List paprene metvice (Mentha piperita) bio je sušen u elemen-tarnom (tankom) sloju u sušnici na temperaturama zraka raspona od 35 do 60 °C. Porast temperature radnog medija (zraka) značajno je smanjio vrijeme sušenja lista. Podaci o sušenju lista paprene metvice analizirani su i u pogledu difuzije u periodima sušenja.The thin-layer drying of mint leaves for a temperature range of 35–60 °C was determined in a (cabinet) dryer. The increase in air temperature significantly reduced the drying time of the mint leaves. Drying data of this material were analysed to obtain diffusivity values from the falling rate-drying period

Nadica Dobričević

Stjepan Pliestić

Croatian

Hrčak - Portal of scientific journals of Croatia

Sjemenarstvo 23(2006)2 UDK: 633.822;631.563.2;631.57.574(045)=862   Izvorni znanstveni rad 149 SUŠENJE LISTA PAPRENE METVICE (Mentha piperita)  U ELEMENTARNOM (TANKOM) SLOJU S. PLIESTIĆ  i  Nadica DOBRIČEVIĆ Agronomski fakultet Sveučilišta u Zagrebu Zavod za poljoprivrednu  tehnologiju, skladištenje i transport  Faculty of Agriculture, University of Zagreb Department for Agricultural Technology, Storage and Transport  SAŽETAK  List paprene metvice (Mentha piperita) bio je sušen u elemen-tarnom (tankom) sloju u sušnici na temperaturama zraka raspona od 35 do 60 °C. Porast temperature radnog medija (zraka) značajno je smanjio vrijeme sušenja lista. Podaci o sušenju lista paprene metvice analizirani su i u pogledu difuzije u periodima sušenja.   Ključne riječi: list paprene metvice, sušenje, modeliranje   OPĆENITO  O  PAPRENOJ  METVICI  (Menthae Piperitae)  Mentha piperita L. ; Lamiaceae (Labiatae), usnjače  Narodna imena: menta, metva Strani nazivi: engl. peppermint; rus. holodk; njem. Pfefferminze; franc. menthe poivree    Sl. 1.: Paprena metvica S. Pliestić i sur.: Sušenje lista paprene metvice (Mentha piperita) u elementarnom (tankom) sloju Sjemenarstvo 23(2006)2 str. 149-159 150 Kultivirana paprena metvica upotrebljava se već 250 godina kao jedna od najvažnijih ljekovitih biljaka za proizvodnju eteričnog ulja, lijekova i čajeva.  Paprena metvica se upotrebljava u farmaceutskoj, kozmetičkoj i prehrambenoj industriji. Zbog velike potražnje za suhim listom paprene metvice i eteričnim uljem površine zasađene metvicom sve se više šire. Najveći su svjetski proizvođači paprene metvice SAD (osobito Indiana, Kalifornija, Oregon), Brazil, Japan i Bugarska.  U RH se intenzivno proizvodila pedesetih, šezdesetih i osamdesetih godina, ali je zbog ratnih djelovanja proizvodnja gotovo prestala.  Pedeset poznatih vrsta metvice (Mentha L.) pripada porodici usnjača. U našoj zemlji raste nekoliko divljih vrsta, a upotrebljive su tri-četiri vrste. Najvažnija je, u svijetu i u nas, samo Mentha piperita L. To je višestruki sortni hibrid, vjerojatno nastao križanjem vrste M. aquatica L. i M. spicata L. (M. Viridis L). S obzirom na to da eterična ulja Menthae piperitae L. i M. aquticae L. sadrže mentol, sigurno je M. aquatica L. upotrijebljena u stvaranju hibrida ( K o l a k ,  R o z i ć ,  1 9 9 7 . )  Metvica kao višegodišnja biljka u početku raste sporo, ali 15 do 20 dana pošto nikne počinje intenzivnije rasti, pa procvate 80 do 100 dana pošto nikne (ovisno o vrsti i ekološkim uvjetima). Jednakom brzinom rastu podzemne i nadzemne vriježe (stolone). U našim krajevima metvica prvi put procvate sredinom lipnja i cvate do početka srpnja, a drugi put procvate tijekom rujna. Kao droga upotrebljavaju se - list (Menthae piperitae folium) i stabljika s listovima i cvatovima (Menthae piperitae herba). Za dobivanje droge ubire se stabljika kad biljka počne cvjetati i krupno zdravo lišće. Dužina im je do 9 cm, s kratkom peteljkom (0,5 –1,0 cm). Droga ne smije sadržavati ni vrhove stabljike više od 7%, a mora se čuvati dobro zatvorena i zaštićena od svjetlosti, ali ne dulje od godine dana  ( K o l a k  i  R o z i ć ,  1 9 9 7 ) .  