2-5-9 رطوبت بحرانی……………………………………………………………………………19
2-5-10 رطوبت نهایی……………………………………………………………………………19
2-6 پارامترهای موثر در طراحی خشک کن ها………………………………………………..21
2-6-1 مشخصات مواد……………………………………………………………………………21
2-6-2 خواص ترمودینامیکی هوا………………………………………………………………..21
2-6-3 وضعیت آب درون ماده…………………………………………………………………..22
2-6-4 نحوه ی حرارت دهی به ماده…………………………………………………………….22
2-7 تعیین تجربی سرعت خشک کردن………………………………………………………….24
2-8 مکانیسم حرکت رطوبت در جامدات………………………………………………………..28
2-9 دسته بندی خشک کن ها……………………………………………………………………..37
2-10 بررسی خشک کن ها بر اساس نحوه ی تماس گاز جامد…………………………………38
2-11 معرفی چند نوع خشک کن کاربردی……………………………………………………..40
2-11-1 خشک کن سینی دار…………………………………………………………………….40
2-11-2 خشک کن پاششی………………………………………………………………………. 41
2-11-3 خشک کن استوانه ای……………………………………………………………………43
2-11-4 خشک کن با فیلم نازک …………………………………………………………………44
2-11-5 خشک کن نوارنقاله ای………………………………………………………………….45
2-11-6 خشک کن دوار………………………………………………………………………….45
2-11-7 خشک کن انجمادی………………………………………………………………………46
2-11-8 خشک کن بستر سیال……………………………………………………………………47
2-11-9 خشک کن سیلویی……………………………………………………………………….48
2-11-10 خشک کن کوره ای و اتاقکی…………………………………………………………48
2-11-11 خشک کن تونلی……………………………………………………………………….49
2-12 انتخاب خشک کن…………………………………………………………………………..51
فصل سوم : فرایند خشک کردن و اندازه گیر ضریب انتقال جرم
3-1 نفوذ و انتقال جرم ……………………………………………………………………………54
3-2 نفوذ در جامدات………………………………………………………………………………57
3-2-1 نفوذ مطابق قانون فیک……………………………………………………………………57
3-2-2 نفوذ ناپایا…………………………………………………………………………………..57
3-3ضرائب انتقال جرم……………………………………………………………………………59
3-4 مقدمه ای بر انتقال حرارت………………………………………………………………….63
3.5 اصول انتقال حرارت جابجایی……………………………………………………………….65
3-5-1 انتقال حرارت با جابجایی طبیعی…………………………………………………………66
3-5-2 انتقال حرارت با جابجایی اجباری………………………………………………………..68
3-6 انتقال همزمان جرم و حرارت……………………………………………………………….69
فصل چهارم: خواص مهندسی غذاها
4-1 خواص مهندسی غذاها……………………………………………………………………….72
4-1-1 خواص دمایی………………………………………………………………………………72
4-1-2 گرمای مخصوص…………………………………………………………………………73
4-1-3 نفوذ دمایی………………………………………………………………………………….74
4-2 خواص فیزیکی در مواد غذایی……………………………………………………………..76
4-2-1 دانسیته……………………………………………………………………………………..76
4-2-2 تخلخل………………………………………………………………………………………77
4-2-3 چروکیدگی…………………………………………………………………………………78
4-3 تغییر ساختار میوه ها وسبزی ها در مدت خشک شدن با هوا…………………………….78
4-3-1 تآثیر خشک کردن بر تغییرات ماکروسکوپی……………………………………………78
4-3-2 تآثیر خشک کردن بر چروکیدگی………………………………………………………..78
4-3-3 تآثیر خشک کردن بر خواص فیزیکی……………………………………………………79
4-3-4 تآثیر خشک کردن بر تخلخل……………………………………………………………..79
4-3-5 تآثیر خشک کردن بر دانسیته ی جرئی………………………………………………….79
4-3-6 تآثیر خشک کردن بر دانسیته ی ظاهری………………………………………………..80
4-3-7 تآثیر خشک کردن بر بافت……………………………………………………………….80
فصل پنجم:مواد و روش ها
5-1 مواد و روش ها………………………………………………………………………………81
5-2 مشاهدات………………………………………………………………………………………83
فصل ششم:محاسبات
6-1 آنالیز آماری………………………………………………………………………………….96
6-2 تعاریف مفاهیم در آنالیز آماری……………………………………………………………..97
6-3 تست ANOVA……………………………………………………………………………….100
6-4 محاسبات…………………………………………………………………………………….103
6-4-1 اندازه گیری مقدار حجم و سطح………………………………………………………..103
6-4-2محاسبه ی مقدارme……………………………………………………………………….104
6-4-3 محاسبه ی مقدار ماده ی خشک…………………………………………………………102
6-4-4 محاسبه ی مقدار ضریب انتقال جرم……………………………………………………117
6-5محاسبات آنالیز آماری………………………………………………………………………124

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

6-6 تست (ANOVA) برای مقایسه ی شرایط…………………………………………………132
فصل هفتم:بحث در نتایج،نتیجه گیری و پیشنهادات
7-1نتایج ……………………………………………………………………………………….. 136
منابع ……………………………………………………………………………………………..145
چکیده انگلیسی……………………………………………………………………………………155
فهرست جدول ها :
2-14.جدول : معیار دسته بندی خشک کن ها…………………………………. …………………….37
3-2.جدول : روابط بین ضرائب انتقال جرم………………………………………………………….62
5-2.جدول :مشخصات فنی خشک کن آزمایشگاهی………………….. ……………………………..82
