بخشی از مقاله
چکیده
پسته یکی از مهمترین محصولات صادراتی ایران است. خشک کردن بموقع این محصول باعث کاهش رشد و گسترش قارچها میشود. هدف از انجام این تحقیق بررسی تغییرات درجه حرارت هوا در خشک کردن پسته به روش تودهاي متراکم است. براي اندازه گیري تغییرات درجه حرارت از حسگرهاي حرارتی نوع PT100 استفاده شد. مقادیر درجه حرارت هواي ورودي به گرمکن، حرارت ابتدا، وسط و انتهاي لوله انتقال مواد اندازه-گیري شد.
نتایج نشان داد درجه حرارت هوا در هر مقطع از خشککن با وجود حرارت ورودي ثابت، به جز در ناحیه میانی شکل که مربوط به گرماي نهان تبخیر رطوبت است، نسبت به زمان متغیر بوده و در حال افزایش است. این افزایش حرارت، به دلیل کاهش رطوبت پسته و در نتیجه خشک شدن آن است . در ناحیه انتهایی مجددا حرارت هوا یکنواخت شده و تقریبا ثابت شده است. درجه حرارت به طور متوسط در طول لوله، به طور خطی کاهش مییابد.
مقدمه پسته یکی از محصولات اصلی ایران، آمریکا و ترکیه به شمار میرود. مهمترین مرحله در فرآیند پس از برداشت پسته، خشک کردن است. در حال حاضر از دو روش سنتی و صنعتی به صورت توأم براي خشک کردن پسته استفاده میشود. با بکارگیري روش هاي صنعتی خشک کردن، نه تنها کیفیت مواد غذایی به نحوه مطلوبی حفظ میشود بلکه زمان تولید نیز به میزان چشمگیري کاهش خواهد یافت - عباسی و همکاران، . - 1389 کاشانی نژاد و همکاران در تحقیقی نشان دادند که درجه حرارت هوا مهمترین عامل در کنترل خصوصیات کیفی پسته در حین خشک کردن است.
تاثیر درجه حرارت و سرعت جریان هوا بر تعدادي از خصوصیات کیفی معنی دار بود در حالیکه اثر رطوبت نسبی هوا در محدوده آزمایش شده معنی دار نبود. فرآیند خشک کردن تاثیر قابل توجهی بر میزان خندان بودن پسته ها داشت و با افزایش درجه حرارت مقدار خندان بودن افزایش یافت خشک کردن به روش بستر سیالی یکی از روشهاي خشک کردن محصولات است که داراي مزیتهایی مانند امکان انجام عملیات خشک کردن در حرارتهاي بالا، ظرفیت خشک کردن بالا به دلیل زیاد بودن نسبت جرم هوا به جرم ماده و سیال بودن بستر است ایزدي فر و مولا، . - 2003 خشککنها براي خشک کردن مواد غذایی به طور گسترده در سطح تجاري مورد استفاده قرار می گیرند. در این خشککنها دماي عملیاتی تأثیر عمدهاي بر روي کیفیت محصول خشک شده می گذارد - بونداروك و همکاران، بنابراین با توجه به اهمیت مطالعه درجه حرارت در خشککنها، در این تحقیق هدف بررسی تغییرات درجه حرات هوا در خشک کردن پسته به روش تودهاي متراکم است.
مواد و روشها
در این تحقیق از یک خشککن بستر سیالی به منظور خشک کردن مواد استفاده شد. این خشککن از سیستم تامین هوا، گرمکن هوا، مخزن فشار، سیستم گردش مجدد هوا، مبدل حرارتی، لوله انتقال به قطر 38/5 میلیمتر و شیر کنترل تخلیه مواد تشکیل شده است . پستههاي مورد آزمایش از واریته اوحدي انتخاب شد. از حسگرهاي حرارتی نوع PT100 براي اندازهگیري تغییرات درجه حرارت استفاده شد. این حسگرها از نوع مقاومتی بوده و با افزایش حرارت مقاومت حسگر افزایش مییابد. براي کالیبره کردن حسگرها از دو نقطه با درجه حرارت معلوم استفاده شد تا بر اساس حرارت آنها، ولتاژ خروجی حسگر تنظیم گردد. در نقاط مختلف خشککن حسگرهاي حرارتی قرار داده شد تا تغییرات حرارت هواي عبوري در قسمتهاي مختلف خشککن اندازهگیري شود.
