بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
طراحی و ساخت خشک کن بستر ارتعاشی براي زرشک
چکیده
سالانه بالغ بر 10000 تن زرشک خشک در ایران تولید می شود که %97 آن به خراسان جنوبی اختصاص داشته که در حیات اقتصادي مردم شهرستان هاي قاین و بیرجند تاثیر به سزایی دارد. با وجود تلاش هایی که در زمینه بکارگیري خشک کن هاي صنعتی در خشک کردن زرشک صورت گرفته لیکن به دلیل خواص پیچیده آن هیچ یک از روش ها نتوانسته است جایگزین روش سنتی گردد. در حال حاضر تقریبا تمام زرشک تولید شده، در مقابل آفتاب یا سایه خشک میشود. زرشک حاصل از این روشها به انواع کپک، مخمر و مواد خارجی شامل خاك و سنگ ریزه آلوده است که یکی از موانع اصلی صادرات این محصول با ارزش به حساب می آید. چنانچه زرشک حاصل از روش سنتی به مدت کوتاهی در آب نمک شسته شده و بلافاصله خشک شود میزان آلودگی کاهش یافته و رنگ و طعم زرشک بطور چشمگیري بهبود می یابد. لذا در این تحقیق یک دستگاه خشک کن مناسب براي زرشک خشک شسته شده با آب نمک طراحی و ساخته شد، این دستگاه شامل دو بخش گرم کن و خشک کن است. هوا در گرم کن به صورت غیر مستقیم گرم شده و از زیر به طبق محصول دمیده می شود. به منظور خشک شدن یکنواخت تر و تامین حرکت رو به جلوي محصول یک واحد لرزاننده که امکان ارتعاش با فرکانس هاي 4/5 تا 16/6 هرتز را فراهم می کند استفاده گردیده است. در این خشک کن به منظور بالا بردن راندمان حرارتی می توان مقادیر مختلف هوا را تا سقف 80 % برگشت داد.
کلیدواژه : زرشک، خشک کن بستر ارتعاشی
-3 مقدمه
زرشک بعد از زعفران عمده ترین محصول کشاورزي خراسان جنوبی است که در شهرستانهاي بیرجند و قاین اشتغال زیادي ایجاد کرده است بطوریکه در سال زراعی 82-83، 8489 تن زرشک خشک در ایران تولید شده که %97 آن به خراسان جنوبی اختصاص داشته و در حیات اقتصادي مردم شهرستانهاي قاین و بیرجند تاثیر بسزایی داشته است. زرشک علاوه بر مصرف خوراکی از خواص دارویی نیز برخوردار است. با وجود تلاشهایی که در زمینه بکارگیري خشک کنهاي صنعتی در خشک کردن زرشک صورت گرفته لیکن بدلیل خواص پیچیده آن هیچ یک از روشها نتوانسته است جایگزین روش سنتی گردد. لذا در حال حاضر تقریبا تمام زرشک تولید شده، در مقابل آفتاب یا سایه خشک میشود. زرشک حاصل از این روشها به انواع کپک ، مخمر، باکتري، لارو حشرات و مقدار زیادي خاك آلوده است که علاوه بر مشکلات موجود براي مصارف داخلی در حال حاضر یکی از موانع اصلی صادرات این محصول با ارزش بحساب می آید.
بررسی هاي اولیه نشان داد چنانچه زرشک خشک شده به شیوه سنتی به مدت کوتاهی در آب نمک شسته شده و بلافاصله خشک شود میزان آلودگی کاهش یافته و رنگ و طعم زرشک بطور چشمگیري بهبود می یابد. تجربه نشان داده که چنانچه پس از خیس شدن، زرشک بسرعت خشک نشود رنگ قرمز آن متمایل به قهوه اي خواهد شد لذا براي خشک کردن حتما باید از روش صنعتی با آهنگ تبخیر بالا استفاده کرد.