5-15.جدول : نتایج بدست آمده از خشک کردن کدو………… ……………………………………….90
5-16.جدول : نتایج بدست آمده از خشک کردن پیاز…………………………….. …………………..91
5-17.جدول : نتایج بدست آمده از خشک کردن سیب زمینی ………………………………………..92
6-1.جدول: جدول نتایج برای( one-way anova) …………………………………………………..100
6-2.جدول : جدول نتایج برای ( two-way anova)………………………………………………….102
6-3.جدول : جدول محاسبات آنالیز آماری برای(two-way anova)……………………………….103
6-4.جدول : نسبت حجم به سطح برای محاسبه ضریب انتقال جرم………………………………..104
6-5.جدول: مقادیر دما،رطوبت ورطوبت تعادلی در زمان آزمایش…………………………………105
6-6.جدول : مقادیر رطوبت برای کدو با روشن بودن فن دمای 90……………………………….106
6-7.جدول : مقادیر رطوبت برای کدو بدون روشن بودن فن دمای 90……………………………107
6-8.جدول : مقادیر رطوبت برای کدو با روشن بودن فن دمای 80……………………………….108
6-9.جدول: مقادیر رطوبت برای کدو با روشن بودن فن دمای 80…………………………………109
6-10.جدول : مقادیر رطوبت برای پیاز با روشن بودن فن دمای 80……………………………..110
6-11.جدول : مقادیر رطوبت برای پیاز بدون روشن بودن فن دمای 80……………………….111
6-12.جدول : مقادیر رطوبت برای پیاز با روشن بودن فن دمای 90……………………………..112
6-13.جدول : مقادیر رطوبت برای پیاز با روشن بودن فن دمای 90……………………………..113
6-14.جدول : مقادیر رطوبت برای سیب زمینی با روشن بودن فن دمای 80…………………….114
6-15.جدول : مقادیر رطوبت برای سیب زمینی بدون روشن بودن فن دمای 80………………..115
6-16.جدول : مقادیر رطوبت برای سیب زمینی با روشن بودن فن دمای 90…………………….116
6-17.جدول: مقادیر رطوبت برای سیب زمینی بدون روشن بودن فن دمای 90………………….117
6-18.جدول: مقادیر حاصل ازریگراسیون خطی برای کدو باروشن بودن فن و دمای90 درجه…118
6-19.جدول : مقادیر حاصل از ریگراسیون خطی برای کدو بدون روشن بودن فن و دمای 9 …118
6-20.جدول : مقادیر حاصل از ریگراسیون خطی برای کدو با روشن بودن فن و دمای80…….119
6-21.جدول : مقادیرحاصل از ریگراسیون خطی برای کدو بدون روشن بودن فن ودمای 80 …119
6-22.جدول : مقادیر حاصل از ریگراسیون خطی برای پیاز با روشن بودن فن و دمای 80 …..120
6-23.جدول : مقادیر حاصل از ریگراسیون خطی برای پیاز بدون روشن بودن فن و دمای80….120
6-24.جدول : مقادیر حاصل از ریگراسیون خطی برای پیاز با روشن بودن فن و دمای 90 ……121
6-25.جدول : مقادیر حاصل از ریگراسیون خطی برای پیاز بدون روشن بودن فن و دمای 90…121
6-26.جدول :مقادیرحاصل ازریگراسیون خطی برای سیب زمینی باروشن بودن فن ودمای 80..122
6-27.جدول :مقادیرحاصل ازریگراسیون خطی سیب زمینی بدون روشن بودن فن دمای 80…..122
6-28.جدول : مقادیرحاصل ازریگراسیون خطی سیب زمینی باروشن بودن فن و دمای90…….123
6-29.جدول :مقادیرحاصل ازریگراسیون خطی سیب زمینی بدون روشن بودن فن دمای 90…..123
6-30.جدول : مقادیر hm برای کدو……………………………………………………………………124
6-31.جدول : مجموع hm ها برای کدو………………………………………………………………125
6-32.جدول : جدول محاسبات آنالیز آماری برای (two-way anova ) ……………………………126
6-33.جدول : مقادیر hm برای پیاز……………………………………………………………………127
6-34.جدول : مجموع hm ها برای پیاز………………………………………………………………127
6-35.جدول : جدول محاسبات آنالیز آماری برای(( two-way anova ……………………………..128
6-36.جدول : مقادیرhm برای سیب زمینی…………………………………………………………. 129
6-37.جدول : مجموع hm ها برای سیب زمینی……………………………………………………..130
6-38.جدول : محاسبات آنالیز آماری برای ( two-way anova)……………………………………131
6-39.جدول : جدول متوسط ضرائب انتقال جرم…………………………………………………….131
6-40.جدول: مقایسه تست ANOVA برای سه نوع سبزی حالت فن دار دمای 80………………..132
6-41.جدول :مقایسه تست ANOVA برای سه نوع سبزی حالت فن دار دمای90………………..133
6-42.جدول : مقایسه تست ANOVA برای سه نوع سبزی حالت بدون فن دمای 80…………….134
6-43.جدول :مقایسه تست ANOVA برای سه نوع سبزی حالت بدون فن دمای90………………135
فهر ست شکل ها :
2-1.شکل : منحنی های جذب ایزوترمی……………………………………………………………….16
2-2.شکل : مقایسه ی گرافیکی انواع رطوبت…………………………………………………………20
2-3.شکل : میزان رطوبت تعادلی بعضی جامدات در دمای 25……………………………………..20
2-4.شکل : منحنی مقدار رطوبت آزاد نسبت به زمان…………………………………………………24
2-5.شکل : منحنی شدت خشک شدن برحسب مقدار رطوبت آزاد……………………………………25
2-6.شکل : منحنی های شدت خشک شدن……………………………………………………………..27
2-7 .شکل : مقایسه تأثیر ضخامت جسم در ناحیه تبخیر با شدت نزولی……………………………..31
2-8.شکل : اثر مویینگی در خشک کردن………………………………………………………………33
