مدل‌سازی انتقال جرم در فرایند استخراج اسانس روغنی آویشن و ارزیابی خواص فیزیکی- شیمیایی آن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی شیمی-صنایع غذایی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران

چکیده

آویشن یکی از داروگیاهانی است که بیشتر به شکل اسانس استفاده می‌شود. اسانس روغنی آویشن از جمله مواد کاربردی و دارای خواصی بی‌همتا است. روش‌های گوناگونی برای استخراج اسانس از مواد گیاهی وجود دارد که در پژوهش پیش رو باتوجه به اهمیت و کاربرد بالای روش تقطیر با آب و بخار، اسانس‌گیری به‌وسیلۀ دستگاه کلونجر، به مدت
2 ساعت انجام شد و بازده استخراج 32/2% (حجمی/ حجمی) بود. در پژوهش پیش رو از مدل ریاضی بر مبنای پدیدۀ انتقال جرم برای پیش‌بینی استخراج اسانس آویشن با استفاده از قانون دوم فیک برای مدل‌سازی انتقال جرم و استخراج اسانس آویشن با استفاده از فرایند تقطیر با بخار استفاده شد. در این مدل از اختلاف غلظت بین دو نقطۀ مختلف و با ضریب نفوذ 11-10×54/4 متر مربع بر ثانیه برای مدل‌سازی استفاده شد. نتایج حاصل از مدل‌سازی ریاضی مطابقت و همپوشانی بسیار مناسب 98% با داده‌های آزمایشگاهی از خود نشان‌داد. از تجزیۀ GC-MS برای مشخص‌کردن مواد تشکیل‌دهندۀ اسانس و همچنین ترکیب درصد آنها استفاده شد که دو مادۀ کارواکرول و تیمول بیشترین ترکیب درصد موجود در اسانس بودند. با بررسی خاصیت آنتی‌اکسیدانی اسانس روغنی آویشن استخراج‌شده، نتایج نشان داد این ماده میزان 1/95% خاصیت آنتی‌اکسیدانی دارد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Mass Transfer Modeling in the Process of Thyme Essential Oil Extraction and Evaluation of Physico-Chemical Properties

نویسندگان [English]

  • O. Ahmadi
  • H. Jafarizadeh-Malmiri
Sahand University of Technology
چکیده [English]

Thyme (Thymus vulgaris L.) is a medicinal plant which its essential oil has been widely used due to its unique properties. Different extraction methods have been utilized to extract plant essential oil and in the present study, hydro distillation glass-Clevenger apparatus was used for extraction of thyme essential oil for 2 h. Obtained result indicated that thyme essential oil extraction yield was 2.32% (v/v). Furthermore, a mathematical model to predict and model the thyme essential oil extraction curve by Fick’s second law was utilized. This model was established based on difference of the concentration of points and the diffusion coefficient of 4.54×10-11 m2/s. The result of the curve obtained by the proposed mathematical model, fitted very well (98%) with the observed experimental results. Chemical composition assessment of the extracted thyme essential oil using GC-MS technique indicated that thymol and carvacrol are two main bioactive compounds of thyme essential oil. Antioxidant activity of the extracted thyme essential oil was also 95.1%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Antioxidant
  • Mass Transfer
  • Modeling
  • Thyme Essential Oil

مراجع

 
 
