بهینه‌سازی فرایند استخراج روغن از دانه‌های گلرنگ با پیش‌تیمار مایکروویو و تخمین پارامترهای فرایند با کمک شبکه‌ی عصبی مصنوعی

نوآوری در علوم و فناوری غذایی

مقاله 9، دوره 10، شماره 4 - شماره پیاپی 38، دی 1397، صفحه 107-118   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

زهرا دولت آبادی^{* 1}؛ سیدعلی مرتضوی²؛ معصومه مقیمی³؛ حمید بخش آبادی⁴؛ سید حسین استیری²

¹باشگاه پژوهشگران جوان ونخبگان ، واحد سبزوار ، دانشگاه آزاد اسلامی، ، سبزوار، ایران

²گروه علوم و صنایع غذایی ، واحد سبزوار، دانشگاه آزاد اسلامی، ، سبزوار، ایران.

³گروه شیمی، واحد گنبد کاووس، دانشگاه آزاد اسلامی، گنبد کاووس، ایران

⁴باشگاه پژوهشگران جوان ونخبگان، واحد گرگان، دانشگاه آزاد اسلامی، گرگان، ایران

چکیده

در این تحقیق بهینه‌سازی استخراج روغن از دانه‌های گلرنگ با پیش‌تیمار مایکروویو با هدف بیشینه نمودن راندمان استخراج روغن، پایداری اکسیداتیو و فنول کل و کمینه نمودن میزان اسیدیته روغن توسط روش سطح پاسخ و در نهایت تخمین این پاسخ‌ها با کمک شبکه عصبی انجام گرفت. اثرات دو فاکتور توان مایکروویو در محدوده‌ی 180 تا 900 وات و زمان مایکروویو در محدوده 90 تا 270 ثانیه با کمک طرح مرکب مرکزی بر پارامترهای راندمان استخراج روغن، اسیدیته، ضریب شکست روغن، پایداری اکسیداتیو و فنول کل نمونه‌ها بررسی گردید. بررسی نتایج نشان داد شرایط بهینه برای فرایند استخراج روغن از دانه‌های گلرنگ با پیش‌تیمار مایکروویو زمانی ایجاد می‌شود که توان مایکروویو 900 وات و زمان آن 270 ثانیه باشد. افزایش توان و زمان مایکروویو منجر به افزایش تمام پاسخ‌های مورد بررسی به‌جز ضریب شکست گردید ولی روی ضریب شکست تأثیر معنی‌داری نداشت. همچنین نتایج مدل‌سازی شبکه عصبی مصنوعی نشان داد که شبکه‌ای با یک لایه پنهان حاوی 9 نورون یعنی چیدمان5-9-2 (شبکه‌ای با 2 ورودی، 9 گره (نورون) در لایه پنهان و 5 خروجی)، بهترین نتیجه را در پیش‌بینی خروجی‌های مورد نظر دارد. این شبکه با مقدار ضریب همبستگی 989/0 و میانگین مربعات خطای 0002/0 بالاترین دقت را در بین توپولوژی‌های در نظر گرفته شده از خود نشان داد.

کلیدواژه‌ها

استخراج روغن؛ گلرنگ؛ مایکروویو؛ مدل‌سازی شبکه عصبی

مراجع

 

1-بخش آبادی، ح.، وحدانی، م.، مقیمی، م.، بذرافشان، م.، رشیدزاده، ش. و بوژمهرانی، ا. 1396.  مدل‌سازی فرایند پخت در حین استخراج روغن از دانه‌های آفتابگردان با استفاده از شبکه‌های عصبی مصنوعی در مقیاس صنعتی. مجله علوم و صنایع غذایی ایران. 14(69): 1-11.

2-حبیبی نوده، ف.، آزادمرد دمیرچی، ص.، حصاری، ج.، نعمتی،م.، فتحی آچاچلویی، ب. و احمدی، ع. 1389. تأثیر تیمار دانه کلزا با مایکروویو بر کیفیت روغن استخراجی. مجله پژوهش‌های صنایع غذایی. 3 (1): 19-29.

3- جلیلی، ف. 1391. کاربرد فراصوت در استخراج روغن کلزا. پایان‌نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی علوم وصنایع غذایی. دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان. 136 ص.

4- گلی،ا. ح.، کدیور، م.، بهرامی، ب. و سبزعلیان، م.ر. 1386. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی روغن دانه ماریتیغال. فصلنامه علوم و صنایع غذایی ایران. 4: 241- 254.

5- مالک، ف. 1379. چربی‌ها و روغن‌های خوراکی (ویژگی‌ها و فرآوری). انتشارات فرهنگ و قلم تهران، چاپ اول. 464 ص.

6- مددنوعی، ف. 1371. نقش غذایی، دارویی و خطرات روغن­ها و چربی­ها، مرکز پژوهشی و مهندسی سازمان ملی ایران.

7- AOCS. 1993. Official Methods and Recommended Practices of the American Oil Chemists’ Society.

8- Bail, S., Stuebiger, G., Krist, S., Unterweger, H. and Buchbauer, G. 2008. Characterisation of various grape seed oils by volatile compounds, triacylglycerol composition, total phenols and antioxidant capacity. Journal of Food Chemistry, 108: 1122–1132.

9- Bakhshabadi, H., Mirzaei, H.O., Ghodsvali, A., Jafari, S.M., Ziaiifar, A.M. and Farzaneh. V. 2017. The effect of microwave pretreatment on some physico-chemicalproperties and bioactivity of Black cumin seeds’ oil. Industrial Crops and Products. 97: 1–9.

