بخشی از مقاله
چکیده:
در این مطالعه رفتار خشک شدن، تعیین بهترین مدل ریاضی خشک شدن و ضریب نفوذ رطوبت با استفاده از خشککن مایکروویو مورد بررسی قرار گرفت . در این روش از چهار سطح توانی 100 - ،300،500 و700 وات - و ضخامت لایه های هویج 5 - ،3،7و9 میلیمتر - برای خشک کردن استفاده شد . برای برازش مدل های استاندارد خشک شدن لایه نازک با داده های آزمایشی، از محیط برازش منحنی هایٌ نرمافزار MATLAB 2007 استفاده گردید. برای تعیین بهترین مدل از ضریب تعیین ٍ - R 2 - ، مربع کایَ - - 2 و ریشه میانگین مربعات خطاُ - RMSE - استفاده شد. برای فرآیند مدل سازی ریاضی 9 مدل تجربی را بر داده های آزمایشگاهی برازش داده و با توجه بهبزرگترین R2، و کوچکترین RMSE و2، مدل ریاضی با دقت بالا انتخاب شد .نتایج حاصل از تحلیل رگرسیونی مدلهای مورد بررسی نشان داد که مدل میدیلی بهترین برازش را با داده های بدست آمده دارد .همچنین مشاهده شد که بیشترین ضریب نفوذ رطوبت در توان 500 و ضخامت لایه 7 میلیمتر به میزان -52/93×10 و کمترین میزان ضریب نفوذ رطوبت در توان 100 و ضخامت لایه 3 میلیمتر به میزان 3/61×10-7 بدست آمد.
کلمات کلیدی: سینیتیک خشک کردن، لایه های هویج، انرژی فعال سازی و ضریب نفوذ رطوبت، مایکروویو
.1 مقدمه
هویج با نام علمی Daucus Carrotal یکی از مهمترین سبزیجات در جهان به شمار می رود. گیاهی است دو ساله که درسال اول ریشه خوراکی و در سال دوم بذر تولید میکند این گیاه محصول فصل خنک بوده و امروزه درکلیه نقاط دنیا کشت می شود - شیبانی ، ح . . - 1361 هدف از خشک کردن مواد غذایی، ذخیره ساز ی طولانی مدت، حداقل کردن نیازهای انبارداری و بسته بندی می باشد. کیفیت محصول غذایی به میزان تغییرات فیزیکی و شیمیایی که در طول فر آیند خشک کردن رخ می دهد، بستگی دارد - توکلی پور،ح . . - 1388 در سالهای اخیر، توجه به انرژی مایکروویو رشد داشته است . گرمایش حجمی ناشی از نفوذ مایکروویو و کاهش هزینه های فرآیند، مایکروویو را به منبع جذاب انرژی حرارتی تبدیل کرده است . زمان کوتاهتر فرآوری به میزان قابل توجهی هزینه های تولید برخی محصولات را کاهش می دهد - توکلی پور،ح. . - 1388 وانگ و همکاران مدل سازی ریاضی را برای خشککردن سیب با خشک کن مایکروویو با و بدون پیش خشک کردن با جریان هوای داغ بدست آورده اند - 2007 - Wang et al.,
همچنین اثرات دما، نرخ جریان هوا و ضخامت نمونه ی مکعبی هویج در سینتیک خشک کردن و مقادیر ضریب انتشار برای کاهش نرخ خشک شدن مورد مطالعه قرار گرفت . - Ruiz-Lopez et al., 2004 - در پژوهشی دیگر خصوصیات خشک کردن لایه های هویج به صورت تجربی و عددی مورد مطالعه قرار گرفت که در بخش عددی رطوبت و تغییرات دمایی لایههای هویج طی فرایند خشک شدن با انتقال ناپایدار حرارت و جرم و در بخش تجربی سینتیک خشک شدن لایه های هویج مورد بررسی قرار گرفت . - Prakash, S.K. Jha , N. 2004 - برای انتخاب یک مدل ریاضی مناسب که بتوان بر اساس آن سینتیک خشک شدن محصول مورد نظر را بدست آورد نیاز به یک سری ویژگی های فیزیکی و حرارتی محصولات کشاو رزی مانند انتقال جرم و حرارت، و ضریب موثر انتشار رطوبت میباشد.
هدف اصلی این پژوهش عبارتند از:
1 - بررسی سینتیک خشکشدن
2 - انتخاب بهترین مدل ریاضی برای خشک کردن لا هیهای هویج
3 - بررسی ضریب نفوذ رطوبت
.2 مواد و روشها
.1-2 مواد و تجهیزات
هویج مورد آزمایش از بازار محلی شهر تهران تهیه شد و برای انجام آزمایش در یخچال در دمای C +4 نگهداری شد. رطوبت اولیه نمونه با روش خشک کردن در آون در دمای 105-1 Cبه میزان%87.5 بر پایه پایه تر بدست آمد؛ بطوریکه تغییر وزنی بین دو بار توزین مشاهده نشد. این کار در 3 تکرار انجام شد. رابطه - 1 - برای بدست آوردن میزان رطوبت اولیه بر پایه خشک استفاده شد. - . - Mohsenin, N., 1986
رابطه : - 1 - × 100 جرم نمونه بعد از خشک کردن درآون −جرم اولیه نمونه = درصد رطوبت بر پایه خشک جرم نمونه بعد از خشک کردن در آون برای انجام فرآیند خشک کردن لایههای هویچ به ضخامتهای 3، 5، 7و 9 میلیمتر بریده شد ند و سپس با استفاده از ترازوی دیجیتال مدل - AND GF-600, Japan - تورین گردیدند.فرآیند خشک کردن هویج با استفاده از خشک کن مایکروویو - SAMSUNG, model:ME3410W,korea - انجام شد. در روش مایکروویو از چهار سطح توانی 100 - ،300،500 و700 وات - برای خشک کردن استفاده شد .توزین نمونهها هر 30 ثانیه توسط ترازوی دیجیتال با دقت 0/01 انجام شد.
.2-2 استخراج بهترین مدل ریاضی
توزین نمونهها تا زمانی که درصد رطوبت بر پایه تر به 12% برسد ادامه مییابد. کسر رطوبتی لایههای هویج در طول خشک کردن با استفاده از رابطه - 2 - محاسبه شد:
که در آن کسر رطوبتی - بدون بعد - ، میزان رطوبت در هر لحظه - کیلوگرم آب/کیلوگرم ماده جامد - ، رطوبت تعادلی - کیلوگرم ماده جامد /کیلوگرم آب - و 0 محتوی رطوبت اولیه - کیلوگرم ماده جامد /کیلوگرم آب - میباشد . - Doymaz, I., 2007 - مدل هایی که برای برازش داده های حاصل از خشک کردن تحت شرایط یاد شده استفاده گردید در جدول - 1 - آورده شده است.
