش این ترکیبات به دلیل اثر گرما میباشد.
* روند کلی افزایش برای سزکوئیترپنها استخراج شده با افزایش زمان استخراج دیده شد. این ترکیبات به دلیل فراریت و حلالیت کمتر در آب نسبت به
دیگر اجزا نیاز به زمان بیشتری برای رسیدن به میزان بالاتری در استخراج دارند.
* در بهینهسازی قدرت دستگاه مایکروویو میتوان نتیجه گرفت با افزایش قدرت (توان) دستگاه بازده اسانس افزایش مییابد.
* برهمکنش مستقیم گیاه بومادران با امواج مایکروویو، باعث شکسته شدن بافت گیاه و آزاد شدن ترکیبات موثره در آب میشود.
* با توجه به نتایج حاصل از مقایسه اسانس گیاه بومادران استخراج شده به روش مایکروویو و کلونجر نشان داده شد استخراج بالا و سریع، توانایی عملکرد با مصرف حلال کمتر و زمان کوتاهتر، بر سرعت استخراج اسانس افزوده و کیفیت و کمیت اسانس را نیز افزایش می‌دهد و حفظ ترکیبات اصلی گیاهان دارویی از ویژگی‌های مهم استخراج با مایکروویو می‌باشد. در گیاهان دارویی استخراج به کمک مایکروویو یک ابزار کارآمد است و نیاز به حداقل زمان و انرژی در مقایسه با سایر روشهای دیگر دارد.

پیشنهادات
1- گیاه بومادران برای درمان التهاب و درد مورد استفاده قرار میگرفته است و برخی مطالعات اثرات ضدالتهابی بومادران و مطالعه اثرات داروهای مختلف بر روند کاهش التهاب و علائم التهابی را نشان میدهد. بنابراین پیشنهاد میگردد از اسانس استخراج شده بوسیله مایکروویو جهت ادامه تحقیقات بروی خواص ضدالتهابی و تولید داروهای تسکین درد استفاده گردد.
2- در ادامه این تحقیقات میتوان از خاصیت آنتیاکسیدانی و آنتیباکتریایی و ضدمیکروبی اسانس بومادران که به روش تقطیر با مایکروویو استخراج شده است، استفاده نمود.
3- روش تقطیر با مایکروویو در این تحقیق بدون استفاده از حلالهای آلی میباشد. در ادامه این تحقیق پیشنهاد میگردد استخراج اسانس با استفاده از حلالهای آلی روش تقطیر با مایکروویو انجام گردد و اثر حلال بر میزان ترکیبات استخراج شده و کیفیت آنها بررسی گردد.
4- در تحقیقی دیگر میتوان گیاه بومادران را در ساعات مختلف روز و یا در ارتفاعات متفاوت از سطح دریا برداشت نمود تا اثرات نور، ارتفاع و مناطق جغرافیایی مختلف را در روش تقطیر با مایکروویو بررسی نمود.
5- با استخراج اسانس از گیاه تر و مقایسه آن با گیاه خشک و یا حتی مقایسه روش‌های مختلف خشک کردن نیز میتوان میزان تغییرات بازده اسانس و ترکیبات شیمیایی و کیفیت آنها با روش تقطیر با مایکروویو را بررسی نمود.

طیف GC/MS اسانس Achillea santolina با روش مایکروویو

طیف GC/MS اسانس Achillea santolina با روش کلونجر

طیف GC/MS اسانس Achillea millefolium با روش مایکروویو

طیف GC/MS اسانس Achillea millefolium با روش کلونجر

طیف کروماتوگرافی گونه Achillea millefolium مایکروویو با توان 300 وات

طیف کروماتوگرافی گونه Achillea millefolium با توان 700 وات مایکروویو

طیف کروماتوگرافی گونه Achillea santolina با توان 300 وات مایکروویو

طیف کروماتوگرافی گونه Achillea santolina با توان 700 وات مایکروویو

پایان نامه ها و مقالات

منابع و ماخذ پایان نامه دانشکده بهداشت

مایکروویو بسیار کمتر از تقطیر با آب، گزارش شد (Berka-Zougali et al., 2012).
شرایط بهینه برای استخراج سیس و ترانس بتا اسیمن از گیاهFerulago angulata با روش مایکروویو با قدرت تابش 600 و 650 وات و در مدت زمان 34 دقیقه گزارش شد. مقدار نهایی عملکرد در روش مایکروویو بیش از مقدار استخراج شده توسط تقطیر با آب به ترتیب 54/93% و 8/75% بود. به دلیل بازده بالای اسانس و ترکیبات شیمیایی، کیفیت بهتر اسانس و کاهش هزینهها از لحاظ صرفهجویی در انرژی و زمان استخراج، مایکروویو نسبت به روشهای دیگر برتر شناخته شد (et al., 2012 Asghari).
مزیدی و همکاران (2012) در تحقیقاتی بر روی گیاه Bunium persicum نشان دادند که تابش مایکروویو هیچ اثر سوئی بر فعالیت‌های آنتیاکسیدانی اسانس استخراج شده از گیاه ایجاد نکرد و اسانس به کمک مایکروویو در مدت 4 دقیقه استخراج شد، در حالیکه در تقطیر با آب در مدت زمان 38 دقیقه استخراج گردید. همچنین میزان بازده اسانس در روش مایکروویو نسبت به روش تقطیر با آب بیشتر بود.
اسانس گل، ساقه و برگ Astrodaucus orientalis به طور جداگانه با استفاده از روشهای مختلف، استخراج شد. ترکیبات فرار توسط GC/MS و GCمورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. درجه حرارت، زمان استخراج، توان مایکروویو و مدت زمان قرار گرفتن در معرض حرارت استخراج بهینه‌سازی شد. نتایج نشان داد، اجزای تشکیل‌دهنده اصلی اسانس گل، ساقه و برگ‌های جدا شده توسط مایکروویو دارای بیشترین درصد و بالاترین کیفیت بودند. همچنین اسانس حاصل از روش مایکروویو عملکرد بسیار خوبی در مقابل دو باکتری باسیلوس و اشرشیاکلی نشان داد (Torabbeigi et al., 2012).

3-1- مواد و وسایل مورد نیاز
– آب مقطر
– بالن 1 لیتری
– فویل آلومینیومی
– استون Merck
– n- هگزانMerck
– هیتر
– شعله
– شیشه پنیسیلین
– دستگاه کلونجر
– دستگاه مایکروویو (مایکروویو با مارک سامسونگ با شماره مدل ME3410w/ME3410)
– ترازوی دیجیتال (مارک Sartorius مدل CP 153)
– یخچال
– دستگاه GC (مارک Varian مدل CP-3800)
– دستگاه GC/MS (مارک Agilent Technologises مدل 7890A)
– سولفات سدیم بیآب
3-2- روش کار
3-2-1- جمعآوری گیاه بومادران
گیاه بومادران در تاریخ 10/4/91 از منطقه کوهستانی و ارتفاعات شهرستان طالقان، استان البرز به طول جغرافیایی?4/43 ?39 ?50 و عرض جغرافیایی ?4/22 ?07 ?36 و ارتفاع 2258 متر از سطح دریا جمعآوری شد.

3-2-2- خشککردن جهت اسانسگیری
پس از جمعآوری نمونهها از منطقه، به صورت جداگانه خشک کردن اندامهای مورد نظر (سرشاخههای گلدار) انجام شد. روش خشک کردن به این صورت بوده که پس از تمیز کردن گیاه و جدا کردن قسمتهای آسیبدیده، گیاه را به صورت کامل بر روی روزنامه تمیزی پهن کرده تا در مجاورت هوای آزاد و دور از نورخورشید خشک شود. جهت بهتر خشک کردن نمونهها لازم است تا زمانی که گیاه آب خود را از دست بدهد، ترجیحا هر روز روزنامهها تعویض گردد و پس از اینکه کاملا خشک شدند بستهبندی و جهت اسانسگیری آماده شوند.
3-2-3- تعیین درصد رطوبت گیاه
برای اندازهگیری رطوبت، گیاهان پس از خشک شدن (در سایه به مدت 120 ساعت در دمای 25 درجه سانتی‌گراد) در آون 70 درجه به مدت 24 ساعت قرار گرفتند. سپس با استفاده از اختلاف وزن نمونه، قبل از خشک کردن و پس از قرار دادن در آون، درصد رطوبت گیاهان خشک شده تعیین شد. این رطوبت نباید بیشتر از 10 درصد باشد.

3-3- استخراج به روش تقطیر با آب
اسانسگیری در آزمایشگاه شرکت داروسازی اسوه در تهران انجام گرفت.

شکل 3-1- دستگاه کلونجر

3-3-1- مشخصات دستگاه کلونجر
الف-دستگاه کلونجر از قسمتهای زیر تشکیل شده است:
– یک بالن ته گرد با دهانه کوتاه و با حجم 1000 میلیلیتر، قطر داخلی گردن آن 35/34-65/35 میلیمتر
– لوله عمودی به طول 260-210 میلیمتر و قطر داخلی 15-13 میلیمتر
– لوله خمیده به قطر داخلی 8-7 میلیمتر
– مبرد حبابدار به طول 155-145 میلیمتر و قطر داخلی 10-8 میلیمتر با انتهای بسته و قطر حبابها 15 میلیمتر [مبرد میبایست به وسیله یک رابط شیشهای (طول آن نباید کمتر از 34 میلی‌متر باشد و انتهای باریک آن دارای قطر خارجی 2/31-31 میلیمتر باشد) بر روی بالن سوار شود]
-چوبپنبه سوراخ شده و سوراخ به قطر داخلی 58/7- 42/7 میلیمتر (قسمت انتهای آن از چینی ساخته شده است که قطر دهانه خارجی آن باید 05/5-95/4 میلیمتر باشد)
– لولهای به قطر داخلی 8-7 میلیمتر و به طول 40-30 میلیمتر و زاویه 40-30 درجه
– لولهای به حجم یک میلیلیتر و طول 120-110 میلیمتر و همچنین مدرج تا 05/0 میلیلیتر
– حباب کروی شکل به حجم تقریبی 2 میلیلیتر
– شیر سه طرفه
ب) منبع گرمایی را میتوان از یک شعله معمولی و قابل کنترل و یا یک منبع گرمایی الکتریکی انتخاب نمود.
ج) پایه عمودی با گیره افقی (گیره و پایه) که با پنبه نسوز عایقبندی میباشد.

3-3-2- روش کار
ابتدا 50 گرم از پودر خشک گیاه وزن شده و داخل بالن قرار گرفت، سپس 300 میلی‌لیتر آبمقطر اضافه و مخلوط به مدت 1 ساعت خیسانده شد. بعد با تنظیم میزان حرارت و سرعت عبور آب سرد از مبرد، تقطیر شروع گردید. مدت زمان اسانسگیری برای تمام تکرارها 5/2 ساعت بود (تا زمانی که بر میزان اسانس افزوده نشود). اسانس پس از سرد شدن دستگاه در ظرف شیشه پنیسیلین جمعآوری شد و درصد بازده اسانس محاسبه گردید. سپس توسط سولفاتسدیم بی‌آب آبگیری شده و در دمای 4 درجه سانتیگراد و دور از نور ذخیره شد تا مورد استفاده قرا
ر گیرد.

3-4- روش استخراج با دستگاه مایکروویو
استخراج اسانس در آزمایشگاه علوم زراعی دانشگاه آزاد اسلامی واحد دامغان انجام گرفت.

شکل 3-2- دستگاه مایکروویو-کلونجر
3-4-1 مشخصات دستگاه مایکروویو
مایکروویو با مارک سامسونگ با شماره مدل ME3410w/ME3410 حجم اجاق: 2/1 فوت مکعب، کنترلها 10 سطح قدرت شامل یخزدایی، تایمر 99 دقیقه و 99 ثانیه، منبع قدرت 230V-50HZ، میزان قدرت مایکروویو: 1550 وات، قدرت خروجی: 1000 وات (IEC-705) جریان موتور: 2450 مگاهرتز، وزن: 5/15 کیلوگرم.
ابعاد خارجی: 523 (عرض) – 297 (ارتفاع) – 415 (عمق)
ابعاد اجاق: 368 (عرض) – 229 (ارتفاع) – 396 (عمق)
3-4-2- روش کار
در روش استخراج با مایکروویو، 50 گرم از گیاه مورد نظر در 300 میلیلیتر آبمقطر در دمای اتاق (25 درجه‌ سانتی‌گراد) به مدت 1 ساعت خیسانده شد، این مرحله برای ایجاد رطوبت اولیه در گیاه ضروری است، سپس آب اضافی تخلیه شد. مواد گیاهی مرطوب داخل فلاسک دستگاه کلونجر قرار گرفت. روش مایکروویو در توانهای مختلف (300، 500 و 700) وات در زمان 15 دقیقه در سه تکرار بهینه شد.
سپس اسانسگیری در بهترین توان در زمانهای مختلف (5، 10، 15، 20 و30) دقیقه انجام شد. اسانس پس از سرد شدن دستگاه در ظرف شیشه پنیسیلین توسط مقادیر بسیار کمی n- هگزان جمعآوری و توسط سولفاتسدیم بیآب، آبگیری شد و در دمای 4 درجه سانتیگراد، دور از نور تا زمان آنالیز نگهداری گردید. بازده اسانس با در نظر گرفتن درصد رطوبت محاسبه شد. تمام آزمایشات در سه تکرار انجام گردید.
اسانس گیاه مورد نظر پس از آمادهسازی، به دستگاه گازگروماتوگرافی متصل به طیف‌سنج جرمی (GC/MS) تزریق شد تا نوع ترکیبات آن مشخص شود.
3-5- شناسایی ترکیبات شیمیایی موجود در اسانس بومادران
با تبدیل اجزای سازنده یک نمونه به یونهای گازی سریعالحرکت و تفکیک آنها براساس نسبتهای جرم به بار، یک طیف جرمی بدست آمد. یک طیف‌سنججرمی قادر به فراهم آوردن اطلاعات کیفی و کمی در مورد ترکیب اتمی و مولکولی مواد معدنی و آلی است. شناسایی ترکیبات اسانس بومادران توسط دستگاه کروماتوگرافیگازی با طیفسنج جرمی، واقع در دانشکده بهداشت دامغان انجام گرفت. در این بخش، اسانس بومادران تهیه شده به دو روش کلونجر و مایکروویو به میزان 1 میکرولیتر به دستگاه کروماتوگرافی گازی متصل به طیفسنج جرمی، تزریق شد و با استفاده از زمان بازداری ترکیبات در طیف حاصل و شناسایی طیفها به کمک شاخص بازداری آنها و مقایسه آن با شاخص‌های موجود در کتب مرجع و با استفاده از طیفهای جرمی ترکیبات استاندارد و استفاده از اطلاعات موجود در کتابخانه کامپیوتری صورت گرفت. به این ترتیب ترکیبات شیمیایی موجود در هر نمونه اسانس، شناسایی شد و با رسم نمودارهای مربوط به مقادیر ترکیبات، براساس سطوح زیر پیک آنها، مقایسه انجام گرفت.

3-5-1- مشخصات کروماتوگرافی گازی با طیف سنججرمی56 (GC/ MS)
طیفنگارجرمی (MS) مورد استفاده با مارک Agilent Technologises مدل 7890A، با ستون BP-5 capillary به طول 30 متر، قطر 25/0 میلیمتر و ضخامت لایه 25/0 میکرومتر بود. ولتاژ یونیزاسیون 70 الکترونولت، روش یونیزاسیون EI و دمای منبع یونیزاسیون 220 درجه سانتیگراد بود. محدوده اسکن طیفها از 50 تا 550 نانومتر تنظیم شد. نرمافزار مورد استفاده Chemstation بود.

در هر کدام از آزمایشها، تیمارهای مورد بررسی در قالب طرح کاملا تصادفی با 3 تکرار آزمون شدند. پس از جمع‌آوری داده‌ها، تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از نرم‌افزار SAS انجام گرفت. مقایسه میانگین از طریق آزمون چند دامنه‌ای دانکن در سطح احتمال 5% تعیین شد. همچنین برای رسم نمودار از نرم‌افزار Excel استفاده شد.

نتایج
4-1- بررسی توانهای مختلف مایکروویو بر بازده اسانس دو گونه بومادران
تجزیه واریانس توانهای مختلف در بازده اسانس به روش مایکروویو نشان داد که بین توان‌های مختلف در هر دو گونه A. santolina و A. millefolium اختلاف معنیداری در سطح احتمال 1% وجود دارد (جدول 4- 1). مقایسه میانگین‌ها نشان داد که در گونه A. millefolium بین تیمارهای 500 و 700 وات اختلاف معنیداری وجود ندارد و هر دو در یک دسته گروه‌بندی (a) شدند، ولی در گونه A. santolina هر یک از توان‌ها در گروه جداگانه قرار گرفتند. همچنین نتایج مشخص نمود که با افزایش توان مایکروویو میزان بازده اسانس در هر دو گونه افزایش یافت و بطورکلی گونه A. santolina بازده اسانس بالاتری نسبت به گونه دیگر داشت (جدول 4- 2).

