مطالعه عددی و تجربی فرآیندهای مرتبط با خشک کردن سیب با استفاده از خشک کن های همرفتی
چکیده
میزان افت محصولات کشاورزی در مرحله پس از برداشت، می تواند با استفاده از تکنیک های مناسب خشک کردن کاهش داده شود. کیفیت محصول خشک شده به وسیله معیارهایی مانند مقدار چروکیدگی، قابلیت جذب مجدد آب و رنگ نهایی ارزیابی می شود. هدف از این پژوهش توسعه یک مدل ریاضی بود که بتواند انتقال همزمان گرما و رطوبت طی خشک کردن همرفتی سیب بصورت لایه نازک را توصیف نماید. بطوریکه تاثیر چروکیدگی محصول را نیز در داخل مدل اعمال کند. چروکیدگی نمونه ها بصورت غیر خطی در نظر گرفته شده و در مدل اعمال شد. معادلات انتقال همزمان جرم و گرما به همراه معادلات چروکیدگی، به روش اجزای محدود حل شدند. از روش لاگرانژ-اولرین (ale) برای حل مسئله در حالت مرز متحرک استفاده شد. تغییرات پیش بینی شده در محتوی رطوبت و دمای نمونه های سیب طی خشک کردن همرفتی آنها بیانگر آن بود که مدل توسعه داده شده می تواند با دقت بالایی توزیع دما، رطوبت و تغییر شکل در داخل محصولات خشک شده را توصیف نماید. هم چنین نتایج نشان داد که گستره مقادیر ضریب نفوذ موثر رطوبت، بدون در نظر گرفتن چروکیدگی، در محدوده دماها و سرعتهای مورد مطالعه هوا، بین تا متغیر است. چروکیدگی سیب در حین خشک شدن و کاهش ضخامت آن، تاثیر معنی داری روی ضریب نفوذ موثر رطوبت داشت. بنابراین، در شبیه سازی انتقال گرما و رطوبت، از ضریب نفوذ اصلاح شده و با لحاظ کردن چروکیدگی استفاده شد. مدل توصیفی جدید پیشنهاد شده در این پژوهش برای توصیف سینتیک خشک شدن لایه نازک ورقه های سیب، به عنوان مناسبترین مدل انتخاب شد. نتایج بیانگر آن بود که چروکیدگی محصول به شرایط خشک کردن از نظر دما و سرعت هوا وابسته نمی باشد و درصد چروکیدگی عمدتا تابعی از محتوی رطوبت آنها است. اثر دما و سرعت هوا در فرآیند خشک شدن، روی مشخصه های قابلیت جذب مجدد آب و نیز شاخصهای رنگ نمونه های سیب، معنی دار نبود. ولی تاثیر رطوبت نمونه های سیب روی همه مشخصه های کیفی مذکور، در سطح احتمال 1% معنی دار شد. با کاهش رطوبت نمونه ها در حین خشک شدن، مقدار قابلیت جذب مجدد آب و نیز روشنایی نمونه ها کاهش یافت و شاخص زردی و قرمزی افزایش پیدا کرد. کاربرد دماهای بالاتر موجب تیرگی محصول نهایی گردید.
اساتید راهنما و مشاور
ناصر همدمی، حمیدرضا قاسمزاده، فرامرز طلعتی، محمد مقدم، آلن لوبای
