بخشی از مقاله
چکیده
در تحقیق حاضر تحلیل انرژی و اکسرژی تلف شده در یک خشک کن بستر سیال آزمایشگاهی در طی خشک کردن قارچ انجام شد. خشک کردن در دماهای ورودی 40، 50 و 60 درجه ی سانتی گراد و سرعت هوای 4 ،6 و 8 متر بر ثانیه و عمق بستر 1، 1.5 و 2 سانتی متر انجام شد. اثرات دما، سرعت هوای ورودی و عمق بستر بر روی مصرف انرژی و اتلاف اکسرژی بررسی شد. کمترین مقدار اکسرژی تلف و انرژی مصرفی در عمق 1.5 سانتی متر ،سرعت 4 متر بر ثانیه و دمای 40 رخ داد و بیشترین اکسرژی و انرژی مصرفی در عمق 2،سرعت 8 و دمای 60 بود و داده ها به وسیله نرم افزار سس تحلیل شد
-1 مقدمه
خشک کردن به حذف آب یا رطوبت از مواد جامد گفته می شود که بخشی مهم از فر آیند نگهداری درصنایع غذایی به شمار می آید. همچنین به دلیل گرمای نهان بالای آب و پایین بودن بازده برخی از خشک کن های مورد استفاده در صنعت، توجه به انرژی مصرفی و بازده خشک کن ها ضروری به نظر می رسد.گفته شده در فر آیند های تولید که در آنها خشک کردن لازم است، هزینه های خشک کردن می تواند 60 تا70 درصد کل هزینه ها را شامل شود. . - Bahu,1994 - خشک کردن یک پروسه پیچیده انتقال حرارت و جرم بین سطح محصول و محیط اطراف است - - Midilli et al,2033نگهداری مواد غذایی به طریقه ی خشک کردن یکی از قدیمی ترین و در عین حال یکی از گسترده ترین روش ها است که برای بالا بردن مقاومت مواد غذایی به کار برده می شود.
خشک کردن مواد غذایی عبارتست از خارج کردن رطوبت آن به این منظور که بتوان محصول را برای مدت زیادی ذخیره و در مقابل فساد،محافظت نمود. - Zhang et al 2005,moola et al 2011 - علاوه بر آن کاهش درصد رطوبت باعث حفظ خصوصیات کیفی محصول از قبیل طعم و ارزش غدایی می گردد . - noname 1993 - با در نظر گرفتن راندمانهای حرارتی فرایندهای خشک شدن، خشک کنهای بستر سیال به نرخ بالای انتقال حرارت و جرم و نیز سرعت خشک کردن زیاد به طور وسیعی در خشک کردن موادغذایی خاصی مورد استفاده قرار میگیرند. خشک کنهای بستر سیال در شیمی، متالوژی و صنایع دارویی کاربردهای فراوانی دارند.
- Bialobrzewski et al,2008 - مصرف انرژی در خشک کن ها از مقدار پایینِ زیر %5 برای رآیندهایف صنعتیِ شیمی، تا %35 برای عملیات کاغذ سازی متغیر است. هزینه ی اصلی برای خشک کن ها در عملکرد آنهاست تا در هزینه ی اولیه ی سرمایه گذاری. بنابراین ایده های جدید در روش های خشک کردن و طراحی خشک کن نیازمند بهینه سازی مصرف انرژی و شرایط عملکرد است. - Sami et al,2011 - همچنین به دلیل وجود گرمای نهان تبخیر آب و بازده نسبت کم خشک کنها؛خشک کردن به انرژی بالایی داردپس تجزیه و تحلیل انرژی در ارزیابی کمی انرژی دریافتی و انرژی تولید شده و تحویل سیستم های انرژی و در تشخیص حالت و ارزیابی از دست دادن انرژی مفید است.
اطلاعات به دست آمده از تجزیه و تحلیل انرژی را می توان برای تعیین شیوه های حفاظت از انرژی استفاده می شود. قانون اول ترمودینامیک که به اصل حفاظت از انرژی معروف است معمولا در تجزیه و تحلیل عملکرد سیستم های مهندسی استفاده می شود . - Aviara et al,2014 - اکسرژی نیز ، انرژی قابل دسترس در نقاط گوناگون سیستم را ارزیابی می کند .در طراحی سیستم، روش تحلیل اکسرژی اطلاعات ارزنده ای را در انتخاب مناسب اجزای طراحی و روش های کاربرد فراهم میآورد .این اطلاعات در تعیین طرح و هزینه عملیات، ذخیره انرژی، قابلیت تغییر سوخت، و آلودگی نقش خیلی مؤثرتری دارند - . - Dincer et al 2004 در زمینه ی آنالیز انرژی و اکسرژی خشک کن ها چندین تحقیق انجام گرفته است که به بعضی از آنها اشاره می شود.
