بخشی از مقاله
چکیده
استفاده از جت برخوردي1 در صنایع غذایی مانند پختن، خشک کردن، و منجمد کردن در چندین دهه اخیر مورد توجه قرار گرفته است. استفاده از این سیستم در خشک کردن موجب افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی2 شده و کاهش زمان خشک شدن را به دنبال دارد. خشک کنهاي جت هوا شامل یک یا چند نازل می باشند که هوا را با سرعت بالا به طور عمودي به سطح محصول می پاشند.راندمان کار این دستگاه متاثر از دماي کاري، سرعت پاشش، قطر نازل و فاصله نازل از سطح می باشد. لذا طراحی دستگاه با قابلیت ایجاد تنظیم موارد مذکور حایز اهمیت است.
مقدمه
خشک کردن یکی از قدیمی ترین روشهاي نگهداري موادغذایی است. به دلیل امکان برخی تغییرات نامطلوب در ماده غذایی ، اجراي صحیح عملیات خشک کردن اهمیت زیادي دارد. زمان طولانی خشک شدن و دماي بالا موجب بروز برخی تغییرات نامطلوب از جمله تغییرات رنگ، طعم، کاهش مواد مغذي و افزایش چگالی حجمی میشود. انتقال حرارت وجرم در پروسه خشک کردن به دماي هواي خشک کننده، رطوبت هوا، سرعت جریان هوا وابسته است. خشک کردن به روش جت هوا یک تکنولوژي قدیمی است که جدیداً براي محصولات غذایی مورد استفاده قرارمیگیرد.
خشک کن جت هوا شامل یک یا چند نازل هواست که هوا را با سرعت بالا به صورت عمودي به یک سطح می پاشد و سرعت انتقال حرارت و جرم بالایی دارند. زمانی که خشک کردن با سرعت بالا و تجهیزات کوچک مورد نیاز است نوع مورد قبولی ازخشک کردن به روش جابجایی هستند. خشک کنهاي جت هوا فقط در صورتیکه محصول رطوبت آزاد داشته باشد کارآرایی دارند. مطالعات زیادي در زمینه کاربرد جت هوا در افزایش فرایند انتقال حرارت و خشک کردن مواد موجود است. در صنایع غذایی این مطالعات به بررسی تاثیر تغییر پارامترهاي مختلف چون دما، سرعت هوا، قطر نازل و غیره بر روي خواص فیزیکی محصول - چروکیدگی، تردي، ژلاتینه شدن نشاسته و ساختار میکروسکوپی و غیره - و سینتیک خشک شدن محصول می پردازد.
لوجان و همکاران در سال - Lujan-Acosta et al., 1997 - 1997 از تکنیک خشک کردن جت هوا براي خشک کردن چیپس ذرت استفاده کردند. چیپس ها با افزایش دماي خشک شدن و افزایش ضریب انتقال حرارت سریعتر خشک شدند. لی و واکردر سال - Li and Walker, 1996 - 1996 با استفاده از این روش کیکهایی با کیفیت رنگ بالاتر تهیه کردند. در سال 2007سومنو و همکاران - Sumnu et al., 2007 - خواص فیزیکی نان در هنگام پخت با استفاده از این روش اندازه گیري کردند. نانهاي پخته شده توسط جت مقدار تخلخل و حجم بالایی داشتند.
استفاده از جت برخوردي در خشک کن موجب می شود هوا با سرعت بالا به سطح محصول برخورد کرده و لایه هاي مرزي رطوبت و هواي سرد را انتقال می دهد. لذا سرعت انتقال گرما بیشتر شده و پروسه زمانی کاهش می یابد . - Moreira, 2001 - ازآنجا که مصرف انرژي متناسب با زمان خشک کردن و دما می باشد، خشک کنهاي جت هواسریعتر و با عملکرد انرژي بالاتر عمل خشک کردن را انجام می دهند . - Varilek and Walker, 1983–1984 - استفاده از این نوع خشک کن براي خشک کردن محصولات گرانولی سبب انجام سریعتر عملیات و خشک شدن یکنواخت محصول میشود چون معلق سازي توسط سرعت هواي زیاد از نازلها ایجاد میشود - . - Mujumdar, 1987 هدف از انجام این مطالعه طراحی خشک کن جت برخوردي و بررسی پارامترهاي موثر بر عملکرد دستگاه می باشد.
مواد و روشها
طراحی خشک کن جت برخوردي به دلیل متغیرهاي زیاد طراحی پیچیده است.خشک کن جت برخوردي متشکل از قسمتهاي مختلف از جمله دمنده، گرمکن الکتریکی، محفظه پلنوم و محفظه خشک کن می باشد. دما در این نوع خشک کن 100-350°c وسرعت آن براي محصولات غذایی 1-50 m/s می باشد . - Sarkar et al., 2004 - از آنجا که این خشک کن در دمایی بالاتر از دماي خشک کنهاي معمولی کار می کند در ساخت دستگاه در نظر گرفتن موادي که تحمل دمایی بالاتر دارند ضروري است. هوا پس از گرم شدن در گرمکن وارد محفظه پلنوم شده و از طریق نازلها به طور مستقیم بر روي محصول می پاشد. پارامترهاي مختلف چون دما، سرعت هوا، قطر نازل، فاصله نازل از سطح محصول تاثیر بسزایی در عملکرد دستگاه دارند، لذا در طراحی نحوه کنترل انها باید مدنظر گرفته شود. از آنجا که مقدار دبی هوا تاثیر بسزایی در سرعت خروجی دارد تنظیم آن از پارامترهاي مهم دستگاه است.
دمنده
به منظور دمیدن هواي داغ از طریق نازلها بر روي سطح محصول و همچنین گردش و بازیابی مجدد1 آن از محفظه خشک کن از دمنده هوا استفاده می شود. دمنده بر اساس میزان دبی حجمی کل هواي ایجاد شده در هرثانیه از طریق ورودي انتخاب می شود. دبی هواي تولیدي دمنده ،که توسط موتور AC حرکت می کند، می تواند توسط اینورتور کنترل شود. در اینصورت سرعت هواي برخوردي به سطح محصول وابسته به دور فن می باشد.
گرمکن الکتریکی
در تعیین توان مورد نیاز گرمکن الکتریکی مقدار دبی جرمی هوا پارامتر تعیین کننده است. - 4 - که در آن دبی جرمی هوا - - kg/s، : چگالی هوا - - kg/m3، :C ظرفیت گرمایی ویژه هوا - j/kg°c - ، :مقدار دماي افزایشی - - °cو توان گرمایی موررد نیاز بر حسب وات است. توان المنتهاي الکتریکی توسط سیستم کنترل دما به روش PID کنترل می شود. که از ترموکوپل مناسب دما براي اندازه گیري دما استفاده می شود.
محفظه پلنوم
محفظه پلنوم1 متشکل از صفحه پخش کننده جریان، صفحه مش، نازل ها یا صفحات نازل2 می باشد - شکل . - 1 صفحه پخش کننده جریان صفحه اي است که درست در زیر ورودي هوا به محفظه پلنوم می باشد و وظیفه آن پخش جریان هوا به طور یکنواخت بر روي صفحه نازل است.صفحه مش وظیفه از بین بردن توربولانس هوا را درست قبل از صفحه نازل را دارد.
