بخشی از مقاله
چکیده
هدف از این پژوهش، طراحی، ساخت و ارزیابی خشککن عمودی بذر با هدف سالم ماندن قوه نامیه میباشد. بدین منظور خشککن مورد نظر در کارگاه ماشینهای کشاورزی دانشگاه محقق اردبیلی ساخته شد. این خشککن شامل فن، دریچه یکنواخت کننده جریان هوا، المنت حرارتی، شاسی ثابت، محفظه باد که محل قرارگیری بذر نیز میباشد و پشم شیشه جهت عایق کردن محفظه است. برای ارزیابی خشککن ساخته شده، رطوبت بذر ذرت دانهای با رطوبت اولیه %18 در دمای 38℃ و سرعت هوای 1 ⁄ به %13 که رطوبت مناسب برای انبارداری است، رسانیده شد. مدت زمان لازم جهت انجام این فرایند 145 دقیقه بوده است. همچنین سرعت از دست دادن رطوبت در طول فرآیند خشک شدن روند نزولی داشته است.
مقدمه
خشک کردن یکی از قدیمیترین روشهابرای نگهداری محصولات کشاورزی و غذایی میباشد. یکی از مهمترین مشخصههای محصولات غذایی و کشاورزی، مقدار قرار میدهد. قابلیت انبار کردن محصولات مختلف تابعی از میزان آب آنهاست و در صورت اضافه بودن رطوبت باید آن را با فرآیند خشک کردن کاهش داد. در عمل خشک کردن بسته به نوع محصول، کاهش رطوبت محصول تا یک اندازه معین انجام میشود. بدینترتیب میتوان این نوع محصولات را برای مدت طولانیتر و در فضای کوچکتر نگهداری کرد.
بیشترین رطوبت در بین این محصولات مربوط به میوهها و سبزیها با رطوبت حدود 70 الی %95 و کمترین آن مربوط به غلات، دانهها و بذور خشک شده با رطوبت %14 یا کمتر میباشد - گئورک، 1996 و . - Stroshine, 2004 با عمل خشک کردن آب آزاد یا آبی که از نظر بیولوژیکی فعال است و موجب رشد میکروارگانیسمها و فعالیت آنزیمها میشود، از ماده غذایی حذف شده و مدت نگهداری محصول بسیار طولانیتر میشود.
زمانیکه به محصولی حرارت داده میشود، رطوبت موجود در آن پس از دریافت گرمای نهان تبخیر، در درجه حرارت ثابتی تغییر فاز داده و به بخار تبدیل میشود - توکلیپور، . - 1383 به منظور خشک کردن محصولات کشاورزی روشهای مختلفی مانند استفاده از حرارت، امواج الکترومغناطیس وسرد کردن سریع وجود دارد. آهنگ انتقال جرم آب برای هر ماده غذایی متفاوت بوده و بستگی به حجم، دما و محتوای رطوبتی هوای عبوری از ماده دارد.
با گرم کردن هوای محیط رطوبت نسبی کاهش یافته و ظرفیت و سرعت جذب آب افزایش مییابد. هوای گرم با برخورد به محصول - مواد قابل خشک شدن - و عبور از میان آنها رطوبت را جذب کرده و آن را خشک میکند. سپس هوای عبور کرده از محصول که رطوبت بیشتری از هوای ورودی دارد ازمحفظه خشککن خارج میشود - . - Hollick, 1999 با خشک شدن محصول وزن آن نیز کاهش مییابد - . - Hollick, 1999 برای طراحی خشککن نیاز به تحلیل دقیق جرم و حرارت میباشد که در ساختار محصول اتفاق میافتد و فقط از طریق درک و تحلیل فرآیندهای انتقال میتوان به حداکثر بازده رسید.
انتخاب روش مناسب جهت خشک کردن و رسیدن به یک خشک کن مناسب جهت بهینه سازی و انجام فرآیند با حداکثر بازده انتقال حرارت یکی از مباحث مهم در طراحی میباشد - مسگری و همکاران، . - 1391 محصولات زیادی جهت رسیدن به اهداف مختلف مثل کاهش وزن و حجم و مناسب انبارداری شدن نیاز به خشک شدن دارند که هریک خواص فیزیکی و شیمیایی کاملا متمایزی دارند. از طرفی روشهای متفاوتی جهت انتقال حرارت به ماده وجود دارد - مسگری و همکاران، . - 1391 تنوع زیاد محصولات و اهداف متعدد خشک کردن موجب شد خشککنهای مختلفی طراحی و ساخته شوند - جعفری و همکاران، . - 1389 گرمای لازم برای خشک کردن ممکن است توسط هدایت، جابجایی و تشعشع فراهم گردد.