بیدلی در تحقیقی تحت عنوان بررسی اثر باز دارنده ها در جلوگیري از قهوه اي شدن غیر آنزیمی زرشک تیمارهاي مختلفی را مورد بررسی قرار داد و نتیجه گرفت که غوطه وري در محلول %2 نمک طعام و خشک شدن در خشک کن کابینی با دماي40درجه، بعد از شاهد بهتر از سایر روشها توانست رنگ زرشک را حفظ نماید. انجام این تیمار میزان آلودگی به کپک و مخمر را در حد استاندارد نسبت به تیمار شاهد کاهش داد(.(1
براي اندازه گیري وضعیت رنگ زرشک معمولا دو پارامتر ( میزان آنتوسیانین و میزان رنگ پلی مریک ) بررسی میگردد. آنتوسیانین رنگ قرمز زرشک و رنگ پلی مریک شاخصی براي کاهش آنتوسیانین در اثر واکنشهاي قهوه اي شدن می باشد. لازم به ذکر است نمونه هایی که داراي آنتوسیانین بیشتر و رنگ پلی مریک کمتر باشند. از کیفیت بالاتري برخوردار هستند. درصد رنگ پلی مریک بر اساس مقدار رنگ پلی مریک و تراکم رنگ محاسبه میگردد. در میوه ها و سیزیجات تازه باید در صد رنگدانه آنتوسیانینی کمتر از %10 باشد در حالیکه در مواد و نمونه هاي فرآوري شده و نگهداري شده در انبار بیشتر از %30 پیش بینی می شود. درصد رنگ پلی مریک بر اساس مقدار رنگ حاصل از تغییر رنگدانه آنتوسیانینی و یا ملانوئیدین تولید شده از واکنش هاي قهوه اي شدن اندازه گیري میشود و با توجه به شدت رنگ ارزیابی میگردد. این صفت که شاخص کاهش آنتوسیانین در عصاره آبی یا آبمیوه است به وسیله قرائت میزان جذب عصاره تیمار شده با سدیم بی سولفات بدست می آید. رنگدانه هاي آنتوسیانینی با بی سولفیت ترکیب و تولید یک نمونه بی رنگ از سولفونیک اسید می تمایند . ترکیبات رنگی پیچیده آنتوسیانین – تانن به فرآیند سفید شدن در اثر بی سولفیت مقاوم هستند ، بنابراین واکنش سفید شدن بر روي آنتوسیانین هاي مونو مریک سریعاً انجام می گردد. جذب در 420 نانو متر نمونه تیمار شده با بی سولفیت به عنوان شاخص قهوه اي شدن به کار می رود. بین تیمارها از نظر این صفت اختلاف معنی دار وجود دارد. دانسیته رنگ به عنوان مجموع جذب نمونه درطول موج حداکثر و 420نانومتر اندازه گیري میشود. نسبت بین رنگ پلی مریزه و دانسیته رنگ براي تعیین در صد رنگ پلی مریزه مورد استفاده قرار میگیرد.
مولا و فلاحی((4 براي خشک کردن این محصول یک خشک کن بستر سیال پیشنهاد دادند. در این تحقیق ابتدا سنتیک خشک شدن دانه هاي زرشک مورد بررسی قرار گرفته و سپس چگونگی خشک کردن زرشک در یک خشک کن بستر سیال آزمایش شد و پارامترهاي موثر بر افزایش و راندمان این نوع خشک کن مشخص گردید. آنها عقیده داشتند که خشک کن بستر سیال نسبت به سایر روشهاي دیگر روش خشک کردن زرشک به مراتب کارایی بالاتري دارد و بهتر می تواند خصوصیات کیفی زرشک را حفظ نماید.
چاجی (1378)به منظور خشک کردن صنعتی زرشک، یک خشک کن کابینتی غیر مداوم اتمسفریک با جریان هوا از انتها به جلو طراحی کرده و ساختند(.(3 این دستگاه پس از ساخت مورد آزمون قرار گرفت. در این بررسی اثر پیشتیمار کردن زرشک با محلول تیزاب ( روغن استرالیایی + پودر کربنات پتاسیم ) که جهت خشک کردن انگور استفاده می شود و همچنین اثر شستشو زرشک با آب گرم مورد بررسی قرار گرفت. استفاده از تیزاب خشک کردن زرشک را سرعت بخشید اما محصول نهایی از کیفیت مناسبی برخوردار نبود. نتیجه کلی از این تحقیق این بود که خشک کردن یک مرحله اي ( با استفاده از هواي داغ ) به دلیل طولانی شدن فرایند که باعث افزایش هزینه و افت بازار پسندي محصول می شود، مناسب تشخیص داده نشد. لازم به ذکر است در پاییز سال 1380 مقداري زرشک خشک شده به روش آفتابی در بستر خاکی، با استفاده از آب نمک شسته شده و در دستگاه مذکور خشک گردید که پس از اندازه گیري میزان آلودگی نمونه هاي زرشک قبل و بعد از شستن، مشاهده شد که بر خلاف زرشک اولیه که به انواع کپک، مخمر و مقدار زیادي خاك