Drogu je potrebito sušiti u tankom sloju, prisilnim prostrujanjem radnog medija (zraka) u sušnicama (30-60 °C). Sve ostalo (stabljika, sitno lišće i crveni pupoljci) koriste se za destilaciju eteričnog ulja. Druga berba koncem ljeta ili početkom jeseni daje slabiju kakvoću lišća.  Lišće paprene metvice (mente) vrlo se često upotrebljava u raznim mješavinama čajeva kao jedan od važnih sastojaka, koji mu uz ljekovita svojstava, daje i ugodan miris i ukus.  Herba (Menthae piperitae herba) se rjeđe traži, poradi slabije kakvoće u usporedbi s lišćem. Koristi se uglavnom za destilaciju eteričnog ulja (Aetherolum Menthae piperitae). Eterično ulje metvice sadrži više od 20 sastojaka. Karakterističan miris i okus eteričnog ulja potječe od mentola, kojega ima od 40 do 60%. Mentol je ujedno i najvredniji sastojak po kome se određuje kakvoća eteričnog ulja metvice. Važno je stoga znati da je udio mentola najveći u mladim listovima, a u cvjetovima se povećava udio manje cijenjenoga mentofurana, karakterističnoga za M. piperitu, pa košnju paprene metvice valja obaviti prije cvjetanja. Eterično S. Pliestić i sur.: Sušenje lista paprene metvice (Mentha piperita) u elementarnom (tankom) sloju Sjemenarstvo 23(2006)2 str. 149-159 151 ulje sadrži još menton (15-25 %), 1,8-cineol (0,1-1,5 %), α-pinen, β-pinen i mentofuran. Dobiva se iz listova ili cijele stabljike različitih vrsta i varijeteta metvice. Iskorištenje je 0,5 do 1,7 %. Najvažnija su ulja s visokim udjelom mentola (koja su sirovine za njegovo dobivanje). Ulje paprene metvice dobiva se iz biljke Mentha piperita L. Međutim istraživanjima je također utvrđeno da na kakvoću i kompoziciju eteričnog ulja paprene metvice značajan utjecaj ima i postupak i temperature sušenja. Tako se količina eteričnog ulja sa 1% (v/v) kod temperature sušenja od 40 °C, značajno smanjuje na 0,14% (60 °C), odnosno 0,12% (80 °C). Više temperature sušenja utječu i na kompoziciju ulja, pa količina 1,8 cineola i citronelal opada nakon 80oC, a u porastu je količina mentola i neomentola nakon 60 °C ( B l a n c o  i  s u r . ,  2 0 0 4 )  Da bi se ova sezonska biljka očuvala, i učinila dostupnom  potrošačima tijekom cijele godine, često je podvrgavana različitim tehnološkim tretmanima, primjerice sušenju ( P a r k  i  s u r . ,  2 0 0 2 ). Sušenje je jedan od najstarijih postupaka čuvanja ljekovitog i aromatičnog bilja, ali i drugih poljoprivrednih proizvoda. Glavni zadatak sušenja proizvoda je produljiti vrijeme čuvanja (skladištenja), minimiziranje potreba za ambalažom i pakiranjem i eliminiranje prijevoza nepotrebne vode ( O k o s  i  s u r . ,  1 9 9 2 ) .  Sušenje primjenom sunčeve energije je najrašireniji postupak za čuvanje poljoprivrednih proizvoda u svijetu. Međutim taj postupak ima i niz nedostataka kao što su onečišćenje materijala prašinom, česticama zemlje, insektima i ovisan je o vremenu. Također taj postupak sušenja može biti vremenski poprilično dug. Poradi navedenog postupak sušenja treba se provoditi u zatvorenim sušnicama kako bi se doprinijelo povećanju kakvoće konačnog proizvoda ( E r t e k i n  i  Y a l d i z ,  2 0 0 4 ) .  U zadnje vrijeme načinjeno je mnogo istraživanja i radova u području sušenja povrtnih kultura (Akpinar i sur. 2003., Doymaz, Pala, 2002., Doymaz, 2004., Ertekin, Yaldiz, 2004., Kaymak-Ertekin, 2002., Pliestić, Mitrevski, 2003., Senadeera i sur. 2003. i drugi).  