بخشی از مقاله
چکیده
فرآیند پخت با بخار نقش مهمی در تولید قرص خوراک دام - پلت - داشته و شامل حرارت دهی، اضافه کردن رطوبت به مواد خام و مخلوط کردن آن میباشد . همچنین فرآیندهای خشک و خنک کردن قرص های تولید شده نیز متضمن پدیده ی انتقال حرارت می باشد. در این پژوهش ضریب انتشار حرارتی قرصهای خوراک دام به عنوان تابعی از دما و رطوبت تعیین شد . بازه رطوبتی قرص ها از %11/8 بر پایه وزن تر تا - %18/ 2 رطوبت هنگام خروج از دستگاه قرص ساز - و بازه دمایی از 25 تا 85 درجه سلسیوس متغیر بود . اندازهگیری ضریب رسانش گرما از تکنیک حالت گذرا و با استفاده از روش منبع خط گرما انجام گردید.
در این تحقیق معلوم گردید که کاهش رطوبت از %18/2 بر پایه وزن تر به %11/8 ، منجر به افزایش خطی در ضریب پخش گرما می شود. این ضریب به طور متوسط از 12/07×10-8 تا 14/92×10-8 m2/s برای بازه ی رطوبتی فوق تغییر نمود. مقایسه میانگین توسط آزمون کمترین اختلاف معنی دار نشان داد که با افزایش دما از 25 تا 85 درجه سلسیوس میانگین ضریب پخش گرمای پلت های مورد پژوهش کاهش یافته و از اختلاف معنی داری برخوردار گردیده است . متوسط ضریب پخش گرما برای ارقام مورد پژوهش از حداکثر 11/2 ×10-8m2/s برای دمای 25 œC تا حداقل 9/1 ×10-8m2/s برای دمای 85 درجه سلسیوس بدست آمد . آزمایشهای انجام شده روی دو گروه از قرص هایی که بر اساس قطر نامی طبقهبندی شده بودند، حکایت از عدم تفاوت معنی دار بین ضریب رسانش گرمایی این دو گروه داشت . همچنین در این پژوهش مدل تجربی از ضریب رسانش گرمای قرص خوراک دام به عنوان توابعی از دما و محتوای رطوبتی ارائه گردید.
مقدمه
امروزه استفاده از قرص خوراک دام - پلت - در واحدهای دامپروری و آبزی پروری به دلیل مزایای آن رایج گرد یده است. علاوه بر این صنعت تولید خوراک دام کشور و کارخانجات تولید قرص خوراک دام توسعه ی قابل ملاحظهای داشتهاند. عمدتا منافع استفاده از قرص خوراک دام به دو گروه مزایای فیزیکی و مزایای تغذیه ای پلت تقسیمبندی میشوند. مهمترین مزایای فیزیکی عبارتند از : سهولت حمل و نقل ، کاهش تفکیک مواد تشکیل دهنده جیره، افزایش چگالی توده و ضایعات کمتر خوراک. علاوه بر موارد فوق استفاده از قرص خوراک دام سبب بهبود عملکرد و افزایش ضریب تبدیل نسبت به خوراک معمولی و با جیره یکسان می گردد
این بهبود عملکرد ناشی از موار دی مانند کاهش امکان تغذیه ی انتخابی توسط حیوان، انرژی و زمان کمتر مورد نیاز جهت دریافت و بلع مواد، بهبود ارزش غذایی نشاسته ها و پروتینها در اثر حرارت و غیره میباشد. عوامل زیادی از جمله فرمولاسیون جیره غذایی، اندازه ذرات، تهویه، مشخصات دای و فرآیندهای خنک و خشک کردن بر کیفیت پلت تاثیر میگذارد. عملیات پخت با بخار نقش مهمی در فرایند تولید پلت ایفا مینماید
به طور کلی، هدف اصلی از عملیات پخت خوراک دام حرارت د هی ذرات، افزودن رطوبت و مخلوط کردن آن می باشد. در یک کاندیشنر، دما نسبتا به آسانیبا کنترل بخار اضافه شده به مواد تنظیم میگردد. دمای مواد خروجی از کاندیشنر بین 76 تا 85 C معمول میباشد. دمای کاندیشنر باید به دقت کنترل شود تا از از آسیب رساندن به ویتامین های حساس به گرما و اسیدهای آمینه جلوگیری گردد
