بخشی از مقاله
چکیده
پسته یکی از مهمترین محصولات صادراتی ایران است. یکی از مشکلات این محصول آلوده شدن آن به سمی است که باعث سرطان کبد میشود. یکی از راههاي جلوگیري از ایجاد این سم در این محصول، خشک کردن به موقع آن است. هدف از این تحقیق خشک کردن پسته به روش تودهاي متراکم و مطالعه نرخ خشک شدن آن بر حسب زمان میباشد . با رسم منحنی نرخ خشک شدن نسبت به زمان، سه ناحیه قابل تشخیص است. ناحیه اول خشک شدن با نرخ ثابت، ناحیه دوم خشک شدن با نرخ نزولی با شیب ثابت و ناحیه سوم خشک شدن با نرخ نزولی بر حسب تابع نمائی از زمان.
مقدمه
نگهداري مواد غذایی به روش خشک کردن یکی از قدیمیترین روشها است. هدف از خشک کردن کاهش رطوبت محصول تا سطحی مطمئن براي به حداقل رساندن افت کیفی و کمی محصول است. عرضه برخی از محصولات غذایی مانند پسته به صورت تر و خشک است. پسته تازه، قابلیت انبارمانی زیادي ندارد و در صورت عدم بستهبندي و دماي نامناسب باید در مدت کوتاهی مصرف شود و در صورت نیاز به نگهداري بایستی فرایند خشک کردن روي آن انجام شود . - Ferguson et all., 2005 - خشک کردن پسته به عنوان مهمترین عملیات پس از برداشت آن، به روش سنتی - پهن کردن زیر نور خورشید - و یا استفاده از خشک کن هاي هواي گرم انجام می شود.
در طراحی یک خشک کن توجه به تعدادي از موارد از جمله نوع خشک کن، انرژي مورد نیاز و هزینههاي آن نقش اساسی دارد . - Raveen et all., 2006 - کاشانی نژاد و همکاران در تحقیقی نشان دادند که درجه حرارت هوا مهمترین عامل در کنترل خصوصیات کیفی پسته در حین خشک کردن است. تاثیر درجه حرارت و سرعت جریان هوا بر تعدادي از خصوصیات کیفی معنی دار بود در حالیکه اثر رطوبت نسبی هوا در محدوده آزمایش شده معنیدار نبوده است.
خشک کردن به روش بستر سیالی یکی از روشهاي خشک کردن محصولات است که داراي مزیت هایی مانند امکان انجام عملیات خشک کردن در حرارتهاي بالا، ظرفیت خشک کردن بالا به دلیل زیاد بودن نسبت جرم هوا به جرم ماده و سیال بودن بستر است - Izadifar and . - Mowla, 2003 هدف از این تحقیق خشک کردن پسته با روش بستر سیالی مخزنی و تلفیق ان با سیستم حمل و نقل بادي به روش تودهاي متراکم و بررسی نرخ خشک شدن پسته بر حسب زمان است.
مواد و روشها
در این تحقیق از یک خشککن بستر سیالی به منظور خشک کردن مواد استفاده شد. این خشککن از سیستم تامین هوا، گرمکن هوا، مخزن فشار، سیستم گردش مجدد هوا، مبدل حرارتی، لوله انتقال به طول 3 متر و شیر کنترل تخلیه مواد تشکیل شده است. پستههاي مورد آزمایش از واریته اوحدي انتخاب شدند. شعاع معادل کرویت پستهها از رابطه زیر محاسبه شد . - Mohsenin, 1970 - [1] در این معادله Sp شعاع معادل کرویت، بزرگترین قطر دانه، b بزرگترین قطر عمود بر a، c بزرگترین قطر عمود بر a و c است. پس از انجام محاسبات و میانگین گیري از اعداد حاصله، کرویت پستهها 0/764 و قطر متوسط آنها 11/03 میلیمتر بدست آمد.
براي جلوگیري از اتلاف حرارت بوسیله دستگاه همه قسمتهاي آن توسط پشم شیشه با ضخامت 5 سانتیمتر پوشیده شد. پستهها درون مخزن دستگاه ریخته شدند و راهگاه ورود مواد در مخزن بوسیله شیر انسداد ورودي مخزن بسته شد. سپس دمنده و تمام المنتهاي گرمکن روشن شدند. پس از انجام آزمایش دادههاي خام از رایانه استخراج و نمودارها در نرمافزار Excel رسم شدند. در اولین مرحله از تجزیه و تحلیل دادهها، رطوبت نمونههاي گرفته شده در انتهاي هر آزمایش، بدست آمد و نمودار آن بر حسب زمان رسم شد.