Istraživan je i odnos ravnotežne vlažnosti materijala (ljekovitih i aromatičnih biljaka) s ravnotežnom vlažnošću zraka ( S o ys a l  i  Ö ze t e k i n ,  1 9 9 9 ) .   Međutim, radovi vezani uz karakteristike sušenja (temperatura i brzina zraka i dr.) lista paprene metvice rijetkost su u literaturi. M ü l l e r  i  s u r .  ( 1 9 8 9 . )  rabili su solarnu sušnicu stakleničkog tipa za sušenje lista metvice. Prema njihovom istraživanju za sušenje metvice od 80% na 11% udjela vode trebalo je 3 do 4 dana. P a r k  i  s u r .  ( 2 0 0 2 )  istraživali su utjecaj brzine radnog medija (0,5-1,0 m/s) i različitih temperatura (30, 40 i 50 °C) na kinetiku sušenja lista metvice. C i l j  ovog istraživanja je bio promatrati utjecaj različitih temperatura radnog medija (zraka) na brzinu sušenja odnosno  na gubitak vode iz lista metvice. S. Pliestić i sur.: Sušenje lista paprene metvice (Mentha piperita) u elementarnom (tankom) sloju Sjemenarstvo 23(2006)2 str. 149-159 152 MATERIJAL  I  METODE  Sušenje lista paprene metvice provodilo se u sušnici kabinetskog tipa (slike 2-4) vlastite konstrukcije i postavljene na obiteljskom poljoprivrednom gospo-darstvu, u Bjelovarsko bilogorskoj županiji. Potrebe količine lista paprene metvice osigurane su uzgojem na površinama OPG-a  tijekom 2004. godine. Određivanje gustoće materijala (piknometrom) i gustoće u rahlo rasutom stanju provođeno je prema M o h s e n i n u  (1986).    Sl. 2.: Eksperimentalna sušnica za biljni materijal – bočni pogled    Sl. 3.: Eksperimentalna sušnica za biljni materijal – prednji pogled S. Pliestić i sur.: Sušenje lista paprene metvice (Mentha piperita) u elementarnom (tankom) sloju Sjemenarstvo 23(2006)2 str. 149-159 153 123487695  Sl. 4.: Eksperimentalna sušnica za biljni materijal   1 – sušnica 2 – okvir za materijal 3 – materijal – list paprene metvice 4 – izlazni otvor zraka 5 – ulazni otvor za zrak 6 – termometar (suhi) 7 – termoetar (vlažni) 8 – kotrolno staklo 9 – el. grijač s ventilatorom  Utjecaj temperature radnog medija (zraka) na brzinu sušenja lista metvice ispitivan je pri temperaturama  35, 45 i 60 °C radnog medija uz relativnu vlagu zraka (ϕ) 40-50%. Relativna je vlažnost zraka mjerena suhim i vlažnim termometrom, a na isti je način mjerena temperatura i relativna vlažnost unutar same sušnice. Tijekom ispitivanja u svim ponavljanjima brzina radnog medija bila je u prosjeku 1,0 m/s i mjerena je Lambrecht – ovim anemometrom Meteo Digit III (Sl. 5). Početna, kao i konačna vlaga metvičinog lista bila je određivana prema standardnoj metodi (A O A C , 1990) u laboratorijskoj sušnici na temperaturi 70 °C kroz 24 sata. S. Pliestić i sur.: Sušenje lista paprene metvice (Mentha piperita) u elementarnom (tankom) sloju Sjemenarstvo 23(2006)2 str. 149-159 154   Sl. 5.: Mjerna oprema Lambrecht  Uzorci lista metvice za pouse čuvani su u hladioniku na temperaturi  4-5 °C. U postupku sušenja list je prostrt u tankom sloju na rešetkastom okviru dimenzija 420 x 300 mm. Masa lista u ispitivanjima kretala se od 40-50 grama, a gubitak vode iz lista svakih 10 minuta vaganjem. Početna vlažnost lista metvice kretala se u rasponu od 83,6 do 85,2% (vlažna baza), u prosjeku je iznosila 84,42%. Paprena metvica sušena je na izlaznu prosječnu vlažnost 10,69%, u rasponu od 10,31 do 10,91%. Osušeni list metvice po sušenju čuvan je 10 minuta na sobnoj temperaturi u staklenim posudama. S. Pliestić i sur.: Sušenje lista paprene metvice (Mentha piperita) u elementarnom (tankom) sloju