آلوده بود زرشک شسته و دوباره خشک شده تقریبا عاري از آلودگی بود. استفاده از دستگاه مذکور به دلیل اینکه از نوع عبور عرضی4 بوده و این خشک کنها از آهنگ تبخیر پایین تري نسبت به نوع درون عبوري5 برخوردارند، بدلیل طولانی شدن زمان خشک شدن، براي خشک کردن تلفیقی ( خشک کردن سنتی+ شستشو با آب نمک + خشک کردن صنعتی) زرشک مناسب تشخیص داده نشد. به منظور غلبه بر مشکل شناوري در خشک کنهاي بستر شناور، نوعی دستگاه ارایه شده که در آن توزیع کننده مرتعش است. مواد جابجا شونده در این نوع خشک کن با اندازه هاي متفاوت، با ذرات بزرگتر از حد معمول، چسبنده و یا شکننده می باشند. در این خشک کنها سرعت هوا را می توان به اندازه کافی پایین نگه داشت، چون ذرات بزرگتر به وسیله ارتعاش حرکت داده می شوند. به همین دلیل است که خشک کنهاي بستر سیال ارتعاشی اغلب براي بسترهایی که داراي ذرات با قطر بزرگ استفاده می شوند. بنابراین سرعت هواي مورد نیاز باید کمی بیشتر از سرعت حداقل شناور سازي باشد(.(5
مسلما زرشک همچون سایر محصولات قبل از برداشت، هنگام برداشت و خصوصا پس از برداشت تا زمان مصرف، مورد تهاجم یکسري از آفات انباري و بیماریهاي شناخته و ناشناخته قرار می گیرد. احتمالا روش برداشت و به تبع آن نحوه خشک کردن و وضعیت نگهداري تا زمان مصرف، بر میزان آلودگی محصول نهایی موثر خواهد بود. گاهی شدت آلودگی بسته به شرایط نگهداري تا نابودي کامل محصول دیده شده که با تغییرات مختصري در شیوه هاي پروسه بعد از برداشت، خسارت آفات را بنحو چشمگیري می توان کاهش داد(.(3 لذا به همین منظور در قالب این طرح تحقیقاتی دستگاهی ساخته شد تا بتوان زرشک خشک شده به شیوه سنتی که انواع آلودگی ها را بهمراه دارد پس از شستشو و ضد عفونی با آب نمک و محلولهاي ضد عفونی کننده دیگر با آن خشک کرده تا در حین شستشو و خشک کردن با هواي داغ آلودگی آن کاهش یابد.
-4 مواد و روشها :
قبل از طراحی خشک کن براي یک محصول، می بایست ابتدا خواص آن محصول تعیین شود. این اطلاعات یا از منابع استخراج میگردد و اگر در منابع موجود نبود می بایست در آزمایشگاه تعیین گردد. طبق آزمایش انجام شده قبل از طراحی با استفاده از یک خشک کن بستر سیال ارتعاشی آزمایشگاهی در دانشگاه تربیت مدرس، محصول خشک پس از شستشو با آب نمک به رطوبت %40 رسید که زمان رسیدن محصول شسته شده به رطوبت 18 درصد( رطوبت مناسب) با عمق بستر 2 سانتیمتر، سرعت هواي 2 متر بر ثانیه و دماي 60 درجه، برابر با 8 دقیقه بود. از آنجا که زمان خشک شدن نسبتا کوتاه است لذا استفاده از خشک کنهاي جریان پیوسته6 نسبت به انواع وعده اي7 مناسبتر است به همین منظور خشک کن انتخاب شده از نوع جریان پیوسته می باشد. همچنین از بین انواع خشک کنهایی که ممکن است براي خشک کردن زرشک دوباره شسته شده تا حدودي مناسب باشند، بدلیل خصوصیات این ماده، خشک کن بستر سیال ارتعاشی مناسبتر بنظر رسید.
-1-4 طراحی خشک کن: می توان بطور تقریبی اندازه یا ظرفیت یک خشک کن بستر سیال را با استفاده از چارت سایکرومتري محاسبه نمود. براي محاسبات طراحی، ظرفیت دستگاه 200 کیلو گرم بر ساعت زرشک شسته با آب نمک منظور گردید:
محاسبه اندازه دستگاه به گونه زیر است.
محاسبه آهنگ تبخیر آب: مقدار آب تبخیر شده در یک ساعت ( ( Wev
وزن آب در محصول نهایی - وزن آب در محصول وروديWev=
آنگونه که در بالا ذکر شد رطوبت محصول پس از شستشو %40 بر پایه وزن تر می باشد. بنابر این در 200 کیلو گرم زرشک شسته شده 80 کیلو گرم آب وجود دارد. لذا مقدار ماده خشک عبوري 120 کیلو گرم بر ساعت است.
رطوبت نهایی 18 درصد پایه تر مدنظر است لذا می توان رطوبت محصول نهایی بر پایه خشک را این گونه محاسبه کرد.
حال شرایط ورودي را روي چارت سایکرومتري می بریم. گاز ورودي از گرمکن به خشک کن با دماي 60 درجه