10- Bruhn, C.M. 1995. Consumer attitudes and market response to irradiated food. Journal of Food Protection. 58:175-181.

11- Farzaneh, V. and Carvalho, I.S. 2015. A review of the health benefit potentials of herbalplant infusions and their mechanism of actions. Industrial Crops and Products. 65: 247–258.

12- Ghavami, M. Gharachorloo, M., and Ezatpanah, H. 2003. Effect of frying on the oil quality properties used in the industry potato chips. Journal of Agricultural and Science. 9(1): 1-15.

13- Jiao, J., Li, Z.G., Gai, Q-Y, Li, X.G., Wei, F.U., Fu, Y.J. and Ma, W. 2014. Microwave-assisted aqueous enzymatic extraction of oil from pumpkin seeds and evaluation of its physicochemical properties, fatty acid compositions and antioxidant activities. Food Chemistry. 147: 17-24.

14- Kittiphoom, S. and Sutasinee, S. 2015. Effect of microwaves pretreatments on extraction yield and quality of mango seed kernel oil. International Food Research Journal. 22(3): 960-964.

15- Kucuk, M. and Arslan, B. 2005.The nutrition value of safflower oil and its effect on human health. 6th International Safflower Conference, Istanbul. 363 - 9.

16- Li, H., Pordesimo, L. and Weiss, J. 2004. High intensity ultrasound-assisted extraction of oil from soy beans. Journal of Food Research International. 37: 731-738.

17- Mandal, V., Mohan, Y. and Hemalatha, S. 2007. Microwave Assisted Extraction –

 

 An Innovative & Promising Extraction Tool for Medicinal Plant Research. Pharmacognosy Reviews. 1: 8-14.

18- Mason, T. J. 1998. Power ultrasound in food processing- The way forward. In: Povey, M.J.W. and Mason, T.J.  Eds., Ultrasound in Food Processing, Blackie Academic and Professional, London, 105-126.

19- Mohamed, H.M.A. and Awatif, I.I. 1998. The use of sesame oil unsaponifiable matter as a natural antioxidant. Food Chemistry. 62: 269-276.

20- Momeny, E., Rahmati, S. and Ramli, N. 2012.  Effect of Microwave Pretreatment on the Oil Yield of Mango Seeds for the Synthesis of a Cocoa Butter Substitute. Journal of Food Processing & Technology. 3(7): 1-7.

21- Muanda, F.N., Soulimani, R., Diop, B. and Dicko, A. 2011. Study on chemical composition and biological activities of essential oil and extracts from Stevia rebaudiana Bertoni leaves. LWT- Food Science and Technology. 44: 1865-1872.

22- Navarra, G., Cannas, M., D’Amico, M., Giacomazza, D., Militello, V., Vaccaro, L. and Leone, M. 2011. Thermal oxidative process in extra-virgin olive oils studied by FTIR,rheology and time-resolved luminescence. Food Chemisrty. 126 (3): 1226–1231.

23- Nde, B.D., Boldor, D. and Astete, C. 2015. Optimization of microwave assisted extraction parameters of neem (Azadirachta indica A. Juss) oil using the Doehlert’s experimental design. Industrial Crops and Products. 65: 233–240.

24- Poonnoy, P., Tansakul, A. and Chinnan, M. 2006. Artificial Neural Network Modeling for Temperature and Moisture Content Prediction in Tomato Slices Undergoing Microwave-Vacuum Drying. Journal of Food Engineering & Physical properties. 49: 185-191.

25- Proestos, C. and Komaitis, M. 2008. Application of microwave-assisted extraction to the fast extraction of plant phenolic compounds.Lebensm.Wiss.u.Technol. 41: 652–659.

26- Spielmeyer, A., Wagner, A. and Jahreis, G. 2009. Influence of thermal treatment of rapeseed on the canolol content. Food Chemistry. 112: 944–948.

27- Taghvaei, M., Jafari, S.M., Assadpoor, E., Nowrouzieh, S. and Alishah, O. 2014. Optimization of microwave-assisted extraction of cottonseed oil and evaluation of its oxidative stability and physicochemical properties. Food Chemistry. 160: 90–97.

28- Terigar, B.G., Balasubramanian, S., Sabliov, C.M ., Lima, M. and Boldor, D. 2011.  Soybean and rice bran oil extraction in a continuous microwave system: From laboratory- to pilot-scale. Journal of Food Engineering. 104(2): 208–217.

29- Uquiche, E., Jeréz, M. and Ort, Z.J. 2008. Effect of pretreatment with microwaves on mechanical extractionnyield and quality of vegetable oil from Chilean hazelnuts (Gevuina avellana Mol). Innovative Food Science and Emerging Technologies. 9: 495–500.

30- Veldsink, J.W., Muuse, B.G., Meijer, M.M.T., Cuperus, F.P., van de Sande, R.L.K.M. and van Putte, K.P.A.M. 1999. Heat pretreatment of oilseeds: effect on oil quality. Fett/Lipid. 101 (7): 244–248.

31- Yoshida, H., Tomiyama, Y., Hirakawa, Y. and Mizushina, Y. 2006. Microwave roasting effects on the oxidative stability of oils and molecular species of triacylglycerols in the kernels of pumpkin (Cucurbita spp.) seeds. Journal of Food Composition and Analysis. 19: 330-339.