نتایج و بحث
همان طور که در شکل - 1الف - مشاهده میشود مقدار رطوبت بر اساس زمان خشک شدن نمونهها، در محل تخلیه، به سه ناحیه تقسیم شده است - ناحیه اول بین زمانهاي صفر تا 5000 ثانیه، ناحیه دوم بین زمانهاي 5000 تا 20000 ثانیه و ناحیه سوم بین زمانهاي 20000 تا 30000 ثانیه - . نمودار خشک شدن مواد غذایی به صورت نمائی تغییر میکند اما در این شکل فقط در ناحیه سوم نمودار شاهد چنین نتیجهاي هستیم.
نمونهگیري در خشککنها از قسمتهایی گرفته میشود که در معرض تماس مستقیم با هواي داغ ورودي هستند و حرارت هواي خشک کننده، همان حرارت هواي ورودي است. اما در این تحقیق به دلیل غیر قابل دسترس بودن مواد داخل مخزن و طول مسیر انتقال، از محل تخلیه مواد نمونه گیري به عمل آمد. تخلیه هوا در انتهاي مسیر داراي کمترین حرارت و بیشترین رطوبت مطلق است. لذا محصولات، در انتهاي مسیر تخلیه در معرض هواي خنک قرار دارند به همین دلیل تابع نمایی با مقداري تاخیر - از ثانیه - 20000 شروع میشود.
- الف - : منحنی خشک شدن پسته در انتهاي خشک کن. - ب - : نرخ خشک شدن پسته بر حسب زمان.
اگر از منحنی خشک شدن ماده نسبت به زمان مشتق بگیریم، نرخ خشک شدن بدست میآید. لذا با مشتق گیري از نمودار شکل - 1الف - از زمان 20000 ثانیه به بعد که شکل نمودار نمائی میشود - نسبت به زمان، نرخ خشک شدن حاصل میگردد. با توجه به دو مرحلهاي بودن این نمودار، از هر قسمت جداگانه مشتق گیري شد. با رسم منحنی نرخ خشک شدن نسبت به زمان - شکل - 1ب - - ، به وجود سه ناحیه در شکل پی میبریم. ناحیه اول با نرخ ثابت، ناحیه دوم نرخ نزولی با شیب ثابت و ناحیه سوم نرخ نزولی بر حسب تابع نمائی از زمان است. بروز چنین رفتاري در فرایند خشک شدن پسته را میتوان به وجود رطوبتهاي مختلف در پسته مربوطه دانست.
در ناحیه اول که نرخ خشک شدن ثابت است، رطوبت آزاد روي سطح پسته تبخیر میشود. در ناحیه نرخ نزولی خطی، رطوبت غیر پیوندي که تحت تاثیر نیروهاي مویین و فشار اسمزي است، تبخیر میگردد. در مرحله سوم که نرخ نزولی نمائی ظاهر میشود، اولا با کاهش رطوبت در پسته فشار بخار درون پسته افزایش یافته و به فشار بخار هوا خشک کننده نزدیک میشود. در نتیجه نرخ از دست دادن رطوبت کاهش مییابد. ثانیا سطح پسته به دلیل انقباض سطح، کمتر شده و در نتیجه سطح تماس بین هوا و پسته کمتر میگردد. این انقباض باعث می-شود که سطح تبخیر رطوبت نیز کمتر شود. رطوبت موجود در پسته در این حالت، تحت تاثیر جاذبه مولکولی و پیوند هیدروژنی و یونی است و به راحتی تبخیر نمیگردد.
نتیجه گیري
با رسم منحنی نرخ خشک شدن نسبت به زمان، سه ناحیه قابل تشخیص است. ناحیه اول خشک شدن با نرخ ثابت، ناحیه دوم خشک شدن با نرخ نزولی با شیب ثابت و ناحیه سوم خشک شدن با نرخ نزولی بر حسب تابع نمائی از زمان.