2-9.شکل : توزیع رطوبت در یک فرایند خشک شدن در ناحیه ی اول مرحله شدت نزولی………..34
2-10.شکل : توزیع رطوبت در یک فرایند خشک شدن در ناحیه ی دوم مرحله شدت نزولی………35
2-11.شکل : توزیع رطوبت در انتهای یک فرایند خشک شدن……………………………………….36
2-13.شکل : حرکت گاز از روی بستر ایستایی از جامدات…………………………………………..38
2-14.شکل : عبو گاز از درون بستر مشبک جامدات…………………………………………………38
2-15.شکل : عبورگاز ازدرون خشک کن بستر سیال و خشک کن دوار……………………………39

2-16.شکل : حرکت هم جهت گاز و جامد در خشک کن با نقاله بادی……………………………….39
2-17.شکل : تصویری از خشک کن سینی دار………………………………………………………..41
2-18.شکل : الگوی جریان در خشک کن های پاششی……………………………………………….43
2-19.شکل : تصویری از خشک کن بشکه ای………………………………………………………..44
2-20.شکل : تصویری از خشک کن انجمادی…………………………………………………………47
2-21.شکل : تصاویری از خشک کن تونلی…………………………………………………………..50
3-1.شکل : نفوذ غیرمداوم در یک قطعه……………………………………………………………….58
3-3.شکل : انتقال حرارت هدایتی از دیوار…………………………………………………………….64
3-4.شکل : اثر انتقال جرم بر انتقال حرارت…………………………………………………………..70
5-1.شکل : تصویری از خشک کن آزمایشگاهی به کار رفته………………………………………..81
5-3.شکل : سیب زمینی خشک شده در 80درجه سانتی گراد با روشن بودن فن……………………84
5-4.شکل : سیب زمینی خشک شده در 90درجه سانتی گراد با روشن بودن فن…………………… 84
5-5.شکل : سیب زمینی خشک شده در 90درجه سانتی گراد بدون روشن بودن فن………………..85
5-6.شکل : سیب زمینی خشک شده در 80درجه سانتی گراد بدون روشن بودن فن………………..85
5-7.شکل : پیاز خشک شده در 80درجه سانتی گراد با روشن بودن فن……………………………..86
5-8.شکل : پیاز خشک شده در 90درجه سانتی گراد با روشن بودن فن……………………………..86
5-9.شکل : پیاز خشک شده در 90درجه سانتی گراد بدون روشن بودن فن…………………………87
5-10.شکل : پیاز خشک شده در 80درجه سانتی گراد بدون روشن بودن فن……………………….87
5-11.شکل : کدو خشک شده در 80درجه سانتی گراد با روشن بودن فن……………………………88
5-12.شکل : کدو خشک شده در 90درجه سانتی گراد با روشن بودن فن……………………………88
5-13.شکل : کدو خشک شده در 90درجه سانتی گراد بدون روشن بودن فن……………………….89
5-14.شکل : کدو خشک شده در 80درجه سانتی گراد بدون روشن بودن فن……………………….89
پ نمودار رطوبت سنجی ……………………………………………………………………………..141
پ جداول مربوط به توزیع-F برای آنالیز آماری……………………………………………………..143
چکیده
کمتر از دو قرن است که تهیه و توزیع غذا به صورت تجاری وبه تدریج به صورت نوین امروز در آمده است تا جائیکه هر نوع فرآورده یا محصول در هر فصلی قابل خرید گشته است ولی از آنجا که غذا ماده ای فاسد شدنی است روش های متفاوتی برای نگهداری طولانی مدت از مواد غذایی بوجود آمده است. بر اساس اطلاعات و آمار داده شده در ایران به علت نبود امکانات کافی جهت نگهداری یک سوم تولید میوه ها و سبزی ها ازبین می رود.خشک کردن محصولات کشاورزی مخصوصا سبزیجات یکی از قدیمی ترین روش ها برای نگهداری غذاهاست که بشر می شناسد.در واقع خشک کردن جدا کردن رطوبت از محصولات تا زمانیست که از فساد دور شوند و ارزش غذایی آنها نیز حفظ گردد محصولات به روش های مستقیم ویا سنتی ( باانرژی خورشیدی ) و روش های غیر مستقیم ( روشهای صنعتی و دستگاهی ) خشک می شوند. روش‌های سنتی خشک کردن بر کیفیت محصول تاثیرات منفی می‌ گذارد، مانند افزایش چروکیدگی بافت، سخت شدن سطح محصول، تغییرات نامطلوب در رنگ، عطر، ‌طعم، وکاهش ارزش غذایی آن همچنین در مزرعه و در فضای باز احتمال آلوده شدن محصولات به گرد و غبار و ایجاد آلودگی توسط حشرات و پرندگان وجود دارد بنابراین خشک کردن به روش غیر مستقیم نسبت به روش مستقیم نتایج مطلوب تری بر محصولات دارد پس لازم است که خشک کردن با روش غیر مستقیم و استفاده از خشک کن های صنعتی توسعه پیدا کنند. در این تحقیق، اثر انتقال حرارت جابجایی، دما و نوع سبزی روی ضریب انتقال جرم در فرآیند خشک کردن سیب زمینی، کدو و پیاز توسط خشک کن آزمایشگاهی (آون) بررسی شد و ضریب انتقال جرم اندازه گیری و محاسبه گردید. نتایج نشان دادند که افزایش دما باعث افزایش ضریب انتقال جرم می شود و این ضریب در حالت جابجایی اجباری از طبیعی بیشتر است و نوع سبزی فقط در حالت انتقال حرارت جابجایی طبیعی بر ضریب انتقال جرم موثر است. افزایش دما و نوع انتقال حرارت جابجایی بر روی هم اثر متقابل داشته و نوع انتقال حرارت جابجایی نسبت به دما در افزایش انتقال جرم موثرتر است. در تحقیق حاضر می توان اظهار کرد که بهتر است از جابجایی اجباری با تهویه مناسب استفاده شود که در طراحی خشک کن نوع سبزی دخالت نداشته باشد و نیز از انرژی کمتری استفاده شود.
کلمات کلیدی: خشک کردن ، ضریب انتقال جرم ، سبزیجات
مقدمه
اگرچه صنایع غذایی مانند بسیاری از علوم دیگر با روش های سنتی شروع شد اما امروزه این صنایع نه تنها علمی پیچیده به شمار می رود بلکه در پیشرفت علوم وابسته نقش بسیار مهمی دارد و این واقعیت روشن می شود که در صنایع غذایی دیگر نمی توان متکی به تجربیات سنتی بود بلکه باید با بهره گیری هرچه بیشتر این سنت ها با استفاده از متخصصین در زمینه های علمی مختلف یک واحد موفق وپیشرفته را تشکیل داد. کمتر از دو قرن است که تهیه و توزیع غذا به صورت تجاری وبه تدریج به صورت نوین امروز در آمده است تا جائیکه هر نوع فرآورده یا محصول در هر فصلی قابل خرید گشته است ولی از آنجا که غذا ماده ای فاسد شدنی است روش های متفاوتی برای نگهداری طولانی مدت از مواد غذایی بوجود آمده است. میوه ها وسبزی ها محصولات کشاورزی هستند که غنی از ویتامین ها می باشند و دارای غلظت بالای رطوبت و چربی پایین هستند و به خاطر حضور رطوبت زیاد سرعت فاسد شدن بالای دارند. اگرچه تولید میوه ها وسبزی ها در جهان افزایش داشته ولی این افزایش تولید متناسب با رشد جمعیت نبوده و پاسخگوی نیاز جمعیت نمی باشد. هدر رفتن میوه ها وسبزی ها به علت فعالیت بیولوژیکی و بیوشیمیایی محصولات تازه ، قرار گرفتن در شرایط نامساعد انبار سازی ، جابجایی و بازار های فقیر خارجی می باشد.بطوریکه برآورد می شود که 25% از سبزیجات در دوره ای که حداکثر تولید وجود دارد به هدر می روند. و بر اساس اطلاعات و آمار داده شده در ایران به علت نبود امکانات کافی جهت نگهداری یک سوم تولید میوه ها وسبزی ها ازبین می رود. با کم کردن محتوای رطوبت در میوه ها وسبزی ها که باعث کاهش فعالیت میکروارگانیسم ها و قارچ ها می شود می توان از فسادشان جلوگیری کرد. فعالیت های میکروبی زمانیکه محتوای رطوبت محصول بالای 10% باشد در حداکثر قرار دارد بطوریکه محتوای رطوبت بالای db))13/4% و یا (wb)4% برای سبزی ها میتواند باعث فساد گردد. به همین منظور برای نگهداری محصولات کشاورزی و انبار کردن آنها باید رطوبت را کاهش داده و در واقع آنها را خشک کنیم (تا رطوبت حدود 5%) تا از حمله و فساد توسط فعالیت های میکروارگانیسم ها و قارچ ها جلوگیری کنیم. خشک کردن محصولات کشاورزی مخصوصا سبزیجات یکی از قدیمی ترین روش ها برای نگهداری غذاهاست که بشر می شناسد. در واقع خشک کردن جدا کردن رطوبت از محصولات تا زمانیست که از فساد دور شوند و ارزش غذایی آنها نیز حفظ گردد.یکی از مهمترین تغییرات فیزیکی که طی فرایند خشک کردن در مواد غذایی ایجاد می شود کاهش حجم آن است از دست دادن آب و گرم شدن باعث ایجاد تنش در ساختار سلولی مواد غذایی می گردد که نتیجه ی آن تغییرات شکل و کاهش ابعاد آن است. بطوریکه تغییر شکل و کاهش حجم در اکثر موارد یکی از ویژگی های منفی در نظر مصرف کننده بشمار می آید.مواد غذایی که تحت شرایط بهینه خشک می شوند صدمه ی کمتری متحمل شده و سریع تر و کامل تر جذب آب می کنند. خشک کردن خصوصیات سطحی ماده غذایی را تغییر می دهد. همانطور که اشاره شد اغلب محصولات کشاورزی فسادپذیرند بنابراین بایستی سریعأ مصرف شوند یا اینکه برای مصارف بعدی تحت شرایط کنترل شده فرآوری و نگهداری گردد که خشک کردن یکی از روش های مطلوب نگهداری است.
محصولات به روش های مستقیم ویا سنتی (باانرژی خورشیدی) و روش های غیر مستقیم (روشهای صنعتی و دستگاهی) خشک می شوند
مقایسه خشک کردن به روش صنعتی و سنتی
1-روش‌های سنتی خشک کردن بر کیفیت محصول تاثیرات منفی می‌ گذارد، مانند افزایش چروکیدگی بافت، سخت شدن سطح محصول، تغییرات نامطلوب در رنگ، عطر، ‌طعم، وکاهش ارزش غذایی آن.
2-در خشک کردن مواد غذایی به روش صنعتی می توان آب و هوای محیط خشک کن را کنترل کرد ولی در خشک کردن آفتابی این عمل انجام نمی گیرد و آب و هوا غیر قابل کنترل است.
3-مواد غذایی خشک شده در خشک کن صنعتی نسبت به مواد غذایی خشک شده به وسیله ی آفتاب دارای کیفیت بهتری هستند.
4-برای انجام عملیات خشک کردن به روش صنعتی به محیط کمتری نیاز است ولی در خشک کردن به روش سنتی تقریبا محصول هر 8 تا 5/8 هکتار سطح زیر کشت به نیم هکتار زمین برای خشک کردن احتیاج دارد.
5-شرایط بهداشتی در کارخانه و داخل دستگاه های خشک کن قابل کنترل است ولی در مزرعه و در فضای باز احتمال آلوده شدن محصولات به گرد وغبار وایجاد آلودگی توسط حشرات و پرندگان وجود دارد.
6-خشک کردن صنعتی نسبت به خشک کردن سنتی هزینه ی بیشتری را در تولید محصولات به خود اختصاص می دهد با این همه به دلیل کیفیت بهتر مواد غذایی خشک شده به روش صنعتی دارای ارزش پولی بیشتری هستند.