جدول 4-1- تجزیه واریانس توان‌های مختلف، زمان 15 دقیقه به روش مایکروویو در دو گونه بومادران سفید و زرد
منابع تغییرات
درجه آزادی
(df)
بازده اسانس
Achillea santolina
بازده اسانس
Achillea millefolium
تیمار
2
**12/0
**07/0
خطا
4
00003/0
0013/0
ضریب تغییرات (CV%)
___
95/0
9/8
** : معنیدار در سطح 1%

جدول4 -2- مقایسه میانگین روش‌های مختلف اسانس‌گیری و توان‌های مختلف در روش مایکروویو در دو گونه بومادران سفید وزرد
روش‌های مختلف اسانس‌گیری
تیمار
(توان‌ها‌ی متفاوت)
بازده اسانس
Achillea millefolium
بازده اسانس
Achillea santolina
روش ماکروویو
300 وات
b 23/0
c 41/0

500 وات
a 46/0
b 63/0

700 وات
a 53/0
a 82/0
روش کلونجر

25/0
32/0

همچنین نتایج حاصل از مقایسه میانگین بازده اسانس در روش‌های مختلف اسانس‌گیری نشان داد که بازده اسانس استخراج شده به روش مایکروویو بسیار بالاتر از روش کلونجر میباشد (جدول 4- 2). همانطور که مشاهده می‌ش
ود میزان بازده اسانس در روش کلونجر تقریبا با بازده حداقل توان به روش ماکروویو برابری دارد، که تاییدکننده افزایش بازده اسانس به روش مایکروویو در توان‌های بالاتر می‌باشد (نمودار4-1).

نمودار 4-1- مقایسه بازده اسانس دو گونه بومادران باتوانهای مختلف مایکروویو و زمان یکسان(15 دقیقه)

4-2- بررسی زمانهای مختلف مایکروویو بر بازده اسانس دو گونه بومادران
تجزیه واریانس در توان 700 وات به روش مایکروویو مشخص نمود که زمان‌های مختلف اسانس‌گیری اختلاف معنی‌داری در سطح احتمال 1% بر میزان بازده اسانس در هر دو گونه بومادران دارند (جدول 4- 3). مقایسه میانگین در دو گونه نشان داد که به ترتیب دو زمان 5 و 10 دقیقه و 20 و 30 دقیقه تفاوت معنی‌داری نداشته و در یک گروه‌بندی قرار دارند، ولی مابین این دو دسته زمان‌بندی اختلاف وجود دارد. این در حالی است که افزایش زمان تا 20 دقیقه بازده اسانس را در دو گونه افزایش داد، اما با افزایش زمان تا 30 دقیقه، اختلاف معنیداری مشاهده نشد. همچنین بطورکلی بازده اسانس در زمان‌های مختلف و توان 700 وات در گونه A. santolina بالاتر از گونه دیگر بود(نمودار 4-2) (جدول 4- 4).

جدول 4-3- تجزیه واریانس بازده اسانس در زمان‌های مختلف، توان 700 وات به روش مایکروویو در دو گونه بومادران سفید و زرد
منابع تغییرات
درجه آزادی
(df)
بازده اسانس
Achillea santolina
بازده اسانس
Achillea millefolium
تیمار
3
**65/0
**19/0
خطا
2
0006/0
0009/0
ضریب تغییرات (CV%)
___
3/3
6/6
** : معنیدار در سطح 1%

جدول 4-4- مقایسه میانگین بازده اسانس در زمان‌های مختلف، توان 700 وات به روش مایکروویو در دو گونه بومادران سفید و زرد
تیمار
(زمان‌ها‌ی متفاوت)
بازده اسانس
Achillea mellifolium
بازده اسانس
Achillea santolina
5 دقیقه
b 28/0
b 63/0
10 دقیقه
___
b 66/0
20 دقیقه
30 دقیقه
__
a 64/0
a 91/0
a88/0

نمودار 4-2- مقایسه بازده اسانس دو گونه بومادران بازمانهای مختلف در قدرت یکسان (700 وات)

4-3- بررسی ترکیبات شیمیایی شناسایی شده با دو روش کلونجر و مایکروویو در گونه Achillea santolina توسط دستگاه GC/MS
به منظور شناسایی ترکیبات شیمیایی اسانس حاصل از دو روش اسانس‌گیری کلونجر و ماکرووویو در دو گونه بومادران Achillea santolina و Achillea mellifolium از دستگاه کروماتوگرافی گازی متصل به طیف‌سنج جرمی استفاده شد. ترکیبات شیمیایی براساس زمان بازداری ترکیبات در طیف حاصل، شناسایی طیفها به کمک شاخص‌های موجود در کتب مرجع و همچنین طیفهای جرمی ترکیبات استاندارد و استفاده از اطلاعات موجود در کتابخانه کامپیوتری دستگاه مذکور شناسایی و مقایسه شدند. همانطور که در جدول 4- 5 و نمودار 4- 3 مشاهده می‌شود در گونه Achillea santolina نسبت مقدار ترکیبات اکسیژنداری مثل 1، 8- سینئول، کریسانتنون، کامفور، برونئول، آلفاترپینئول و هیدروکربنهای منوترپنی مثل پارازایلن، آلفاپینن، 1، 8 سینئول، پارامنتاتریئن، کریسانتنون، کامفور، برنئول، گاماترپینن، آلفاترپینئول در روش ماکروویو بالاتر از روش کلونجر بود. اما ترکیب جرماسرن دی در روش مایکروویو کاهش

پایان نامه ها و مقالات

منابع و ماخذ پایان نامه کروماتوگرافی، تقطیر، شیمیایی، اسانسها

ه به طور مثال شکوفه، جوانه، میوه، پوست، بذر، برگ، پوست و غیره استخراج میشوند. در اغلب گونههای تک محصولی روغن مورد نظر به یک اندام محدود است، ولی در بعضی حالات روغنها توسط اندامهای مختلف دیگر تولید میشوند. باید تفاوتی بین روغن گل‌های طبیعی که از طریق جداسازی با حلال بدست میآیند و اسانس قائل بود که از طریق تقطیر بدست میآید )فراهانی، 1389).
در روش‌های قدیمی مثل تقطیر با بخار یا آب با توجه به مدت زمان طولانی حرارت دادن برای رسیدن به دمای لازم جهت تبخیر ترکیبات فرار بسیاری از این ترکیبات از دست می‌روند، ترکیبات غیر اشباع و استری تجزیه و انرژی و زمان زیادی تلف خواهد شد (آبرومند و همکاران، 1389).
تقطیر به کمک مایکروویو یکی از تکنیک‌های جدید برای استخراج اسانس‌ها بدون استفاده از حلال‌ها می‌باشد (Asghari, et al., 2012). این روش ارزان، ساده و موثر بوده و افزایش بازده عصاره‌گیری و افزایش سرعت واکنش از مهم‌ترین محاسن آن به شمار می‌رود، به طوریکه در استخراج ساپونین‌ها از گیاه جین‌سینگ با استفاده از این روش نسبت به روش‌های کلاسیک بازده 30% و سرعت 3 برابر افزایش می‌یابد. در این روش دمای کمتری برای عصاره‌گیری لازم است در نتیجه به ترکیبات حساس به حرارت، کمتر آسیب می‌رسد. در مقایسه این روش با سایر روش‌های جدید عصاره‌گیری، این روش آسان‌تر و ارزان‌تر بوده، با هر نوع حلالی نیز قابل انجام می‌باشد (ذوالفقاری و یکدانه، 1389).

1-8- آماده‌سازی اندام‌های گیاهی برای تقطیر
اسانس در اندام‌های مختلف گیاهان (ریشه، ساقه، برگ‌ها، جوانهها، گل‌ها و میوهها) و در قسمت‌های مختلفی از آن اندام‌ها نظیر سلول‌های ترشحی، کیسهها، مجاری ترشحی و کرک‌ها وجود دارد. به منظور راحتی نفوذ آب تقطیری به داخل قسمت‌های یاد شده و تسریع خروج اسانس از آن قسمت‌ها، معمولا کار آمادهسازی برای تقطیر روی اندام‌های گیاه انجام میگیرد. اندازه قطعات اندام، اثر عمدهای در کمیت و کیفیت اسانس و هم در انتشار اسانس و سرعت عمل تقطیر دارد. به طوری که ساقهها و برگهای طویل مثل شوید و نعناع و گل‌های برخی از گیاهان نظیر اسطوخودوس و مریم‌گلی را باید قبل از استخراج اسانس با توجه به روش استخراج به قطعات کوچکتری تقسیم نمود تا کار تقطیر آنها نتیجه خوبی بدهد .(Balbaa et al., 1975)
از بدو استخراج محصول تا استخراج اسانس مدت کم و بیش زیادی به طول میانجامد. در این مدت میتوان اقدام به خشک کردن اندام‌ها و یا کاهش رطوبت آنها نمود. زیرا وجود رطوبت برای مدت طولانی در اندام‌های جمعآوری شده، نه تنها باعث رشد قارچ‌ها و سایر عوامل نامناسب میگردد، بلکه ممکن است اسانس آنها را بر اثر مجاورت با هوا اکسیده یا رزینی گرداند. از این رو، همواره پیشنهاد میگردد حتیالامکان بلافاصله پس از جمعآوری اندام‌های گیاهی، اقدام به استخراج اسانس از آنها گردد. در این صورت اسانس حاصل بیشتر و کیفیت آن نیز مطلوب‌تر خواهد بود .(Bernath et al., 2000)

1-9- تغییرات شیمیایی اسانسها در جریان تقطیر
در دمای 100 درجه سانتی‌گراد، یک‌سری واکنش‌های شیمیایی بین مواد و ترکیبات تشکیل‌دهنده اسانسها و آب صورت میپذیرد که از مهم‌ترین این واکنشها میتوان از هیدرولیز، اکسیداسیون، پلیمریزاسیون و…. نام برد. برخی از واکنش‌های مذکور مفیدند و باعث بهبود کیفیت کلی اسانس یا برخی مواد تشکیل‌دهنده آن میشوند (کاظمی، 1380). در بعضی از گیاهان، مواد شیمیایی اولیهای (مواد پیشساز) وجود دارد که تحت تأثیر برخی آنزیم‌ها یا تحت تأثیر حرارت تغییر شکل میدهند و به مواد مفیدی تبدیل میشوند. به عنوان مثال آزولن موجود در اسانس بابونه و بومادران از تغییر ماده شیمیایی اولیه پروکامازولن در دمای 100 درجه و در زمانی تقریبا طولانی بدست می‌آید. وجود آب در اسانسها نیز باعث بروز یک سلسله واکنش‌های شیمیایی دیگر میگردد و مقدار زیادی از استر موجود در اسانس‌ها را به الکل و اسید تبدیل میکند. به طور کلی، با انتخاب بهترین دما، مناسبترین فشار بخار و همچنین تعیین مناسبترین زمان برای تقطیر، میتوان اقدام به استخراج اسانسها با بهترین کمیت و کیفیت نمود (امیدبیگی، 1388؛ جمشیدی، 1383).

1-10- نگهداری اسانس
اسانس‌ها، در دمای بالاتر از 50 تا 60 درجه سانتیگراد و در مجاورت هوا و در معرض نور بسیار سریع اکسید و پلیمریزه شده و به رزین تبدیل میگردند و به همین دلیل به نام روغنهای فرار، روغن معطر، روغنهای استری و … نامیده میشوند. اسانسها به طور کلی بیرنگ هستند، به ویژه هنگامی که تازه تهیه شده باشند، ولی رنگ آنها در اثر مرور زمان به علت اکسیداسیون و رزینی شدن، تیره میگردد. بنابراین توصیه شده است که برای جلوگیری از این تغییرات، اسانسها باید در مکان خشک و خنک، ظرفهای سربسته، از جنس شیشه به رنگ دودی یا آلومینیومی نگهداری شوند. البته در صورتی که از شیشههای بیرنگ استفاده شود، حتما در جای تاریک و خنک نگهداری گردد. اسانسها در الکل محلول بوده و به میزان کمی در آب حل میشوند. ساختمان شیمیایی آنها مخلوطی از استرها، آلدئیدها، الکلها، استنها و ترپنها میباشند (جایمند و رضایی، 1385).
یون برخی فلزات بخصوص مس در درجه حرارت بالا حتی در مقادیر بسیار کم، به سرعت باعث تجزیه اسانس می‌شود. از آنجا که اسیدسیتریک مانعی برای انجام واکنش‌های خاص شیمیایی یون فلزات سنگین است، چنانچه از ظروف فلزی برای نگهداری اسانس استفاده شود، میتوان از مقادیر کمی اسیدسیتریک استفاده نمو
د. نگهداری اسانس‌ها در ظروف پلاستیکی، به هیچ عنوان مناسب نیست، زیرا برخی ترکیبات موجود در اسانس باعث تجزیه ظروف مذکور و در نتیجه فساد آنها میگردند (امیدبیگی، 1388).
1-11- انواع روشهای استخراج
الف) استخراج بدون حرارت6
با این روش میتوان عمل استخراج را بطور کامل انجام داد. برای انجام این روش از دستگاه پرکولاتور که اغلب بصورت استوانه‌ای یا قیفی ساخته شده، استفاده میگردد. انتهای این ظرف یک شیر مناسب تعبیه شده است که بوسیله آن میتوان به خوبی سرعت استخراجی تهیه شده را تنظیم نمود.
ب) استخراج با حرارت7
معمول‌ترین روش‌های استخراج عبارتند از:
1- استخراج الکلی بوسیله تخمیر8
2- استخراج بطور دائم9
در این روش مواد گیاهی پودر گردیده و در محفظههای استوانهای قرار میگیرد سپس حلال را به صورت جریانی از مواد گیاهی عبور داده و ترکیب‌های شیمیایی گیاه در حلال جذب میشود. ترکیب‌های شیمیایی استخراج شده از گیاه پس از جذب در حلال به محفظه دیگری جریان یافته میشود با شروع حرکت حلال، استخراج غلیظتر میشود. استخراج کامل با بهینهسازی مقدار حلال و شدت جریان آنها بستگی دارد مرحله استخراج در حداقل زمان، بدون خطر در درجه حرارت زیاد میباشد (امید بیگی، 1388).
3- استخراج بوسیله دی اکسید کربن10
دی اکسید کربن در حالت مایع قادر است اسانس را در خود حل کند و در حالت گازی آن را از خود جدا سازد و در دو فاز تشکیل دهد.
4- استخراج بوسیله ریزموج (مایکروویو)
ج) روش‌های تقطیر11
1- تقطیر با آب12
از این روش برای جداسازی مواد غیرمحلول در آب مانند اسانسها استفاده میشود، در این سیستم از بخارهای برآمده از اندام‌های گیاهی اسانس بدست میآید.

1- تقطیر با آب و بخار13
در این روش آب و اندامهای گیاهی در نزدیکی یکدیگر اما بصورت جدا از یکدیگر قرار میگیرند.
2- تقطیر با بخار14
در این روش اندام گیاه تحت تاثیر بخارآب با فشار کم قرار میگیرد و بخار پس از عبور از توده گیاه در قسمت دیگر جمعآوری میشود.
4- پرکولاسیون (تراوش)15
5- تقطیر جزء به جزء16
6- تقطیر مجدد17
ب) روش فشردن18
1- روش اسفنجی19
2- روش تیغزدن و سوراخکردن20
پ) روشهای استخراج با حلال21
1- استخراج فوقبحرانی22
سیالات فوق بحرانی برای استخراج ترکیبات مفید استفاده میشوند. فاز فوق بحرانی بوسیله دما و فشار فوق بحرانی تامین میگردد. در واقع فاز فوق بحرانی را میتوان بعنوان منطقهای بین فار گاز و مایع تعریف کرد. در این فاز قابلیت حلالیت سیال فوق بحرانی شبیه آب و یا مایعات و خصوصیات انتقال و جابجایی آن شبیه گازها میباشد. حلال‌هایی که در این روش استفاده میشوند، شامل آمونیوم، دی اکسید کربن، اتان، اتیلن، پروپان، بوتان و آب است که هر کدام در دما و فشار خاصی به مرحله فاز فوق بحرانی میرسند (جایمند و رضایی، 1385).
2- استخراج با سوکسله 23
در این روش ماده گیاهی را در محفظهای که اکثراً از جنس کاغذ تهیه میشود قرار داده و داخل دستگاه سوکسله وارد مینمایند. در این حال با تبخیر مرتب حلال از بالن تحتانی، بطور مداوم حلال خالص بر روی ماده گیاهی قرار گرفته و موجب خروج کامل مواد موثره از درون سلول‌های گیاهی میگردد. با این دستگاه فقط میتوان از حلال‌های خالص فرار و یا مخلوطی از حلال‌هایی که دارای نقطه جوش پایین هستند، استفاده نمود (جایمند و رضایی، 1385).

