مقایسه‌ی توابع لگاریتم سیگموئید و تانژانت هیپربولیپک در مدل‌سازی استخراج روغن از سیاه دانه به کمک پیش‌تیمار میدان الکتریکی متناوب(PEF)

نوآوری در علوم و فناوری غذایی

مقاله 11، دوره 11، شماره 1 - شماره پیاپی 39، فروردین 1398، صفحه 135-146   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/jfst.2019.541370

نویسندگان

حبیب الله میرزایی^{* 1}؛ حمید بخش آبادی²؛ علیرضا قدس ولی³؛ سید مهدی جعفری⁴؛ امان محمد ضیائی فر⁴

¹دانشگاه منابع طبیعی گرگان

²دانشجوی دکترا صنایع غذایی گرگان

³رئیس بخش فنی و مهندسی کشاورزی-مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی گلستان

⁴عضو هیات علمی- دانشگاه علوم کشاورزی گرگان

چکیده

در این تحقیق به منظور مدل‌سازی فرایند استخراج روغن از دانه‌های سیاه‌دانه به کمک پیش‌تیمار میدان الکتریکی متناوب از سه سطح شدت میدان الکتریکی (25/0، 25/3 و 25/6 kV/cm ) و سه سطح تعداد پالس (10، 30 و 50) استفاده گردید و بعد از اعمال این پیش‌تیمارها، روغن دانه‌ها با پرس مارپیچی و با سرعت‌های متفاوت (11، 34 و 57 دور در دقیقه) استخراج گردید و میزان راندمان و کارایی فرایند استخراج روغن، مقدار رنگ، ضریب شکست و میزان پروتئین نمونه‌ها مورد بررسی قرار گرفت. جهت پیش‌بینی روند تغییرات از ابزارشبکه‌های عصبی مصنوعی در نرم‌افزار MATLAB R2013a استفاده شد. با بررسی شبکه‌های مختلف شبکه‌ی پس‌انتشار پیشخور با توپولوژی‌های 3-8-5 با ضریب همبستگی بیشتر از 987/0 و میانگین مربعات خطای کمتر از 0002/0 و با بکارگیری تابع فعال‌سازی تانژانت سیگموئید هیپربولیکی، الگوی یادگیری لونبرگ– مارکوات و چرخه یادگیری 1000 به عنوان بهترین مدل‌ عصبی مشخص گردید. نتایج حاصل از مدل‌های بهینه‌ی انتخاب شده نیز ارزیابی گردید و این مدل‌ها با ضرایب همبستگی بالا )بیش از 980/0( قادر به پیش‌بینی روند تغییرات بودند.

کلیدواژه‌ها

استخراج روغن؛ سیاه دانه؛ مدل‌سازی؛ میدان الکتریکی متناوب

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. 69(14): 1-11.

2.زرگری، ع. 1368. گیاهان دارویی. جلد اول، چاپ پنجم، موسسة چاپ و انتشارات دانشگاه تهران. صص43-44.

3.شریعت‌زاده، س.م. ع.، ملکی‌راد، ع.ا.، هویدا، ر.، راهزانی، ک.، آقاجوهری، م. و فضلی، د. 1389. بررسی تاثیر سیاه دانه بر گروه‌های تام تیول و پراکسیداسیون لیپیدی سرم. مجله دانشگاه علوم پزشکی شهرکرد. 12 (4):21-26.

4.گرجی، ن.، گلمکانی، م.ت.، مصباحی، غ.ر.، نیاکوثری، م.، اسکندری، م.ه. و مزیدی، س. 1395. بررسی ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی روغن دانه نارنج استخراج شده به روش‌های مختلف. فصلنامه علوم و صنایع غذایی. 54 (13): 121-133.

5.منهاج، م. ب. 1384. مبانی شبکه‌های عصبی مصنوعی. انتشارات دانشگاه صنعتی امیر کبیر. 718ص.

6.Anderson, D. 1996. A primer on oils processing technology. In Y. H. Hui (Ed) Bailey's industrial oil and fat products. JohnWiley and Sons, Inc., New York. Vol. 4: pp 10-17.

7. Angersbach, A. and Knorr, D. 1997. High intensity electric field pulses as pretreatment for  affecting dehydration characteristics and rehydration properties of potato cubes. Die Nahrung. 55: 143-146.

8. AOAC. 2008. Official methods of analysis of the association of official analytical chemists, Vol. II. Arlington, VA: Association of Official Analytical Chemists.

9.AOCS. 1993. Official Methods and Recommended Practices of the American Oil Chemists’ Society, AOCS Press, Champaign, IL. 762p.

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

11. Cheikh-Rouhou, S., Besbes, S., Hentati, B., Blecker, C., Deroanne, C. and Attia, H. 2007. N. sativa L. Chemical composition and physicochemical characteristics of lipid fraction. Journal of Food Chemistry. 101(2): 673-681.