اما اغلب برای خشک کردن بذر و مواد غذایی از گرمای مستقیم یا غیر مستقیم استفاده میشود. در خشککنهای غیر مستقیم حرارت توسط دیوارههای فلزی محفظه خشککن هدایت میشود و توسط تماس مستقیم سطح داغ با بخشهای سرد، مواد غذایی گرم میشوند. خشککنهای مستقیم معمولاً از هوا به عنوان گاز داغ استفاده میکنند که از داخل یا خارج ماده غذایی عبور میکند و در نتیجه گرمادهی به طرز موثرتر و یکنواختتری از روش غیر مستقیم انجام میشود - مرتضوی و همکاران، . - 1386 اصول کلی خشککن بذر به این شکل است که دانه برداشت شده از مزرعه که رطوبت آن مناسب انبارداری نیست در محفظه ای در معرض هوای گرم وخشک قرار میگیرد. هوا هنگام ورود به محفظه دانه توسط منبع حرارتی در ابتدای سیستم گرم میشود و در محفظه از بین دانهها عبور میکند. با قرار دادن یک همزن در محفظه میتوان به یکنواختتر خشک شدن دانهها کمک کرد.
محتوای رطوبتی دانه غلات هنگام برداشت با کمباین متفاوت میباشد که اغلب %17-20 میباشد. درصد رطوبت بذر به عواملی مانند درجه رسیدگی آن و موقعیت اقلیم منطقه وزمان برداشت محصول وطریقه انبارکردن و به ویژه درصد رطوبت نسبی انبار بستگی دارد. جهت نگهداری بذور برداشت شده نیاز است که رطوبت آنها به زیر %14 برسد در غیر اینصورت امکان انبارداری به مدت طولانی به علت فعال شدن موجودات میکروسکوپی و صدمات مکانیکی وجود ندارد - کیانمهر و همکاران، . - 1386
اغلب محققین دمای مطلوب جهت خشک کردن بذر سویا را 40℃عنوان کردهاند - کیانمهر و همکاران، . - 1386 برای تحقیق روی خشک کردن سنجد از سه سطح سرعت هوای 1،0.5 و 1.5 متر بر ثانیه و سه سطح دمای 50، 60 و 70 درجه سلسیوس استفاده شد - عباسزاده مایوان و همکاران، . - 1389 شدت خشک شدن که منعکس کنندهی تغییرات مقدار رطوبت ماده نسبت به زمان است، شدیداً تحت تاثیر پارامترهایی از فر آیند خشک شدن، مانند درجه حرارت، رطوبت، سرعت نسبی هوا و فشار کل میباشد - . - Figuraand Teixeira, 2004
مواد و روشها
جهت ساخت دستگاه در ابتدا به محاسبه ا گرما پرداخته، سپس قسمتهای مختلف دستگاه ساخته شده و مورد ارزیابی قرار گرفت.
طراحی محفظه خشککن
خشک کن طراحی شده از سه قسمت محفظه ورودی به همراه فن، کانال یکنواختکننده و محفظه اصلی - محل قرار گیری سینیها - تشکیل شده است. دمنده در ابتدای خشک کن در محفظهای ابتدایی به ابعاد 50 ×50 قرار داده شد. جهت ایجاد جریان یکنواخت از دو دریچه عمود بر هم که از بیرون خشک کن نیز قابل تنظیم بوده استفاده شد که محل قرارگیری آن بعد از فن و زانو 90 درجه است. محفظه اصلی خشک کن 30 ×30 در نظرگرفته شد. در شکل 1 شمای قرارگیری قسمت های مختلف سیستم از جمله دمنده، زانو، یکنواخت کننده، المنتهای حرارتی و محفظه اصلی خشککن نشان داده شده است. با در نظر گرفتن فضای لازم برای اجزا نام برده شده طول خشککن 450 در نظر گرفته شد.