7-هنگام خشک کردن مواد غذایی به وسیله ی نور خورشید بافت های این مواد در اثر تنفس مداوم کاهش می یابد که این عمل با کاهش مواد قندی به وسیله ی تخمیر توام است که کمتر از مواد قندی در مواد خشک شده با خشک کن صنعتی است.
8-تحت شرایط یکسان و مطلوب رنگ میوه های خشک شده با نور خورشید نسبت به رنگ میوه های خشک شده به روش صنعتی می تواند از کیفیت بهتری برخوردار باشند همچنین برخی از میوه های نارس در طول دوره ی خشک شدن با نور خورشید بطور آهسته و مداوم تغییر رنگ می دهند ولی این عمل در طول دوره خشک شدن به روش صنعتی رخ نمی دهد.
9-معمولأ هنگام پخت و عمل آوری کیفیت مواد غذایی خشک شده به روش صنعتی نسبت به مواد غذایی خشک شده با نور خورشید بالاتر است هرچند که محصولاتی چون گوشت حیوانات و ماهی که به روش سنتی خشک شده اند بیشتر مورد توجه قرار می گیرند.
10-خشک کردن مواد غذایی با نور خورشید هزینه ی کمتری را در بر می گیرد اما از نظر مدت زمان خشک شده و بالا بردن کیفیت مواد غذایی خشک شده به روش صنعتی با صرفه تر و مناسب تر است همچنین در بسیاری از کشورها که کشاورزی در سطح وسیعی از آن صورت می گیرد ولی دارای آب و هوای مساعدی نیستند خشک کردن به روش سنتی در سطح گسترده و مطلوب نمی تواند عملی باشد.
در این تحقیق اثر عوامل مختلف مثل دما ،نوع سبزی و نوع جابجایی هوا بر میزان ضریب انتقال جرم در فرایند خشک کردن سبزیجات توسط خشک کن آزمایشگاهی بررسی شد تا بتوان برای توسعه وکاربردی تر کردن روش های صنعتی خشک کردن تصمیم گیری بهتری داشت.
فصل اول
روش های مستقیم خشک کردن
خشک کردن به روش مستقیم
برخى انرژیهاى تجدید پذیر را تنها امید بقاى کره زمین دانسته‌اند، در حالى که عده‌اى آنرا منبعى حاشیه‌اى با ظرفیت محدود به حساب مى‌آورند. از سویى منابع سوخت فسیلى پایان پذیر و تجدیدناپذیر است و باید از انرژیهاى تجدید پذیر مانند انرژى خورشیدى که این امکان بالقوه را دارد که سهم عمده اى در تأمین انرژى جهانى در آینده داشته باشد استفاده کرد. از طرفی دلایل زیادی وجود دارد که سهم استفاده از انرژی خورشید را در ?? سال آینده بسیار محدود می کند. اهمیت این محدودیت، همراه با الگوهای مصرف و اولویت های ملی تغییر می یابد. یکی از محدودیت های عمده در استفاده از انرژی خورشیدی، عدم کارآیی اقتصادی سیستم های خورشیدی اولیه در برابر سیستم های تکامل یافته با سوخت فسیلی است که با افزایش قیمت سوخت های معمولی و اقتصادی تر کردن دستگاه های خورشیدی با حجم تولید بیشتر، گرایش به استفاده از این گونه انرژی را شتاب می بخشید. محور دیگر معادله اجتماعی انرژی خورشیدی، توسعه مهارت های فنی در میان طراحان، نصابان و تعمیرکاران بسیاری از دستگاه هایی است که به طور وسیع در سراسر جهان توزیع می شوند. با توجه به دورنمای فراگیری انرژی خورشیدی و با توجه به کل سرمایه در دسترس برای سرمایه گذاری در انرژی خورشیدی که در ?? سال آینده به ?? درصد کل سهام انرژی جهان محدود خواهد شد، به این نتیجه می توان رسید که انرژی خورشیدی دست کم زودتر از سال ??3? نمی تواند جانشین اصلی انرژی سوخت های فسیلی شود. کشورها نیز در زمینه سرمایه گذاری در این بخش با محدودیت روبه رو هستند که در کشورهای در حال توسعه شدیدتر است آلمان که با پیامدهای افزایش شدید بهای نفت دست به گریبان بوده ، هم اکنون درصدد گسترش دادن نیروگاه های بسیار بزرگ است. اخیراً بزرگ ترین نیروگاه خورشیدی در این کشور گشایش یافت. در کنار محدودیت هاى اقتصادى لازم است انرژى خورشیدى و مزیتهاى استفاده از آن را با آموزش در محتواى فرهنگى و به منظور ارتقاى سطح آگاهى آنان وارد زندگى مردم ساخت.همچنین از محدودیت های دیگر انرژی خورشیدی این است که دستگاههای برقی بزرگ را نمی‌توان به راحتی با نیروی خورشید روشن کرد، این دستگاهها برق زیادی مصرف می‌کنند که برای تولید آن باید تعداد زیادی باتری خورشیدی را بکار گرفت. علاوه بر آن برای قراردادن باتریها در هوای باز و رو به خورشید ، بام یا زمین بزرگی لازم است. مشکل دیگر آن است که خورشید همیشه نمی‌تابد. مثلا با غروب خورشید شب از راه می‌رسد و در زمستان نیز خیلی وقتها خورشید پشت ابرهایی که آسمان را می‌پوشانند پنهان می‌شود. پس باید راههایی بیابیم و انرژی خورشید را برای چنین وقتهایی ذخیره کنیم.
1-1استفاده از انرژی خورشیدی در خشک کردن:
از میان انواع مختلف منابع انرژی نو پاک و حافظ محیط زیست، انرژی خورشیدی از مهمترین آنهاست. استفاده از این نوع انرژی زمانی اهمیت بیشتری پیدا می کند که توجه بیشتری به بحران پایان یافتن منابع انرژی تجدیدناپذیر و مسأله ی آلودگی محیط زیست وجود داشته باشد.در کشور ایران بیشتر از روش های خشک کردن خورشیدی سنتی استفاده می شود ولی مشکلات موجود در روش خشک کردن سنتی موجب افت کمی و کیفی در محصول می شود. در بسیاری از مناطق خرید خشک کن های صنعتی برای کشاورزان از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست و کشاورزان خرده پا به ندرت از این تجهیزات استفاده می کنند لذا استفاده از انرژی خورشیدی بصورت کنترل شده بسیار جذاب خواهد بود.