3- استخراج امواج مافوق صوت24
استفاده از امواج فراصوتی با فرکانسهایی در محدوده‌ای از 20 تا 2000 کیلوهرتز باعث افزایش نفوذ پذیری امواج در دیواره سلولی جهت استخراج ترکیب‌های شیمیایی در گیاه می‌شود. مواد خام دارویی پودر شده با حلال مناسب بوسیله امواج فراصوتی از گیاه استخراج میگردد. انرژی فراصوت بیش از 20000 کیلوهرتز بر روی ترکیب‌های فعال گیاهان دارویی از طریق تشکیل رادیکال‌های آزاد و در نتیجه در مولکول‌های مواد دارویی اثر منفی دارد (جایمند و رضایی، 1385).

1-12- تشخیص ترکیبات موجود در اسانس با استفاده از روشهای جداسازی
به طور کلی روشهای تجزیه شیمیایی در بهترین حالت، گزینشی هستند، متداول‌ترین روش جداسازی تجزیهای، کروماتوگرافی است که در تمام شاخههای علوم کاربردهایی دارد. کروماتوگرافی در برگیرنده گروهی از روشهای مهم و گوناگونی است که به دانشمندان اجازه میدهد تا اجزای یک مخلوط پیچیده را از یکدیگر جدا کرده و هویت آنها را مشخص کنند. یکی از روش‌های کروماتوگرافی، کروماتوگرافی گازی25 (GC) است. کروماتوگرافی گازی در سال 1952 به وسیله جیمز و مارتین برای جدا کردن مقادیر کم اسیدهای چرب به کار برده شد. در کروماتوگرافی گازی فاز متحرک یک گاز می‌باشد که معمولا گاز حامل26 نامیده می‌شود. فاز گازی یک فاز بی‌اثر (برای مثال هلیوم، نیتروژن، ارگون و دی اکسید کربن) است. فاز ساکن یک جسم جامد جاذب و یا لایه نازکی از یک مایع غیر فرار است که به دیواره داخلی ستون یا به صورت پوششی روی سطح گلولههای شیشهای یا فلزی قرار داده شده است. در صورتی که فاز ساکن جسم جامد جاذب باشد اصطلاحا کروماتوگرافی گازی گویند و اگر فاز ساکن مایع غیر فرار باشد آن را کروماتوگرافی گاز مایع گویند. اما هر دو به کروماتوگرافی گازی معروف هستند (آزاد و همکاران، 1374).
در کروماتوگرافی گازی، جداسازی اجزا یک مخلوط متناسب با میزان توزیع اجزا تشکیل‌دهنده مخلوط بین فاز متحرک گازی و فاز ساکن جامد یا مایع صورت میگیرد. در این روش گاز حامل مخلوط را درون ستون حرکت میدهد و بین دو فاز در حالت
تعادل (گاز- مایع) اجزا تشکیل‌دهنده مخلوط توزیع میشوند. بنابراین فاز متحرک اجزا تشکیل‌دهنده نمونه را به طرف بیرون ستون حرکت میدهد و هر مولکولی که با ارتباط سست‏تر جذب ستون شده است، زودتر و جزیی که قدرت جذب بیشتری با ستون دارد، دیرتر از ستون خارج میشوند. بنابراین، اجزا مخلوط از یکدیگر جدا می‌شوند. خصوصیات آشکارسازها در کروماتوگرافی گازی، حساسیت مناسب، پایداری خوب، نسبت حل‌شونده به سرعت عکس‌العمل نشان میدهند، زمان عکسالعمل کم، قابلیت اطمینان بالا و سهولت در استفاده، به همه حل‌شونده‌ها عکسالعمل مشابه نشان میدهند، نمونه را تخریب نمیکند (صمصام شریعت، 1368).
بهعلت پیچیدگی ترکیبات اسانس از نظر شیمیایی مناسبترین روش تجزیه آنها کروماتوگرافی گازی میباشد. در این روش نمونه تبخیر میشود و به سر ستون کروماتوگرافی (فاز ساکن) تزریق میگردد. شویش با جریانی از فاز متحرک گازی بیاثر انجام میشود. مرحله ساکن به صورت یک فیلم نازک روی یک جسم جامد بیاثر پخش شده و نمونه پس از انتشار بین دو مرحله، از مرحله مایع خارج میگردد. حلال برای اجسام مختلف جذب تفاوت داشته، بنابراین در گاز حامل ترکیبات به طور جداگانه از ستون خارج گردیده و پس از وارد شدن در دتکتور ثبت میشوند. تشخیص اجزاء بدست آمده از روی زمان بازداری27 (Rt) آنها صورت می‌گیرد، به این ترتیب هر جسمی شرایط Rt ثابتی دارد و با در دست داشتن استانداردهایی از اجزاء سازنده اسانسها عمل تشخیص صورت میگیرد. البته کروماتوگرافی اسانسها به طور معمول جدایی کامل تمام اجزای موجود را در یکبار ارائه نمیدهد و پیک اجزای هیدروکربنها اغلب با ترکیبات اکسیژندار روی هم میافتند و به طور معمول برای شناسایی و خالص کردن ترپنهای فرار موجود در فرآوردههای گیاهی از روشهای دیگر مانند کروماتوگرافی مایع- جامد28 و به ویژه کروماتوگرافی لایه نازک29 کمک گرفته میشود (امیدبیگی، 1388).
مونوترپنها را از بافتهای گیاهی بهوسیله حلالهایی مانند اتر نفت یا استون استخراج میکنند. روش کلاسیک جهت بدست آوردن اسانسها تقطیر مستقیم بافتهای تازه گیاه با بخار آب است. ولی باید توجه داشت که در اثر افزایش حرارت امکان تولید مواد تغییر یافته در اسانس حاصل وجود دارد. ترپنها ممکن است تحت واکنشهای تغییر وضعیت مولکولی مانند از دست دادن الکلهای نوع سوم یا پلیمریزاسیون قرار گیرند (قاسمی، 1389).
برای تعیین ساختمان ترپنهای جدا شده باید طیف مادونقرمز30 و همچنین طیفسنج جرمی31 آن موجود باشد و در اصل میتوان دو تکنیک کروماتوگرافی لایه نازک و کروماتوگرافی گازی را در تجزیه ترپنها مکمل یکدیگر دانست و حتی در مورد سزکوئیترپنها هم که کم فرار هستند، کروماتوگرافی لایه نازک، بهترین تکنیک میباشد. ماده جاذبی که در کروماتوگرافی لایه نازک، بکار میرود، اکثرا سیلیکاژل است و حلالهای بکار برده شده شامل بنزن و کلروفرم (1:1) و بنزن و اتیلاستات (19:1) میباشند. امروزه برای جداسازی و تشخیص اجزاء موجود در اسانس از ادغام دو دستگاه کروماتوگرافی گازی و طیفسنج جرمی استفاده میگردد. ولیکن در آزمایشگاهایی که امکانات رفاهی و دستگاهی پیشرفته وجود ندارد، هنوز همان روش کروماتوگرافی ستونی و تقطیر فراکسیونی و تهیه مشتقات آنها به عنوان روش‌های تحقیق جهت جداسازی و تشخیص مواد تشکیل‌دهنده اسانسها استفاده میشود (جایمند و رضایی، 1385).

1-13- ترکیبات شیمیایی اسانسها
1- ترکیبات الکلی که به صورت‌های زیر میباشند:
الف) الکل‌های غیرحلقوی مانند ترکیب

پایان نامه ها و مقالات

منابع و ماخذ پایان نامه اسانسها، ترکیبات، تقطیر، شیمیایی

یافته است. این روش بازده اسانسگیری را هم افزایش میدهد. کاهش میزان حلال مصرفی از محاسن دیگر این روش است و گاهی با استفاده از این روش میزان حلال مورد نیاز تا 20 برابر کاهش مییابد. سادگی و هزینه نسبتا پایین هم از دیگر محاسن این روش میباشد (Dabiri et al., 2005).
استخراج آرتمیزین از آرتمیزیا با استفاده از این روش نسبت به روش سوکسله نه تنها زمان اسانسگیری را از چند ساعت به 12 ثانیه کاهش داده است، بلکه بازده را از 60‌% به 1/92% افزایش داده است. به علاوه 4 تا 5 دقیقه اسانس‌گیری با روش مایکروویو بازده بالاتری را نسبت به 20 تا 24 ساعت اسانسگیری در دمای اتاق ایجاد میکند (Hau et al., 2002).

1-6-4- معایب روش اسانسگیری همراه با امواج مایکروویو
در این روش گرمای ایجاد شده میتواند به ترکیبات حساس به حرارت آسیب برساند. به علاوه این روش به هر حال برای استخراج ترکیبات با قطبیت پایین مناسب نیست و فیلتراسیون انتهایی مورد نیاز بعد از استفاده از این روش از دیگر معایب آن محسوب میشود (گلمکانی، 1386).
در سال‌های اخیر، استفاده از امواج الکترومغناطیس مایکروویو کاربرد زیادی در زمینههای مختلف از جمله آونهای خانگی، دستگاهی و کاربردهای زیست پزشکی را فراهم نموده است. واکنش‌های شیمیایی زیادی توسط حرارت با امواج مایکروویو مطالعه شده است و تقطیر به کمک مایکروویو نیز یکی از تکنیک‌های جدید برای استخراج اسانس‌ها بدون استفاده از حلال‌ها می‌باشد که روشی ارزان، ساده و موثر بوده و افزایش بازده عصاره‌گیری و افزایش سرعت واکنش از مهم‌ترین محاسن آن به شمار می‌رود. با توجه به کاربرد دمای کمتر برای عصاره‌گیری، به ترکیبات حساس به حرارت، کمتر آسیب می‌رسد. لذا کاربرد این روش می‌تواند جایگزین مناسبی برای روش‌های قبلی باشد. بنابراین هدف از این تحقیق با توجه به تنوع بالای گیاه بومادران در ایران و اهمیت دارویی آن، استخراج مواد موثره به روش ماکروویو به همراه مزایای کاربرد استخراج خواهد بود.

1-7- اسانسها و خواص فیزیکی آنها
اسانسها به طور کلی ترکیب‌های معطری هستند که در اندام‌های مختلف گیاهان یافت می‌شوند. اسانس‌ها مخلوطی از مواد مختلف با ترکیبات شیمیایی بسیار متفاوت از یکدیگر بوده که باعث بوی خوش یا مزه در گیاه میشوند. اسانسها در بسیاری از گیاهان وجود دارند که از مهم‌ترین تیرههای دارای اسانس میتوان به تیرههای نعنائیان، چتریان، کاج، برگبو و بعضی از گیاهان خانواده رزاسه و کاسنی … اشاره کرد. اسانسها در برخی بافتهای گیاهی مانند مرکز سلول یا در محل ذخیره اسانس زیر پوشش کرکی، غدههای کوچک یا در فضای میان سلولی جمع میشوند. به عنوان مثال در گیاهان خانوده نعنائیان اسانسها در تارهای ترشحکننده، در خانواده رزاسه به ویژه گلسرخ در گلبرگها، در تیره کاج در مجراهای لیزیژن و شیزوژن و در تیره فلفل در سلولهای پارانشیمی وجود دارند (امیدبیگی، 1388).
اسانسها در الکل محلول و به میزان کمی در آب حل میشوند، ساختمان شیمیایی آنها مخلوطی از استرها، آلدئیدها، الکلها، استنها و ترپنها میباشند. اسانس‌ها ممکن است مستقیما توسط پروتوپلاسم به وسیله تجزیه مواد رزینی غشاء سلول یا از هیدرولیز بعضی از گلیکوزیدها حاصل شوند. در گیاهان تیره کاج اسانس‌ها ممکن است در تمام سلول‌ها وجود داشته باشند. در گل سرخ اسانسها به مقدار قابل ملاحظهای در گلبرگ‌ها وجود دارند. اسانس‌ها ممکن است دارای خاصیت دورکنندگی حشرات باشند که بدین وسیله از خراب شدن گل‌ها و برگ‌ها جلوگیری میکنند و یا ممکن است که بعنوان جلبکننده حشرات برای عمل گردهافشانی باشند. اگرچه ترکیب شیمیایی اسانسها ممکن است متفاوت باشد، اما در بعضی خواص فیزیکی مشترک میباشند. اسانسها دارای بوی مشخص و ضریب شکست قوی بوده و اغلب بر روی نور پلاریزه موثر میباشند و براساس قدرتی که در چرخاندن نور پلاریزه دارند میتوان آنها را شناسایی کرد. قدرت چرخش اسانسها اغلب وسیله مناسبی جهت تشخیص آنها میباشد. به طور مثال در اسانس گونه نعناع ترکیب منتول طبیعی چپگرد است ولی نوع مصنوعی آن راستگرد است. وزن مخصوص اسانسها کمتر از آب است، ولی تعداد محدودی از اسانس‌های گیاهی وزن مخصوص بیشتر از آب دارند. به طور کلی اسانسها با آب غیرقابل اختلاط میباشند، ولی میتوانند بوی خود را به آب انتقال دهند و ایجاد آبهای مقطر معطر نمایند (بابایینیک و همکاران، 1391).

1-7-1- کاربرد اسانس
به صورت خوراکی اسانسها به عنوان دسته موادی که اثر تحریک‌کننده ملایمی روی مخاط دهان و جهاز هاضمه دارند مصرف میشوند. به طوری که موجب گرما و زیاد شدن بزاق دهان می‌شوند، دفع آنها از ریهها، پوست و کلیه می‌باشد، مصرف بعد از غذای آنها بعنوان ضدنفخ و برای برطرفکردن ناراحتی‌های معده و نفخ رودهای و همچنین برای جلوگیری از عوارضی که در اثر خوردن مسهل بوجود میآید مفید میباشد. همچنین بعنوان بخور برای ناراحتی‌های دستگاه تنفسی استفاده میشود. اسانسها در تماس با پوست ایجاد تحریک و قرمزی مینمایند. به طوری که ابتدا احساس اگزما و سوزش دست می‌دهد که با بی‌حسی خفیف موضعی همراه است. به این دلیل بعنوان محرک جلدی در التهابات مزمن و آرام کردن دردهای عصبی و روماتیسمی بکار برده میشود، البته باید دانست که ایجاد حساسیت وجود دارد. بنابراین برای جلوگیری از ایجاد تاول باید احتیاط کامل بعمل آید (امینی، 1370).
اسانسهای روغنی بعنوان طعمدهنده داروها و غذاها مورد استفاده قرار میگیرند
. بیشتر اسانسها به طور مستقیم به عنوان مواد اولیه در تولید ترکیبات طعمدار و خوشبوکنندهها استفاده میشوند (سفیدکن و همکاران، 1381).
در هر حال بعضی اسانسها تجزیه و یا توسط تقطیر کردن غلیظ میشوند و همچنین تفکیک یا جذب میگردند. به طور مثال ترکیباتی که از اهمیت خاصی برخوردارند و برای خوشبوکنندهها و یا طعمدهندهها مطلوب هستند تغلیظ میگردند، ولی ترکیباتی که بوی نامطبوع و یا ضعیفی دارند و ضروری نمیباشند، حذف میگردند. امکان جداسازی یک یا چند ترکیب خاص از اسانسها با روش تقطیر و یا کریستالیزاسیون وجود دارد. برای مثال جداسازی ترکیب اوژنول از اسانس میخک، منتول از اسانس نعناع، سیترونلول از اسانس اوکالیپتوس و سیترال از اسانس Litsea cubeba با روشهای خاص ممکن است (جایمند و رضایی، 1385؛ عصاره و همکاران، 1385؛ فتحی و همکاران، 1388؛ فدائی و همکاران، 1390).
اسانسها چون از نظر ساختمان به ترپنوئیدهای سیترال و سترونلول، ژرانیل استات و لینالل استات وابسته هستند، در بدن به سرعت جذب میشوند. استفاده از اسانسها توسط انسان در شرایط مختلف و تعیین میزان مجاز، باید توسط پزشک و متخصص تجویز گردد (کلاتهجاری، 1390).
کاربرد در داروسازی و پزشکی: اسانسها در فرآوردههای دارویی مختلف مانند شربت، کرم، پماد و لوسیون به کار میروند و یکی از اشکال مصرف عمده این مواد به صورت بخور می‌باشد.
کاربرد در صنعت: از اسانسها در صنایعی همچون تهیه حشرهکشها، تهیه آدامسهای معطر، در صنعت صابون‌سازی، تهیه خمیردندان و لوازم آرایشی و بهداشتی، عطرسازی، فرآوردههای خوراکی و بسیاری موارد دیگر استفاده میگردند. صنعت غذایی (شربت، آبلیمو، نوشابههای غیرالکلی و الکلی و شیرینیپزی) جهت مصارف فنی (حلالها، معرفهای کفکننده) صنایع مختلف (چرمسازی، لاستیک، خوشبوکنندههای صنعتی و لوازمالتحریر) عمده کاربرد اسانسها در علم آروماتراپی (عطر درمانی) میباشد. در ذیل کاربرد ترکیبات روغن‌های فرار را در درمان بیماری‌ها نشان میدهد (اصغری و مظاهریتهرانی، 1389؛ نیکخواه و همکاران، 1388؛ Bamoniri et al , 2009).
* هیدروکربنها: محرک، ضد تومور، ضد ویروس، ضد احتقان
* الکلها: ضد میکروبی، گندزدا، ضد اسپاسم
* الکلهای سزکوئیترپنی: ضد التهابی، ضد آلرژی
* فنلها: ضد میکروبی، محرک عدم حساسیت به بیماری
* آلدئیدها: ضد اسپاسم، ضد ویروس، آرامبخش
* آلدئیدهای حلقوی: ضد اسپاسم
* کتونها: بلغمی، بازسازی سلول
* استرها: ضد اسپاسم، آرامبخش، ضد قارچ
* اکسیدها: محرک، خلطآور
* کومارینها: ضد میکروبی
* سزکوئیترپنها: ضد التهابی، ضد ویروس
* فنیل پروپانها: بادشکن، داروی بیهوشی
* سزکوئیترپنهای لاکتونی: محرک عدم حساسیت به بیماری، بلغمی (عصاره و جایمند، 1384؛ قاسمی، 1389).