[1]        Ryu, V., McClements, D. J., Corradini, M. G., McLandsborough, L., "Effect of ripening inhibitor type on formation, stability, and antimicrobial activity of thyme oil nanoemulsion", Food Chem., 245,
pp. 104-111, (2018).
[2]        Pavela, R., Žabka, M., Vrchotová, N., Tříska, J., "Effect of foliar nutrition on the essential oil yield of Thyme (Thymus vulgaris L.)", Ind. Crop. Prod., 112, pp. 762-765, (2018).
[3]        Fachini-Queiroz, F. C., Kummer, R., Estevão-Silva, C. F., Carvalho, M. D. D. B., Cunha, J. M., Grespan, R., Bersani-Amado, C. A., Cuman, R. K. N., "Effects of thymol and carvacrol, constituents of thymus vulgaris L. essential oil, on the inflammatory response", Evid. Based Complement Alternat. Med., pp. 20, 12-19, (2012).
[4]        Bilia, A. R., Guccione, C., Isacchi, B., Righeschi, C., Firenzuoli, F., Bergonzi, M. C., "Essential oils loaded in nanosystems: A developing strategy for a successful therapeutic approach", E Evid. Based Complement Alternat. Med., 11, pp. 10-18, (2014).
[5]        Sipailiene, A., Venskutonis, P. R., Baranauskiene, R., šarkinas, A., "Antimicrobial Activity of Commercial Samples of Thyme and Marjoram Oils", J Essent. Oil Res., 18, pp. 698-703, (2006).
[6]        Moradalizadeh, M., Samadi, N., Rajaei, P., "Comparison of hydrodistillation, microwave hydrodistillation and solvent-free microwave methods in analysis of the essential oils from aerial parts of Haplophyllum robustum Bge. by GC/MS method", Int. J. Adv. Biol. Biomed. Res, 1, pp. 1058-1067, (2013).
[7]        Reyes-Jurado, F., Franco-Vega, A., Ramirez-Corona, N., Palou, E., López-Malo, A., "Essential oils: antimicrobial activities, extraction methods, and their modeling", Food Eng. Rev., 7, pp. 275-297, (2015).
[8]        Vargas, R. M., Lucas, A. M., Barroso, M. S., Dutra, D. V., Becker, M. V., Mondin, C. A., Cassel, E., "Mathematical modeling of essential oil extraction by steam distillation for native plants from Southern Brazil", J. Essent. Oil Bear. Plant., 15, pp. 839-846, (2012).
[9]        Barros, F. M., Almeida, P. C., Scopel, R., do Espirito Santo, A. T., Lucas, A. M., Bordignon, S. A., Cassel, E., Vargas, R. M., Von Poser, G., "Chromenes from Ageratum conyzoides: steam distillation, supercritical extraction, and mathematical modeling", Sep. Sci. Technol., 51, pp. 307-315, (2016).
[10]      Megawati, M., Handayani, P., "Extraction of P. cubeba Essential Oil by Microwave Assisted Hydrodistillation: Modeling and Process Optimization", American J. Oil Chem. Technol., 1, pp. 1-17, (2013).
[11]      Ammar, A. H., Meniai, A. H., Zagrouba, F., "Experimental study and modeling of essential oil extraction from plants by hydrodistillation", Chem. Eng. Technol., 37, pp. 1235-1242, (2014).
[12]      Scopel, R., Falcão, M. A., Lucas, A. M., Almeida, R. N., Gandolfi, P. H., Cassel, E., Vargas, R. M., "Supercritical fluid extraction from Syzygium aromaticum buds: Phase equilibrium, mathematical modeling and antimicrobial activity", J. Supercrit. Fluids, 92, pp. 223-230, (2014).
[13]      Sartor, R. B., Secchi, A. R., Soares, R. d. P., Cassel, E., "Dynamic simulation of rosemary essential oil extraction in an industrial steam distillation unit", Ind. Eng. Chem. Res., 50, pp. 3955-3959, (2011).
[14]      Hemmati, A., Shirvani, M., Torab-Mostaedi, M., Ghaemi, A. "Mass transfer coefficients in a perforated rotating disc contactor (PRDC)" , Chem. Eng. Process., 100, pp. 19-25. (2016)
[15]      Pires, V. P., Almeida, R. N., Wagner, V. M., Lucas, A. M., Vargas, R. M., Cassel, E., "Extraction process of the Achyrocline satureioides (Lam) DC. essential oil by steam distillation: modeling, aromatic potential and fractionation", J. Essent. Oil Res., 31,
pp. 286-296, (2019).
[16]      Baj, T., Sieniawska, E., Kowalski, R., Wesolowski, M., Ulewicz-Magulska, B., "Effectiveness of the Deryng and Clevenger-type apparatus in isolation of various types of components of essential oil from the Mutelina purpurea Thell. flowers", Acta Pol. Pharm, 72, pp. 507-515, (2015).
[17]      Sayyar, Z., Jafarizadeh-Malmiri, H., "Temperature effects on thermodynamic Parameters and solubility of curcumin O/W nanodispersions using different thermodynamic Models", Int. J. Food eng., 15,
pp. 20-34, (2019).
[18]      Xavier, V. B., Vargas, R., Cassel, E., Lucas, A., Santos, M., Mondin, C., Santarem, E., Astarita, L., Sartor, T., "Mathematical modeling for extraction of essential oil from Baccharis spp. by steam distillation", Ind. Crops and Prod., 33, pp. 599-604, (2011).
[19]      Cassel, E., Vargas, R., Martinez, N., Lorenzo, D., Dellacassa, E., "Steam distillation modeling for essential oil extraction process", Ind. Crops and Prod., 29, pp. 171-176, (2009).
[20] Gumus, R., Ercan, N., and Imik, H., "The effect of thyme essential oil (thymus vulgaris) added to quail diets on performance, some blood parameters, and the antioxidative metabolism of the serum and liver tissues", Braz. J. Poultry Sci., 19, pp. 297-304, (2017).
مهندسی شیمی ایران
دوره 19، شماره 109
خرداد و تیر 1399
صفحه 27-36

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار