مقدمه: کدوحلوایی یک منبع مناسب از کاروتن، ویتامین های محلول در آب و اسیدهای آمینه است. کدوحلوایی را می توان به آرد که دارای ماندگاری طولانی است تبدیل نمود. آرد کدوحلوایی به دلیل عطر و طعم بسیار مطلوب، شیرینی و رنگ زرد نارنجی- قرمز عمیق آن استفاده می شود. در این پژوهش مدل سازی سینتیک خشک شدن کدوحلوایی در یک خشک کن مادون قرمز – هوای داغ بررسی می شود.مواد و روش ها: تاثیر توان لامپ پرتودهی در سه سطح 204، 238 و 272 وات، دمای هوای داغ در سه سطح 55، 65 و 75 درجه سلسیوس و ضخامت نمونه ها در دو سطح 0.5 و 0.7 سانتی متر بر زمان، سینتیک خشک شدن و ضریب نفوذ رطوبت در طی خشک شدن کدوحلوایی در قالب طرح کاملا تصادفی بررسی شد.یافته ها: تاثیر توان پرتودهی و دمای هوای داغ بر فرآیند خشک شدن کدوحلوایی معنی دار بود. افزایش توان لامپ مادون قرمز از 204 به 272 وات و افزایش دمای هوای داغ از 55 به 75 درجه سلسیوس، زمان خشک شدن کدوحلوایی را به ترتیب 15.05 و 37.43 درصد کاهش دادند. ضریب نفوذ موثر رطوبت کدوحلوایی بین 9.2×10-10 تا 3.3×10-9 مترمربع بر ثانیه بود.نتیجه گیری: توان 272 وات، دمای 75 درجه سلسیوس و ضخامت 0.5 سانتی متر به عنوان بهترین شرایط خشک کردن کدو به دست آمد. اثر توان حرارتی مادون قرمز و دمای هوای داغ بر تغییرات ضریب نفوذ موثر کدوحلوایی بررسی و مشخص شد که مقدار ضریب نفوذ موثر با افزایش توان منبع حرارتی و دمای هوای داغ افزایش می یابد. در مدل سازی فرآیند خشک شدن کدوحلوایی مدل نیوتن همخوانی بهتری با نتایج آزمایشگاهی در مقایسه با سایر مدل ها داشت.

چکیدهسابقه و هدف: در میان روش های مختلف خشک کردن با هوای داغ، استفاده از بسترسیال مزایای قابل توجهی مثل سرعت بالای انتقال جرم و حرارت و یکنواخت بودن فرآیند در تمام سطوح ماده غذایی به علت اختلاط مناسب با هوای داغ و همچنین راندمان حرارتی بالا همراه با دمای یکنواخت و قابل کنترل بستر را دارا است. در سال های اخیر استفاده از پرتو مادون قرمز برای خشک کردن محصولات غذایی با توجه به کیفیت بالاتر محصول، توزیع یکنواخت حرارت، بازدهی بالای انرژی، سرعت بالای انتقال حرارت و کاهش زمان فرآیند، تسهیل کنترل دمای مواد اولیه، نیاز کم به عبور جریان هوا از میان محصول و بالا بودن امکان کنترل پارامترهای فرآیند نسبت به روش های متداول خشک کردن، افزایش یافته است.مواد و روش ها: پپس از انتخاب و خریداری هویج های سالم و شست و شو با آب، هویج ها بااستفاده از پوست گیر دستی، پوست گیری شده و سپس با خلال کن به قطعات مکعب شکل تقسیم شدند. به منظور خشک کردن ترکیبی مادون قرمز-بسترسیال، دستگاه خشک کنی (در مقیاس آزمایشگاهی) طراحی و ساخته شد. در این پژوهش، خشک کردن قطعات مکعب شکل هویج در قالب طرح آزمایشی فاکتوریل در سه توان لامپ مادون قرمز (200، 400 و 600 وات)، سه سطح دمایی (50، 60، 70 درجه سلسیوس) و دو اندازه نمونه (5/0 و 1 سانتی مترمکعب) و در سه تکرار انجام گرفت و برای توصیف رفتار فرآیند خشک شدن نمونه های هویج به روش ترکیبی مادون قرمز-بسترسیال ، پنج مدل ریاضی (پیج، پیج اصلاح شده، هندرسون و پابیس، میدیلی و لگاریتمی) بررسی شد.یافته ها: نتایج به دست آمده نشان داد تغییر دمای هوای ورودی، اندازه قطعات هویج و توان لامپ مادون قرمز اثر معنی داری (05/0P< ) روی خروج آب از نمونه داشت و با افزایش دمای هوا و توان لامپ و کاهش اندازه قطعات هویج، زمان خشک شدن کاهش پیدا کرد؛ در نتیجه میزان انرژی مصرفی نیز به طور قابل توجهی کاهش داشت به طوری که از 63/12 در روش بسترسیال (به تنهایی) به میزان 28/2 کیلووات ساعت بر کیلوگرم بااستفاده از روش ترکیبی مادون قرمز-بسترسیال، تقلیل پیدا کرد. با در نظرگرفتن بیشترین مقدار ضریب تبیین و کمترین میزان خطای استاندارد، مدل پیج نسبت به سایر مدل‏ ها پیشگویی بهتری از داده ‏های آزمایشی داشت.نتیجه گیری: تجزیه و تحلیل داده ها نشان داد که هرسه متغیر مورد بررسی (دمای هوا، اندازه قطعات نمونه و توان لامپ مادون قرمز) روی مقدار و سرعت خروج آب از نمونه و در نتیجه زمان فرآیند خشک شدن اثر معنی دار داشتند. استفاده از سامانه ترکیبی مادون قرمز-بسترسیال در مقایسه با روش های معمول خشک کردن باهوای داغ، مدت زمان فرآیند را به طور قابل توجهی کاهش داده و به این ترتیب میزان انرژی مصرفی در این روش به شکل چشمگیری کاهش یافت.واژه های کلیدی: مادون قرمز، ترکیبی بسترسیال، خشک کردن، سینتیک، هویج