1-7-2- ترکیبات موجود در اسانسها
اسانسها که از قسمتهای مختلف یک گیاه بدست میآیند ممکن است از نظر خواص فیزیکی و شیمیایی و بو با هم اختلاف داشته باشند و یا به عبارتی ترکیبات عمده آنها متفاوت هستند. به عنوان مثال اسانسی که از پوست دارچین بدست میآید حاوی مقدار زیادی آلدئیدسینامیک میباشد، در صورتی که اگر این روغن را از برگهای آن بدست آوریم، ترکیب اصلی آن اوژنول بوده و نیز اگر این روغن را از ریشههای همین گیاه استخراج کنند، ترکیب اصلی آن کامفور میباشد. همچنین اسانس پوست درخت دارچین دارای ترکیب سینامالدئید است، در حالی که برگ همین درخت شامل ترکیب اوژنول است. وجود اکسیژن در ساختمان شیمیایی اسانس‌ها باعث بوجود آمدن مشتقات مختلفی از آنها میشود، یعنی برحسب اینکه اتم اکسیژن در کدام بخش از مولکول هر یک از مشتقات مذکور قرار گیرد، موادی چون الکل‌ها، استرها، آلدئیدها و کتون‌ها تشکیل می‌شود (عیوضی، 1390).
اسانسها شامل ترکیبات فرار و مواد چربیدوست هستند که از هیدروکربنها و یا ترکیبات تک وظیفهای از سوخت و ساز مونو‌ترپنها، سسکوئیترپنها، فنیلپروپانوئید، اسیدهای آمینه (ترکیبات چرب با جرم کم) و اسیدهای چرب (ترکیبات چرب با زنجیر بلند) مشتق میشوند. روغنهای تقطیرشده ممکن است برخی از ترکیبات خود را در طی فرآیند از دست بدهند، مانند اسانس رز که فنیل‌اتیل الکل خود را از دست میدهد. اسانسها ممکن است خاصیت دورکنندگی حشرات را داشته باشند و بدین وسیله از خراب شدن گلها و برگها جلوگیری نمایند و حتی ممکن است به علت جلب حشرات عمل لقاح را تسهیل نمایند. اسانسهای طبیعی شامل مخلوطی از یک، دو و یا چند ترکیب، از لحاظ مقدار و یا شدت عطر نسبت به ترکیبات دیگر فزونی گرفتهاند، از مونوترپنها تشکیل شده و به صورت هیدروکربنها، آلدئیدها، کتونها و استرهایی با زنجیره کوتاه از اسیدهای چرب میباشند. ولی فقط تعداد محدودی از این اسانسها از یک ترکیب شیمیایی ساخته شدهاند مثل روغن بادام تلخ که از بنزآلدئید ساخته شده و روغن سبز زمستانه، که از متیل‌سالیسیلات ساخته شده است. برخی از اسانسها از گلیکوزیدها مشتق شدهاند، مثل روغنخردل و روغن بادام تلخ. به طور معمول ساختمان شیمیایی اسانس از هیدروکربنها و ترکیبهای اکسیژنهای که از هیدروکربنها مشتق میباشند ساخته شدهاند. در بعضی روغنها مثل روغن تربانتین قسمت عمده ساختمان شیمیایی آن از هیدروکربن و مقدار کمی از ترکیبات اکسیژنه ساخته شده است. در روغنهای دیگر قسمت عمده آن از ترکیبات اکسیژنه تشکیل یافتهاند، مثل اسانس خردل که 93 درصد آن از آلیلایزوتیوسیانات و اسانس میخک که 85 درصد آن از مواد فنلیک مثل اوژنول تشکیل شده است. همچنی
ن در بعضی از آنها ترکیبات ایندولی و سولفید (در روغن خردل آلیل) موجود است. اسانسها در کل مخلوطی از 2500 نوع ترکیب هستند که تاکنون شناسایی شدهاند، که از 100 عدد آنها بیشتر استفاده میشود و به صورت متفاوت، از کل این ترکیبات در عطرسازی (40 درصد) استفاده میشود. بنابراین اسانسها با در نظر گرفتن ترکیبات بسیار متنوع آن کاربرد بسیار وسیعی در صنایع مختلف دارند که قابل بررسی و آزمایش میباشند (جایمند و رضایی، 1385).
ترکیب اصلی اسانسها یا ترکیبات معطر در گیاهان ترپنوئیدها یا ایزوپرنوئیدها هستند. ژرمن و اتووالاش برای نخستین بار، ترپنهای موجود در گیاهان را شناسایی و طبقه‌بندی کردند، آنها براساس مشاهدات خود، دریافتند که ترپنوئیدها از واحدهای کربنه یا C5 معروف به ایزوپرنها تشکیل شدهاند. برای نمونه از دیترپنهای بسیار ارزشمند در صنایع داروسازی میتوان به کافور، آرتمیزین و پاکلیتاکسل اشاره نمود (قاسمی، 1389).

1-7-3- تفاوت اسانسها با روغنهای معمولی
اسانسها از نظر بعضی از ویژگیهای شیمیایی و فیزیکی با روغنهای معمولی اختلاف دارند که مهم‌ترین آنها عبارتند از:
1. ساختمان شیمیایی اسانس‌ها برخلاف روغنهای معمولی از استرهای گلیسیرین و اسیدهای چرب ساخته نشده است.
2. اسانس‌ها برخلاف روغنهای معمولی قابل تقطیر میباشند و در مجاورت هوا اکسید میشوند.
3. اسانس‌ها برخلاف روغنهای معمولی با قلیاییها صابونی نخواهند شد.
4. اسانس‌ها برخلاف روغنهای معمولی فاسد و ترش نگشته، بلکه در مجاورت هوا و نور اکسیده و رزینی شکل خواهند شد.
5. اسانس‌ها برخلاف روغنهای معمولی لکههای دائمی روی کاغذ به جا نخواهند گذاشت (جایمند و رضایی، 1385).
ترکیبات معطر در سیتوپلاسم گیاهی شکل میگیرند، به ویژه در اندامهایی مانند بشره نازک، غده ترشحی و مجرای رزینی جمع میشوند. از آنجا که غلظتهای آنها در اندام گیاه بسیار کم است، بنابراین، استخراج بعضی از آنها از طریق مکانیکی (به طور مثال از پوست مرکبات) امکان‌پذیر است. بعضی از ترکیبات معطر با ارزش که در گلها بیشتر موجود میباشند، با غوطهور کردن در حلالها (هگزان و بنزول) استخراج میگردند. پس از تبخیر حلال، کانکریت آن باقی میماند که این روغن فقط مقدار کمی اسانس در بردارد و ترکیبات اصلی آنها چربی و مومها هستند (بصیری، 1390).

1-7-4- استخراج اسانس از گیاهان
تقطیر عبارت است از تبدیل بخارات آب به قطرات آب که این تغییر و تحول تحت تاثیر جریان هوای سرد صورت می‌پذیرد. تقطیر یکی از قدیمیترین روش تبدیل بخار به آب مایع است. بر پایه تقطیر با آب یا بخار سه سیستم طراحی شده که عبارتند از: سیستم تقطیر با آب، سیستم تقطیر با آب و بخار، سیستم تقطیر با بخار (امیدبیگی، 1388). در آزمایشگاههای مواد آلی و مخصوصا زمانی که با مواد حساس با گرما سر و کار داریم از تقطیر با بخار آب استفاده می‌گردد. از این روش برای جداسازی و خالصسازی مواد غیر قابل حل در آب یا موادی که به مقدار خیلی کم در آب حل میگردند استفاده می‌شود (نوری و همکاران، 1386).
از روش‌های معمول استخراج اسانسها تقطیر با بخار آب است، با استفاده از این روش به آسانی میتوان اسانسها را از گیاهان مورد نظر استخراج نمود. پس از اینکه اندام گیاهان مورد نظر تحت تأثیر فشارهای مناسبی از بخار آب قرار گرفت، اسانس جدا شده از پیکر گیاهان (از آنجا که در آب حل نمیشود) همراه آب بصورت دو فاز مختلف، یکی آب و دیگری اسانس، در میآیند. به طور معمول مواد خام از اندامهای مختلف گیا

پایان نامه ها و مقالات

منابع پایان نامه درباره چای، 9993/0، 9995/0، 9992/0

9989/0 21/8 000238/0 11 1
9992/0 55/4 000170/0 11 1
9998/0 30/1 000084/0 11 1
9991/0 70/3 000194/0 12 1
9995/0 09/3 000127/0 12 1
9991/0 21/3 000164/0 14 1
9990/0 75/2 000228/0 15 1
9995/0 60/1 000109/0 15 1
9992/0 57/9 000196/0 16 1
9994/0 60/2 000151/0 8-8 2
9994/0 60/2 000129/0 9-9 2
9995/0 38/3 000121/0 10-10 2
9991/0 97/3 000238/0 10-10 2
9993/0 65/2 000158/0 11-11 2
9988/0 34/3 000292/0 11-11 2
9993/0 92/4 000195/0 12-12 2
9993/0 97/2 000171/0 6-6-6 3
9993/0 64/2 000187/0 7-7-7 3
9992/0 69/2 000185/0 7-7-7 3
9994/0 10/2 000138/0 7-7-7 3
9995/0 06/2 000125/0 7-7-7 3
9993/0 91/2 000193/0 8-8-8 3
9993/0 61/2 000167/0 9-9-9 3
9997/0 05/2 000079/0 9-9-9 3
9995/0 40/2 000113/0 10-10-10 3
9996/0 78/2 000099/0 11-11-11 3

جدول 4-5:نتایج آنالیز شبکه پس انتشارپیشرو برای یک برگ چای باتعداد لایه های پنهان وتعدادنرون های متفاوت درهرلایه دردماهاوسرعت های متفاوت هوای خشک کردن

R^2 P% RMSE تعداد نرون ها تعداد لایه پنهان

9928/0 03/9 001800/0 1 1
9947/0 79/8 001300/0 3 1
9994/0 06/2 000194/0 3 1
9985/0 50/4 000429/0 4 1
9984/0 15/7 000383/0 5 1
9980/0 13/17 000402/0 5 1
9990/0 48/3 000235/0 5 1
9990/0 02/4 000231/0 5 1
9991/0 37/3 000227/0 5 1
9992/0 84/2 000218/0 6 1
9958/0 72/12 000864/0 6 1
9986/0 96/3 000310/0 6 1
9990/0 29/4 000239/0 7 1
9993/0 67/3 000201/0 7 1
9994/0 62/2 000162/0 8 1
9986/0 18/4 000386/0 8 1
9988/0 20/8 000295/0 9 1
9994/0 12/3 000121/0 10 1
9991/0 54/3 000216/0 11 1
9993/0 98/2 000186/0 11 1
9991/0 64/3 000222/0 11 1
9995/0 05/2 000152/0 11 1
9992/0 25/4 000170/0 12 1
9995/0 04/2 000141/0 12 1
9995/0 79/2 000118/0 13 1

ادامه جدول 4-5:نتایج آنالیزشبکه پس انتشارپیشرو برای یک برگ چای باتعدادلایه های پنهان وتعدادنرون های متفاوت درهرلایه دردماهاوسرعت های متفاوت هوای خشک کردن

R^2 P% RMSE تعداد نرون ها تعداد لایه پنهان

9993/0 81/3 000120/0 13 1
9994/0 71/2 000159/0 14
1
9995/0 97/2 000105/0 20 1
9965/0 8/21 001100/0 20 1
9964/0 67/7 000837/0 1-1 2
9990/0 30/3 000304/0 2-2 2
9987/0 06/3 000326/0 3-3 2
9995/0 86/1 000156/0 4-4 2
9989/0 82/2 000215/0 5-5 2
9993/0 85/2 000190/0 7-7 2
9984/0 05/4 000317/0 8-8 2
9989/0 50/4 000257/0 9-9 2
9993/0 52/2 000177/0 10-10 2
9991/0 64/6 000188/0 10-10 2
9988/0 61/3 000345/0 11-11 2
9992/0 48/2 000236/0 11-11 2
9990/0 80/2 000290/0 12-12 2
9989/0 94/2 000238/0 13-13 2
9992/0 14/3 000211/0 2-2-2 3
9988/0 36/3 000322/0 3-3-3 3
9992/0 26/3 000198/0 4-4-4 3
9992/0 29/3 000210/0 5-5-5 3
9991/0 57/2 000202/0 6-6-6 3
9995/0 96/1 000122/0 7-7-7 3
9993/0 37/2 000177/0 9-9-9 3
9993/0 90/4 000138/0 10-10-10 3

در نمودارهای 4-14 تا4-18به ترتیب نمودار رطوبت برحسب زمان ،نسبت رطوبت بر حسب زمان برای توده ای از چای با سرعت 7/0 متر بر ثانیه ونمودار رطوبت برحسب زمان ،نسبت رطوبت بر حسب زمان برای توده ای از چای با سرعت1متر بر ثانیه ونمودار نسبت رطوبت بر حسب زمان در دوسرعت 7/0 و1 متر بر ثانیه ودمای ثابت 55 درجه سیلسیوس برای توده ای از چای رسم شده است .

4-14تغییرات رطوبت (kg/kg) با زمان برای توده ای از چای در سرعت 7/0 متربرثانیه

4-15 تغییرات نسبت رطوبت (بی بعد) با زمان برای توده ای از چای در سرعت 0.7متربرثانیه

4-16 تغییرات رطوبت (kg/kg) با زمان برای توده ای از چای در سرعت 1متربرثانیه

4-17 تغییرات نسبت رطوبت (بی بعد) با زمان برای توده ای از چای در سرعت 1 متربرثانیه

4-18تغییرات نسبت رطوبت با زمان در دو سرعت متفاوت ودمای ثابت 55 درجه برای توده ای از چای

این نمودارها را می توان اینگونه تفسیر کرد که افزایش دما باعث کاهش رطوبت توده ی چای و نسبت رطوبت توده ی چای می شود .افزایش دما باعث تسریع روندخشک شدن توده ای از چای می شود.از نمودار 4-18 به وضوح می توان دید که افزایش سرعت تأثیرکمتری بر روند خشک شدن توده ی چای می گذارد .