Sjemenarstvo 23(2006)2 str. 149-159 155   Sl. 6.: Svježi i osušeni list paprene metvice   MODELIRANJE  KRIVULJA  SUŠENJA  Odnos vlaga (MR) je funkcija temperature zraka (T), relativne vlažnosti (ϕ) i vremena sušenja (τ). Odnos vlage i stupnja sušenja lista paprene metvice tijekom pokusa  određivan je primjenom slijedećih izraza: Određivanje (apsolutne) vlage na suhu tvar:  wwwa −⋅=100100  pri čemu su: wa - udjel vode u materijalu vezan na suhu tvar (apsolutna vlaga) (%) w  - udjel vode u materijalu  (ukupna vlaga) (%)  Ravnoteža vlaga materijala (wr) određena je odnosom udjela vode u ukupnoj masi materijala (mokra baza) kada on je podvrgnut specifičnom stanju temperature i relativne vlage radnog medija (zraka).  Za utvrđivanje odnosa ravnotežne vlažnosti materijala (wr) naspram ravnotežne vlažnosti zraka (ϕr) upotrebljavani su modificirani izrazi prema S o ys a l u  i  Ö z t e k i n u  (1999).  Modificiran  Oswinov izraz: 1110101BrBrrBwBw⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=ϕ S. Pliestić i sur.: Sušenje lista paprene metvice (Mentha piperita) u elementarnom (tankom) sloju Sjemenarstvo 23(2006)2 str. 149-159 156 i  Halseyev izraz: 10Brr wB−= expϕ   gdje su: wr - ravnotežna vlažnost materijala (%) ϕr - ravnotežna vlažnost radnog medija zraka (%)  Temeljem navedenih izraza Soysal i Öztekin (1999) su postavili izraze za paprenu metvicu (Tablica 1.), koji su rabljeni u ovim eksperimentima.  Tablica 1.  Jednadžbe i njihovi koeficijenti za sušenje paprene metvice (S o y s a l  i  Ö z t e k i n , 1999)  Koeficijenti  jednadžbe - Equation coefficients Temperatura - Temperature (°C) Jednadžba Equation B0 B1 5 Oswin 11,523 0,398 45 Oswin 8,848 0,510 60 Halsey 7,041 1,317  Temeljem navedenog odnos vlaga (MR) dobiven je prema izrazu:  rriwwwwMR−−=0 gdje su: MR - odnos vlaga (bezdimenzionalni broj) wi - mjerena vlažnost materijala (%) w0 - početna vlažnost materijala (%) wr - ravnotežna vlažnost materijala (%)   REZULTATI  Gustoća lista paprene metvice (prema M o h s e n i n u ) u svježem stanju bila je u prosjeku 783,66 kg/m3, dok je gustoća osušenog lista pri vlažnosti od 10,69% iznosila 992,15 kg/m3. Gustoća svježeg lista u rahlo rasutom stanju iznosila je u prosjeku 29,86 kg/m3, dok je ta gustoća osušenog lista u rahlo rasutom stanju iznosila u prosjeku 18,887 kg/m3.  157   Sl.7: Dijagram sušenja paprene metvice  pri različitim temperaturama radnog medija - zraka  S. Pliestić i sur.: Sušenje lista paprene metvice (Mentha piperita) u elementarnom (tankom) sloju Sjemenarstvo 23(2006)2 str. 149-159 158 ZAKLJUČAK  Povećanje temperature radnog medija zraka značajno utječe na brzinu sušenja odnosno smanjuje vrijeme sušenja lista paprene metvice.  Pri temperaturi od 35 °C sušenje lista paprene metvice odvijalo se prema izrazu  MR = -0,00000003τ3 + 0,00003τ2 - 0,0071τ+ 0,9752, uz koeficijent determinacije R2= 0,9969. Sušenje lista paprene metvice na višim temepaturama odvijalo se brže prema sljedećim jednadžbama: - temperatura 45 °C;  MR = 0,9151e-0,0127τ, uz koeficijent determinacije R2= 0,99, - temperatura 60 °C; MR = 0,9227e-0,0301τ, uz koeficijent determinacije R2= 0,967. Gustoća osušenog lista (piknometarska metoda) povećala se za 26,6 %, dok se je gustoća osušenog lista u rahlo rasutom stanju smanjila za 36,75%.  THIN-LAYER DRYING OF MINT (Mentha piperita) LEAVES SUMMARY The thin-layer drying of mint leaves for a temperature range of 35–60 °C was determined in a (cabinet) dryer. The increase in air temperature significantly reduced the drying time of the mint leaves. Drying data of this material were analysed to obtain diffusivity values from the falling rate-drying period.   