ابرای و همکاران - 2009 - فرایند خشک کردن بر روی محصول برگ زیتون را در یک خشک کن سینیی انجام دادند و به این نتیجه رسیدند که بیشترین انرژی مصرفی برای خشک کردن زیتون kw 0.756 و بیشترین اکسرژی تلف شده kw0.027 است - . - ERBAY et al,2011 آوی آرا و همکاران - 2014 - بر روی نشاسته بیان کردند که انرژی مصرفی و اکسرژی تلف شده با افزایش دما افزایش پیدا کرده و بیشترین اکسرژی و انرژی تلف شده را در دمای 60 درجه گزارش کرده اند - . - Aviara et al,2014 همچنین مینایی و همکاران - 2012 - بر روی محصول انار تاثیر مایکرویو را بر اکسرژی تلف شده و انرژی مصرفی در یک خشک کن لایه ای گزارش کردند که انرژی مصرفی و اکسرژی تلف شده با افزایش زمان کاهش پیدا میکند.
- . - Minaee et al,2012 تبریزی و همکاران - 2015 - نیز بر روی کاغذ فرایند خشک کردن را در یک خشک کن همرفتی بر اساس قانون اول ترمودینامیک انجام دادند که گزارش کردن دمای هوای ورودی بر روی اکسرژی تلف شده و بازده ی اکسرژی تاثیر دارد - Basirat Tabrizi et . - al,2007 محققین دیگری مانند اسکندر کاراگوزول - - 2012 در روی نخود ولوبیا - 14 - بر اساس قانون اول ترمودینامیک مقدار انرژی مصرفی و اکسرزی تلف شده را محاسبه کردند که انرزی مصرفی برابر 0.105e1.949 kJ/s و مقدار اکسرژی تلف شده را 0.206e1.612 kJ/s گزارش کردند - KARAGÜZEL et al,2012 - ، هدف عمده تحقیق حاضر تحلیل ترمودینامیکی خشک شدن مکعب های قارچ در خشک کن بستر سیال تحت شرایط متفاوتی چون عمق،سرعت های هوا و دما های متفاوت برای تحلیل انرژی و اکسرژی به منظور به دست آوردن بهترین شرایط برای استفاده ی صنعتی از این نوع خشک کن ها و تعیین بهترین شرایط برای خشک کردن محصولات است
-2 مواد و روش ها:
-2-1آماده سازی نمونه
قارچ های تازه برداشت شده از فروشگاه محلی شهرستان گرگان، ایران خریداری و در آزمایشگاه در دمای 5درجه سلسیوس نگهداری شدند. در ابتدای هر آزمایش قارچ ها شسته و پوست کنده شده و به صورت دستی با کمک مکعب هایی به اضلاع 0/5 × 0/6× 0/6 سانتی متر بریده شد. خشک کردن در خشک کن بستر سیال آزمایشگاهی ساخته شده در بخش مکانیک بیوسیستم دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان انجام شد.
-2-2 روش آزمایش
برای تامین جریان هوای مورد نیاز از یک دمنده سانتریفوژ با موتور الکتریکی سه فاز - KAIJIELI - مدل CDF90L_2 با توان hp 3 استفاده شد .برای اندازه گیری دمای خروجی از مولتی متر Standard مدل ST_941 با دقت0/1 C وسرعت باد خشک کن یک باد سنج lutron مدل AM-2416 با دقت 0/1 m/s به کار گرفته شد. خشک کن دارای یک کنترل گر دمای خود کار با دقت1 C بود. وزن کردن نمونه ها هر پنج دقیقه توسط یک ترازو - - .shinko electronic scale مدل Dj 2000A با دقت 0/01 گرم انجام گرفت . در حین آزمایش دمای هوای خروجی از خشک کن و سرعت هوا هر پنج دقیقه ثبت گردید.
نمونه ها در ابتدا وزن شدند و بعد از اینکه خشک کن به دمای مطلوب رسید ، قارچ ها درون محفظه خشک کن قرار داده شدند و در آنجا خشک شدند. آزمایش در دماهای 40 ، 50 و60 درجه سلسیوس و سرعت 4 ، 6 و8 متر بر ثانیه و قارچ ها به شکل مکعب هایی به قطر 0.5 در0.5سانتی متر به ارتفاع 0.6 سانتی متر بود. هر کدام از تیمار ها سه بار تکرار شد. این آزمایش در دمای 30 درجه و رطوبت نسبی 50 درصد انجام شد.
تعیین رطوبت
برای تعیین رطوبت نمونه ها درون آون با دمای 105 قرار گرفت بعداز گذشت مدت 48 ساعت وزن نهایی اندازه گیری شد . با داشتن وزن اولیه و وزن نهایی می توان مقدار رطوبت اولیه را به دست آورد. رطوبت اولیه قارچ ها 73/42درصد بود. در رابطه M 1 درصد رطوبت وزن اولیه و وزن ثانویه است.