جدول 4-6:نتایج آنالیز شبکه پس انتشارپیشخوربرای توده ای از چای باتعدادلایه های پنهان وتعدادنرون های متفاوت درهرلایه دردماهاوسرعت های متفاوت هوای خشک کردن
? R?^2 P%

پایان نامه ها و مقالات

منابع پایان نامه درباره چای، عصبی، دمای، سیلسیوس

انتشار خطا یا قانون دلتای تعمیم یافته آموزش داده می شود و هدف آن به حداقل رساندن کل مربعات خطای خروجی محاسبه شده توسط شبکه و رسیدن به تعادل بین قابلیت یادگیری و تعمیم است. منظور از قابلیت یادگیری،پاسخگویی به الگو های ورودی به کاررفته برای آموزش و منظور از تعمیم ، پاسخ دهی منطقی (خوب) به ورودی های شبیه اما نه دقیقاًیکسان با ورودی بکار رفته در آموزش است.
بررسی ها نشان می دهد که شبکه عصبی پس انتشار پیش خور با تابع آستانه TANSIGوالگوریتم LMباچهار نرون ورودی و یازده نرون در لایه ی پنهان و یک خروجی و ضریب تبیین 9998/0 برای خشک کردن یک برگ چای بهترین جواب را می دهد وهمین طور شبکه عصبی پس انتشار پیش خور با تابع آستانه TANSIGبا چهار نرون ورودی و بیست نرون در لایه ی پنهان و یک خروجی و ضریب تبیین 9996/0 برای خشک کردن تودهای از چای بهترین جواب را می دهدکه نشان دهنده ی دقت بالای شبکه عصبی است.با مقایسه نتایج به دست آمده از شبکه های عصبی پس انتشار پیش خور و شبکه پس انتشار پیشرو با داده های تجربی ،در یافتیم که شبکه پس ار پیش خور بهترین جواب را با بیش ترین دقت و کمترین درصد خطا ارائه می دهد .

فصل چهارم

محاسبات ویافته های تحقیق

4-1مقدمه
در این فصل، چگونگی بدست آوردن میزان رطوبت چای در زمان های مختلف و میزان نسبت رطوبت چای خشک شده وشیوه ی کار با شبکه ی عصبی را نشان می دهیم .چهار نمونه برای هر دمادر نظرگرفتیم و میزان کاهش وزن آن ها را با گذشت زمان در نمودارهایی رسم کردیم همانگونه که مشخص است با گذشت زمان میزان وزن نمونه های چای کاهش پیدا می کند تا زمانی که وزن آن ها به صفر نزدیک می شود و این بدان معنی است که ماده خشک شده است .
نمودارهای4-1،4-3و4-5 کاهش وزن نمونه ها را در سه دمای 35 ،45 و55 درجه سیلسیوس و سرعت 7/0 متر بر ثانیه برای یک برگ چای نشان میدهد.می توان این نمودار ها را اینگونه تفسیر نمودکه افزایش دما ،باعث کاهش وزن نمونه ها و افزایش نرخ خشک شدن می شود.به منظور کم شدن خطای آزمایش های میانگین رطوبت ونسبت رطوبت نمونه ها را محاسبه می کنیم و از آن برای بررسی تأثیر متغیرهایی مثل دما و سرعت استفاده می کنیم .نمودارهای 4-2،4-4و4-6 نمودار کاهش وزن میانگین نمونه ها بر حسب زمان خشک شدن است .
4-2تأثیر متغیرها بر خشک شدن
متغیرهایی مثل دما ،زمان وسرعت را بررسی می کنیم. همانگونه که از شکل های 4-1 تا 4-6 مشهوداست وزن نمونه ها به تدریج در طول زمان خشک شدن کاهش می یابد و این پدیده در نتیجه کاهش آب موجود در نمونه ها است. ازشکل4-7 (مقدار رطوبت مواد به زمان خشک شدن) منحنی خشک شدن و4-8نمودار MR برحسب زمان پیداست،X (رطوبت)با گذشت زمان کاهش می یابد وهر چه دما بیش تر باشد میزان این کاهش نیز بیش تر خواهدبود و با توجه به معادله ی نسبت رطوبت چون Xکاهش می یابد به تبع میزانMR(نسبت رطوبت ) نیزبا گذشت زمان کاهش می یابدچون با سپری شدن زمان ،مواد رطوبت بیش تری از دست می دهند و به سمت خشک شدن پیش می روند.
همانطور که از شکل 4-9 مشخص است منحنی های MRدر سرعت های 5/0 و 7/0 متر بر ثانیه بسیار به هم نزدیک اند و این می تواند اینگونه تفسیر شود که سرعت نسبت به دما تأثیر چندانی بر میزانMR ندارد.

4-1 تغییرات کاهش وزن چهارنمونه بازمان خشک شدن در دمای 35 درجه سیلسیوس و سرعت7/0
متربرثانیه برای یک برگ چای

4-2 تغییرات کاهش وزن میانگین نمونه هابازمان خشک شدن دردمای 35 درجه سیلسیوس وسرعت7/0 متربرثانیه برای یک برگ چای

4-3 تغییرات کاهش وزن چهارنمونه بازمان خشک شدن در دمای 45 درجه سیلسیوس وسرعت7/0
متر برثانیه برای یک برگ چای

4-4 تغییرات کاهش وزن میانگین نمونه ها بازمان خشک شدن در دمای 45 درجه سیلسیوس و سرعت 7/0متر برثانیه برای یک برگ چای

4-5 تغییرات کاهش وزن چهارنمونه بازمان خشک شدن در دمای 55 درجه سیلسیوس و سرعت7/0متر برثانیه برای یک برگ چای

4-6 تغییرات کاهش وزن میانگین نمونه ها بازمان خشک شدن در دمای 55 درجه سیلسیوس و سرعت7/0متر برثانیه برای یک برگ چای

4-7 تغییرات رطوبت (kg/kg) با زمان در سرعت 7/0 متر بر ثانیه برای یک برگ چای

4-8 تغییراتMR)) (بی بعد)بازمان در سرعت 7/0متربرثانیه برای یک برگ چای

4-9 تغییرات نسبت رطوبت با زمان در سرعت های متفاوت دردمای ثابت 35 درجه
سیلسیوس برای یک برگ چای

با استفاده ازمعادله ی هندرسون و پیبیس]22[ وقراردادن زمان وMR به دست آمده ازدادههای تجربی در معادله(4-1) ،می توان میزان ضریب نفوذ را محاسبه نمود.باتوجه به جدول (4-2)میزان ضریب نفوذ با افزایش دما افزایش می یابد.

(4-1) MR = a exp (-k t)

(4-2)]25 [( 8/?^2 exp ( -?^2/4 D_e/s^2 t = MR = X/X_o

(4-3) K = ( -?^2/4 D_e/s^2 t)

(4-4) 8/?^2 exp ( -?^2/4 D_e/s^2 t) = ln ln ( MR ) =ln X/X_o

جدول 4-1 برخی از معادلات ریاضی[22]

نام معادله مدل معادله منابع

MR=exp(-kt) Newton Mujumdar [44]

MR=exp(-kt^n) Page Diamante and Munro[
45]

MR= a exp(-kt) Henderson and Pabis Zhang andLitchfield[46]

MR= a exp(-kt) + c Logarithmic Yagcioglu et al[47]

MR= a exp(-k_ot) + b exp(k_1t) Two-term Henderson[48]

MR=1+at + bt^2 Wang and Singh Wang and Singh [49]

MR= a exp(-kt) + b exp(-gt) + c exp(-ht)
ModifiedHendersonandPabis Karathanos[50]

بارسم نمودارln(MR)برحسب زمان،خطی بدست می آید که شیب آن(ضریب (t برابرخواهد بود با:.

(4-5) Slop=-?^2/4 D_e/s^2

با قرار دادن مقادیرs,?در معادله ی بالا ،ضریب نفوذ Dبه دست می آید .

4-10تغییرات ln(MR)بازمان در سرعت7/ 0متر بر ثانیه و در سه دمای متفاوت برای یک برگ چای

جدول 4-2:میزان تغییرضریب نفوذبا افزایش دما

ضریب نفوذ ((m/s
دما c°
? e?^(-7)964737999/4
35
? e?^(-7)688291498/8
45
e^(-6)234132099/2
55

همانطور که از نمودار 4-8 مشهود است اگرMR را بر حسب زمان رسم کنیم نموداری غیر خطی خواهد داداز آنجایی که برای بدست آوردن ضریب نفوذ باید معادله خط را داشته باشیم بنابراین اگر بخواهیم یک رابطه بین MR و زمان بدست آوریم باید Ln(MR)را بر حسب زمان رسم کنیم. ازآنجایی که این داده ها با وجود محاسبه لگاریتم بازهم در یک راستا نیستند از فیت کردن خطی ساده استفاده می کنیم ، یعنی رسم خط راستی که از بیشتر داده ها می گذرد .سپس معادله مربوط به آن را بدست آورده که شیب آن همان ضریبی ازD( ضریب نفوذ)است.خطاهای بدست آمده هم بین داده های خط با داده هایی است که ما وارد کردیم .ln(MR)درسه شکل زیر به طور جداگانه در سه دمای 35 و 45 و55 درجه سیلسیوس برحسب زمان نشان داده شده است .

4-11نمودارln(MR)برحسب زمان در دمای 35 درجه و سرعت 0.7متر بر ثانیه برای یک
برگ چای

4-12نمودارln(MR)برحسب زمان در دمای 45 درجه و سرعت 0.7متر بر ثانیه برای یک
برگ چای

4-13نمودارln(MR)برحسب زمان در دمای 55 درجه و سرعت 0.7متر بر ثانیه برای یک
برگ چای

4-3 نتایج حاصل از مدلسازی توسط شبکه عصبی پیشخور و پیشرو
اولین گام در آموزش یک شبکه عصبی ،ارائه ی الگوهایی است که شبکه بتواند با استفاده از آنها آموزش داده شود.
نتایج به دست آمده در جداول 4-4تا4-7هم برای یک برگ چای وهم برای توده ای از چای آورده شده اند.مشخصات شبکه ی عصبی استفاده شده در این تحقیق درجدول 4-3آورده شده است.

4-3: معماری شبکه های عصبی مدل سازی شده برای یک برگ چای و توده ای از چای[20]

مشخصات
پیکربندی شبکه عصبی برای یک برگ چای

پیکربندی شبکه عصبی برای توده ای از چای

نوع شبکه
FFBP
CFBP
FFBP
CFBP
تعداد لایه های پنهان
1،2،3
1،2،3
1،2،3
1،2،3
تعداد نرون
1،16
1،25
1،20
1،25
تابع فعال سازی لایه میانی
Tansig
Tansig
Tansig
Tansig
الگوریتم آموزش
LM
LM
LM
LM
الگوریتم خطایابی
BP
BP
BP
BP
تابع عملکرد خطا
MSE
MSE
MSE
MSE
حداکثر تعداد Epoch
1000
1000

1000

1000

حداکثرمراحل اعمال داده ها
135
75
85
110
تعداد داده های آموزش داده شده
244
244
200
200
تعداد داده های تست شبکه
20
20
40
40

جدول 4-4:نتایج آنالیز شبکه پس انتشار پیشخور برای یک برگ چای با تعدادلایه های پنهان وتعدادنرون های متفاوت درهرلایه دردماهاوسرعت های متفاوت هوای خشک کردن
R^2 P% RMSE تعداد نرون ها تعداد لایه پنهان

9899/0 56/8 002300/0 1 1
9980/0 98/3 000510/0 3 1
9983/0 64/6 000464/0 5 1
9988/0 36/4 000301/0 6 1
9988/0 72/3 000290/0 6 1
9985/0 89/7 000346/0 7 1
9991/0 90/3 000266/0 7 1
9994/0 28/2 000182/0 7 1
9992/0 74/2 000157/0 8 1
9990/0 83/3 000276/0 8 1
9990/0 07/4 000227/0 9 1
9993/0 51/2 000185/0 10 1
9985/0 16/5 000297/0 10 1
9992/0 72/2 000170/0 10 1
9991/0 40/3 000235/0 10 1
9993/0 51/2 000177/0 10 1
9993/0 20/2 000149/0 10 1
9992/0 73/2 000226/0 10 1
9990/0 58/7 000264/0 11 1
9996/0 84/1 000131/0 11 1
9994/0 36/2 0
00158/0 11 1
9993/0 63/2 000187/0 11 1
9991/0 29/3 000256/0 11 1
9995/0 13/2 000118/0 11 1
9993/0 89/2 000163/0 11 1
9991/0 37/5 000183/0 11 1

ادامه جدول 4-4 : نتایج آنالیز شبکه پس انتشار پیشخور برای یک برگ چای با تعدادلایه های پنهان وتعدادنرون های متفاوت درهرلایه دردماهاوسرعت های متفاوت هوای خشک کردن
R^2 P% RMSE تعداد نرون ها تعداد لایه پنهان

پایان نامه ها و مقالات

منابع پایان نامه درباره پردازش اطلاعات، توسعه مدل

شد]33[
موقرنژاد ونیکزاد (2007) فرآیند خشک کردن گوجه فرنگی در یک خشک کن سینی دار را توسط شبکه های عصبی مصنوعی با سه ورودی توان گرم کننده ،سرعت جریان هوا وزمان خشک کردن و یک خروجی (نسبت رطوبت گوجه فرنگی خشک شده )مدل سازی نمودند.
نتایج نشان داد که کمترین خطا با در نظر گرفتن یک لایه پنهان و چهار نرون حاصل میشود. مقایسه مدل شبکه های عصبی مصنوعی با مدل های تجربی نشان داد که شبکه های عصبی مصنوعی نسبت به مدل های تجربی ،رفتار خشک شدن گوجه فرنگی رابا دقت بالاتری پیش بینی می کند . هم چنین این محققین بیان نمودند که شبکه های عصبی مصنوعی قادر به توصیف ویژگی های خشک کردن در دامنه ی گسترده ای از شرایط مختلف آزمایش می باشد ،در صورتی که مدل های تجربی فقط قادر به توصیف این ویژگی ها در شرایط آزمایشی محدود هستند .]22[
محمد شریفی و همکاران سینتیک خشک شدن بستر نازک پرتغال رقم تامسون را با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی شبیه سازی کردند .برای این منظور از خشک کن آزمایشگاهی استفاده گردید.توده بستر نازک ورقهای پرتغال با پنج دمای 40،50،60،70و80درجه سانتیگراد وسه سرعت هوای 5/0، 1و2 متر بر ثانیه خشک شد.رطوبت اولیه پرتغال در طی آزمایش 4/5تا 7/5 (gr/gr)بر پایه خشک بود .جرم توده بستر نازک در طی خشک کردن هر پنج ثانیه یکبار توسط ترازوی دیجیتال متصل به رایانه اندازه گیری وثبت گردید .از شبکه پس انتشار پیشخوربا الگوریتم های یادگیری مومنتوم ولونبرگ- مارکوات برای آموزش الگوهای موجود استفاده شد .برای توسعه مدل های شبکه عصبی مصنوعی بردار ورودی شامل دما،سرعت هوا وزمان خشک شدن وبردار خروجی محتوای رطوبتی پرتغال درنظر گرفته شد.نتایج نشان دادکه شبکه پس انتشار پیشخور با توپولوژی 1-6-2برای ضخامت 2میلیمتری ورقه پرتغال ،1-7-2برای ضخامت 4 میلیمتری ورقه پرتغال 1-5-2 برای ضخامت 6 میلی متری ورقه پرتغال والگوریتم آموزش لونبرگ-مارکوات وراهبرد توابع یکسان برای تمام لایه ها (تانژانت سیگموئید) قادر است نسبت رطوبت را با ضرایب تبیین99906/0،99919/0و99930/0وخطای متوسط مطلق 000013/0،000012/0،/000009/0به ترتیب برای سه ضخامت 2،4و6میلی متری ورقه های پرتغال در شرایط مختلف خشک کردن پیش بینی کند .]7[
محسن مختاریان وفاطمه کوشکی پارامترهای خشک کردن گوجه فرنگی را با کمک شبکه های عصبی مصنوعی تخمین زدند.در این پژوهش ،خشک کردن لایه ی نازک گوجه فرنگی به روش جابجایی هوای داغ شبیه سازی گردید.اسلایس های گوجه فرنگی در دو دمای (60و70درجه سانتیگراد) خشک شدند . شبکه عصبی پرسپترون برای پیش بینی نسبت رطوبت و سرعت خشک کردن نمونه ها در طی خشک کردن بکار گرفته شد.بهترین چیدمان شبکه عصبی برای شبکه اول براساس یک لایه پنهان،2و8نرون در لایه پنهان به ترتیب برای نسبت رطوبت و آهنگ خشک کردن بود.همچنین بهترین چیرمان شبکه عصبی دوم بر اساس یک لایه پنهان ،11نرون برای نسبت رطوبت و آهنگ خشک کردن بود.به طور کلی نتایج نشان داد که شبکه عصبی با آرایش دوم نتایج بهتری رادرپیش بینی پارامترهای خشک کردن گوجه فرنگی ارائه نمود ]8[
امیر یوسفی ومحبی انتقال جرم طی فرآیند خشک کردن اسمزی سیب زمینی با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی را مدل سازی کردند .خشک کردن اسمزی به عنوان یک روش فرآوری کمینه طی دهه های گذشته اهمیت بسیاری یافته است .این فرآیند مستلزم انتقال جرم می باشد که با روشهای مختلف عمدتاً مبتنی بر قانون Fickمدل سازی می شود .در این پژوهش ،فرآیند مدل سازی با به دست آوردن داده های تجربی درصد جذب مواد، میزان از دست دادن رطوبت و درصدرطوبت در محصول در غلظت های مختلف محلول اسمزی (5،10و15%)،دمای غوطه وری (30،40و60درجه سانتیگراد )،نسبت سیب زمینی به محلول اسمزی(1:6،1:8و1:10)ومدت رمان غوطه وری (1، 2، 3 و 4ساعت)انجام شد.جهت مدل سازی از شبکه عصبی مصنوعی ((ANNاستفاده شد و نتایج حاکی از قدرت بالای مدل در پیش بینی خروجی های سیستم بود که می تواند برای بهینه سازی شرایط خشک کردن اسمزی مورداستفاده قرارگیرد]9[
ککمک و یلدیز (2011)23پیش بینی سرعت خشک کردن انگور دانه دار با استفاده از روش شبکه عصبی.این مقاله که یک برنامه کاربردی را ارائه می دهد با استفاده ازشبکه های عصبی پیشخور ،رفتار غیرخطی خشک شدن انگور دانه دار را مدلسازی می کند .نخست نوع جدیدی از خشک کن برای ارزیابی تجربی وسینتیک خشک کردن لایه ی نازک انگور دانه دار توسعه یافته است .در مرحله بعد،نرخ خشک شدن به صورت یک معادله ی نمایی با استفاده از تجزیه و تحلیل رگرسیون غیرخطی تخمین زده شد./در مرحله سوم ،نرخ خشک شدن انگور دانه دار با استفاده از یک شبکه عصبی مصنوعی تخمین زده می شود .در پایان ،عملکرد مدل FNN با نتایج به دست آمده از مدل رگرسیون خطی وغیرخطی بااستفاده ازمجذورخطای مربعات میانگین،خطای مطلق میانگین و ضریب هم بستگی مقایسه شد .نتایج نشان می دهند که مدلFNN دقیق تر است و از روش بکار گرفته شده در برآورد نرخ خشک کردن انگورمؤثرتر است . [21]
فارکاس و همکاران (2000)برای پیش بینی توزیع رطوبت گندم در یک خشک کن ویافتن بهترین شبکه ی عصبی مصنوعی برای پیش بینی آن]34[،اسلام وهمکاران (2003)برای پیش بینی نرخ خشک کردن قطعات سیب زمینی ]30[،کوبیلوس و ریز (2003)برای پیش بینی میزان رطوبت خروجی در فرآیند خشک کردن هویچ]35[، زی و زیونگ (1999)برای پیش بینی خواص مکانیکی نخود پس از پختن آن ]36[.ارنترک (2007)بررسی آزمایشگاهی سینتیک خشک کردن لایه نازک هویچ و مطالعه تطبیقی بین تجزیه و تحلیل رگرسیون و الگوریتم ژنتیک بر اساس
بهینه سازی انجام دادند وFNN برای تخمین زدن رفتار دینامیکی خشک شدن هویچ در نظر گرفته شد .]37 [،مارتینگو ویانگ (2006)برای تعیین آهنگ خشک کردن ریشه ی درخت جنسه]38[، پونوی و همکاران (2006و2007)برای پیش بینی نسبت رطوبت قارچ و پیش بینی دما و رطوبت ورقه های نازک گوجه فرنگی در یک خشک کن میکروویوخلائی]39،40[.زیبینسکی و همکاران برای مدل سازی فرآیند تبخیر رطوبت در یک خشک کن بستر سیال از شبکه های عصبی مصنوعی استفاده کردند.]41[
کومار و همکاران24(2009)پیش بینی دمایتکه های استوانه ای سیب زمینی در طی فرآیند خشک کردن خورشیدی با آزمایش کردن ساختارهای مختلف مدل FNNتعیین کردند.]42[
لیو وهمکاران 25میزان رطوبت را در فرآیند خشک کردن گندم با درنظر گرفتن دمای هوا ورودی،دمای گندم و میزان رطوبت اولیه به وسیله یک شبکه عصبی پیش بینی کردند.ساختار بهینه شبکه به وسیله الگوریتم ژنتیک تعیین شده بود.]43[