Keywords: mint leaves; drying; modelling;   LITERATURA - REFERENCES:  1. A k p i n a r , E.; M i d i l l i , A.; B i c e r , Y. (2003.): Single layer drying behaviour of potato slices in a convective cyclone dryer and mathematical modelling, Energy Conversion and Management 44 (2003), pp. 1689–1705.  2. A O A C , (1990). Official method of analysis. No. 934.06. Association of Official Analytical Chemists, Arlington, USA. 3. B l a n c o , M.C.S.G.; M i n g , L.C.; M a r q u e s , M.O.M.; B o v i , O.A.  (2004.): Drying temperature effects in peppermint essential oil content and composition, Drying Technology 22 (2004), pp. 2183 - 2200 4. D o y m a z , I.(2004.): Convective air drying characteristics of thin layer carrots, Journal of Food Engineering 61 (2004), pp. 359–364.  5. D o y m a z , I.; P a l a , M.  (2002.): Hot-air drying characteristics of red pepper, Journal of Food Engineering 55 (2002), pp. 331–335.  6. E r t e k i n , C.; Y a l d i z , O.(2004.): Drying of eggplant and selection of a suitable thin layer drying model, Journal of Food Engineering 63 (2004), pp. 349–359.  S. Pliestić i sur.: Sušenje lista paprene metvice (Mentha piperita) u elementarnom (tankom) sloju Sjemenarstvo 23(2006)2 str. 149-159 159 7. K a y m a k - E r t e k i n , F. (2002.): Drying and rehydrating kinetics of green and red peppers, Journal of Food Science 67 (2002), pp. 168–175.  8. K o l a k , I., R o z i ć , I. (1997.): Ljekovito, aromatično i medonosno bilje - skripta, Agronomski fakultet, Zagreb - Mostar 9. M o h s e n i n , N.N. (1986.): Physical properties of plants and animals materials (2nd ed.), Gordon and Breach, Amsterdam. 10. M u l l e r , J.; R e i s i n g e r , G.;  K i s g e c i , J.; K o t t a , E.;  T e s i c  M.; M u h l b a u e r , W. (1989.): Development of a greenhouse-type solar dryer for medicinal plants and herbs, Solar and Wind Technology 6 (1989), pp. 523–530.  11. O k o s , M.R.; N a r s i m h a n , G.; S i n g h  R.K.; W e i t n a u e r , A.C. (1992.): Food dehydration. Handbook of food engineering, Marcel Dekker, New York (1992). 12. P a r k , K.J.; V o h n i k o v a , Z.; B r o d , F.P.R.(2002.): Evaluation of drying parameters and desorption isotherms of garden mint leaves (Mentha crispa. L), Journal of Food Engineering 51 (2002), pp. 193–199. 13. P l i e s t i ć , S.; M i t r e v s k i , V. (2003.): Praćenje sušenja crvene paprike u vakuumu mjerenjem temperature, Strojarstvo 45 (2003), 1-2; pp. 47-54. 14. S e n a d e e r a , W.; B h a n d a r i , B.R.; Y o u n g , G.; W i j e s i n g h e , B. (2003.): Influence of shapes of selected vegetable materials on drying kinetics during fluidized bed drying, Journal of Food Engineering 58 (2003), pp. 277–283.  15. S o y s a l , Y.; Ö z e t e k i n , S. (1999.): Equilibrium Moisture Content Equations for some Medicinal and Aromatic Plants, Journal of Agricultural Engineering Research 74 (1999), pp. 317–324. 16. Y a l d i z , O.; C. E r t e k i n , C. (2001.): Thin layer solar drying of some different vegetables, Drying Technology 19 (2001), pp. 586–596     Adrese autora – Author’s addresses: Primljeno - Received: Doc. dr. sc. Stjepan Pliestić 16. 06. 2005. Doc. dr. sc. Nadica Dobričević Agronomski fakultet Sveučilišta u Zagrebu Zavod za poljoprivrednu  tehnologiju, skladištenje i transport,  Svetošimunska 25 10000 Zagreb                

Thin-layer drying of mint (Mentha piperita) leaves

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Hrčak - Portal of scientific journals of Croatia