با استفاده از حسگرهاي حرارتی، حرارت هواي قبل از گرمکن، ابتدا، وسط و انتهاي لوله انتقال مواد اندازهگیري شد . پس از انجام آزمایش دادههاي خام از رایانه استخراج و نمودارها در نرمافزار Excel رسم شدند. درجه حرارت ورودي به مخزن و مبدل حرارتی، 90 اندازه گیري شد. در نقاط مختلف گرمکن نیز از محل ورودي هوا، به تدریج درجه حرارت افزایش یافت تا در محل خروجی هوا از گرمکن به 90 رسید.
نتایج و بحث
حرارت هواي ورودي به گرمکن و سه نقطه مسیر انتقال مواد در شکل1 نشان داده شده است. در شکل مشاهده میشود که حرارت ورودي به گرمکن - T1 - و یا به عبارتی هواي ارسالی از کمپرسور، در طول آزمایش تقریبا ثابت بوده و کمتر از 7 تغییرات داشته است . حرارت نقاط T10، T11 و T12 به ترتیب حرارت ابتدا، وسط و انتهاي لوله انتقال هستند. تغییرات سه ناحیه اخیر از یک فرم تبعیت میکنند. بدین ترتیب که از ابتدا حرارت هواي این نقاط افزایش یافته است. دلیل آن را میتوان چنین ذکر کرد که، اگر هواي ورودي را به صورت عنصرهاي باریک پشت سرهم و در مسیر انتقال نیز عنصرهایی ثابت با همین ضخامت در نظر بگیریم، با ورود اولین عنصر هواي داغ به مخزن، تبادل و انتقال حرارت بین هوا و پسته شروع میشود.
با توجه به عبور هوا از روي مواد، در طی مسیر حرکت خود با پستهها تبادل حرارت دارد، ولی این زمان به اندازهاي نیست که حرارت هوا کاملا به پستهها منتقل شوند. بنابراین مقداري از حرارت هر عنصر هوا به پسته منتقل شده و حرارت آن در عنصرهاي طول مسیر، به تدریج کاسته میشود. با عبور عنصر بعدي هوا تبادل حرارت شروع میشود، اما این بار حرارت پسته مقداري افزایش یافته در صورتی که حرارت هوا ثابت بوده است. لذا به دلیل کاهش اختلاف حرارت، انتقال حرارت کمتري نسبت به حالت قبلی انجام میگیرد. بنابراین تغییر حرارت عنصر هوا کمتر خواهد بود.
این مساله براي عنصرهاي بعدي هوا نیز تکرار میشود. در نتیجه در یک مقطع از خشککن حرارت هوا افزایش مییابد. همانطور که در شکل مشاهده میشود پس از سیر صعودي حرارت، در ناحیه میانی هر نمودار، حرارت تقریبا ثابت است. در این ناحیه گرماي منتقل شده به پسته، برابر با گرماي نهان تبخیر رطوبت است. بنابراین گرماي هوا در این قسمت ثابت میماند. پس از تبخیر رطوبت پسته، حرارت آن شروع به افزایش میکند.
تا به حرارت عنصرهاي هواي عبوري از آن نقطه برسد. حرارت عنصرهاي هوا در هر مقطع از خشککن با وجود حرارت ورودي ثابت، به جز در ناحیه میانی شکل که مربوط به گرماي نهان تبخیر رطوبت است، نسبت به زمان متغیر بوده و در حال افزایش است. این افزایش حرارت، به دلیل کاهش رطوبت پسته و در نتیجه خشک شدن آن است. در ناحیه انتهایی مجددا حرارت هوا یکنواخت شده و تقریبا ثابت شده است.
درجه حرارت نهایی T10، T11 و T12 به ترتیب 80 ، 60 و 42 بود که در شکل قابل مشاهده است. نزدیک شدن حرارت هواي ورودي و خروجی مخزن، نشان از خشک شدن کامل پسته درون مخزن دارد. اگر میانگینی از حرارت نواحی مختلف لوله انتقال را در طول آزمایش در نظر بگیریم، ارتباط بین طول لوله و حرارت موجود در آن نقطه در شکل - 1ب - نمایش داده شده است. با مشاهده شکل میبینیم که به طور متوسط در طول لوله، حرارت به طور خطی کاهش مییابد.