فصل سوم

مدلسازی باشبکه های
عصبی مصنوعی

3-1مقدمه
در این فصل روشی را که با آن مدلسازی انجام دادیم شرح می دهیم . یکی از مهم ترین ویژگیهای شبکه ی عصبی مصنوعی که عملکرد آن را به انسان نزدیک تر می کند قدرت یادگیری است . شبکه های عصبی برای یادگیری به جای دنبال کردن مجموعه هایی ازقواعد تعریف شده توسط انسان متخصص،از قواعد مبنایی(مانند روابط ورودی،خروجی)استفاده می کنند که این یکی از مهم ترین مزایای شبکه ی عصبی نسبت به سیستم های سنتی است . ]10[مدلسازی بااستفاده ازشبکه عصبی سریعترازمدلسازی ریاضی (با استفاده از معادلات گوناگون)است. برای شروع کاربا شبکه عصبی باید داده ها رابه دو دسته تقسیم کنیم ،دسته ای رابرای آموزش به شبکه ودسته دیگر برای تست انتخاب می شوند .
با استفاده از ابزارهای نرم افزار MATLAB به نام Neural Network Toolboxداده های ورودی وخروجی را وارد می کنیم و از دو نوع شبکه ی عصبی مصنوعی پیش خور و پیشرواستفاده کردیم.هدف ما نشان دادن توانایی مدل هایANN در توصیف رفتار خشک شدن چای درشرایط عملیاتی متفاوت است .
3-2تاریخچه پیدایش شبکه های عصبی مصنوعی
از قرن نوزدهم به طور همزمان اما جداگانه از سویی نروفیزیولوژیست‌ها سعی کردند سامانه یادگیری وتجزیه و تحلیل مغزرا کشف کنند وازسوی دیگرریاضیدانان تلاش کردند تا مدلی ریاضی بسازند که قابلیت فراگیری و تجزیه و تحلیل عمومی مسائل را دارا باشد.
وارن مک کلاچ و والتر پیتز26(1943) در اوایل دهه 40 شبکه هایی را طراحی کردند که به طور کلی به عنوان اولین شبکه های عصبی شناخته می شوند.این محققان دریافتند که ترکیب تعداد زیادی نرون ساده درسیستم های عصبی ، منبع افزایش قدرت محاسباتی است.درچنین شبکه هایی وزنهای نرونهاطوری تنظیم می شوند که هرنرون نقش یک واحد منطقی ساده رااجرا نمایدونرون های مختلف نقش های مختلف اجرا کنند .چنین نرون هایی را می توان در یک شبکه قرارداد تابتواند هرخروجی راکه نشانگرترکیبی ازتوابع منطقی باشد ،تولید کند.جریان اطلاعات دردرون شبکه برای انتقال از نرونی به نرون بعدی ،یک مرحله زمانی برای سیگنال انتقالی ایجادمی کندکه این تأخیر زمانی به شبکه اجازه می دهد برخی از فرآیندهای فیزیولوژیکی مانند احساس گرما، سرما رامدل سازی کند .این مجموعه قادر است بدون هیچ دانش قبلی ،ارتباط ذاتی موجود میان داده های مسأله را کشف و در خود حفظ کند .
این مدل، فرضیه‌هایی در مورد عملکرد نرون‌ها ارائه می‌کند. عملکرد این مدل مبتنی بر جمع ورودی‌ها وایجاد خروجی است.چنانچه حاصل جمع ورودی‌هااز مقدارآستانه بیشتر باشداصطلاحاًنرون برانگیخته می‌شود. نتیجه این مدل اجرای توابع ساده بود.
نه تنها نروفیزیولوژیست‌ها بلکه روان شناسان و مهندسان نیز در پیشرفت شبیه سازی شبکه‌ عصبی تأثیر داشتند.در سال ???? فرانک روزنبلات27 وچندمحقق دیگر،گروه بزرگی ازشبکه های عصبی رابانام شبکه های پرسپترون ارائه و گسترش دادند . متداول ترین شبکه پرسپترون،متشکل از یک لایه ورودی (معادل شبکیه چشم )بود که بامسیرهایی باوزن هایی به نرون های پیونددهنده متصل می شدووزنهای مسیرهای اتصال قابل تنظیم بودند.قانون یادگیری پرسپترون از روشی تکرار شونده برای تنظیم وزن استفاده می کند.اگر وزن هایی برای جواب مسئله مورد نظر وجود داشته باشد ،آنگاه می توان ثابت کرد که یادگیری پرسپترون به وزن های صحیح همگرا می شود ،یعنی این قانون یادگیری ،این امکان را به شبکه می دهد که تمام جفت های ورودی آموزش و خروجی هدف را دوباره به طور صحیح تولید کند .
در سال ???? میسکی و پاپرت28 کتابی نوشتند که محدودیت‌های سامانه‌های تک لایه و چند لایه پرسپترون را تشریح کردند. نتیجه این کتاب پیش داوری و قطع سرمایه گذاری برای تحقیقات درزمینه شبیه سازی شبکه‌های عصبی بود .آنها با طرح اینکه طرح پرسپترون قادر به حل هیچ مسأله جالبی نمی‌باشد، تحقیقات در این زمینه را برای مدت چندین سال متوقف کردند.
با وجود اینکه اشتیاق عمومی وسرمایه گذاری‌های موجود به حداقل خود رسیده بود،برخی محققان تحقیقات خود را برای ساخت ماشین‌هایی که توانایی حل مسائلی از قبیل تشخیص الگو را داشته باشند، ادامه دادند . ورباس29 در سال ???? شیوه آموزش پس انتشارخطا30را ایجاد کرد که یک شبکه پرسپترون چندلایه البته با قوانین نیرومندتر آموزشی بود.]2[
شبکه ی عصبی مصنوعی یک سیستم پردازش اطلاعات است که دارای ویژگی های مشترکی با شبکه ه
ای عصبی طبیعی است.روشی برای تعیین وزن های روی پیوندهای شبکه وجود دارد که آن را الگوریتم آموزش یا یادگیری می نامند .
الگوریتم بکاررفته برای بهنگام سازی وزن های شبکه ،الگوریتم لونبرگ -مارکوارت است که پرکاربردترین الگوریتم آموزش است .این الگوریتم به شبکه اجازه می دهدتا با دقت بیش تری آموزش ببیند.ازآنجا که برای آموزش شبکه عصبی باالگوریتم لونبرگ – مارکوارت ،محاسبات به طور موازی انجام می شود این الگوریتم جزءسریعترین روشها برای آموزش شبکه عصبی محسوب میشود.
درتعیین تعدادلایه ها ،واحدهای ورودی به عنوان یک لایه شمرده نمی شوند ،زیرا هیچ محاسبه ای را انجام نمی دهند ، زیراگره های آن وزن ورودی ندارد .به واحدهای میانی بین لایه ی ورودی وخروجی اصطلاحاً، واحدهای مخفی (پنهان) گفته می شود معمولاً در بین هر دو سطح همجوار متشکل از واحدها (ورودی ،مخفی و خروجی )یک لایه از وزن ها قرار دارد.
(یک دور)31معادل یک بار ارائه کل بردارهای آموزش است . برای آموزش شبکه ی عصبی پس انتشار معمولاً دورهای زیادی لازم است .[2]
تعداد دورهای یادگیری 1000 دورقرارداده شده است.تعدادچرخه آموزش ،تعدادنرون ها و تعدادلایه های پنهان درطی فرآیند آموزش شبکه عصبی ازطریق روش آزمون وخطا تعیین می شود .

3-3مزایای استفاده از شبکه های عصبی
شبکه‌های عصبی با توانایی قابل توجه خود در استنتاج نتایج از داده‌های پیچیده می‌توانند در استخراج الگوها و شناسایی گرایش‌های مختلفی که برای انسان‌ها و کامپیوتر شناسایی آنها بسیار دشوار است استفاده شوند. از مزایای شبکه‌های عصبی می‌توان موارد زیر را نام برد:
یادگیری تطبیقی: توانایی یادگیری، اینکه چگونه وظایف خود را بر اساس اطلاعات داده شده به آن و یا تجارب اولیه انجام دهد ،در واقع اصلاح شبکه را گویند.

خود سازماندهی: یک شبکه عصبی مصنوعی به صورت خودکار سازماندهی می شود و داده‌هایی که در طول آموزش دریافت کرده را ارائه میدهد.نرون‌ها با قاعدهء یادگیری سازگار شده و پاسخ به ورودی تغییر می‌یابد.

عملگرهای بی‌درنگ: محاسبات در شبکه عصبی مصنوعی می‌تواند به صورت موازی و به وسیله سخت ‌افزارهای مخصوصی که طراحی وساخت آنبرای دریافت نتایج بهینه قابلیت‌های شبکه عصبی مصنوعی است انجام شود.

تحمل خطا: با ایجاد خطا در شبکه ، مقداری از کارایی کاهش می‌یابد ولی برخی امکانات آن با وجود مشکلات بزرگ همچنان حفظ می‌شود.

دسته بندی:شبکه‌های عصبیقادربه دسته بندی ورودیها‌ برای دریافت خروجی مناسب می‌باشند.

تعمیم دهی: این خاصیت ،شبکه راقادر می‌سازد تا تنها با برخورد با تعداد محدودی نمونه یک قانون کلی ازآن رابه دست آورد ونتایج این آموخته‌ها رابه موارد مشاهده آن نیزتعمیم دهد.توانایی که در صورت نبود آن،سامانه بایدبی نهایت واقعیت‌وروابط را به خاطربسپارد.

پایداری-انعطاف پذیری: یک شبکه عصبی هم به حد کافی پایدار است تا اطلاعات فراگرفته خود را حفظ کند و هم قابلیت انعطاف و تطبیق را دارد و بدون از دست دادن اطلاعات قبلی می‌تواند موارد جدید را بپذیرد.]11[

3-4 پیش بینی خشک کردن چای با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی(ANN)
یکی از مهم ترین کاربردهای شبکه های عصبی مصنوعی، آموزش و پیش بینی خروجی باداده های

پایان نامه ها و مقالات

منابع پایان نامه درباره چای، فرآیند، هوای، تخمیر

وبرای آنکه چای از آن نریزد، روی آن رابا گونی می پوشانند .هوای گرم ویا هوای سرد از زیر توری وبه وسیله ی کانال هوا برروی برگ چای جریان می یابد.مهم ترین تغییری که در این مرحله رخ می دهد از دست دادن رطوبت برگ و پژمرده شدن آن می باشد که پلاس فیزیکی نامیده میشود .تغییرات شیمیایی که در برگ رخ می دهد به حداقل 6 ساعت زمان نیاز دارد .

شکل 1-3 :نمایی از دستگاه پلاس[1]

تغییرات شیمیایی مختلفی در این مرحله درون برگ رخ می دهد که مهم ترین آنها عبارتنداز:
1.شکسته شدن مولکولهای بزرگتر به واحدهای کوچکتر که نتیجه آن:
1-1افزایش اسید آمینه
2-1افزایش ترکیبات عطری
2.افزایش مقدار کافئین (که مسئول خواص محرکه نوشابه چای است)
3. افزایش نفوذپذیری دیواره ی سلولی ،این تغییر در مراحل بعدی چای سازی مهم است .

عوامل مؤثردر میزان رطوبت برگ چای
در ماه های اردیبهشت ،تیر،شهریور ومهر مقدار آب در برگ چای بیش از ماه های دیگر است.در ماه های اردیبهشت ،شهریور و مهر بستگی به بارندگی فراوان ودر تیر ماه بستگی به بوته هایی دارد که قبلاً هرس شده اند ودرتیر ماه بهره برداری آن آغاز می شود.
هم چنین مقدار آب در برگ چای در طول روز یعنی صبح تا عصر متفاوت است ،دادن کود شیمیائی ازت هم یکی دیگر از عواملی است که در مقدار آب موجود در برگ چای مؤثراست .

1-10-3-2 مالش
دراین مرحله ،دردستگاه مالش ،چای خرد می شود.عمل اصلی این مرحله بیرون آوردن شیره سلولی وپوشیده شدن سطح برگ مالش خورده ازآن می باشد .این شیره روی سطح برگ مالش خورده خشک شده و سبب مشکی شدن چای می گردد .
این دستگاه یک استوانه ی عمودی است که همراه با صفحه ی زیرین خود دردومحور مختلف می چرخندوباعث خردشدن چای می شوند.در عرض25الی 30دقیقه ،150 کیلوگرم برگ چای پلاس شده ،مالش داده می شوند.

