بخشی از مقاله
چکیده
هدف از انجام این تحقیق تعیین پارامترهاي ضریب log factor و ثابت خشک شدن از روي منحنی خشک شدن می باشد. بدین منظور از یک خشککن خورشیدي ساخته شده و از محصول گوجه فرنگی با ضخامت 3، 5 و 7 میلیمتر، با قطر 5 سانتیمتر استفاده شد. محصول از طریق لایه نازك خشک گردید. آنالیز داده ها نشان داد که مقدار پارامتر هاي ثابت خشک شدن و ضریب log factor با افزایش دماي نمونه افزایش می یابند. نتایج خطاهاي استاتیکی نشان می دهد که برآزش تابع نمایی بهتر از تابع خطی منحنی خشک شدن را تشریح می کند. مقایسه محتوي رطوبت بدست آمده با مقدار پیشگویی شده در شرایط آزمایش نشان میدهد که مقدار نتایج پیشگویی شده بر اساس درجه حرارت نتایج را واقعیتر پیشگویی می کند.
مقدمه
در تحقیقات انجام شده در ایران میزان تلفات سبزیجات و میوه جات به دلیل عواملی از جمله انبارداري بد، تلفات حمل و نقل و . . . حدود 15 تا %20 میزان محصول برداشت شده در سال می باشد - بی نام، . - 2008 یکی از راهکارهاي کاهش تلفات، خشک کردن محصولات کشاورزي می باشد - خوشخوي و همکاران، . - 1379 معمولاً جهت خشک نمودن محصولات کشاورزي از دو نوع خشککن صنعتی و خورشیدي استفاده می گردد. امروزه از خشککن هاي خورشیدي معمولاً بدلیل بازده بالا، همچنین کاهش استفاده از سوخت هاي فسیلی و ذخیره آن ها و کاهش اثرات مخرب بر محیط زیست استفاده می گردد. امروزه مقدار قابل توجه اي از تحقیقات بر این امر متمرکز شده از جمله گسترش و توسعه انواع خشککن مستقیم
در آزمایشهاي اخیر ثابت شده که استفاده از انرژي خورشیدي 27 تا % 80 سبب کاهش مصرف انرژي می گردد - Arata و همکاران، - 1993 معادلات لایه نازك رفتار خشک شدن انواع سبزیجات و میوه جات از جمله پسته - Midilli، - 2001، شوید را بخوبی بیان می کند. صحت درستی پیش بینی معادله لایه نازك جهت رفتار خشک شدن نمونه ها بستگی به درستی و صحت پارامتر هاي استفاده شده جهت تعیین رفتار خشک شدن محصول دارد. در آزمایشی که Dincer و Dost در شرایط غیر پایدار انتشار انجام دادند دریافتند که ثابت خشک شدن و ضریب log factor از پارامترهاي مهم و اصلی انتقال جرم در طول خشک شدن نمونه هاي جامد با شکل غیر متعارف می باشد
این پارامترها را به راحتی و آسانی می توان از روي منحنی محصول خشک شده بدست آورد. البته پارامترهاي بیان شده در حالات مختلف خشک شدن و اندازه گیري می توانند متفاوت باشد. بنابراین دانستن پارامترهاي خشک شدن تابع ساختار تغییر نوع فرآیند خشک شدن می باشد. اخیراً محققان تلاش نموده اند که تناسب بین ثابت خشک کردن و درجه حرارت براي پسته - Midilli و همکاران، - 2003، ثابت خشک کردن و درجه حرارت و سرعت براي سیب زمینی - McMinn و همکاران، - 1996، ثابت خشک کردن و سرعت و درجه حرارت و رطوبت براي زرد آلو را بدست آورند - Togrul و همکاران، Kiranoudis . - 2002 و همکاران یافتند که تغییر اندازه نمونه در فرآیند هاي متفاوت بر روي ثابت خشک شدن تاثیر بیشتري دارد - Kiranoudis و همکاران، El- . - 1997 Sebaii ارتباط بین حرارت و ثایت خشک شدن را در انگور بی دانه، انجیر، پیاز و گوجه فرنگی را بررسی نمود
Diamante و همکاران طبق تحقیقات خود دریافتند که ثابت خشک شدن تابع درجه حرارت و ضخامت ماده است که وي آزمایشات خود را بر روي اسلایس هاي سیب زمینی انجام داد - Diamante و همکاران، . - 1993 بنابراین محققان امروزه تلاش در تعیین ثابت خشک شدن در شرایط مختلف خشککن خورشیدي را دارند. از مطالب بیان شده می توان دریافت که ارتباط مهمی بین ثابت خشک شدن و حالات و شرایط مختلف خشک شدن وجود دارد. البته براي تعیین شرایط خشک شدن این امر کافی نیست و نیاز به تعیین پارامتر log factor نیز داریم. بنابراین در این تحقیق به تعیین پارامتر log factor و ثابت خشک شدن در محصول اسلایس شده گوجه فرنگی - در خشککن خورشیدي - می پردازیم.
مدل کردن معادله لایه نازك خشک کردن
معادله حاکم بر انتقال جرم سریع براي اجسام جامد به صورت ورقه نازك بصورت رابطه 1 می باشد:
که در این رابطه M مقدار رطوبت آزاد، t زمان، x بعد و Deff ضریب انتشار موثر رطوبت میباشد.
محتوي رطوبت اولیه به صورت یکنواخت در جسم توزیع شده و گرادیان رطوبتی بصورت متقارن در اطراف قسمت مرکزي می باشد. در حالت مرزي در سطح جسم داریم:
میزان جرم انتقال یافته hm ، Deff ضریب دیفیوژن رطوبت محصول، R شعاع و L نصف ضخامت نمونه می باشد.از حل عددي رابطه 1 محتوي رطوبت برابر است با:
در رابطه 3 میزان عددي پارامتر M e خیلی کوچک می باشد بنابراین می توان از آن صرف نظر کرد. پس معادله مربوطه به معادلهM - t - φ ساده می گردد. همچنین میزانμ1 از رابطه 4 بدست می آید:
Bim به عدد بایوت براي انتقال جرم معروف می باشد. J 0 وJ1 بترتیب صفرمین و اولین جمله بسط تیلور
می باشند. جهت تعیین φ از طریق رابطه 3 نیاز به تعیین μ1 ، J 0 ، J1 و Deff می باشد. که این خود عمل
مشکلی می باشد. بنابراین معادلات بیان گردیده بصورت زیر ساده می گردند.
که ko و k بترتیب ضریب log factor و ثابت خشک کردن محصول می باشند. در رابطه 5 و 6 بدیهی است کهko تابعی از μ1 و k تابعی از پارامترهاي Deff و μ1 می باشد. بنابراین رابطه 3 به رابطه 7 تبدیل میگردد:
که ضرایب ko و k بترتیب از آنالیز رگرسیون داده هاي آزمایش بدست می آید. بنابراین در رابطه 3 دیگر نیاز به محاسبه μ1 و تابع بسل، براي تعیین رفتار خشک شدن نیست.
