بخشی از مقاله
چکیده
یکی از روش های نوین در کشاورزی جهت کنترل کیفیت ظاهری فرآوری های پس از برداشت، روش های ماشین بینایی و پردازش تصاویر گرفته شده در طول انجام فرآیند می باشد . حفظ رنگ که از الویت های انجام صحیح فرآوری چای سبز است، با خشک کردن کامل، سریع، محدود و بدون تخمیر برگ تازه صورت میپذیرد. میزان تغییر رنگ در بازار پسندی و کیفیت محصول تاثیر مستقیم دارد و بررسی این میزان در انتخاب بهترین شرایط خشک کردن امری ضروری به نظر می رسد که ضرورت این تحقیق را مشخص میسازد. آزمایشها در پنج دمای 50،60،70،80 و90 درجه سانتیگراد و 1، 0/5 و 1.5 متربرثانیه انجام شد.
تصاویر دریافتی در طول فرایند خشک شدن در فضای رنگی RGB صورت گرفت و برای استخراج ارزشهای رنگی به فضای L*a*b* تبدیل گردی. از نرم افزار Matlab نسخه R2010a جهت تبدیل و آنالیز تصاویر استفاده شد. برای کالیبره کردن تصاویر دریافتی از دوربین دیجیتالی با دستگاه رنگ سنجی هانترلب، از صفحات استاندارد رنگی استفاده شد .
مقادیر پارامترهای رنگی L* ،a* و b* استخراج شده از تصاویر جهت محاسبه سایر پارامترهای رنگی شامل : تغییرات کلی رنگ - - - ، شاخص قهوه ای شدن - BI - ، کروما - CH - و زاویه هیو - Hœ - استفاده شد. نتایج نشان داد که مقادیر L* ، b* در حین خشک شدن کاهش و مقادیر a* و - افزایش یافت. شاخص کروما و زاویه هیو کاهش و شاخص قهوه ای شدن افزایش یافت. این تحقیق در دی ماه 1390 در گروه ماشین های کشاورزی دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی دانشگاه تهران صورت پذیرفت.
مقدمه
چای که محصول گیاه Camellia sinensis میباشد، دارای تاریخچه چند هزار ساله است . بطوریکه در ابتدا به عنوان یک گیاه دارویی در چین استفاده می شد و پس از آن به عنوان یک نوشیدنی مفید جهت رفع خستگی و درمان انسان بکار برده شد. اگر بخواهیم این نوشیدنی را از نظر نحوه فرآوری دستهبندی نماییم، بر سه نوع : چای سیاه - تخمیری - ، چای سبز - غیر تخمیری - و الونگ - نیمه تخمیری - تولید میگردد. خواص درمانی کشف شده در مورد چای سبز بیش از سایر تولیدات این گیاه است و علت اصلی آن را وجود پلی فنلهای موثر در این محصول که عمده آن را کاتچین ها تشکیل میدهد، میدانند
خشک کردن مواد غذایی یکی از روشهای موثر در نگهداری مواد غذایی می باشد که با انتقال همزمان حرارت و جرم صورت می پذیرد و در آن رطوبت ماده تبخیر شده و توسط جریان هوا از سطح آن خارج می گردد
از اهداف خشک کردن می توان به : جلوگیری از رشد میکروارگانیسم ها، کاهش فعالیتهای شیمیایی مواد، افزایش زمان نگهداری مواد در هوای اتاق و کم کردن حجم و وزن ماده جهت سهولت انبارداری و حمل و نقل اشاره نمود.
رنگ به عنوان یکی از شاخص های مهم کیفیت مواد غذایی است و نشانگر ویژگی های شیمیایی، بیوشیمیایی و میکروبیولوژیکی محصول می باشد و می تواند در بازارپسندی آن نقش موثری داشته باشد
با توجه به اینکه در فرآیند تولید چای سبز، توسط یک تیمار حرارتی کوتاه مدت - دمای 90oC به مدت 3 دقیقه - آنزیمزدایی صورت می پذیرد، رنگ کلروفیل تا حدودی حفظ میگردد و همچنین با ا نجام سریع خشککردن بلافاصله پس از برداشت، موجب پایین آمدن به موقع رطوبت برگه ها گردیده و در نتیجه قهوهای شدن آنزیمی که موجب تشکیل رنگدانههای تیره رنگ میشود، صورت نمیپذیرد
تبدیل کلروفیل به فئوفیتین در طول یک فرآیند حرارتی ، علت ا صلی تغییر رنگ در برگه های چای سبز می - باشد
در ابتدای فرآیند تغییر رنگ برگه ها، به جهت خروج گازها و هوا از سطح برگ، بر روشنایی سطح افزوده شده و سپس با افزایش حرارت و جدا شدن پیوند منیزیم از ساختار کلروفیل، رنگ برگه ها به سمت سبز تیره یا قهوهای حرکت مینماید
کلروفیل در شرایط قلیایی پایدار است، اما در محیطی حتی با اسیدیته کم ناپایدار می گردد، منیزیم از آن جدا شده و فئوفیتین که رنگ آن زیتونی متمایل به قهوهای میباشد، تولید میگردد. تحقیقات بسیاری جهت خنثی کردن بخشی از اسید موجود در گیاهان سبز صورت گرفته است تا رنگ محصول حفظ گردد، ولی اکثرا با موفقیت همراه نبودند و بهترین روش برای این کار را انجام سریع فرآیند حرارتی دانسته اند
بنابراین حفظ رنگ برگه های چای سبز و تلاش در جهت اعمال کمترین تغییرات در آن، از ضرورت های تولید این محصول است که در این تحقیق سعی در انجام آن گردیده شده است . دستگاه اندازه گیری هانترلب - Hunter Lab colorimeter - با تعیین پارامترهای رنگی :L - تیرگی و روشنایی، :a سبزی تا قرمزی، :b آبی تا زرد - میتواند اطلاعات مفیدی را از رنگ میوه و سبزیجات در صنایع غذایی ارائه دهد و با توجه به اینکه هزینه استفاده از این دستگاه بالا می باشد، در این تحقیق با ارائه روشی مناسب، پارامترهای رنگی با ضریب همبستگی مناسب نسبت به نتایج بدست آمده از دستگاه هانترلب محاسبه گردیده شده است .