شکل1-4:نمایی از دستگاه مالش[1]
هدف از عمل مالش تخریب دیواره ی سلولی برگ و مخلوط کردن اجزاء شیمیایی درون برگ با آنزیم هاست.مقدار قابل ملاحظه ای گرما در این مرحله به وجود می آید که باید دقت کرد مقدار دمای برگ از 95 درجه فارنهایت تجاوز نکند چون در این دما واکنش های نا مطلوبی رخ می دهد که کیفیت چای را پایین می آورد.پس از هربارمالش ،چای غربال می شود تادراندازه های مختلف به مرحله ی خشک برود.مالش چای درسه نوبت انجام می شودواز زمان مالش تا خشک 5/2تا 4 ساعت به آن زمان میدهند که به آن زمان اکسیداسیون یا تخمیر گویند که برای طعم ورنگ چای بسیارمهم می باشد.
1-10-3-3 تخمیر
تخمیرچای عبارت است از یک فرآیند آنزیمی که در خلال آن مواد شیمیائی متشکله برگ سبز چای،پس از متلاشی شدن، اکسیده می شوند وبرای این کار به اکسیژن احتیاج دارند.
هدف از تخمیر ،آن است که تغییرات لازم برای خوش طعم ساختن نوشابه چای فراهم شود.
چای تخمیرنشده دارای یک طعم خام است که به آن طعم متالیک گویند .در اثناء تخمیر، تغییرات پیچیده ای به وقوع می پیوندد که تأثیر عمده ی آن ،دادن وضعیت کاملاً مصنوعی به چای می باشد.
هنگامی که فرآیند اکسیداسیون وتغلیظ ادامه می یابد ،لیکور(نوشابه) چای نیز خوشرنگ تر وکیفیت هم تکمیل می گردد ،اما فراتر از حد معینی از فرآیند تخمیر،کیفیت به همراه افزایش رنگ شروع به تنزل می نماید .
هنگامی که تخمیرفراتر از حد متعارف ادامه داشته باشد لیکور آن ملایم می گردد. بنابراین از طریق کاهش یا افزایش زمان تخمیر می توان رنگ و کیفیت آن را متناسب با احتیاجات مختلف تغییر داد . اگر زمان تخمیرطولانی تراز حد متعارف شود منجر به رنگ بیش تر وکیفیت کمتر خواهد شد اگر زمان تخمیر کوتاه باشد رنگ کمتر ودر عوض کیفیت بیشتر می شود.

1-10-3-4خشک
عواملی که بر روی فرآیند خشک کردن چای و در نتیجه کنترل شرایط مذکور تأثیر می گذارد عبارتند از:
حجم هوای وارده
درجه حرارت هوای وارده به ماشین خشک
مقدار برگ وارده به ماشین خشک
زمان لازم برای خشک کردن
هدف اصلی از این مرحله ،متوقف ساختن تخمیر و کاهش مقدار رطوبت برگ حدوداً تا 3 درصد است که این مقدار،سطح مناسبی برای ذخیره سازی چای می باشد . لذا درجه حرارتی که برگ تخمیر شده بایستی در معرض آن قرار گیردباید در حدی باشد تا از فرآیند تخمیر جلوگیری به عمل آورد. درغیر این صورت تخمیر با سرعت بیش تری ادامه خواهد یافت که این حالت موجب ملایم شدن لیکور ونیز فقدان مواد قابل حل وروغن های معطر می گردد،عموماً به این حالت عنوان(آهسته جوشیدن)10 اطلاق می شود .
برای جلوگیری از تخمیر اضافی، یک درجه ی حرارت حداقل حدود 140درجه فارنهایت مورد نیاز است.این شرایط هنگامی تأمین می گردد که حرارت هوایی که از مرحله ی خشک خارج می گردد تقریباً در حدود 125 درجه فارنهایت باشد.حتی در این صورت نیز آنزیم ها سریعاًو کاملاًاز بین نمی روند ،مقداری اکسیداسیون نیز روی می دهد،اما چنین به نظر می رسد که این عمل لیکور را کاملاً خوش طعم می سازد .از طرف دیگراگر درجه حرارت خیلی بالا باشد تخمیر آن چنان متوقف می گردد که چای مزه ی تلخی به خود می گیرد ،هم چنین احتمال وقوع پوسته بستن نیز وجود خواهد داشت.
مکانیسم دستگاه های خشک به صورتی است که معمولاً از یک طرف هوای گرم باحرارت بیش تر وارد واز طرف دیگر با حرارت کمتر خارج می شود که به ترتیب به عنوان هوای ورودی وهوای خروجی نامیده می شود،برای خشک کردن چای ،در
جه حرارت ورودی باید 220درجه فارنهایت ودرجه ی حرارت خروجی 125-130 درجه فارنهایت باشد.
درمحل تغذیه ماشین خشک، هوای خروجی جریان دارد ،دراین صورت برگ ابتدا با هوایی که دارای حرارت کمتری است در تماس بوده وبه تدریج در معرض هوای گرم قرار می گیرد .مدت زمانی که چای وارد دستگاه می شود تازمانیکه از دستگاه خارج می گردد قابل تنظیم است.بدین ترتیب که با زیاد کردن حرارت،سرعت را نیز افزایش داده وبا کم کردن حرارت ،سرعت را کاهش داده که البته در مقدار چای خشک شده تأثیر مستقیم دارد .
بدیهی است که یکی از مهم ترین پارامتر هایی که درمرحله ی خشک مؤثر است ،قطر برگ تخمیر شده می باشد.اگر قطر خیلی زیاد باشد مانع ردشدن هوای گرم شده واین تأثیر در حرارت خروجی می گذارد .هم چنین هرچه قطر برگ زیاد باشد ،سرعت تبخیر کاسته می شود. معمولاً چای را در دو نوع خشک می کنند:یک خشکی و دوخشکی.
چای پس از خشک شدن در کارخانه ، به انواع مختلف تقسیم می شود :
خاک چای ، قلمی(عطر خوب) ، شکسته (رنگ خوب) ،باروتی .]5[
چای قلمی (دیر دم با ماندگاری بیشتر )چای شکسته (باب تبع ذائقه های متنوع )باروتی (زود دم و پررنگ)برگهای خردشده به شکل ساچمه ای دارند.]4[
بهترین شرایط برای نگهداری چای خشک این است که رطوبت این فرآورده بین 3 تا 5 درصدباشد و انباری که چای خشک در آن نگهداری می شود دارای درجه حرارتی زیر30درجه سانتی گراد باشد]1[

1-11خشک کن
ابعاد خشک کن بستگی به نیازهای ساختاری به خصوصی دارد که در هر خشک کن لازم است توسط مهندس طراح در نظر گرفته شود .یکی از جنبه های مهم فن آوری خشک کردن ، به خصوص برای فرآیند های صنعتی ، مدلسازی ریاضی فرآیند خشک کردن و وسایل مورد نیاز است هدف از مدلسازی این است که مناسب ترین روش خشک کردن و هم چنین بهترین شرایط عملیاتی را برای به دست آوردن یک محصول معین بتوان انتخاب کرد.
با وجود اینکه خارج کردن رطوبت از مواد تر را می توان از طریق فرآیند های آب زدایی مکانیکی مانند صافی گذراندن و یا فشرده کردن نیز انجام داد اما فرآیند خشک کردن معمولاً به معنی تبخیر رطوبت مواد در فرآیند همزمان انتقال جرم و حرارت می باشد .
تعداد بسیار متنوع موادی که لازم است خشک شوند از نظر خواص فیزیکی و شیمیایی با هم کاملاً متفاوتند . همچنین طرق مختلف حرارت دهی برای فرآیند خشک کردن وجود دارد . بنابراین بسیار مشکل است که بتوان همه ی روش های ممکن برای خشک کردن را دسته بندی کرد . باوجود این تعدادی از روش های پایه ای و معمول خشک کردن را که در صنایع به کار می روند می توان مجزا و دسته بندی کرد .
معمول ترین روش خشک کردن ،خشک کردن از طریق جابجایی است که در این روش، حرارت محسوس محیط از طریق انتقال حرارت با جابجایی به سطح ماده تر داده می شود . عامل خشک کننده (هوا) از روی ماده تر یا از درون آن عبور داده می شود تا رطوبت ماده را تبخیر کند واز ماده دور سازد .
در میان روش های جدید خشک کردن ،خشک کن های با بستر سیالی از اهمیت و جایگاه خاصی برخوردارند .از این روش اصولاً برای مواد دانه ای استفاده می شود ، با این حال ، این نوع خشک کن برای موادی به صورت محلول وخمیری وسیالی نیز بکاربرده می شود.
فناوری سیال سازی یکی ازروش هایی است که به طور گسترده در خشک کردن مواد غذایی و کشاورزی استفاده می شود . روش بستر سیال به عنوان یک روش آرام و یکنواخت خشک شدن شناخته شده است که قابلیت کاهش رطوبت مواد را با بازده بالا دارد .مشخصه ی این فرآیند به کارگیری مواد ی با رطوبت بالا و کنترل حرارتی مناسب به علت اختلاط مواد است.شکل زیرشکل کلی از یک خشک کن بستر سیال را نشان می دهد.

5شمایی از خشک کن بستر سیال]2[
در این نوع خشک کن،ذرات جامد بر روی صفحه توزیع کتتده گاز قرار گرفته اند و جریان گاز سیال ساز،از قسمت پائین بستر ذرات جامد واز میان صفحه توزیع کننده عبور کرده و به طور یکنواخت در بستر پخش می شود.در سرعت های پائین،جریان گاز بستر ثابت می ماندو افت فشار در بستر با افزایش سرعت گاز ،افزایش می یابد.در واقع ،سیالی شدن تکنیک مورد استفاده در خشک کن های بستر سیال می باشدکه در آن جریانی از هوای گرم از میان ذرات جامد با سرعت بالا عبور می کند حداقل این سرعت که مینیمم سرعت سیالی شدن می باشد،مقداری است که به واسطه آن نیروهای اصطکاکی بین ذرات جامد و جریان سیال،با وزن کل بسترذرات برابری کند،که در این شرایط افت فشار،با افزایش سرعت گاز در سرتاسر بسترثابت می ماند.
از مزایای اصلی خشک کن هایی با بستر سیالی می توان موارد زیر را نام برد :
یکنواختی میزان رطوبت محصول: از این رو می توان محصول را با دمای زیاد خشک کرد بدون این که محصول بیش از حد خشک شود .

ظرفیت بالای خشک کن: به علت انتقال مناسب تر جرم و حرارت و بکارگیری مخزن خشک کن کوچکتر ودر نتیجه صرف هزینه کمتر

سیال بودن بستر :عملکرد دستگاه (تعمیر وسرویس) را حتی در موقعی که دبی محصول زیادباشد (چندین صد تن در روز )ساده تر می کند

شرایط بسیار خوب انتقال حرارت و جرم

امکان بکارگیری منابع دیگر انرژی در آن

اختلاط خوب یا یکنواختی مواد در محفظه خشک کن
محدودیت های استفاده از خشک کن بستر سیال عبارتنداز: ]5[
1.بالابودن سرعت ظاهری گاز باعث اتلاف بیش از حد انرژی جنبشی می شود.
2.ماده ای که خشک می شودباید قابلیت سیالیت را داشته باشد.
3.اختلاط ش
دید وبرخورد ذرات باعث شکستن برخی از مواد شکننده می شود.
روش خشک کردن در این خشک کن ها ، بر اساس عبور دادن هوای داغ از میان توده موادی که در روی صفحه مشبک قرار گرفته اند استوار است .
خشک کن های سیالی هم به صورت مداوم و هم به صورت غیر مداوم می توانند کار کنند . نوع غیر مداوم آن در جایی به کار می رود که مقدار ماده ی خشک شونده کم باشد .اگر مقدار محصول بالا باشد از خشک کن های مداوم استفاده می شود .]3 ، 6، 25[
1-12نحوه کار با خشک کن آزمایشگاهی
با قراردادن نمونه ها در خشک کنی که در شکل 1-7 میبینید ، آزمایش شروع خواهد شد. چون در ابتدای آزمایش، تبخیر رطوبت بیش تراست و کاهش وزن بیش تری در ماده رخ می دهدوزن نمونه ها درابتدا ، هر 10دقیقه یک بار توسط ترا زوی دیجیتال با دقت 001/0 ?اندازه گیری می شود و پس از آن هر 15دقیقه یک بار ، تا زمانی که برگ چای خشک شود .فرایند خشک کردن تازمانی که وزن نمونه ها تقریباً ثابت شود ادامه پیدا میکند (وزن نمونه ها تقرییاً به صفر برسد).شاخساره (یک غنچه و دو برگ) که از درختچه چای چیده می شوددر فصل ها و ماه های مختلف سال دارای رطوبت متفاوتی است. برگ های سبز چای از باغات چای واقع در شهرستان رودسر استان گیلان با عرض و طول جغرافیایی به ترتیب 26/50 و 12/37 برداشت و برگ هایی با شکل، اندازه و رنگ یکسان جهت همسانی نمونه ها انتخاب گردید.

1-6 نمونه برگ سبز چای

سپس داخل بسته های پلاستیکی در داخل یخچال با دمای 4 درجه سلسیوس نگهداری شدند تا رطوبت در سطح همه برگها به صورت همگن شود. رطوبت متوسط نمونه ها 2/2 بر مبنای خشک بودند.پس از بیرون آوردن برگهای چای ازیخچال ورسیدن دمای آنهابه دمای محیط دردستگاه خشک کن پیشتازی که بدین منظورساخته شد، قرار گرفتند. دستگاه خشک کن که نمای شماتیک و عکس آن در شکل( 1-7 )آورده شده است از چهار قسمت اصلی تشکیل شده : 1- دمنده که هوا را از محیط مکیده و با سرعت حداکثرm/s 5/3 به داخل یک گرم کننده الکتریکی هدایت میکند.2-گرم کننده الکتریکی که شامل المنت های حرارتی با قدرت 3000 وات می باشد و می تواند هوای گرم تادمای 200درجه سلسیوس تولید کند. 3- دستگاه کنترلر دمای هوا ، قلب اصلی این دستگاه میباشدودمای هوای ورودی بستر را با دقت 1/0 درجه سلسیوس درمقداردلخواه ثابت نگه می دارد.4- محفظه خشک کن که ازشیشه ای استوانه ای شکل به قطر 8/7 سانتی متر ساخته شده ومواد برای خشک شدن درداخل این قسمت قرارداده می شوندویک روزنه دروسط می باشد که برای کنترل دمادرمیان بسترمیتواندمورداستفاده قرارگیرد.سرعت هوا نیزتوسط دستگاه سرعت سنج بادقت /0±متر بر ثانیه اندازه گیری گردید.
نمونه ها در داخل دستگاه خشک کن قرار داده شدند بدین صورت که در هر آزمایش یک نمونه از ماده به نخی آویزان شد و وزن نخ و برگ به صورت مجزا یادداشت و داخل دستگاه خشک کن به صورت آزاد رها شد. وزن و دمای سطح نمونه ها در بازه های زمانی متفاوت به ترتیب توسط ترازوی دیجیتال با دقت001/0 ±گرم(شکل1-8) و دما سنج اشعه ای با دقت 1/0 ± درجه سیلسیوس (شکل1-9)اندازه گیری شد و در انتهای بازه زمانی خشک کردن، نمونه ها به مدت 24 ساعت داخل آون(شکل1-11) با دمای 80 درجه سلسیوس قرار گرفتند تا مقدار جرم خشک هر نمونه که برای محاسبه رطوبت محصول مورد نیاز

پایان نامه ها و مقالات

منابع پایان نامه درباره چای، چینی، چین، تولید

لطیف ، جوان و شاداب استفاده نمود ،بدین جهت در موقع برگ چینی باید منحصراً جوانه هایی راچید که در فاصله معین در سطح بوته ظاهر می شود . در هر دوره برگ چینی بایستی توجه گردد که تعدادی از برگهای مغذی در روی بوته باقی بماند چون این برگها حداکثر عملیات فتوسنتز را انجام می دهند . هر چه تعداد آنها بیش تر باشد به مثابه افزایش واحد های غذاسازی بوته می باشد .
در برداشت، اصولی است که باید مورد توجه و دقت نظر قرار بگیرد که یکی از آنها ،سطح برگ چینی میباشد که بایستی یکدست باشد تا کار به آسانی انجام بگیرد . مسئله بعدی ارتفاع برگ چینی است که خود مسئله مهمی است .تجربیات نشان می دهد که ارتفاع برگ چینی حدود 70 سانتی متر،مناسب بوده و کار را برای کارگران راحت تر می کند ودیگری باقی گذاشتن برگهای مغذی و نگهدارنده بوته است که از برداشت آنها بایستی خودداری کرد زیرا آنها در واقع واحد غذاسازی بوته هستند ومناسب ترین روش برگ چینی به وسیله دست است .
معمولاً برگ چینی در ایران فقط در 6 ماه از سال انجام میشود زیرا به علت کوتاه بودن طول روز و توأم با کاهش درجه حرارت در اوایل پاییز، رشد متوقف می شود . برگ چینی از اوایل اردیبهشت که پس از عمل هرس، جوانه در روی ساقه ظاهر می شود به تدریج انجام میشود ، اگر جوانه های آماده برای برداشت به موقع برگ چینی نشوند ساقه به تدریج چوبی شده و از لطافت و مرغوبیت برگها کاسته می شود واگر نور وحرارت و رطوبت (شرایط جوی) مساعد باشد هر 10-12 روز یک بار می توان برگ چینی نمود .

