بخشی از مقاله
چکیده
استفاده از انرژی خورشیدی در خشک کردن محصولات کشاورزی، بهمنظور افزایش عمر نگهداری آنها، عملی اقتصادی و سازگار با محیطزیست است. لذا طراحی خشککنهای نوین موادغذایی جهت بهکارگیری این منبع انرژی دردسترس و پایدار علاوهبر بهبود کیفیت محصول و کاهش ضایعات تولید، به صرفهجویی مصرف سوخت و در نتیجه کاهش آلودگیهای زیست محیطی کمک میکند. ایران با داشتن حدود 300 روز آفتابی در سال جزو بهترین کشورهای دنیا در زمینه پتانسیل انرژی خورشیدی در جهان میباشد. با توجه به موقعیت جغرافیایی کشور، استفاده از انرژی خورشیدی یکی از مهمترین عواملی است که باید مورد توجه قرار گیرد.
کلمات کلیدی: انرژی خورشیدی، محصولات کشاورزی، عمر نگهداری، خشک کن مواد غذایی
.1 مقدمه
خشک کردن خورشیدی در فضای باز به منظور نگهداری مواد غذایی و محصولات کشاورزی از دیرباز انجام می شده است. اما این روش معایب بسیاری دارد که افزایش ضایعات در اثر تخریب محصولات به دلیل باران، باد، رطوبت و گرد و غبار، حمله پرندگان، حیوانات، حشرات و قارچها، هم چنین زمان بر بودن فرآیند و نیاز به یک منطقه بزرگ برای خشک کردن از جمله آن ها می باشد. خشک کردن مصنوعی مکانیکی نیز که اخیرا توسعه یافته، روشی با مصرف انرژی بالا و گران است، که در نهایت هزینه محصول را افزایش می دهد.
خشک کن های خورشیدی جایگزین مناسبی برای تولید سبزیجات و میوهها در شرایط تمیز و بهداشتی در حد استانداردهای ملی و بین المللی بدون هزینههای گزاف انرژی ارائه میدهند. این امر موجب صرفه جویی در انرژی، زمان و مکان خشک کردن شده و از طریق فرایند کارآمدتر علاوه بر بهبود کیفیت محصول، از محیط زیست نیز محافظت می کند. خشک کن های خورشیدی را می توان برای فرایند خشک کردن به طور کامل و یا به عنوان یک مکمل برای سیستمهای خشک کردن مصنوعی به منظور کاهش مصرف انرژی مورد استفاده قرار داد. به کارگیری خشک کن های خورشیدی در صنایع غذایی، امکان تولید بهداشتی محصولات غذایی با کیفیت مناسب را توسط یک منبع انرژی تجدید پذیر فراهم می آورد.
بسیاری از کشورها مقادیر زیادی از میوهها و سبزیجات را برای مصارف داخلی و صادرات تولید می کنند. بسیاری از این محصولات حاوی رطوبت اولیه بسیار زیادی هستند که منجر به کاهش کیفیت و فساد آن ها می شود. سالانه نزدیک به 25درصد از مواد غذایی در جهان به علت شرایط نادرست جابجایی، حمل و نقل و ذخیره سازی، هدر میرود. بنابراین، ضروری است که، علاوه بر به کارگیری سیستمهای ذخیره سازی قابل اعتماد، روش های پس از برداشت مانند خشک کردن برای تبدیل این محصولات فاسد شدنی به محصولات با ثبات بیشتر که بتواند تحت یک محیط کنترل شده حداقل برای یک دوره زمانی طولانی نگهداری نمود اجرا گردد.
تجهیزات خشک کردن متعددی مانند خشک کن انجمادی، خشک کن پاششی و خشک کن غلطکی در صنایع غذایی مورد استفاده قرار می گیرد. اما قیمت این خشک کنها به میزان قابل توجهی بالا بوده و نیازمند هزینههای بالای سرمایه گذاری اولیه می باشد. محصولات کشاورزی برای هزاران سال است که با هدف استفادههای بعدی توسط خورشید و باد در فضای باز خشک و شده اند. خشک کردن مکانیزه نسبت به خشک کردن در فضای باز سریعتر است، فضای کم تری اشغال می کند و معمولا محصولی با کیفیت بهتر ارائه می دهد. اما تجهیزات آن گران قیمت بوده و نیاز به مقدار قابل توجهی از سوخت و یا برق دارد. خشک کن های خورشیدی در این بررسی، اشاره ای به روش های نوین استفاده از انرژی خورشیدی برای خشک کردن دارد. توجیه پذیری خشک کنهای خورشیدی این است که بسیار موثر تر از خشک کردن در خورشید هستند، اما هزینههای عملیاتی آن ها پایین تر از خشک کنهای مکانیزه می باشد. به علاوه این از آنجایی که انرژی خورشیدی به عنوان یک منبع انرژی پاک و قابل دسترسی است استفاده از آن منجر به کاهش تولید گازهای گلخانه ای به ویژه CO2 می شود..
در فاز اولیه، شناسایی مناطق مناسب برای استفاده از خشک کنهای خورشیدی بسیار مفید خواهد بود. در این زمینه، ایران با داشتن حدود 300 روز آفتابی در سال جزو بهترین کشورهای دنیا در زمینه پتانسیل انرژی خورشیدی در جهان میباشد. با توجه به موقعیت جغرافیای ایران و پراکندگی روستای در کشور، استفاده از انرژی خورشیدی یکی از مهمترین عواملی است که باید مورد توجه قرار گیرد. از خشک کردن خورشیدی برای محصولاتی مانند چای، قهوه، کشمش، هل، فلفل، تخم گشنیز، زنجبیل، زردچوبه، فلفل سیاه، خلال پیاز و سیر و غیره استفاده می شود. برای این محصولات، هزینه سرمایه گذاری لازم برای ساخت خشک کن، تنها بخش کوچکی از قیمت فروش محصول خشک شده را شامل می شود.