همچنین از سیستم بینایی کامپیوتری - CVS - که امروزه در اکثر صنایع مهندسی کاربرد دارد استفاده شده است تا بتوان همزمان با انجام آزمایش خشک شدن، تصویربرداری از نمونه و ذخیره تصاویر و همچنین آنالیز تصاویر توسط نرم افزارهای مربوطه صورت پذیرد و مشکلات مربوط به کم شدن دقت که در اکثر روش های مرسوم است، برطرف گردد . محققین بسیاری از این سیستم در انجام تحقیقات خود بهره بردهاند.
بنابراین هدف از این تحقیق، استفاده از روش CVS در بررسی تغییرات رنگی برگه های چای سبز در حین خشک شدن و استخراج بهترین شرایط خشک کردن با در نظر گرفتن کمترین تغییرات رنگی در حین انجام فرآیند میباشد.
مواد و روشها
تهیه محصول اولیه و آزمایشات خشک کردن
برگههای تازه چای سبز از مزارع واقع در شهر تنکابن، ایران 230 - کیلومتری ساری مرکز استان مازندران - تهیه گردید. جهت جلوگیری از پژمردگی و تغییرات اولیه رنگ، بلافاصله پس از برداشت از مزرعه در کمترین زمان ممکن، نمونه ها به فضای آزمایشگاه رسانده شد . با انجام آبشویی و آبگیری توسط دستگاه شوینده و آبگیر سبزیجات، گردوغبار ناشی از فضای مزرعه از روی برگهها پاک گردید . آزمایشهای خشککردن به روش لایه نازک انجام پذیرفت . بنابر تعریف ارائه شده برای این روش، لایه ای از نمونه بر روی سینی با ابعاد 20cm×20cm طوری قرار داده شد که دما و رطوبت جریان هوای درون خشک کن پس از عبور از سینی نمونه ها تغییر نکند [Jayas et .al, 1991] برای انجام آزمایش ها، از یک خشک کن لایه نازک آزمایشگاهی ساخته شده در گروه مهندسی مکانیک ماشینهای کشاورزی دانشگاه تهران استفاده شد
شکل 1 خشک کن آزمایشگاهی مو رد استفاده -1: فن -2 المنت پیش گرمکنی -3 المنت های حرارتی -4 لوله های مستقیم کننده -5سنسور سرعت هوا 6 و-7 سنسورهای دما -8 دوربین دیجیتالی -9 لامپ های فلورسنت -10صفحه پلت فرم -11 لود سل -12 واحد کنترل -13 سنسور دمای بیرون -15 HMI-14کامپیوتر -16 مانیتور -17 صفحه کلید
در این تحقیق آزمایش ها در پنج سطح دمایی 50، 60، 70 ،80 و 90 درجه سلسیوس و سه سطح سرعت هوای ورودی 0/5، 1 و 1/5 متر بر ثانیه انجام گرفت . برای انجام هر مرحله از آزمایش با استفاده از صفحه HMI شرایط مورد نظر هر آزمایش شامل دما و سرعت هوا تنظیم شد. برای رسیدن شرایط سیستم به حالت پایدار، کلیه آزمایشات به مدت 10 دقیقه بعد از روشن کردن خشک کن شروع میشدند. سپس ظرف خالی محصول در داخل خشک کن قرار می گرفت و با زدن دکمه طراحی شده در صفحه تنظیمات HMI، وزن نمایشی صفر می شد.
این کار به جهت حذف اثر نیروی شناوری وارد شده از طرف جریان هوا بر روی سینی، حذف اثر احتمالی دمای هوا بر روی نیروسنج و همچنین حذف وزن سینی نمونه ها میباشد. سپس مجددا سینی نمونهها از دستگاه خارج شده و نمونهها روی آن قرار می گرفت و سینی مجددا به دستگاه منتقل می گردید. خشک کردن تا زمان رسیدن رطوبت نمونهها به حالت تعادل و ثابت ماندن وزن نمونه ها ادامه می یافت.