1-8-1انواع برداشت (چین)
در ایران برداشت محصول در سه چین عمده بهاره ،تابستانه و پاییزه صورت می گیرد .
چین بهاره
چین بهاره که از اوایل اردیبهشت ماه آغاز و تا پایان خرداد ماه ادامه دارد از نقطه نظر لطافت و عطر و طعم چای استحصالی معروف است .به طور کلی 45 درصد کل محصول سالیانه در فصل بهار به دست می آید.
چین تابستانه
چین تابستانه که بلافاصله پس از دوره استراحت بهاره آغاز میشود و از اواسط تیر ماه آغاز وتااواخر شهریورماه ادامه دارد.48 درصد کل محصول سالیانه درطی این برداشت جمع آوری میگردد و بهترین چای (زرین و پررنگ ) در سال در طی فصل تابستان به دست می آید.
چین پاییزه
برداشت پائیزه که از اوایل مهر ماه تا اوایل آبان ماه ادامه دارد به علت سرد شدن هوا ،مدت چین کوتاه و جوانه ها عموماً کوچک ،سبک و مقدار آن کمتر از دو چین دیگر است وازنظر کمی و کیفی نسبت به دو چین دیگر دارای ارزش کمتری است . به طور کلی در این مدت بین 6-7 درصد کل محصول سالیانه برداشت می شود .]1[
1-8-2 طول مدت برداشت( دوره برگ چینی )
شاخساره(شکل 1-2) که شامل یک غنچه و دو برگ است و از درختچه چای چیده می شود درفصل ها وماه های مختلف سال دارای رطوبت متفاوتی است.]24[
محصول چای حاصل رشد سرشاخه های جوان بوته های چای است که در فواصل زمانی معین و با توجه به شرایط جوی برداشت می شود .چنانچه شرایط جوی مناسب و رطوبت نیز به مقدار کافی در مناطق چایکاری شمال کشور تأمین باشد به فاصله هر 10الی 12 روز یک بار جوانه ها مجدداً آماده برگ چینی می شوند .
در جنوب هند و سریلانکا و کشور های آفریقائی که از خط استوا زیاد دور نیستند به علت کم بودن اختلاف حداکثر و حداقل حرارت سالیانه ،دوره بهره برداردی و تولید برگ سبز طولانی تر بوده و تقریباً در طول 12 ماه از سال می توان محصول برداشت کرد. در صورتی که در کشورهایی مانند ایران، ژاپن ، چین ، شوروی و ترکیه به علت اختلاف بیشتر بین حداکثر و حداقل درجه حرارت سالیانه،طول مدت برداشت محصول در سال حدود 6-7 ماه است .دوره های برگ چینی به طور عمومی در طول آب و هوای مرطوب کوتاهتر و در آب و هوای خشک طولانی ترهستند.

شکل1-2 :نمایی از یک شاخساره[1]

1-9 نکاتی برای داشتن چای مطلوب
متأسفانه در سال های اخیر افزایش میزان برگ سبز برداشت شده از باغ های چای کشور حالت تصنعی داشته و همراه با افت کیفیت بوده است .برداشت نادرست محصول چای سبب گردیده که نه تنها بوته های چای دچار آسیب جدی شوند بلکه برگی روانه کارخانه می گردد که دارای ساقه های خشکیده و برگ های خشبی و پیر گیاه است . بدیهی است که برای تولید یک محصول استاندارد و ارائه چای با کیفیت ،باید ماده خام ( برگ سبز) مناسبی فراهم نمود .
از آنجا که چای نوشیدنی مورد علاقه اکثر مردم است برای تهیه یک چای خوب کارهای مختلفی باید انجام شود . یکی ازمهم ترین این کارها ،چیدن برگهای چای و بردن آنها به کارخانه چایسازی است .اگر در این کار دقت نشود برگ سبز چای صدمه دیده وتا رسیدن به کارخانه ضایع می شود . از برگهای آسیب دیده هم نمی توان چای خوبی آماده کرد .برگ سبز چای از لحظه چیدن تا بردن به کارخانه ممکن است آسیب ببیند .در سه مرحله ممکن است این اتفاق بیفتد .
برگ چینی
در مرحله ی برگ چینی اگر شاخساره ها ی چیده شده به جای آنکه تک تک برداشت شوند، مشت مشت و با هم چیده شوند برگ های لطیف آسیب می بینند . کارگران برگ چین تعداد زیادی شاخساره را در دست نگه می دارند تادر زمان کمتر،برگ بیش تری چیده باشند با این کار ،برگها بر اثر فشار آسیب می بینندومواد شیمیایی درون آنها که باعث ایجاد عطر وطعم در چای خشک میشود از بین می رود .هم چنین وقتی سبد برگ چینی مناسب نباشد.
در مرحله جمع آوری برگهای چیده شده
چایکاران بعد از برگ چینی ،برگها را روی زمین پخش می کنند تا آن ها را دا
خل کیسه ها یا زنبیل های مخصوص حمل برگ بریزند و به کارخانه ببرند.اگردر این شرایط برگ ها ، مدتی درمعرض تابش آفتاب قرار بگیرند ،تاحدی پلاسیده می شوند .همچنین ممکن است ریختن وجمع کردن برگ ها از روی زمین باعث مخلوط شدن سنگ ریزه و مواد دیگر با برگ های چای شود .

بعضی اوقات مقدار زیادی برگ را با فشار درون کیسه ها جای می دهند و با این کار مانع ورود هوا به درون کیسه وزخمی شدن برگ ها می گردند ،در این صورت دما در داخل این کیسه ها بالا می رود که اگر مراقبت نکنند باعث داغ زدگی و قرمز شدن برگ ها خواهد شد .حداکثر دمای داخل این کیسه ها نباید از 35 درجه سانتی گراد بیش تر شود .
اضافه کردن آب به برگها در این مرحله برای ایجاد شادابی ظاهری در برگها یاجبران کاهش وزن کیسه ها در کارخانه ، اشتباه بزرگی است که هم چای را آلوده می کند و هم ضرراقتصادی آن از خرید چند کیسه یا کسر وزن برگها بیش تر است .
در مرحله حمل ونقل برگهای چای به کارخانه
چون اکثر باغ های چای در نقاط مختلف پراکنده هستند(70درصد از باغ هادر مناطق کوهپایه قرار دارند) و مساحت آنها کوچک است ،توجه به شرایط وسیله نقلیه ،کیسه های حمل برگ ،مسافت ومقدار برگی که بارگیری می کنند در آسیب دیدن برگها مهم است .
اگر کیسه های حمل برگ را به تعداد زیاد روی هم قرار دهند یا آنها را به صورت فله روی سطح بارگیری وسیله نقلیه بریزند به برگها به شدت آسیب واردمی شود.بایستی توجه کرد کیسه های حمل برگ ، زبر وبدون منفذ نباشد .
گاهی رقابت بر سر حمل برگهای چای باعث می شود مقداری از برگها بعد از گذشت زمان طولانی به کارخانه برسند و شادابی و طراوت خود را از دست بدهند ،به این ترتیب وقت و هزینه سوخت وسیله نقلیه هدر می رود .ضمن این که کارخانه چای سازی مجبور می شود بیش تراز ظرفیت خود برگ تحویل بگیرد و نتواند چای خوبی بسازد .]1[

1-10 خشک کردن
هدف اصلی از خشک کردن مواد این است که بتوان آنها را برای مدت طولانی تری ذخیره کرد وامکانات بسته بندی را به حداقل رساندوهم چنین کاهش وزن آن است.
یکی از روش های قدیمی خشک کردن ،خشک کردن در فضای باز به کمک خورشید بود که برای خشک کردن سبزیجات ،میوه ها وسایر محصولات کشاورزی استفاده می شد.اما این روش همواره برای تولید در مقیاس بزرگ مناسب نبود ومشکلات بسیاری وجود داشت که مهم ترین آنها،نداشتن توانایی کنترل کردن کامل عملیات خشک کردن،طولانی بودن زمان خشک کردن ،آب وهوای نامعلوم ،هجوم حشرات و مخلوط شدن با گردوغبار وسایر مواد خارجی بود .اما امروزه فرآیند خشک کردن صنعتی این مشکلات را برطرف کرده است.]22[
خشک کردن به عنوان یک فرآیند حذف رطوبت به دلیل انتقال همزمان جرم وحرارت ،تعریف می شود .این فرآیند پیچیده به عامل های متفاوتی مانند سرعت و دمای هوا ،رطوبت نسبی هوا،شدت جریان هوا،ماهیت فیزیکی ومیزان رطوبت اولیه مواد خشک شونده بستگی دارد .]3[
در طی عمل خشک کردن مواد،که فرآیندی پیچیده است ، انتقال حرارت و جرم به صورت همزمان در داخل مواد جامد و در لایه ی مرزی عامل خشک انجام می شود. در حالت کلی شرایط خارجی و ساختار داخلی مواد تری که خشک می شوند ، اثر مهمی در عمل خشک کردن دارند.این عوامل در مراحل مختلف خشک کردن ، اثر متفاوتی دارند.فرآیند خشک کردن معمولاً به معنی تبخیر رطوبت مواد است.]3[
سینیتیک خشک شدن درباره ی تغییرات زمانی مقادیر متوسط رطوبت و درجه حرارت ماده بحث می کند. سینیتیک خشک شدن،مقدار رطوبت تبخیرشده ،زمان خشک شدن ،انرژی مصرفی وسایر مشخصات راتا حدامکان فقط به کمک خواص فیزیکی – شیمیایی مواد تعیین می کند.
شدت خشک شدن که منعکس کننده تغییرات مقداررطوبت ماده نسبت به زمان است، شدیداً تحت تأثیر پارامتر هایی ازفرآیند خشک شدن، ماننددرجه حرارت، رطوبت وسرعت هوا میباشد.]3[
گرم کردن مواد تر شدیداً به سینتیک خشک کردن بستگی دارد . حرارت داده شده به موادی که باید خشک شوند عموماً از طریق جابجایی ،هدایتی و تشعشعی تأمین می شود وبرای تبخیر رطوبت و بالابردن درجه حرارت مواد مصرف می شود .
مقدار رطوبت مواد در فرآیند خشک کردن و به خصوص رطوبت نهایی ، یکی از پارامترهای بسیار مهم در فن آوری خشک کردن است . کم خشک شدن مواد ممکن است باعث تشکیل کپک،رشد باکتریها و کلوخه شدن ذرات شود و بیش از حد خشک کردن ممکن است باعث از بین رفتن کیفیت مواد و مصرف زیادانرژی گردد.
آگاهی از رفتارخشک کردن،در طراحی،شبیه سازی وبهینه سازی فرآیندخشک کردن اهمیت دارند.]3[
1-10 -1 انواع چای
قبل از بررسی مراحل خشک کردن چای ،مختصری در مورد انواع چای توضیح میدهیم.چای براساس نحوه ی خشک کردن به چنددسته تقسیم میشود.
1-چای سبز2-چای نیمه تخمیری43-چای سیاه .اختلاف بین نوع چای ،نه به خاطر انواع آن ها ،بلکه بیش تر براساس مراحل خشک کردن آن است.چای سبز ،چای بدون تخمیربوده که رنگ آن بدون تردید سبز بوده ، به جهت اینکه کلروفیل آن توسط آنزیم تجزیه نشده است .لذا چای سبز بدون استفاده از آنزیم تولید می شود. چای از انواع و نژادهای مختلف برخوردار می باشد که در میان آنها انواعی که شامل اسید آمینه فراوان و کمی تیانین باشند برای چای سبز مناسب می باشند و انواع دیگر که مملؤ از تیانین باشند برای چای سیاه مناسب هستند.
چای سبزبه طور متوسط حدود 25درصد کل تولید چای در جهان را تشکیل می دهد که در تهیه چای سبز عمل تخمیر انجام نمی شود.میزا
ن کلی آمینواسیددر چایسبز بیش تر از انواع دیگر چای است . بین کیفیت چای سبز و میزان آمینواسید موجود در آن رابطه ای وجود دارد . تیانین موجود درچای سبز باعث کاهش فشارخون وجلوگیری از سرطان و تومورمی شود تیانین در فرم بدون پروتئین (آزاد) چای وجود دارد ومهم ترین آمینواسید آزاد در چای است.چای سبز حاوی 300تا400 پلی فنول و50تا100میلی گرم کافئین در هر لیوان است.] 5،23[
چای oo-longچای نیمه تخمیری است .
چای سیاه یاهمان چای تخمیرشده ،چایی است که تمام مراحل خشک کردن چای را پشت سر گذاشته باشد .درابتدای ساخت چای سیاه ،عمل پلاس و مالش درمورد برگ ها صورت می گیرد وسپس برگ ها را در فضای با حرارت ملایم به مدت 5/2الی 4ساعت قرار می دهند که این قسمت به مرحله ی تخمیر معروف است . پس از 6ساعت ،اسیدآمینه) اسپرآژین)شروع به فعالیت می کند که در طعم وعطر چای تأثیر دارد .
تیانین وسایر مواد اصلی چای به خاطر فعالیت آنزیم اکسیداسیون،اکسید می شوند .درنتیجه رنگ برگ ها به طور کاملاً قهوه ای یا قرمز در می آید وطعم آن در چای سیاه افزایش می یابد. کافئین که مزه ی تلخی دارد تأثیر ناچیزی درمزه ی چای دارد ویک ماده ی محرک درچای محسوب می شود .طی مراحل تولید چای سیاه ، آنزیم های خاص متنوعی فعالیت دارند .آنزیم مهم در ساخت چای ، آنزیم پلی فنل اکسیداز می باشد که توانایی اکسیداسیون پلی فنل های موجود دربرگ رادارد. ]5[

1-10-2 روش های تولید چای
1-روش رسمی یا ارتدکس
2- روش CTC5یا غیرارتدکس
بیشترین چای تولیدی جهان چای سیاه یا معمولی است که پس از انجام کامل تمام مراحل چایسازی بدست می آید.اگرتمام مراحل چایسازی شامل پلاس ،مالش ،تخمیر وخشک کردن به روش معمول انجام گیرد چای سیاه بدست آمده را چای ارتدکس می نامند .روش رسمی یا ارتدکس که درکشور ما هم مرسوم است تنها درمرحله ی مالش با CTC تفاوت دارد. نوع دیگرچای سیاه، چای CTCمی باشد که با استفاده از ماشین های جدید ،برگ های پلاسیده شده یا کم پلاسیده شده تغییر شکل یافته،مختصری تخمیر می شوند وپس از آن خشک می شوند .با این روش یکی از طولانی ترین مراحل چایسازی که همان مرحله پلاس می باشد تقریباً حذف شده ومرحله مالش و تخمیر تلفیق شده وبه حداقل مدت کاهش می یابد .این نوع چای راکه اصطلاحاًچای CTCمی نامند از نظر شکل ظاهری ،شباهت زیادی به چای ارتدکس ندارد زیرا دانه های آن بسیار خردشده ،شکسته وپیچیده می باشند.]4[

1-10-3 مراحل تولید چای در کارخانه
مراحل تولید چای به چهار قسمت تقسیم می شود.
پلاس6
مالش7
تخمیر8
خشک9

1-10-3-1 پلاس
برگ تازه چای که 75 الی 80 درصد آب دارد در این مرحله در معرض جریان بادسرد وگرم قرار می گیرد تا رطوبت آن کاهش یابد وهم چنین برگ به صورت مچاله شده یا پلاسیده درمی آید. به این دلیل چای را ابتدا بادسرد می دهند چون احتمال دارد اگر ابتدا چای در معرض بادگرم قرار گیرد دچار سوختگی شود .
دراین مرحله برای پلاس از محفظه های بزرگ مستطیل شکل استفاده می شود که به آن تراف می گویند.ظرفیت تراف تقریباً 700 الی800کیلوگرم میباشد که ابعاد آن به این شرح است: 16مترطول،5/1مترعرض،5/0متر ارتفاع.صفحه ی تراف، توری شکل می باشد

Add your widget here