خشک شدن قارچ دکمه ای در یک خشک کن ترکیبی مادون قرمز- هوای داغ در توان های 150، 250 و 375 وات، دماهای 50، 60 و 70 درجه سلسیوس و سرعت جریان هوای 1، 2 و 3 متر بر ثانیه بررسی شد. تاثیر توان لامپ، دما و سرعت جریان هوا بر زمان و آهنگ خشک شدن، ضرایب نفوذ رطوبت و انرژی فعال سازی در قالب طرح کاملا تصادفی بررسی شد. نتایج نشان داد تاثیر توان لامپ، دما و سرعت جابه جایی هوا بر فرآیند خشک شدن محصول قارچ دکمه ای معنی دار می باشد (p<0.05). افزایش توان لامپ مادون قرمز از 150 به 375 وات، افزایش دما از 50 به 70 درجه سلسیوس و تغییر سرعت جریان هوا از 1 به 3 متر بر ثانیه زمان خشک شدن نمونه ها را به ترتیب 28.6، 42.7 و 15.2 درصد کاهش داد. ضریب نفوذ موثر رطوبت و انرژی فعال سازی قارچ دکمه ای به ترتیب بین 9-10×6.2 تا 9-10×19.7 مترمربع بر ثانیه و 23.76 تا 30.73 کیلوژول بر مول به دست آمد. برای مدل سازی فرآیند خشک شدن، مدل های پیج، نیوتن و لگاریتمی به ترتیب با میانگین ضریب تبیین برابر 0.996، 0.988 و 0.998 و میانگین خطای استاندارد برابر 0.023، 0.042 و 0.015، در مقایسه با سایر مدل ها، خطای کمتری داشتند.

در این مقاله، شبیه سازی فرآیند خشک شدن نخودفرنگی در خشک کن مادون قرمز-هوای گرم با استفاده از روش اجزای محدود دو بعدی انجام شد. برای این منظور، معادله حاکم بر انتقال جرم و شرایط اولیه و مرزی آن استخراج شد. به کمک روش اجزای محدود با رویکرد گلرکین، دستگاهی از معادلات دیفرانسیل مرتبه اول بدست آمد. جهت شبیه سازی فرآیند خشک شدن و حل دستگاه معادلات، یک کد کامپیوتری در نرم افزار متلب تدوین شد. شبیه سازی در چهار سطح شدت تابش با مقادیر صفر، 2000، 4000 و 6000 وات بر متر مربع، سه سطح دمای 30، 40 و 50 درجه سلسیوس و سه سطح سرعت 5/0، 0/1 و 5/1 متر بر ثانیه انجام شد. در نهایت به منظور اعتبارسنجی مدل ارائه شده، نتایج این مدل سازی با نتایج حاصل از خشک کن آزمایشگاهی مادون قرمز-هوای گرم، مقایسه گردید. حداقل، حداکثر و متوسط میانگین خطای نسبی داده های اندازه گیری شده و پیش بینی شده با مدل سازی به روش اجزای محدود دوبعدی، به ترتیب %21/2، %77/3 و%50/2 می باشند. این روش دارای دقت مناسب و کارآیی بالا در پیش بینی تغییرات رطوبت محصول، طی فرآیند خشک کردن دانه نخودفرنگی، می باشد و اطلاعات بیشتری را در مورد انتقال رطوبت، بدون انجام آزمایش می دهد که می تواند جهت طراحی خشک کن ها مفید باشد.