خشک کردن توسط نور خورشید ناکارامد تر از روش غیر مستقیم است چون مشکلاتی مانند تلفات، نسبت خشک شدن غیر کنترل شده، آلودگی با پرندگان، حشرات، حیوانات و گرد وغبار را دارد و باعث آسیب به طعم، رنگ و مزه محصولات می شوند. خشک کردن محصولات کشاورزی جهت نگهداری توسط انرژی خورشید سابقه طولانی دارد.در کشورهای در حال توسعه که بیشتر در مناطق حاره و شبه حاره قرار دارند به علت شرایط نا مناسب انبارها و سردخانه ها، وضعیت حمل ونقل، بسته بندی، راههای نا مناسب از محل های تولید تا مصرف بیش از 30%محصولات کشاورزان از بین میرود. خشک کردن خورشیدی مواد غذایی در مناطقی که رطوبت نسبی هوا کمتر از 60 درصد و دمای هوا بالاتر از 22 درجه سانتیگراد و دارای تعداد زیادی روز افتابی است کارآمدتر است.در مقایسه با سایر فعالیت ها جهت نگهداری مواد غذایی خشک کردن انرژی زیادی مصرف می کند در ایالتهای مرکزی آمریکا حدود 60 درصد کل انرژی برای تولید ماده ی خشک مصرف می شود استفاده از انرژی خورشید برای خشک کردن دانه ها و میوه ها از پرکاریرد
ترین روش ها می باشد آسان ترین و ارزان ترین روش خشک کردن دانه ها در مزرعه و در معرض تابش مستقیم نور خورشید است عیب این روش همانطور که قبلأ گفته شد علاوه بر دیرتر خشک شدن این است که محصول در معرض حمله ی حشرات و پرندگان ، باد و آلودگی محیط زیست است.
مهمترین محصولاتی که میتوان با استفاده از خشک کن خورشیدی انها را خشک نمود به شرح زیر است:
سیب ،انواع توت ،ادویه ، زردآلو، انجیر ، گیاهان دارویی ، سیر ، انواع قارچ ها ، سیب زمینی شیرین ، پیاز ، انواع فلفل ها ،زنجفیل ، لیمو شیرین ، برش های پرتقال ، انبه ، انگور ، برش های خربزه ، سبزیجات ، گوجه فرنگی ، چای ،قهوه ، برنج ، کاکائو ، موز ، آناناس ، نارگیل ، خرما ، گوشت ، ماهی
1-2خشک کن های خورشیدی
این خشک کن ها در مقایسه با روش های سنتی به علت داشتن حصار از ضایعات و خسارات وارده به محصول در اثر باران، گرد و غبار، حشرات، پرندگان، حیوانات و الودگی از طریق هوا جلوگیری کرده و بدین طریق باعث بهبود کیفیت محصولات میشود. همچنین محصولات خشک شده در برابر اثرات مضر نور خورشید حفظ خواهند شد.خشک کردن با تشعشع مستقیم خورشید به شدت انرژی خورشیدی و گرمای هوای اطراف بستگی دارد. زمانیکه باران می بارد، انرژی خورشیدی پایین و رطوبت نسبی هوا بالاست در این شرایط مدت خشک شدن طولانی است و نتایج بدی برای محصول حاصل می شود. انواع کابینی ساده ترین و ارزان ترین نوع خشک کن های خورشیدی هستند که معمولا برای خشک کردن محصولات کشاورزی از قبیل میوه ها،سبزی ها و ادویه ها در مقادیر کم استفاده می شود. سیستم های خشک کن خورشیدی به سه نوع مستقیم ، غیر مستقیم و مختلط تقسیم بندی می شوند در سیستم غیر مستقیم انرژی خورشیدی در یک جمع کننده جداگانه جذب شده باعث گرم شدن هوای عبوری از درون این جمع کننده گشته و سپس این انرژی توسط محصول جذب شده و باعث خشک شدن آن می شود در این روش محصول در معرض تابش مستقیم خورشید نمی باشد. در نوع مستقیم اتاقک خشک کن حاوی محصول بوده و انرژی خورشیدی بطور مستقیم از روی پوشش شفاف محصول می تابد. سیستم نوع مختلط ترکیبی از هر دو نوع مستقیم و غیر مستقیم است. خشک کن خورشیدی می تواند از جهت دیگر به دو نوع فعال و غیر فعال تقسیم بندی شود اصول کار نوع غیر فعال بر اساس اختلاف دما و نتیجتأ اختلاف دانسیته ی هوای بیرون و درون اتاقک خشک کن است این اختلاف دانسیته باعث ایجاد نیروی شناوری محرک برای هوا شده تا در طول بستر خشک کن به حرکت درآید به عبارت دیگر این سیستم نیاز به فن الکتریکی جهت راه اندازی هوا در طول بستر محصول نداشته و جریان هوا بصورت جابجایی آزاد است در حالیکه نوع فعال برای به راه انداختن هوا در طول بستر محصول نیازمند فن الکتریکی است.
