بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش با به کارگیری سامانه جاذب رطوبت در یک دستگاه خشککن بازگردشی، اثر استفاده از جاذب رطوبت بر فرآیند خشک شدن ذرت به صورت لایه نازک بررسی شد. با استفاده از طرح آماریکاملاً تصادفی، تاثیر چرخ جاذب، دمای خشککردن و دبی هوای گرم بر پارامترهای زمان خشککردن، ضریب نفوذ رطوبت و انرژی فعالسازی مورد ارزیابی قرار گرفت.
آزمایشها در سه سطح دمای هوا 50، 60 و 70 درجه سلسیوس، سه سطح دبی هوا 1، 1/4 و 1/8 کیلوگرم بر دقیقه با و بدون بکارگیری سامانه جاذب رطوبت انجام شد. نتایج به دست آمده نشان داد که تاثیر سامانه جاذب، دما و دبی هوا و اثر متقابل دما و دبی هوا بر پارامترهای فرایند خشک شدن معنیدار است. همچنین با استفاده از سامانه جاذب و افزایش سرعت و دمای هوا، زمان خشکشدن کاهش یافت.
ضریب نفوذ رطوبت ذرت در سطوح مختلف آزمایش از 3/47258×10-11 تا 8/18826×10-10 متر مربع بر ثانیه متغیر بود. انرژی فعالسازی نیز در حدود 14/2931 تا 17/6770 کیلوژول بر مول محاسبه گردید. بکارگیری سامانه جاذب رطوبت باعث کاهش % 9/75 زمان خشک شدن و افزایش % 7/85 آهنگ خشک شدن گردید. بهرهگیری از سامانه جاذب منجر به خروج سریعتر رطوبت از ماده گردیده و کارایی خشککن بالا میرود و مشکل فاسد شدن مواد کشاورزی در انبار یا مزرعه که در انتظار خشک شدن هستند کاهش خواهد یافت.
مقدمه
خشک کردن عملی است که در آن با استفاده از انرژی گرمایی آب موجود در ماده تبخیر میگردد و یک ماده جامد، مایع و نیمه جامد به یک ماده جامد با میزان رطوبت کمتر تبدیل میشود. مشخصات خشککن، دما و سرعت نسبی هوا، زمان خشک کردن، رطوبت اولیه و نهایی ماده و نوع آن روی کیفیت ماده تأثیرگذار است. در مورد ذرت، دمای بالا سبب افزایش شکستگی و ترک، بیرنگ شدن مغز آن، کاهش قابلیت جدا شدن نشاسته و بازیابی روغن، پروتئین و از بین رفتن قوه نامیه آن میگردد. از سویی دیگر کاهش دما باعث افزایش زمان خشک شدن میگردد که برای دانه مناسب نمیباشد .
هوای خروجی از خشککنها دارای دمای بالاتر از دمای محیط است در اگرچه هنوز از رطوبت اشباع نشده است. تحقیقات نشان میدهد که انرژی هوای خروجی از خشککنها بین 70 تا 174 کیلوکالری بر هرکیلوگرم آب تبخیر شده از محصول میباشد. به همین منظور تلاشهایی در جهت کاهش مصرف انرژی در خشککنهای هوای گرم صورت گرفته است.
بازگرداندن بخشی از هوای خروجی از مخزن خشککن به ورودی آن و استفاده از این هوا در فرایند خشک کردن - خشککنهای بازگردشی - یکی از این موارد است . - Iguaz et al . 2002 - از طرف دیگر مقدار رطوبت هوای بازگردشی بالاتر از رطوبت هوای محیط میباشد زیرا مقداری از رطوبت ماده را به خود جذب کرده است. در نتیجه فرایند خشکشدن در مدت زمان بیشتری انجام میگیرد
اخیراً کاهش رطوبت هوا با استفاده از یک سیستم جاذب رطوبت و انتقال آن به خشککن به منظور خشک کردن محصول، مورد نظر پژوهشگران در این زمینه بوده است. به دلیل مزیتهای بسیار در استفاده از سیستمهای جاذب رطوبت همچون هزینه پایین ساخت آنها، عدم تولید گازهای مخرب و پایین بودن انرژی مورد نیاز برای احیا1، استفاده از آنها گسترش یافته است و میتوان آنها را در خشککنهای هوای داغ به کار برد. همچنین انرژی لازم برای احیای جاذبهای رطوبت را میتوان از گرمای خورشید یا بقایای گیاهی تأمین کرد
بررسیها نشان میدهد که خشک کردن در دمای پایین با بکارگیری سیلیکاژل مخصوصا برای محصولات حساس مانند قارچ باعث کاهش سرعت واکنشهای Millard میشود . - Seyhan and Evranuz 2000 - هودالی و همکاران یک خشککن خورشیدی شامل کلکتور خورشیدی و سیستم جاذب طراحی کرده و اثر جاذب سیلیکاژل را روی خشکشدن زردآلو بررسی کردند.