درجه حرارت مواد خروجی باید به سرعت به دمای محیط - یا کمتر - و میزان رطوبت مواد نیز به 10-12 - یا کمتر - کاهش یابد تا امکان ذخیره سازی مناسب و جابه جایی فراهم گردد. بنابراین لازم است مواد پس از خروج از کاندیشنر خشک و خنک گردند. خواص حرارتی قرص خوراک دام از جمله مهم ترین عواملی است که باید در محاسبات مربوط به نرخ انتقال حرارت در طی عملیات پخت، خنک کردن و خشک کردن مورد توجه قرار گیرد
در تجزیه و تحلیل مسائل انتقال گرما لازم است از خواص متعدد ماده که به خواص ترموفیزیکی معروف است استفاده شود. این خواص به دو دسته متمایز تقسیم می شود: خواص انتقالی و ترمودینامیکی . خواص انتقالی شامل ضرایبی مانند ضریب رسانش گرمایی - k - و ضریب پخش گرما - - است. از طرف دیگر خواص ترمودینامیکی به حالت تعادل یک سیستم مربوط می شود. چگالی - - و گرمای ویژه - C - دو نمونه از این خواص اند که به طور گسترده در تجزیه و تحلیل ترمودینامیکی به کار می روند. نسبت ضریب رسانش گرمایی به ظرفیت گرمایی حجمی که خاصیت مهمی در تجزیه و تحلیل انتقال گرما به شمار می آید، ضریب پخش گرما - - نام دارد و بر حسب m2/s بیان میشود
این کمیت معیاری از توانایی یک ماده در رسانش انرژی گرمایی در مقایسه با توانایی آن در ذخیره انرژی گرمایی است. مواد با بزرگ به سرعت به تغییرات شرایط محیط خود پاسخ می دهند چراکه بالا بودن هم میتواند ناشی از بزرگ بودن ضریب رسانش گرمایی باشد ک ه نشان دهنده آهنگ سریع انتقال گرما است، هم می تواند ناشی از پایین بودن ظرفیت گرمایی حجمی - &S - باشد.
پایین بودن ضریب رسانش گرمایی حجمی به معنای آن است که از انرژی در حال عبور از جسم، مقدار کمی جهت بالا بردن دمای جسم، جذب شده و انرژی بیشتری انتقال یافته است. در مقابل پاسخ موادی که ضریب پخش گرما در آنها کوچک است در برابر تغییرات شرایط گرمایی محیط خود کند بوده و زمان لازم برای رسیدن آنها به حالت تعادل طولانی تر است.
معادله گرما در یک جسم جامد با استفاده از معادله پایستاری انرژی در یک عنصر حجمی و با مشخص نمودن فرایندهای انتقال انرژی و جایگذاری معادلات نرخ انتقال گرما - فوریه - بدست میآید:
معادله - 2 - شکل کلی معادله پخش گرما در دستگاه مختصات کارتزین استاین. معادله معمولاً معادله گرما نامیده
میشود و ابزار اصلی تجزیه و تحلیل رسانش گرما است و چنانچه ضریب رسانش گرمایی - k - در سه بعد یکسان باشد - جسم نسبت به k همسانگردٌ باشد - معادله گرما به صورت زیر در میآید که در آن ضریب پخش گرما و t زمان میباشد.
در یک سیستم با حالت پایایی رسانش گرما - شرایط دایمٍ - که مقدار انرژی ذخیره شده تغییر نمی کند - دمای نقاط نسبت به زمان ثابت است - معادله گرما به صورت زیر درمی آید:
ضریب پخش گرمای مواد بیولوژیک
محققان زیادی برای تعیین ضریب پخش گرما از رابطه - 1 - استفاده نموده اند. بر این اساس با دانستن مقدار سه خاصیت ضریب رسانش گرمایی، گرمای ویژه و چگالی، ضریب پخش گرما محاسبه می گردد. قازاریان و هال از این روش ضریب پخش گرما را برای گ ندم و ذرت تعیین نمودند
راتن و همکاران نسبت به محاسبه ضریب پخش گرمای برنج از این رابطه مبادرت ورزیده و رابطه زیر را بر حسب رطوبت ارائه نمودند:
که در این رابطه M درصد رطوبت - بر پایه وزن تر - و ضریب پخش گرما بر حسب ft2/hr میباشد. ضریب پخش گرمای بسیاری از مواد غذایی و محصولات کشاورزی از این روش مورد بررسی قرار گرفته است.
روش دیگری توسط نیکس و همکاران جهت اندازه گیری ضریب پخش گرما بر پایه استفاده از کاوشگر رسانش گرمایی در سال 1967 ارائه گردید