تحقیقات زیادی درمورد خشک کردن توسط خورشید و خشک کن های کابینتی انجام گرفته است.در تحقیقی که توسط مرادی و زمردیان انجام گرفت از یک دستگاه خشک کن خورشیدی کابینتی به منظور خشک کردن لایه ی نازک زیره ی سبز استفاده شد.ان خشک کن خورشیدی در چهار دبی مختلف هوای خشک کننده (سه جریان فعال به همراه جریان غیر فعال ) در حالت تابش غیرمستقیم به کار برده شد. آزمایشات در قالب طرح ساده ی کاملأ تصادفی در سه تکرار انجام گرفت مقدار رطوبت زیره ی سبز در هر زمان نمونه برداری در طول زمان یکسان خشک شدن (90 دقیقه برای همه ی آزمایشات ) برای این آزمایشات مورد ارزیابی قرار گرفت متوسط رطوبت اولیه ی دانه های زیره 5/43 % بر پایه ی خشک بود و قرار بود نمونه ها در مدت 90 دقیقه داخل دستگاه قرار داده شوند تا خشک گردند (متوسط 8 بر پایه ی خشک ) فاکتور دبی هوای خشک کننده اثر معنی داری بر این درصد رطوبت داشت و در نهایت جریان غیرفعال هوای خشک کننده به عنوان بهترین حالت برای خشک کردن زیره ی سبز انتخاب گردید. بلا و زامان خشک کردن لایه ی نازک برنج را در محیط روباز ، نوع کابینتی و نوع مختلط گزارش کردند و نتایج نشان داد که نوع مختلط از نظر زمان خشک شدن نسبت به دو نوع دیگر ارجحیت دارد.یالزید و ارتکین یک خشک کن خورشیدی غیر مستقیم با جابجایی اجباری طراحی کردند از این خشک کن برای خشک کردن کدوتنبل ، فلفل سبز ، لوبیا سبز و پیاز بصورت لایه ی نازک استفاده شدبرای مطالعه ی تأثیر دبی هوا بر سرعت خشک شدن از سه جریان مختلف هوا استفاده شد و همچنین مقداری از محصول بصورت طبیعی خشک شد سرعت خشک شدن به شکل معنی داری تحت تأثیر سرعت هوای خشک کننده بود. با افزایش سرعت هوا سرعت خشک شدن فلفل سبز و لوبیای سبز افزایش یافت و سرعت خشک شدن پیاز و کدو تنبل کاهش یافت در کلیه ی نمونه ها در حالت خشک شدن طبیعی زیر نور خورشید ودر فضای باز سرعت خشک شدن افزایش یافت. یکی از روشهای افزایش ظرفیت خشک کن، بدون افزایش مساحت آن، استفاده از سینی ها یا قفسه های چند طبقه است. لایه های نازکی از میوه ها، سبزی ها و غیره جهت خشک شدن روی قفسه های مشبک پهن می شوند. جریان هوا از طریق جابجایی طبیعی از میان کلکتور و مواد موجود در قفسه ها عبور کرده و هوای مرطوب از دریچه های بالا خارج می شود.
1-3طبقه بندی خشک کن های خورشیدی:
این خشک کن ها بر حسب روش گرمایی یا طریقی که گرما از تشعشعات خورشیدی مشتق گردد طبقه بندی میشوند.
– خشک کن های خورشیدی طبیعی:
که از تشعشع طبیعی در محیط و از درجه حرارت و رطوبت و حرکت هوا در محیط طبیعی برای خشک کردنمحصولات استفاده می کنند.
– خشک کن های خورشیدی به طریق مستقیم:
در این روش موادی که باید خشک شوند در یک فضای بسته قرار داده می شوند که دارای یک پوشش شفاف مانند شیشه می باشد؛ حرارت ناشی از تشعشع خورشید توسط سطح مواد داخل محفظه جذب می شوند. این حرارت موجب تبخیر رطوبت می گردد. و همچنین باعث انبساط هوای درون محفظه و در نتیجه آن تخلیه رطوبت می گردد.
– خشک کن های خورشیدی غیر مستقیم:
هوا توسط کلکتور خورشیدی گرم شده به داخل اتاقی که محصولات درون آن قرار دارند وارد می شود تا عمل خشک شدن را انجام دهد در روش غیر مستقیم هوا در اطراف محصول بخصوص در خشک کن های سینی دار به گردش در می آید و برای غذاها با حجم رطوبت بالا بسیار کارآمد تر است.با برش دادن و پخش یکنواخت محصولات و افزایش سطح تماس با هوای داغ، خشک کردن بهتر و آسان تر انجام می شود. انتخاب گرمای متوسط و پایا، افزایش چرخش هوا در اطراف محصول، جدا کردن مساحتی که در معرض منبع گرمایی نیست و اجتناب از گرمای مستقیم باعث ایجاد ظاهر و کیفیت مناسبی در محصولات خواهد شد.
– خشک کن های خورشیدی ترکیبی:
در این روش از اثر مستقیم تشعشع انرژی خورشیدی استفاده می گردد و در ضمن هوا قبلا توسط یک کلکتورمجزاپیش گرمایی می شود تا عمل گرم شدن تسریع گردد.
خشک کن های خورشیدی -تکنیکی روشی بسیار مناسب در نواحی گرمسیر است. زیرا در این نواحی، نور خورشید زیاد? حرارت بالا و در طول سال نسبتا ثابت است . (هابر 1996) بیشتر از 200روش مختلف را برای خشک کردن بیان کرد که حدود 20 روش اصلی و کاربردی تر است. در استفاده از خشک کن ها باید سرعت مطلوب خشک کردن و محدودیت های کیفیتی محصولات خشک شده در نظر گرفته شود.
فصل دوم
مفاهیم اساسی در روش های غیر مستقیم خشک کردن
مفاهیم اساسی در روش های غیر مستقیم خشک کردن
2-1اهمیت خشک کردن در صنایع
اکثر فرایندها نیازمند خشک کردن هستند و خشک کردن اغلب آخرین مرحله فرایند محسوب می شود.
1-جلوگیری از فساد: باکتری ها در محیط مرطوب به سرعت رشد می کنند و به همین دلیل باید مواد غذایی زیر 10% رطوبت داشته باشد تا میکروبها قدرت رشد نداشته باشند.
2-کاهش مصرف انرژی: اگر مواد غذایی خشک نشود باید در یخچال نگهداری شود که انرژی و هزینه ی زیادی مصرف می شود.