نتایج نشان داد که زمان خشک شدن از 52 ساعت به 44 ساعت کاهش یافته و کیفیت زردآلوی خشک نیز نسبت به زمانیکه از جاذب استفاده نمیشد افزایش یافت. آنها دریافتند زمانیکه خشک کردن در دماهای کمی بالاتر از دماهای محیط انجام میگیرد استفاده از جاذبهای رطوبت مفید واقع میشود و در نهایت باعث حفظ کیفیت محصول میگردد و همچنین در مراحل پایانی خشک کردن، زمانیکه آهنگ خشک شدن کاهش مییابد بسیار با اهمیت میباشد
آلدیس و همکاران - Aldis et al. 1980 - خشک کن مجهز به جاذب سیلیکاژل را که با انرژی خورشیدی احیا میشد ساخته و با خشک-کردن ذرت مورد ارزیابی قرار دادند. زمان خشک شدن با این روش کاهش یافت. نتایج پژوهشی دیگر که در فرایند خشک کردن نارگیل با افزودن سیستم جاذب در مسیر هوای بازگشتی خشککن بازگردشی با جریان هوای داغ انجام شد، نشان داد که این امر باعث کاهش %25 زمان خشک شدن و افزایش آهنگ آن میگردد. ولی مصرف انرژی %40-%80 افزایش یافت و دلیل آن انرژی مورد نیاز برای احیای سیلیکاژل بود. همچنین کیفیت رنگ نارگیل خشک شده نسبت به خشککن بدون سیستم جاذب بهتر بود .
با توجه به کشت گسترده و روزافزون ذرت در ایران و اهمیت آن در تأمین نیاز انسان و حیوان، نیاز به تحقیقات به منظور بهبود روش خشک کردن برای نگهداری طولانی مدت آن وجود دارد. همچنین با توجه به بررسی های به عمل آمده مشخص شده است که پژوهشی در مورد خشک کردن ذرت با استفاده از سیستم جاذب رطوبت در مسیر هوای بازگردشی صورت نگرفته است. بنابراین اهداف این تحقیق عبارتند از مطالعه و بررسی تاثیر سرعت و دمای هوای ورودی به محفظه خشککن و اثر سامانه جاذب رطوبت بر سینتیک خشکشدن لایه نازک ذرت.
مواد و روشها
در این تحقیق با استفاده از یک خشککن آزمایشگاهی - شکل - 1، در دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس در سه دمای 50 - T1 - ، 60 - T2 - و 70 - T3 - درجه سلسیوس و سه دبی هوای گرم 1 - 1 - ، 1/4 - 2 - و 1/8 - 3 - کیلوگرم بر دقیقه، در سه تکرار اقدام به خشک کردن محصول ذرت به صورت لایه نازک با و بدون استفاده از سامانه چرخ جاذب رطوبت گردید.
شکل-1خشککن مورد استفاده در آزمایشها
ابتدا آزمایشها بدون استفاده از چرخ جاذب رطوبت انجام شد. هوا پس از ورود به مخزن خشککن و عبور از بین محصول، رطوبت آن را کاهش داده و سپس %60 آن دوبار به ورودی خشککن بازگردانده میشود و بقیه این هوا از سیستم خارج میگردد. به این ترتیب %40 از هوای خشککن از محیط گرفته میشود. اما در حالتی که چرخ جاذب رطوبت به خشککن افزوده میشود، درصدی از هوا که به ورودی خشککن بازگردانده میشود - %60 - ، قبل از ترکیب با هوای محیط وارد بخش عامل چرخ جاذب رطوبت می-شود.
در ابتدای آزمایش برای تعیین رطوبت اولیهی محصول از رطوبتسنج غلات PM-600 ساخت شرکت Kett ژاپن استفاده گردید که رطوبت اولیهی محصول %26 بر پایهتر بدست آمد