خشک کردن خورشیدی و خشک کن خورشیدی را که با استفاده از تجهیزات اشعه خورشید را به منظور بهره برداری از انرژی تابشی جمع آوری می کند باید از یکدیگر افتراق داد. خشک کن خورشیدی مواد غذایی، روش سنتی خشک کردن خورشیدی در فضای باز را از پنج طریق مهم بهبود می بخشد:
- 1 - سریع تر است. مواد غذایی را می توان در یک دوره زمانی کوتاه خشک کرد. خشک کنهای خورشیدی غذایی زمان خشک کردن را به دو روش افزایش می دهند. در مرحله اول، شیشه نیمه شفاف یا شفاف، روی منطقه گردآوری1 حرارت داخل خشک کن را به دام انداخته، درجه حرارت هوا را بالا می برد. در مرحله بعد، انعطاف پذیری گسترش منطقه گردآوری خورشیدی منجر به جمع آوری بیشتر انرژی خورشید می شود.
- 2 - کارآمدتر است. از آنجا که مواد غذایی را می توان به سرعت خشک نمود، پس از برداشت محصول کمتری به علت فساد از دست خواهد رفت. این امر به ویژه در مورد محصولاتی که نیاز به خشک شدن فوری دارند مانند غلات تاز برداشت شده با رطوبت بالا محسوس تر است. به این ترتیب، درصد بیشتری از مواد غذایی برای مصرف انسانی در دسترس خواهد بود.
- 3 - بهداشتی است. از آنجا که مواد غذایی در یک محیط کنترل شده، خشک می شوند، احتمال آلودگی آنها به آفات کمتر می شود.
- 4 - سالم تر است. خشک کردن مواد غذایی در دمای مطلوب و در زمان کوتاه تر منجر به حفظ بیشتر ارزش تغذیه ای مانند ویتامین ث در آنها میشود. به علاوه طعم بهتر مواد غذایی، موجبات افزایش بازارپسندی و بازده مالی را فراهم میکند.
- 5 - ارزان است. استفاده از انرژی خورشیدی در دسترس به جای سوخت معمولی برای خشک کردن محصولات، با کاهش تقاضای سوخت معمولی می تواند صرفه جویی قابل توجهی را در هزینهها منجر شود.
.2 ساز و کار عملکرد
خشک کنهای خورشیدی به طور گسترده ای به انواع مستقیم، غیر مستقیم و خشک کن خورشیدی تخصصی طبقه بندی شده اند .[1] در خشک کن خورشیدی مستقیم مواد در یک محفظه با یک پوشش شفاف قرار می گیرند. گرما از طریق جذب تابش خورشیدی بر روی محصول و همچنین در سطح داخلی محفظه خشک کردن تولید می شود. در خشک کنهای خورشیدی غیر مستقیم، تابش خورشیدی مستقیما جذب موادی که قرار است خشک شوند نمی شود. هوا در یک گردآورنده خورشیدی گرم می شود و سپس از طریق مسیرهایی به محفظه خشک کردن هدایت می گردد .[2] خشک کنهای تخصصی به طور معمول برای یک محصول خاص طراحی می شوند و ممکن است شامل سیستمهای ترکیبی باشند که در آن اشکال دیگری از انرژی نیز استفاده میشود .[3-5] اگر چه خشک کنهای غیر مستقیم، در مقایسه با خشک کنهای خورشیدی مستقیم فضای بیشتری اشغال می کنند، اما در مقابل کارآمد تر هستند. سیستمهای ترکیبی خورشیدی امکان خشک کردن سریع را با استفاده از منابع دیگر انرژی گرمایی برای تکمیل حرارت خورشیدی فراهم می آورند. سه حالت خشک کردن در حضور انرژی خورشیدی عبارتند از: - الف - خورشیدی باز، - ب - مستقیم و - ج - غیر مستقیم. اصول کاری این روش ها به طور عمده بر اساس جمع آوری انرژی خورشیدی و تبدیل آن به انرژی حرارتی مفید است.
.1.2 خشک کردن خورشیدی در فضای باز1
انرژی خورشیدی با طول موج کوتاه به سطح ناهموار محصول می تابد. بخشی از این انرژی منعکس شده و قسمت باقی مانده بسته به رنگ محصولات جذب می گردد. تابش جذب شده به انرژی حرارتی تبدیل شده و دمای محصول افزایش می یابد. در نتیجه تابش با طول موج بلند از سطح محصول به هوای محیط از طریق هوای مرطوب افت پیدا می کند. علاوه بر افت تابش طول موج بلند، به علت وزش باد از طریق هوای مرطوب بر روی سطح محصول افت حرارت هدایتی نیز وجود دارد. تبخیر صورت گرفته و محصول خشک می شود. در مراحل اولیه، حذف رطوبت سریع است زیرا رطوبت بیش از حد در سطح محصول ارائه یک سطح مرطوب به خشک کردن. پس از آن، خشک شدن بسته به میزان حرکت رطوبت از محصول به سطح توسط فرایند انتشار دارد .[6]