مقدمه: بررسی سینتیک انتقال جرم و ضرایب نفوذ رطوبت می تواند یک ابزار سودمند برای کنترل شرایط فرآیند خشک کردن و افزایش کیفیت محصول باشد.مواد و روش ها: در این پژوهش مدل سازی سینتیک خشک شدن خرمالو در یک خشک کن ترکیبی هوای داغ - مادون قرمز بررسی شد. تاثیر دمای هوای داغ در سه سطح 55، 65 و 75 درجه سانتی گراد و توان لامپ پرتودهی در سه سطح 150، 250 و 375 وات بر زمان و آهنگ خشک شدن و ضریب نفوذ رطوبت در طی فرآیند خشک شدن خرمالو بررسی شد.یافته ها: افزایش دمای خشک کن از 55 به 75 درجه سانتی گراد باعث کاهش 36 درصدی در زمان خشک کردن شد. با افزایش توان لامپ مادون قرمز از 150 به 375 وات زمان خشک شدن خرمالو 68.4 درصد کاهش یافت. اثر توان حرارتی مادون قرمز و دمای هوای داغ بر تغییرات ضریب نفوذ موثر خرمالو نشان داد که با افزایش توان منبع حرارتی مادون قرمز مقدار ضریب نفوذ موثر افزایش می یابد. ضریب نفوذ موثر رطوبت خرمالو بین 1.8×10-9 تا 1.3×10-8 مترمربع بر ثانیه بود.نتیجه گیری: نتایج نشان داد تاثیر دمای هوای داغ و توان لامپ پرتودهی بر فرآیند خشک شدن خرمالو معنی دار هست. در مدل سازی فرآیند خشک کردن خرمالو مدل لگاریتمی همخوانی بهتری با نتایج آزمایشگاهی در مقایسه با سایر مدل ها داشت.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

یکی از اهداف اصلی خشک کردن محصولات کشاورزی، کاهش محتوای رطوبت و رساندن آن به سطحی مطلوب برای دست یافتن به حداکثر مدت ماندگاری و کاهش ضایعات در مرحله ی فراوری می باشد. با توجه به گسترش علوم جدید و روش های مختلف خشک کردن، استفاده از روش های نوین نظیر پرتودهی مادون قرمز لازم است مورد مطالعه قرار گیرد. در این پژوهش به منظور تعیین اثر دمای هوا در سه سطح 40، 50 و 60 درجه سلسیوس و رطوبت نهایی شلتوک در سه سطح 8-7%، 10-9% و %11-12 (بر پایه وزن خشک) بر مدت زمان خشک شدن و درصد پوسته شلتوک برنج رقم طارم هاشمی از خشک کن استوانه ای دوار ناپیوسته مادون قرمز در سه تکرار استفاده شد، همچنین اثر سه سطح دمایی و رطوبتی و دو نوع محصول: شلتوک و برنج قهوه ای بر برخی خواص مکانیکی شلتوک های خشک شده در 5 تکرار بوسیله دستگاه اینسترون تعیین گردید. نتایج نشان داد که فاکتورهای مورد مطالعه دما و رطوبت تاثیر معنی داری بر روی زمان خشک شدن دارند اما هیچ کدام از دو فاکتور دما و رطوبت بر روی درصد پوسته معنی دار نبود. اندازه گیری خواص مکانیکی شلتوک برنج پس از خشک شدن نشان داد که در میان سه فاکتور: نوع محصول (شلتوک و برنج قهوه ای)، رطوبت و دما، دو فاکتور نوع محصول و رطوبت تاثیر بیشتری بر خواص مکانیکی داشتند. نتایج به دست آمده در این تحقیق نشان داد که دمای بهینه خشک کردن 57/68 درجه سلسیوس و رطوبت نهایی (بر پایه وزن خشک) 7/5 درصد می باشد و در این شرایط مدت زمان بهینه خشک کردن 84/76 دقیقه بود بطوریکه درصد پوسته، زمان شکست، و نیروی شکست به ترتیب برابر بودند با 21/54 درصد، 4/24 ثانیه و 33/92 نیوتن، همچنین مقدار جابجایی تا نقطه شکست برابر با 0/34 میلی متر بود.