3-سادگی حمل و نقل: کاهش وزن آب در مواد باعث آسانی حمل ونقل می شود
2-2عملیات رطوبت زدایی
اگر عملیات رطوبت زدایی از یک جسم جامد انجام شود به آن خشک کردن می گویند. مکانیسم های مهم حذف آب از جامدات بصورت زیر تقسیم می شود.
1-گرفتن آب از طریق روش ها مکانیکی مانند اعمال فشار و سانترفیوژ
2-گرفتن آب از طریق تبخیر (drying)
3-گرفتن آب به کمک مواد جاذب از طریق شیمیایی
در خشک کردن عامل انتقال انرژی هواست زمانیکه هوا گرم می شود پتانسیل رطوبت گیری آن بالا می رود ( رطوبت نسبی کاهش می یابد ) بنابراین در مبحث خشک کردن بطور همزمان انتقال جرم و انرژی مورد بحث قرار می گیرند.
2-3اصول خشک کردن
همانطور که می دانیم خشک کردن فرایند حذف رطوبت از طریق انتقال همزمان جرم و حرارت است. انتقال حرارت به دمای هوای خشک، رطوبت هوا، سرعت جریان هوا (دبی هوا) ، سطح ماده ی غذایی که در معرض جریان هوا قرار دارد و فشار وابسته است. همچنین ماهیت فیزیکی ماده ی غذایی مانند درجه ی حرارت، ترکیب، مقدار رطوبت تعیین کننده ی میزان انتقال رطوبت هستند. ماده ی غذایی تا دمای خشک کردن حرارت داده می شود سپس رطوبت از سطح محصول با سرعتی متناسب با مقدار رطوبت تبخیر می شود و زمانیکه به رطوبت بحرانی نزدیک می شود سرعت خشک شدن کاهش می یابد. رطوبت بحرانی تابعی از سرعت خشک کردن است سرعت بالای خشک کردن رطوبت بحرانی را افزایش و سرعت خشک کردن را کاهش می دهد.
در فرایند خشک کردن نکات زیر قابل توجه می باشد:
-وقتیکه هوای داغ در پایین غذای مرطوب جریان دارد بخار آب از میان لایه ی مرزی هوایی که غذا را احاطه کرده است نفوذ پیدا می کند و با حرکت هوا حمل می شود.
– گرادیان فشار بخار برای رطوبت درونی غذا به هوای خشک ثابت است.
– لایه مرزی یک سدی برای انتقال حرارت و جدا کردن بخار آب در مدت خشک کردن است و اگر سرعت هوا بالا باشد ضخامت لایه ی مرزی نازک تر است و سرعت خشک شدن سریع تر است.
– خصوصیات هوای مورد نیاز برای خشک کردن موفقیت آمیز غذای مرطوب داشتن دمای حباب خشک معتدلانه، سرعت هوای بالا و RH پایین.

2-4 مفاهیم کاربردی در خشک کردن
2-4-1فشار بخار آب(VP):
برای هر هوای مرطوب می‌توان فشار بخار آب را همراه با تعداد مولکول‌های هوای خشک در نظر گرفت که هر یک به طور مستقل فشاری را بوجود می‌آورند که مجموعه این فشارها، فشار کل هوای مرطوب را تشکیل می‌دهد. به عبارت دیگر مولکول‌های کل موجود در هوای مرطوب، فشار بخار آب معادل VP را در کل حرارت تولید می‌کند. مولکول‌های هوای خشک موجود در هوای مرطوب نیز فشار هوای خشک aP را بوجود می‌آورند.بنابراین فشار بخار آب به طور مستقیم به تعداد مولکول‌های موجود به هوا مرتبط است و هر چقدر این تعداد افزایش یابد فشار بخار آب بیشتر می‌شود. تا حدی که در یک درجه حرارت ثابت هوا قادر به پذیرش مولکول‌های بیشتری نباشد. در این شرایط هوا به شرایط اشباع خود رسیده است و تعداد مولکول‌های بخار آب موجود در هوا معرف فشار بخار اشباع آن در آن درجه حرارت خواهند بود که آنرا با علامت VSP نمایش داده. مقدار VSP در هر هوا بستگی به درجه حرارت آن دارد بطوریکه هر چقدر دمای هوا افزایش یابد، عملاً ظرفیت پذیرش مولکول‌های بخار آب برای آن هوا بیشتر می‌شود.
برای سهولت این کار از این رابطه ریاضی و بررسی ساده‌تر چگونگی تاثیر تغییرات دما بر روی فشار بخار اشباع هوا نتایج حاصل از این رابطه ریاضی را در جدولی به نام جدول فشار بخار اشباع وارد می‌کنند. اگر هوای غیر اشباع را با ثابت نگه داشتن میزان فشار بخار آب آن یا میزان رطوبت موجود در آن سرد کنیم هوا به شرایط اشباع خود نزدیک خواهد شد. به گونه‌ای که باتوجه به جدول فشار بخار اشباع نهایتاً در درجه حرارت حدود بیست درجه سانتی‌گراد به شرایط اشباع خود خواهد رسید. این درجه حرارت اشباع جدید که درجه حرارت اشباع شدن هوا می‌باشد به نام نقطه شبنم (dpT) خوانده می‌شود و اگر هوا را در این دما نیز سردتر کنیم طبیعی است به دلیل کاهش بیشتر ظرفیت پذیرش بخار آب در این هوا بخشی از مولکول‌های بخار آب موجود در آن از فاز هوا یا فاز گازی به صورت قظرات مایع جدا می‌شود و سیستم یک پارچه هوای مرطوب به صورت دو فازی تبدیل می‌گردد. نکته مهم در اندازه‌گیری و مفهوم نقطه شبنم ثابت ماندن فشار بخار آب در طی سردکردن هوا می‌باشد.
2-4-2دمای حباب خشک:
دمایی که با دماسنج معمولی اندازه گیری می شود.

دسته بندی : پایان نامه ها

پاسخ دهید