12.Das, G. 2000. Hydrology and soil conservation Engineering. Asoke K. Ghosh, Prentic- Hall of India. 489pp.

13- Dobarganes  Nodar, M., Molero Gómez, A. and Martínez de la Ossa, E. 2002. “Characterisation and process development of supercritical fluid extraction of soybean oil. Food Science and Technology International. 8(6): 337-342.

14.Dolatabadi, Z., Elhami Rad, A.H., Farzaneh, V., Akhlaghi Feizabad, S.H., Estiri, S.H and  Bakhshabadi, H. 2016. Modeling of the lycopene extraction from tomato pulps. Food Chemistry. 190: 968-973.

15.Dunn, J. 2001. Pulsed electric field processing: An overview, In: Pulsed Electric Fields in Food Processing, Fundamental Aspects and Applications. Technomic Press, Lancaster, PA, pp. 1-30.

16.Fullana, M., Trabelsi, F. and Recasens, F. 2000. Use of neural net computing for statistical and kinetic modeling and simulation of supercritical fluid extractors. Chemical Engineering Science. 54  (24): 79–95.

17.Guderjan, M., Topfl, S., Angersbach, A. and Knorr, D. 2005. Impact of pulsed electric field treatment on the recovery and quality of plant oils. Journal of Food Engineering. 67 (3): 281–287.

18.Guderjan, M., Elez-Martínez, P. and Knorr, D. 2007. Application of pulsed electric fields at oil yield and content of functional food ingredients at the production of rapeseed oil. Innovative Food Science and Emerging Technologies. 8: 55–62.

19.Khan, N. and Sharma, S. 2003. Nigella sativa (black cumin) ameliorates potassium bromate-induced early events of carcinogenesis: diminution of oxidative stress. Hum Exp Toxicol. 22(4): 193-203.

20. Khazaei1, J. and Daneshmandi, S. 2007. Modeling of thin-layer drying kinetics of sesame seeds: mathematical and neural networks modeling. International Agrophysics. 21: 335-348.

21.Lu, B., Zhang, Y.,. Wu, X. and Shi, J. 2007. Separation and determination of diversiform phytosterols in food materials using supercritical carbon dioxide extraction and ultraperformance liquid chromatography–atmospheric pressure chemical ionization–mass spectrometry, Analytica Chimica Acta. 588. 50–63.

22.Noor Azian, M., Rohani, M. Z., Khairiyah Mohd, Y. and Mustafa Kamal, A. 2010. Process Modelling of Combined Degumming and Bleachingin Palm Oil Refining Using Artificial Neural Network. Journal of the American Oil Chemists' Society. 87:1381–1388.

23. Przybylski, R. and Zambiazi, R. C. 2000. Predicting oxidative stability of vegetable oils using neural network system and endogenous oil components. Journal of the American Oil Chemists' Society. 77(9): 925-932.

24.Ramachandran, S., Singh, S.K., Larroche, C., Soccol, C.R. and A. Pandey. 2007. Oil cakes and their biotechnological applications – a review, Bioresource Technology. 98: 2000–2009.

25.Rostami, M., Farzaneh, V., Boujmehrani, A., Mohammadi, M. and Bakhshabadi, H. 2014. Optimizing the extraction process of sesame seeds oil using response surface method on the industrial scale. Industrial Crops and Products. 58, 160–165.

26. Schleicher, P. and Saleh, M. 1998. Black seed cumin: the magical Egyptian herb for allergies, asthma, and immune disorders, Healing Arts Press, Rochester, Vermont. P. 90.

27.Singer, A., Nogala-Kalucka, M. and Lampart-Szczap, E. 2008. The content and antioxidant activity of phenolic compounds in cold-pressed plants oil. Journal of Food Lipids .15: 137-149.

28.Singh, P., Kumar, R., Sabapathy, S.N. and Bawa. S. 2008. Functional and edible uses of soy protein products. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 7(1): 14-28.

29.Tale Masouleh, Z., Asadollahi, S. and Eshaghi, M.R. 2015. Effects of Pulsed Electric Fields as a Pre-Treatment on Yield Extraction and some Quality Properties of Sesame Oil. International Journal of Review in Life Sciences. 5(10): 1100-1104.

30.Toepfl, S., Mathys, A., Heinz, V. and Knorr, D. 2006. Review: Potential of high

 

hydrostatic pressure and pulsed electric fields for energy efficient and environmentally friendly food processing. Food Reviews International. 22(4): 405–423.

31.Wiktor, A., Sledz, M., Nowacka, M., Rybak, K., Chudoba, T., Lojkowski, W. and Witrowa-Rajchert, D. 2015. The impact of pulsed electric field treatment on selected bioactive compound content and color of plant tissue. Innovative Food Science and Emerging Technologies. 30: 69–78.