در این مطالعه، چگونگی محاسبه ضریب نفوذ موثر، دانسیته و چروکیدگی یک جسم استوانه ای شکل در یک خشک کن بستر سیالی حاوی ذره های حامل انرژی (FBD) با ترکیب منابع حرارتی هوای داغ و مادون قرمز (IR) مورد مطالعه قرار گرفت. برای این منظور یک دستگاه آزمایشگاهی در مقیاس پیشتاز طراحی و ساخته شد.آزمایش ها در شرایط مختلف عملیاتی از نظر دمای هوای ورودی، سرعت هوای ورودی، جرم ذرات خنثی، قطر ذره های خشک شونده و توان منبع حرارتی مادون قرمز انجام شد. دستگاه شامل یک خشک کن با بستر سیالی حاوی ذره های حامل انرژی با و بدون ترکیب با منابع حرارتی مادون قرمز می باشد. تاثیر پارامترهای عملیاتی گوناگون بر ویژگی های فیزیکی نمونه خشک شونده بررسی شد. از سیب زمینی به عنوان ماده خشک شونده استفاده گردید. ضریب نفوذ موثر به صورت تابعی از دمای هوا و میزان رطوبت ماده خشک شونده ارایه شده در حالی که دانسیته و چروکیدگی فقط تابع میزان رطوبت جسم خشک شونده می باشد. اثر توان حرارتی منبع مادون قرمز بر تغییرات ضریب نفوذ موثر بررسی و مشخص شد که مقدار ضریب نفوذ موثر با افزایش توان منبع حرارتی افزایش می یابد. تغییرهای چروکیدگی به صورت خطی و بر حسب میزان رطوبت بیان شده است. در هنگام استفاده از ترکیب امواج مادون قرمز چروکیدگی در ذرات به دلیل تشکیل یک پوسته سخت در اطراف ماده خشک شونده نسبت به خشک کن با بستر سیالی معمولی کاهش می یابد. نتیجه ها نشان می دهد که ترکیب حرارتی امواج مادون قرمز با هوای داغ، به دلیل مکانیسم تابشی و جذب انرژی توسط ماده خشک شونده اثر قابل توجهی بر ویژگی های فیزیکی جسم خشک شونده دارد.

شلتوک یکی از پراهمیت ترین محصولات کشاورزی است و نقش مهمی در تأمین امنیت غذایی را به خود اختصاص داده است. در این تحقیق اثر امواج فراصوت بر سینتیک خشک کردن دانه شلتوک در زمان استراحت دهی در یک خشک کن ترکیبی مادون قرمز مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها در سه سطح دمای هوای ورودی (30، 40 و ° C50)، چهار سطح توان فراصوت (صفر، 5/0، 75/0 و kW/kg1) و چهار سطح فرکانس فراصوت (20، 25، 28 و kHz30) انجام شد. برای تحلیل داده ها، از طرح پایه بلوک های کاملاً تصادفی بهره گرفته شد. نتایج بدست آمده نشان داد در دماهای مختلف هوای ورودی، استفاده از امواج فراصوت در سطوح مختلف توان و فرکانس در مدت زمان استراحت دهی می تواند بر خصوصیا ت مکانیکی شلتوک اثرگذار باشد و باعث کاهش مدت زمان خشک شدن دانه شلتوک و مصرف انرژی ویژه شود. به طوری که در توان kW/kg5/0، فرکانس های پایین فراصوت 20 و kHz25 و دمای ورودی ˚ C30 ضمن اینکه درصد دانه های ترک خورده را کاهش می دهند به طور میانگین باعث افزایش انرژی مورد نیاز برای شکست دانه سالم نیز می شوند.